磁共振體素內不相干運動成像定量評估心肌組織特性初步研究

何秀超 陳梓嫻 關青艷 周趙霞 南 江 莊 辛 辛文龍 雷軍強 郭順林*

（1、寧波大學醫學院附屬醫院，浙江 寧波315020；2、蘭州大學第一醫院，甘肅 蘭州730000；3、寧波市鄞州區第二醫院醫共體，浙江 寧波315040）

體素內不相干運動（intravoxel incoherent motion，IVIM）是基于單指數模型彌散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）演變而來的雙指數模型，可實現組織器官水分子擴散運動和微循環灌注特性一站式無創性定量評價。目前IVIM 已在顱腦、腹部及盆腔等組織器官得到了廣泛應用[1-3]。由于心臟特殊解剖位置及屬性，IVIM 無創檢查手段應用研究較少，因此本研究采用IVIM 對心肌組織特性無創定量評價可行性評估初步探討，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2019 年6 月至2020 年6 月在我院行心臟磁共振成像（CMR）檢查陰性病例，心臟超聲、心電圖及冠脈造影檢查陰性，且無明顯癥狀和體征及圖像質量能夠達到診斷要求，最終納入30 例作為研究對象。本研究通過寧波大學醫學院附屬醫院倫理委員會審批（2020KY103）。

1.2 方 法

采用 Siemens Magnetom Skyra 3.0 T 超導型和GE Discovery MR75 3.0T 磁共振掃描儀，8 通道表面相控陣線圈，MR 心電門控及呼吸門控。IVIM 掃描條件：在四腔心電影圖像上，選取左心室舒張中晚期左心室心肌相對運動靜止時間為IVIM 成像觸發延遲時間（trigger delay，TD）。分別采集不同b 值下不同層面左室短軸心肌組織圖像。b 值設置為 0、50、100、150、200、400、600、800s/mm2，矩陣 84×128，TR 300 ms，TE 56.0 ms，層厚 5.0 mm，層間距18 mm，FOV 40cm × 40cm，觸發延遲時間 350-600 ms。

1.3 觀察指標

IVIM 原始圖像導入到后處理軟件Mitk Diffusion 中，參照美國心臟協會關于左心室心肌節段分法，依次手動勾畫感興趣區（Region of Interest，ROI）測量各個節段心肌組織的f 值、D 值和D*值，ROI 平均體素大小約60mm3。勾畫時應注意心腔內血流信號、乳頭肌信號以及周圍組織信號所造成的部分容積效應的影響，避開左心室腔和心外膜，同一心肌節段應連續測量3 次，取其平均值。所有測量均由2 名經驗豐富影像診斷醫生分別測量完成。

1.4 統計學處理

采用SPSS 22.0 及MedCalc 統計分析軟件。正態分布的計量資料以表示。左心室不同心肌節段、部位和供血區域心肌組織多組間比較采用Oneway ANOVA 方差分析。組間兩兩比較采用Tamhane’s[2]檢驗。兩名經驗豐富影像診斷醫生測量數據的一致性分別行Bland-Altman 分析和Pearson’s 相關分析，P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 基線資料情況

本研究男 14 例，女 16 例；年齡 29-63 歲，平均年齡（47.5±11.7）歲；身高156-180cm，平均身高（168.0±6.7）cm；體重 50-97kg，平均體重（71.5±13.6）kg；心率 55-78 次/min，平均心率（70.3±16.2）次/min；呼吸次數 7-23 次/min，平均呼吸次數（14.3±2.6）次/min；體質指數 20.54-29.20 kg/m2，平均體質指數（25.3±12.0）kg/m2。

2.2 左心室16 不同節段心肌組織IVIM 結果

圖像層面為左心室短軸位掃描，心尖第17 節段心肌IVIM 參數未能測量。左心室16 不同節段心肌組織的f 值、D 值和D*值均不全相等，各節段之間差異具有統計學意義（F值分別為5.106、3.349 和4.130），見圖 1[4]。

圖1 30 例患者左心室16 節段心肌組織f 值、D 值和D*值柱狀圖

2.3 左心室不同部位心肌組織IVIM 結果

左心室基底部、中間部和心尖部心肌組織之間平均 D* 值分別為（0.0419±0.0187）mm2/s、（0.0450±0.0216）mm2/s、（0.0453±0.0197）mm2/s，三者之間差異具有統計學意義（F=3.425，P=0.03），其中基底部平均D*值最低。而左心室不同部位之間心肌組織平均f 值和D 值差異無統計學意義（F值分別為1.695和 5.310；P值分別為 0.184 和 0.05）。

2.4 左心室不同供血區域IVIM 結果

左心室心肌左前降支供血區組、右冠狀動脈供血區組和左旋支供血區組三組平均f 值、D 值及D*值（見表1），平均f 值和D*值之間差異具有統計學意義（F=15.846 和 21.903），而平均 D 值差異無統計學意義（F=1.240），見圖 2。

表1 左室心肌不同供血區灌注分數f 值、真性彌散系數D 值和假性彌散系數D*值（）

表1 左室心肌不同供血區灌注分數f 值、真性彌散系數D 值和假性彌散系數D*值（）

LV f 值（%）D 值（×10-2mm2/s） D*值（×10-1mm2/s）LAD RCA LCX images/BZ_6_1021_783_1089_831.png 0.89±0.08 0.87±0.10 0.85±0.12 95%可信區間0.88-0.90 0.86-0.88 0.84-0.86 images/BZ_6_1021_783_1089_831.png 0.19±0.10 0.22±0.08 0.22±0.13 95%可信區間0.17-0.21 0.21-0.23 0.20-0.23 images/BZ_6_1021_783_1089_831.png 0.48±0.25 0.43±0.17 0.39±0.16 95%可信區間0.46-0.51 0.42-0.45 0.38-0.41

圖2 左室心肌不同供血區f 值、D 值和D*值柱狀圖

2.5 兩名醫生測量值一致性檢驗結果

兩名經驗豐富影像診斷醫生分別測得的平均f值、D 值和 D* 值差值均數分別為-0.000899%、0.000010mm2/s 和0.000198mm2/s，差值標準差分別為 -0.000317% 、0.000005mm2/s 和 0.000557mm2/s，95%一致性界限范圍（差值±1.96×差值標準差）分別為 （-0.000899±0.000621）%、（0.000010±0.000011）mm2/s 和（0.000198±0.001092）mm2/s，相關系數分別為r=0.955、r=0.916 和r=0.899。

3 討 論

IVIM 技術是 1986 年 Bihan 等人[4]最初引入和開發的，一種用來定量評估組織器官擴散成像數據的概念和方法。已在全身各類組織器官中廣泛應用，其優勢逐漸在臨床中顯現[5，6]，但在心肌組織應用研究較少見。由于不同冠狀動脈優勢供血不同，這使得心肌組織水分子運動和微循環有所不同，因此定量評價心肌組織組織特性顯得尤為重要。

本研究IVIM 成像f 和D* 值在不同供血區域心肌組織循環灌注存在差異，而擴散運動不存在差異，與劉明熙等[7]和Rapacchi 等[8]的研究結果相似。Jahng 等[9]研究顯示左冠脈血流灌注量一般均大于右冠脈，且三支冠脈血管中以左前降支供血區域血流灌注量為最大，正常人群中冠狀動脈的優勢型是有差異的。李志偉等[10]研究表明國人以右優勢型為主，回旋支冠脈和右冠脈之間的血流灌注量差異大小不一，右冠脈血管灌注量大于回旋支，這點也在本研究結果也有所驗證。以往DWI 研究結果顯示，不同b 值下的ADC 值在不同供血區域差異具有相似結果，可見其顯示主要因素是f 值和D* 值變化[10，11]。

本研究IVIM 成像b 值設定同時兼顧高、低b值。由于心肌組織擴散運動受其內在固有的特性的影響，另有研究表明在DWI 序列中b 值的設定范圍區間在10-100 s/mm2時，心肌組織內水分子運動情況影響最小，更趨向于反映心肌組織的血流灌注情況[12]。但在IVIM 序列中，何種b 值范圍區間更能較好反應心肌組織的灌注信息和水分子運動情況目前研究較少，這將是筆者今后研究的方向

總之，IVIM 成像技術可實現心肌組織無創定量評價，且重復性好。左室心肌不同供血區域心肌組織的微循環灌注存在差異，其中左前降支供血區心肌組織微循環灌注較好，這為今后心肌組織不同定量評價研究提供參考。