祁 麗綜述，張龍江，盧光明審校

0 引 言

隨著磁共振技術(shù)的快速發(fā)展，心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)作為一個(gè)有效、無創(chuàng)的成像方法已被廣泛用于心臟的形態(tài)、功能及組織特性的評估。近年來，一些新的磁共振成像方法的開發(fā)和使用使得CMR 的應(yīng)用更加廣泛。心肌縱向弛豫時(shí)間在心肌水含量及細(xì)胞外環(huán)境發(fā)生變化時(shí)會(huì)發(fā)生改變。T1 mapping 技術(shù)可對心肌的T1 值進(jìn)行定量測量來評估心肌的局部及彌漫性病變，體現(xiàn)了重要的臨床價(jià)值。文中對心肌磁共振T1 mapping 的掃描序列、技術(shù)方法及其臨床應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 心肌T1 mapping 掃描序列

心肌T1 mapping 的掃描序列主要有反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(inversion recovery，IR)、飽和恢復(fù)序列(saturation recovery，SR)及兩者聯(lián)用的序列。IR 序列包括標(biāo)準(zhǔn)Look-Locker(LL)序列、修改LL(modified looklocker inversion recovery，MOLLI)序列及縮短MOLLI(shortened modified LL inversion recovery，ShMOLLI)序列。SR 序列包括首過對比增強(qiáng)灌注期間的T1 測量及飽和恢復(fù)單次采集。IR 與SR 聯(lián)合使用序列的有心率無關(guān)飽和脈沖反轉(zhuǎn)恢復(fù)。以下主要介紹臨床上常用的基于IR 序列的T1 mapping。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)LL 序列 是在180°反轉(zhuǎn)脈沖后在不同的反轉(zhuǎn)時(shí)間點(diǎn)施加90°激勵(lì)脈沖并采集數(shù)據(jù)。該序列掃描時(shí)不考慮心臟運(yùn)動(dòng)偽影，在整個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)連續(xù)采集數(shù)據(jù)，屏氣的時(shí)間較長，約為20 ～28 s。由于LL 序列掃描所得的圖像為心臟不同心動(dòng)周期的圖像，在勾畫心內(nèi)膜及心外膜輪廓時(shí)常易出現(xiàn)錯(cuò)誤，因此LL 序列較難形成準(zhǔn)確的基于像素的T1 mapping。

1.2 MOLLI 序列 針對LL 序列的不足，Messroghli 等［1］對LL 序列進(jìn)行了調(diào)整，提出了MOLLI 序列。MOLLI 序列使用心電門控連續(xù)在心臟舒張末期采集數(shù)據(jù)，此序列施加了兩次反轉(zhuǎn)脈沖，在17 次心跳內(nèi)采集3-3-5(共11 幅)圖像，每次反轉(zhuǎn)序列有3次心跳的時(shí)間間隔用于縱向磁化矢量的恢復(fù)，用符號表示為3(3)3(3)5，其屏氣的時(shí)間約為16 ～20 s。讀出序列為穩(wěn)態(tài)自由步進(jìn)序列(steady-state free precession，SSFP)。與LL 序列相比，MOLLI 序列的主要優(yōu)勢是采集固定時(shí)相的數(shù)據(jù)，縮短了掃描時(shí)間，并且可以將不同LL 序列的數(shù)據(jù)集融合成一個(gè)數(shù)據(jù)集來分析。由于MOLLI 采集同一時(shí)相的數(shù)據(jù)，使其測得的T1 值更加精確，并且重復(fù)性高［1-2］。MOLLI 序列是目前臨床應(yīng)用較多也較成熟的序列。其主要不足:①屏氣時(shí)間仍然較長，對某些患者而言仍難以堅(jiān)持;②由于其使用SSFP 作為讀出序列，其測得的T1值較真實(shí)值低;③對心率依賴性高。為了改善這些不足，Kellman 等［3］對MOLLI 序列的反轉(zhuǎn)恢復(fù)次數(shù)及所需心跳數(shù)進(jìn)行了修改，減少屏氣時(shí)間及對心率的依賴。

1.3 ShMOLLI 序列 為了縮短屏氣時(shí)間，Piechnik 等［4］提出了ShMOLLI 序列。ShMOLLI 序列在9次心跳內(nèi)采集5-1-1(共7 幅)圖像，符號標(biāo)記為5(1)1(1)1，屏氣時(shí)間約為9 s，其掃描時(shí)間的縮短主要是縮短了采集樣本量及磁化矢量的恢復(fù)時(shí)間。ShMOLLI 序列圖像采集時(shí)縱向磁化矢量并未完全恢復(fù)，為了更加準(zhǔn)確地計(jì)算T1 值，圖像重建采用了有條件解釋重建算法。當(dāng)心肌T1 值＜1200 ms 時(shí)，ShMOLLI 序列與MOLLI 序列測得的T1 值有很好的相關(guān)性。ShMOLLI 序列的主要優(yōu)點(diǎn)是縮短了掃描時(shí)間并且減少了對心率的依賴性。其主要不足也是會(huì)低估T1 值，易產(chǎn)生偽影，并且其圖像信噪比低于MOLLI 序列。

2 T1 mapping 技術(shù)

T1 mapping 技術(shù)包括平掃T1 mapping 及增強(qiáng)后T1 mapping。平掃T1 mapping 是指不注入對比劑而直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的T1 mapping 技術(shù)。增強(qiáng)后T1 mapping 是指注入對比劑一段時(shí)間后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的T1 mapping 技術(shù)，不同研究使用的對比劑注入方法及延遲時(shí)間不同。Burt 等［5］推薦在注入釓對比劑后12 min 及25 min 左右進(jìn)行圖像采集，對比劑用量為0.15 ～0.20 mmoL/kg。在心室四腔心長軸位或左心室短軸位進(jìn)行圖像采集，圖像采集時(shí)需連接心電門控及呼吸門控。圖像采集后，需勾畫左心室心內(nèi)膜及心外膜的輪廓或?qū)⒏信d趣區(qū)放在左心室血池或局部心肌，用后處理軟件分析圖像并用線性擬合技術(shù)形成T1 mapping。另外，測得心肌平掃T1值、增強(qiáng)后T1 值及血細(xì)胞比容后，還可通過計(jì)算得到心肌細(xì)胞外容積(extracellular volume，ECV)，該值在臨床上應(yīng)用也較多。

2.1 平掃T1 mapping 平掃T1 mapping 測得的T1 值為心肌內(nèi)在T1 值，其反應(yīng)的是心肌細(xì)胞及細(xì)胞外間質(zhì)的混合信號。平掃T1 值與磁場強(qiáng)度、設(shè)備類型、掃描序列及測量方法等有關(guān)。Messroghli 等［1］報(bào)道當(dāng)磁場強(qiáng)度從1.5T 增加至3T 時(shí)，平掃T1 值增加14%～28%。平掃T1 mapping 的主要優(yōu)勢是不使用對比劑，對于合并有嚴(yán)重腎功能不全不能耐受釓對比劑的患者，可作為釓對比劑延遲強(qiáng)化(late gadolinium enhancement，LGE)的重要補(bǔ)充和替代。其主要不足是診斷心肌細(xì)胞間質(zhì)或細(xì)胞輕度病變(如輕度心肌纖維化)時(shí)敏感性較低。由于平掃T1 mapping 反映的是細(xì)胞間質(zhì)與細(xì)胞的混合信號，當(dāng)心肌病變輕微時(shí)，其心肌平掃T1 值與正常心肌的T1 值相差不大，敏感性較增強(qiáng)T1 mapping 及ECV mapping 低。由于平掃T1 mapping 可重復(fù)性高，偽影少，圖像質(zhì)量好，在臨床中應(yīng)用較多。

2.2 增強(qiáng)后T1 mapping 對比劑注入后強(qiáng)化心肌的T1 值低于平掃T1 值。增強(qiáng)后T1 值與磁場強(qiáng)度、身體脂肪百分比、對比劑用量、注射對比劑后的延遲時(shí)間、心動(dòng)周期內(nèi)圖像采集的時(shí)相和部位、腎對比劑的清除及血細(xì)胞比容等有關(guān)。在心肌纖維化時(shí)，增強(qiáng)后T1 值較平掃T1 值變化的更加明顯。增強(qiáng)后T1 mapping 的主要不足是干擾因素較多，相比較而言，平掃T1 值更加穩(wěn)定，可重復(fù)性高。

2.3 ECV ECV 是指細(xì)胞外間質(zhì)容積占整個(gè)心肌組織容積的百分比，通過測量平掃T1 值、增強(qiáng)后T1值及從血液標(biāo)本中獲得血細(xì)胞比容(Hct)計(jì)算出的一種相對穩(wěn)定的參數(shù)指標(biāo)［6］。公式如下:

ECV = (1-Hct)(T1 post-myo-T1pre-myo)/(T1post-blood-T1pre-blood)

正常人的ECV 約為21%～27%［7-8］。ECV 只與心肌間質(zhì)狀態(tài)改變有關(guān)，局限性纖維化、彌漫性纖維化、淀粉樣變性的沉積及心肌水腫均可引起細(xì)胞外間隙的擴(kuò)大即ECV 的增加。ECV 的主要優(yōu)點(diǎn)為減少了干擾因素。因?yàn)镋CV 測得的是心肌和血池增強(qiáng)前后的比值，消除身體脂肪百分比、腎功能、血細(xì)胞比容等影響，增加了不同磁場、不同機(jī)器和不同掃描時(shí)相等測得的ECV 的可比性。ECV 較平掃及增強(qiáng)后T1 mapping 更加穩(wěn)定，與臨床實(shí)踐密切相關(guān)。其主要不足為正常心肌與患病心肌的ECV 有較多的重疊，在診斷心肌病變特別是早期心肌病變時(shí)準(zhǔn)確性及特異性較低。

3 臨床應(yīng)用

心肌T1 值及ECV 在心肌水腫(如急性心肌梗死、心肌炎)及細(xì)胞外容積增加(如肥厚性心肌病、擴(kuò)張性心肌病、心肌淀粉樣變性等)時(shí)會(huì)發(fā)生改變，T1 mapping 及ECV 在這兩類病變的檢測和評估方面有較高的臨床價(jià)值。

3.1 心肌梗死 在急性心肌梗死時(shí)，由于心肌細(xì)胞破壞，周圍間質(zhì)水腫，心肌水分增加等會(huì)導(dǎo)致平掃T1 值及ECV 的增加及增強(qiáng)后T1 值的下降［9］。有研究顯示急性梗死區(qū)域心肌的平掃T1 值及增強(qiáng)后T1 值分別比正常心肌增加(18±7)%和降低(27±4)%［10］。在評估梗死面積方面，平掃T1 mapping顯示的梗死區(qū)域比LGE 顯示的區(qū)域大，而增強(qiáng)后T1 mapping 顯示的區(qū)域與LGE 顯示的區(qū)域高度一致，可能與平掃T1 mapping 顯示的不僅是梗死心肌有關(guān)，該研究認(rèn)為平掃T1 mapping 可用于篩查急性心肌梗死，但是不能用來評估梗死區(qū)域面積。平掃T1 mapping 診斷急性心肌梗死的敏感性及特異性可達(dá)96%和91%，甚至比T2-STIR 更加敏感［11-12］。另外，平掃T1 mapping 還可用于評估心肌缺血。Ugander 等［13］制備了犬心肌梗死模型并進(jìn)行平掃T1 mapping 及T2 mapping，研究結(jié)果顯示平掃T1 mapping 可精確定量評估缺血心肌，并與T2 mapping有相同的效能。急性心肌梗死后，受損心肌細(xì)胞被細(xì)胞外膠原纖維替代，形成疤痕纖維。在顯示疤痕纖維大小方面，有研究顯示1.5T 磁共振T1 mapping顯示的纖維疤痕的大小僅為LGE 顯示疤痕纖維的57%［14］。然而，也有研究顯示T1 mapping 可精確地評估慢性心肌梗死纖維疤痕，此研究結(jié)果有待進(jìn)一步證實(shí)［15-16］。另外，Kellman 等［17］的研究結(jié)果顯示心肌梗死疤痕纖維的ECV 可增至(68.5±8.6)%。

3.2 心肌炎 LGE 及T2-STIR 常被用于檢測急性心肌炎［18］。T1 mapping 可顯示心肌水腫等引起的心肌水含量的增加，因此也被用于診斷心肌炎。Ferreira 等［19］研究顯示T1 值高于990 ms(1.5T ShMOLLI)診斷急性心肌炎的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性分別為90%、91%和91%，并且其在探測心肌局部微小病變方面比LGE 及T2-STIR 更有優(yōu)勢。另外，T1 mapping 還可區(qū)分心肌炎急性期和恢復(fù)期，平掃T1 值＞5 SD 可診斷急性心肌炎，其準(zhǔn)確性達(dá)96%，平掃T1 值＞2 SD 或LGE 顯示高信號可診斷恢復(fù)期心肌炎，其準(zhǔn)確性達(dá)97%。平掃T1 mapping 在確定患者是否有心肌炎或區(qū)分心肌炎急性期及恢復(fù)期均優(yōu)于T2 加權(quán)成像和LGE 成像［20］。T1 mapping 還可用于Takotsubo 心肌病及病毒性心肌炎的診斷并且有較高的診斷準(zhǔn)確性［20-21］。與LGE 及T2-STIR 比較，T1 mapping 不需要與正常心肌及骨骼肌作為參照而直接探測心肌炎，且T1 mapping 不僅可顯示局部心肌微小病變也可顯示彌漫性心肌病變。另外，平掃T1 mapping 無需使用對比劑即可探測心肌水腫且有較高的準(zhǔn)確性，具有獨(dú)特優(yōu)勢。

3.3 主動(dòng)脈瓣狹窄(aortic stenosis，AS) 彌漫性心肌纖維化是AS 心肌損害的標(biāo)志［22］。心肌纖維化的程度與患者的預(yù)后及主動(dòng)脈瓣置換的預(yù)后有關(guān)［23-24］。Bull 等［25］研究顯示平掃T1 值與AS 患者的膠原體積分?jǐn)?shù)(collagen volume fraction，CVF)呈中度相關(guān)(r=0.65)，嚴(yán)重AS 患者的平掃T1 值明顯高于無癥狀患者，并且嚴(yán)重有癥狀A(yù)S 患者的平掃T1 值明顯高于嚴(yán)重?zé)o癥狀患者，而中度AS 患者的平掃T1 值與正常人無差別。Lee 等［26］研究顯示在無癥狀的AS 患者中，平掃T1 值與心肌纖維化及心室功能、心室結(jié)構(gòu)和功能重建有關(guān)。另外，有研究顯示嚴(yán)重AS 患者的ECV 與CVF、心臟功能、主動(dòng)脈瓣面積等相關(guān)［27-28］。

3.4 肥厚性心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)與擴(kuò)張性心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM) 心肌纖維化是心肌病發(fā)展的重要病理生理過程，與患者的心室重建及較差的預(yù)后密切相關(guān)［29］。Puntmann 等［30］的研究顯示，DCM 及擴(kuò)張性心肌病HCM 的平掃T1 值分別為(1239±57)ms 及(1254±43)ms 明顯高于正常心肌(1070±55)ms，并且平掃T1 mapping 區(qū)分正常心肌與不正常心肌的準(zhǔn)確性較增強(qiáng)后T1 mapping 及ECV mapping 高，其敏感性、特異性及診斷準(zhǔn)確性分別為100%、96%和98%。Sado 等［31］研究顯示HCM 患者(29.1±0.5)%及DCM 患者(28.0±0.4)%的ECV 較正常人(25.3±3.5)%高，但是ECV 在HCM 及DCM 間的差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，該研究還顯示ECV 與心臟功能參數(shù)相關(guān)。另外，T1 mapping 還可對經(jīng)導(dǎo)管室間隔消融后的心肌瘢痕進(jìn)行定量分析［32］。心肌纖維化是導(dǎo)致室性心律失常的一個(gè)重要原因。Chen 等［33］研究了T1 mapping 預(yù)測進(jìn)展性心肌病心律失常的價(jià)值，其研究結(jié)果顯示平掃T1 值是預(yù)測漸進(jìn)性心肌病室性心律失常的獨(dú)立預(yù)測因素并且可用來區(qū)分需要植入除顫器的低危和高?；颊摺?/p>

3.5 Anderson-Fabry 病 Anderson-Fabry 病又稱血管角質(zhì)瘤綜合征、α-半乳糖苷酶A 缺乏病，是一種少見的X 染色體連鎖的隱性遺傳病，由于基因突變導(dǎo)致α-半乳糖苷酶A 缺乏而導(dǎo)致糖脂在體內(nèi)聚集，是一種多器官多系統(tǒng)疾病，較常累及心臟。心肌肥厚是Fabry 病累及心臟最常見的表現(xiàn)。平掃T1 mapping 可鑒別Fabry 病導(dǎo)致左心室壁肥厚及其他病變引起的左心室肥厚。Fabry 病導(dǎo)致左心室壁肥厚的心肌由于脂質(zhì)的聚集其平掃T1 值會(huì)降低，而其他引起左心室肥厚病變(肥厚性心肌病、心肌淀粉樣變性、高血壓心臟病等)的T1 值常升高［26］。有研究顯示心肌平掃T1 值＜940 ms 可將Fabry 病導(dǎo)致左心室壁肥厚與其他病變引起的左心室肥厚鑒別開;另外，該研究還顯示40%無心臟受累的Fabry 病心肌平掃T1 值也會(huì)出現(xiàn)異常，因此T1 mapping 可作為Fabry 病心臟受累的一個(gè)早期指標(biāo)［26］。此外，Sheppard 等［34］研究顯示Fabry 病導(dǎo)致左心室壁肥厚患者心肌的ECV 與正常人心肌ECV 的差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(25.0±2.3)%vs(25.3±3.5)%，這可能與糖脂是在細(xì)胞內(nèi)而非細(xì)胞外聚集有關(guān)。

3.6 淀粉樣變性 淀粉樣變性是由多種原因造成的淀粉樣物質(zhì)在體內(nèi)各器官組織細(xì)胞間的沉積，致使受累器官組織功能逐漸衰竭的一種臨床綜合征。心臟是系統(tǒng)淀粉樣變性的主要受累器官之一，心臟淀粉樣變性嚴(yán)重影響患者的預(yù)后。Karamitsos 等［35］研究顯示平掃T1 mapping 可探測心臟淀粉樣變性，診斷準(zhǔn)確性高，平掃T1 值＞1020 ms(1.5T ShMOLLI序列成像)診斷心肌受累的準(zhǔn)確性達(dá)92%。另外，T1 mapping 探測心臟早期受累較LGE 更加敏感。心肌淀粉樣變性患者的ECV 約為49%［36］，與左心室射血分?jǐn)?shù)、左心室質(zhì)量及室間隔厚度均有關(guān)［30］。在心肌淀粉樣變性患者中，ECV 比T1 值的變化更加明顯，可能是評估淀粉樣心肌病嚴(yán)重程度的新指標(biāo)［6］。Sanjay 等［37］還研究了ECV 及平掃T1 mapping 評估心肌淀粉樣變性預(yù)后方面的價(jià)值，其結(jié)果顯示ECV ＞45%患者死亡的危險(xiǎn)是ECV ＜45%患者的3.84 倍，平掃T1 值＞1044 ms 患者死亡的危險(xiǎn)是＜1044 ms 患者的5.39 倍，而單獨(dú)增強(qiáng)后T1 值不具有預(yù)測價(jià)值。

3.7 糖尿病心肌病 糖尿病心肌病是指發(fā)生于糖尿病患者，不能用高血壓性心臟病、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病、心臟瓣膜病及其他心臟病變來解釋的心肌疾病，與2 型糖尿病患者的死亡率有關(guān)。糖尿病患者發(fā)生心臟功能衰竭、心肌梗死等預(yù)后較無糖尿病患者差，這可能與糖尿病患者心肌纖維化有關(guān)［38］。有研究顯示，糖尿病早期患者心臟的收縮及舒張功能與增強(qiáng)T1 值相關(guān)，提示在疾病早期就出現(xiàn)了心肌纖維化［39-40］。Wong 等［38］研究比較了231名糖尿病患者及945 名非糖尿病患者的CMR 數(shù)據(jù)，其研究結(jié)果顯示糖尿病患者的ECV 高于無糖尿病患者(30.2% vs 28.1%)，并在1.3 年的隨訪數(shù)據(jù)中，21 名患者發(fā)生心臟功能衰竭，24 名患者死亡，結(jié)果顯示ECV 的增加與患者的死亡及心臟功能衰竭有關(guān)。

4 結(jié) 語

總之，T1 mapping 可定量評估局部及彌漫性心肌病變，在探測心肌細(xì)胞外間質(zhì)擴(kuò)大及水腫方面有著良好的應(yīng)用前景;但應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到T1 mapping 也有一些不足，如掃描序列及測量方法的標(biāo)準(zhǔn)化，因磁場強(qiáng)度、掃描序列、后處理方法等不同導(dǎo)致測得的T1 值及ECV 也各不相同，掃描及后處理技術(shù)還需進(jìn)一步優(yōu)化等，以使T1 mapping 更加準(zhǔn)確、簡單易行。盡管存在不足，T1 mapping 提供的生理性定量參數(shù)有利于探討心肌疾病的發(fā)病機(jī)制、評估藥物療效及預(yù)測患者的預(yù)后，指導(dǎo)臨床治療，有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。

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