心肌T1、T2 mapping技術(shù)和細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)對急性心肌梗死的診斷價值

趙細(xì)輝 劉新峰 馬海彥 劉遠(yuǎn)成 王榮品

1貴州省人民醫(yī)院放射科（貴陽550002）；2貴州省智能醫(yī)學(xué)影像分析與精準(zhǔn)診斷重點實驗室（貴陽550002）

缺血性心肌病的發(fā)病率和病死率逐年遞增，嚴(yán)重危害我國人民健康。通過心臟磁共振（cardi?ac magnetic resonance，CRM）的多種序列尤其是T2?加權(quán)（T2WI）成像及晚期增強(qiáng)（late gadolinium enhancement，LGE）檢測可以檢測心肌梗死情況［1］。磁共振延遲增強(qiáng)成像是目前最常用的、成熟的影像技術(shù)，LGE 能反映心臟形態(tài)改變、局部運動情況和心臟功能參數(shù)的信息，并能對心肌疾病進(jìn)行定性診斷，但目前尚不能定量評估急性心肌梗死的程度。T1 mapping 和T2 mapping 序列等CMR的新技術(shù)，有助于對早期定量地評價心肌缺血、水腫及纖維化等心肌疾病，有效、全面地評估心肌損傷區(qū)域的心肌活性，為臨床提供診斷依據(jù)，可作為常規(guī)LGE 檢查的重要補充［2］。細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)（extracellularvolume fraction，ECV）是評估心肌纖維化最有效的指標(biāo)，與病理學(xué)結(jié)果有較高的一致性［3］。近年來鮮有對探討T1、T2 mapping 技術(shù)對急性心肌梗死的診斷價值差異的相關(guān)研究報道，因此本文通過直接測量T1、T2 值，計算ECV 值，以LGE 為金標(biāo)準(zhǔn)，定量評估急性心肌梗死的范圍以及梗死后心肌重塑情況，分析對比T1 mapping 和T2 mapping 及ECV 對急性心肌梗死的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料收集本院2018年1月至2020年2月臨床診斷為急性心肌梗死的患者共24例，男12例，女12 例，年齡15 ～80 歲，平均（57.8±12.8）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合2012年美國心臟病學(xué)會基金會/美國心臟協(xié)會（ACCF/AHA）《不穩(wěn)定心絞痛?非ST 段抬高心肌梗死患者管理指南》［4］及我國2015年《急性ST 段抬高型心肌梗死診斷和治療指南》［5］的診斷標(biāo)準(zhǔn)。本院倫理委員會批準(zhǔn)后，所有受檢者均知情同意。實驗前1 d 所有患者均進(jìn)行實驗室檢查，記錄其血細(xì)胞比容。

1.2 設(shè)備與方法采用西門子1.5TAera 磁共振掃描儀，18 通道體線圈，掃描各序列均使用心電門控，在檢查前對患者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練。采行兩腔心、四腔心和一系列短軸位電影完成心臟形態(tài)學(xué)檢查。短軸層面均為6 層；采用改良Look?Locker MOLLI 序 列（Modified Look?Locker inversion recov?ery，MOLLI）［6］進(jìn)行心臟T1 mapping 的測量，掃描參數(shù)：TR 324.96 ms，TE1.12 ms，F(xiàn)OV360 mm×306 mm，矩陣2.1 mm × 1.4 mm × 10.0 mm，層厚8 mm，翻轉(zhuǎn)角35°，加速因子2；注入對比劑（Gd?DTPA，劑量為0.2 mmol/kg，流量以1～1.5 mL/s 采用雙ms）。心臟延遲成像參數(shù)：TR 395.96 ms，TE 1.12 ms；FOV 350 mm2，矩陣2.1 mm×1.4 mm×5.0 mm，層厚8 mm，翻轉(zhuǎn)角35°，加速因子2。T2 mapping 序列掃描采用多回波的快速自旋回波（multi?echo fast spin?echo，MEFSE）序列，參數(shù)如下：TR 239.69 ms，TE 1.12 ms，矩陣1.9 mm × 1.9 mm × 8.0 mm，層厚8.0 mm，翻轉(zhuǎn)角12°，F(xiàn)OV 360 mm×288 mm，層間距1.6 mm。

1.3 圖像分析將掃描圖像輸入到syng MR D13后處理工作站，采用雙盲法，由2 名高年資主治醫(yī)師在SIEMENS Argus 分析軟件上進(jìn)行圖像分析和測量，取兩者平均值。掃描左心室心底段、心中段、心尖段短軸位各1 層，手動勾畫，不包含心腔和心外膜外脂肪組織［7］，采用后處理軟件，在T1 、T2 mapping 偽彩圖上相同位置上手動畫取延遲強(qiáng)化節(jié)段興趣區(qū)上進(jìn)行數(shù)據(jù)測量（圖1），感興趣區(qū)范圍約50 mm2，測量各興趣區(qū)初始T1 值和強(qiáng)化后T1值、T2 值，每人測量3 次取平均值。根據(jù)ECV 值計算公式計算ECV 值：ECV＝（1?血細(xì)胞比容）（心肌強(qiáng)化后T1 值?心肌初始T1 值）/（血池強(qiáng)化后T1 值?血池初始T1 值）。以LGE 遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域為對照組，同樣方法測量各節(jié)段初始T1 值和強(qiáng)化后T1值、T2 值，并計算ECV 值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法采用SPSS 21.0 統(tǒng)計分析軟件。計量資料表示為均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。同一患者，在急性心肌梗死區(qū)域與遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域分別測得并計算初始T1 值、強(qiáng)化后T1 值、T2 值和ECV 值，分別行兩獨立樣本t檢驗。以LGE 為參照，采用ROC 曲線分析初始T1 值、強(qiáng)化后T1 值、T2 值及ECV 值評價急性心肌梗死的差異，計算曲線下面積（area under the curve，AUC），計算其診斷心肌梗死的靈敏度、特異度、準(zhǔn)確度。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像獲取所有符合納入標(biāo)準(zhǔn)的受試對象均完成檢查并獲得較為滿意的圖像。24 例患者，LGE 檢查共獲得144 層短軸位圖像，排除12 個層面受偽影干擾，30 個層面無LGE 陽性區(qū)域，不能進(jìn)行測量，共獲得可測量分析的LGE 陽性顯示心肌梗死層面和對應(yīng)的T1、T2 mapping 短軸圖像各102層，測得延遲強(qiáng)化區(qū)域和遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域ROI 各102 個。

2.2 急性心肌梗死區(qū)域測量數(shù)值比較急性心肌梗死區(qū)域初始T1值（1 320.0±28.4）ms大于遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域初始T1值（1 196.8±27.0）ms（P＜0.001），急性心肌梗死區(qū)域T1 值下降較遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域更明顯，兩者ECV 分別為（38.7 ± 2.1）%、（24.8 ±2.5）%（P＜0.001）；急性心肌梗死區(qū)域T2 值為（93.3 ± 6.6）ms 大于遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域T2 值（80.7 ±6.7）ms（P＜0.001）。見表1。

圖1 CMR 圖像Fig.1 CMR Images

表1 急性心肌梗死區(qū)域與遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域增強(qiáng)前、后T1 值、ECV 及T2 值比較Tab.1 Comparison of T1 values，ECV and T2 value before and after enhancement in acute myocardial infarction area and remote unenhanced area±s

項目 初始T1 值（ms） 強(qiáng)化后T1 值（ms）ECV（%）T2（ms）急性心肌梗死區(qū)域1 320.0±28.4443.4±17.338.7±2.193.3±6.6遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域t 值P 值1 196.8±27.0 11.06＜0.001 502.9±14.1 27.35＜0.001 24.8±2.5 5.33＜0.001 80.7±6.7 17.87＜0.001

2.3 ROC 曲線以LGE 結(jié)果為參照，得到心肌梗死區(qū)域初始T1 值、強(qiáng)化后T1 值、ECV 值和T2 值的ROC 曲線下面積（AUC）分別為0.812、0.840、0.875、0.819，均具備較好的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確度。從ROC 曲線圖中可看出，各參數(shù)中ECV 值對于急性心肌梗死在的診斷效能最高。見表2、圖2。

表2 初始T1 值、增強(qiáng)后T1 值、ECV 和T2 值診斷心肌梗死的效能Tab.2 The value of native T1，post?contrast T1，ECV and T2 in the diagnosis of myocardial infarction

3 討論

圖2 常規(guī)LGE 與初始T1 值、增強(qiáng)后T1 值、ECV 值和T2 值評價心肌梗死的ROC 曲線圖Fig.2 The ROC curves of routine LGE and initial T1，enhanced T1，ECV and T2 in evaluation of myocardial infarction

3.1 T1 mapping與ECV技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的優(yōu)勢本實驗采用改良的Look?Locker 反轉(zhuǎn)恢復(fù)技術(shù)（modi?fied look?locker inversion recovery，MOLLI），配合呼吸門控，只需較短的屏氣采集時間，可容納較廣的心率范圍，顯著減小了呼吸及心臟搏動偽影的影響，縮短采集時間，重復(fù)性更高［8］。T1 值的變化受心肌細(xì)胞的組織學(xué)特性影響，在急性心肌梗死后，心肌細(xì)胞膜破壞，造影劑向細(xì)胞內(nèi)流入，心肌間質(zhì)水腫，會引起初始T1 值和ECV 值的增加，強(qiáng)化后T1 值降低。T1 mapping 序列能定量每個心肌體素的T1 值，在偽彩圖上可直觀顯示T1 值差異，識別出病變心肌，無論是對局限性還是彌漫性心肌疾病，均有重要的臨床診斷價值。ECV 反映的是增強(qiáng)后對比劑在心肌間質(zhì)內(nèi)的容積分布，是評估心肌纖維化程度最有效的指標(biāo)，ECV 的升高代表心肌細(xì)胞間的自由空間增大［9］。因此，能夠引起細(xì)胞外間隙增大的任何病灶（如心肌水腫、彌散性纖維化、瘢痕、淀粉樣變性等）均可導(dǎo)致ECV 值的增大，與組織病理學(xué)結(jié)果高度一致［10］。本實驗測得的急性心肌梗死區(qū)域初始T1 值為（1 320.0±28.4）ms 高于遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域（1 196.8 ± 27.0）ms，急性心肌梗死區(qū)域增強(qiáng)后T1 值（443.4 ± 17.3）ms 低于遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域（502.9 ± 14.1）ms，增強(qiáng)掃描急性心肌梗死區(qū)域與遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域T1 值明顯縮短，且急性心肌梗死區(qū)域T1值縮短更明顯；急性心肌梗死區(qū)域ECV 值（38.7 ± 2.1）%，遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域ECV 值（24.8 ± 2.5）%，急性心肌梗死區(qū)域的ECV值比遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域高，這與在GARG 等［11］對急性心肌梗死的研究中得出的結(jié)果一致，梗死區(qū)域T1 值減小，且延遲強(qiáng)化區(qū)域與T1 值減小的區(qū)域較為一致。本實驗得出ECV 對診斷急性心肌梗死有較高的敏感度、特異度，診斷效能在各參數(shù)中也最高，表明ECV 是急性心肌梗死后評估左室心肌損傷程度和預(yù)測功能恢復(fù)指標(biāo)，可以增加LGE 的預(yù)測價值。ECV 提供了梗死區(qū)心肌損傷嚴(yán)重程度的定量信息，特別是對于跨壁程度較高的梗死，ECV有更全面、更有效的診斷價值。說明其為較為穩(wěn)定的參數(shù)，可應(yīng)用于臨床診斷急性心肌梗死。

3.2 T2 mapping 的技術(shù)優(yōu)勢及臨床應(yīng)用急性心肌梗死或梗死后缺血心肌的再灌注，Na+/K+泵平衡被打破，水分子內(nèi)流，引起細(xì)胞內(nèi)水分的增加，導(dǎo)致心肌T2 時間的延長，因此T2 值高信號能反映組織中水含量，識別心肌水腫，更加有利于識別缺血心肌。T2 mapping 技術(shù)可定量測定T2 值，評估水腫程度，不易受到局部慢速血流引起的高信號偽影、呼吸偽影及心搏偽影影響，診斷更加準(zhǔn)確［12］。與常規(guī)T2WI 序列比較，T2 mapping 對T2值的細(xì)微變化特別敏感，可以更穩(wěn)健、精確和可重復(fù)地估計與梗死相關(guān)的水腫［13］。在本研究中，急性心肌梗死區(qū)域的T2 值明顯超過遠(yuǎn)隔未強(qiáng)化區(qū)域，對水腫的顯示具有很高的靈敏度和特異度，與FERNáNDEZ?JIMéNEZ 等［14］有研究結(jié)果一致。在急性缺血性心肌損傷的CMR 檢測中，缺血區(qū)域心肌T2 值增高可發(fā)生于LGE 出現(xiàn)高信號及實驗室檢查肌鈣蛋白升高前，證明T2 mapping 技術(shù)有助于臨床在急性心肌梗死早期不可逆損傷發(fā)生前做出診斷和干預(yù)［15］。MARKOUSIS?MAVROGENIS 等［16］報道1 例既往體健的馬拉松運動員在比賽中突發(fā)心臟驟停，在心肺復(fù)蘇后行CMR 檢查，T2 mapping測得的T2 值明顯增加（＞60 ms）的區(qū)域與可疑責(zé)任血管的供血范圍一致，這也說明了T2 mapping在心臟復(fù)蘇后節(jié)段性心肌損傷的檢測價值，體現(xiàn)了T2 mapping 技術(shù)在急性期的關(guān)鍵作用。

3.3 定量T1、T2 mapping 技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的優(yōu)勢本研究結(jié)果表明，T1 mapping 技術(shù)利用T1 值和ECV 值的定量變化來評估急性心肌梗死的損傷情況，較LGE 更加靈敏、準(zhǔn)確和直觀，測得的T1 值的差異反應(yīng)心肌損傷可能，預(yù)計未來能通過T1值的改變對心肌梗死程度進(jìn)行分級。ECV 通過比值分?jǐn)?shù)有效地校正了各種客觀因素（如掃描參數(shù)、場強(qiáng)、延遲掃描時間等）的影響，克服了T1 mapping 對彌漫性病變測量時的受制，是更加穩(wěn)定的指標(biāo)［17］。T2 mapping 技術(shù)通過定量反應(yīng)心肌梗死后心肌炎性和水腫情況，可以鑒別急慢性心肌梗死，并早期定量評估心肌梗死程度及預(yù)后情況。定量的T1、T2 mapping 技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，可以全面地評價心肌損傷程度和范圍。TAHIR 等［18］對首次急性心肌梗死患者8 d、7 周、3、6 個月后行T1 mapping、T2 mapping 及LGE 檢查，發(fā)現(xiàn)T1、T2 值逐漸下降，T1、T2 值對鑒別急慢性心肌梗死的ROC 曲線下面積為0.975 和0.979，而LGET2 序列憑視覺分析水腫的ROC 曲線下面積為為0.863。TESSA 等［19］對急慢性心肌梗死的患者心肌水腫評估的對比，得出T1、T2 mapping 對評價急慢性心肌梗死的心肌損傷程度有較高的價值。有研究［20］表明將ECV 和T2 mapping 的定量CMR 方法聯(lián)合應(yīng)用于心臟移植后的患者中，可以準(zhǔn)確地診斷急性排斥反應(yīng)的情況。相關(guān)研究［21］表明，T1和T2 mapping在監(jiān)測癌癥治療中的心臟是否受累可能非常有價值，主要表現(xiàn)為在癌癥治療暴露的早期，心肌受累炎癥水腫，T1 值和T2 值升高；暴露的晚期，心臟間質(zhì)纖維化改變、心肌細(xì)胞重塑，T1 值升高，而T2 值正常。T1、T2 mapping 技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用具有非常高的臨床應(yīng)用價值和可行性，可以用于探討心肌損傷后組織重構(gòu)的病理學(xué)機(jī)制，但若要應(yīng)用于臨床，仍需進(jìn)行深入的技術(shù)改進(jìn)。展望未來，CMR 影像診斷需聯(lián)合各新技術(shù)，改善單獨使用某一種技術(shù)的缺點，提高診斷的準(zhǔn)確度、特異度和靈敏度。

3.4 本研究的局限性（1）本研究納入的樣本量較少，屬于初期的研究，后期需擴(kuò)大樣本量，進(jìn)一步研究。（2）本研究未對心肌梗死區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，如梗死核心區(qū)、邊緣區(qū)、周圍水腫區(qū)。（3）在評估急性心肌梗死時，因心肌出血、水腫、鈣鹽沉積等改變均可引起T1、T2 值的變化，還需探討與其他技術(shù)結(jié)合進(jìn)行進(jìn)一步研究，以明確能引起T1、T2 值變化具體的原因。（4）未聯(lián)合心臟功能參數(shù)進(jìn)行研究，未對預(yù)后進(jìn)行評價。

隨著未來研究的深入及CMR 衍生技術(shù)的不斷改進(jìn)，對新技術(shù)進(jìn)一步探索研究，有望將T1、T2 mapping 及ECV 技術(shù)從科研手段轉(zhuǎn)化為臨床常規(guī)應(yīng)用技術(shù)，為心肌疾病的診斷、治療及預(yù)后評估提供更多的影像診斷支持。