基于T1mapping評價急性心肌梗死的應用研究

李 霞，潘存雪，劉文亞，李媛媛

(新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院影像中心,烏魯木齊 830054)

心臟磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)檢查技術為深入了解心臟結構和功能提供了無創(chuàng)的方法，其具有較高的診斷準確性，并且無電離輻射[1-2]。新近出現的T1mapping技術，直接反映內在心肌組織的特征性變化，并且能夠通過計算細胞外體積分數來估計細胞外空間[3]，從而定量地評估急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)的程度。本研究以家豬制備急性心肌梗死模型，行對比劑注射前、后T1mapping及釓劑延遲增強(late gadolinium enhancement,LGE)序列掃描并計算細胞外間質容積分數(extracellular volume fraction,ECV)值，以LGE為金標準，T1mapping主觀診斷急性心肌梗死的效能，對照LGE序列延遲強化區(qū)圖像，分析對比劑注射前、后T1值及ECV值客觀診斷急性心肌梗死的效能。

1 材料與方法

1.1 研究對象3只家豬動物模型均購自新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院動物中心，體質量20～30 kg，平均(22±2) kg，均為雌性。動物購買后分籠飼養(yǎng)于動物實驗中心大動物實驗室。實驗對象行開胸左前降支遠段結扎，結扎后1 h，觀察到心電圖示S-T段抬高，肉眼觀察心肌變白，解除結扎，關閉胸腔，建立急性心肌梗死模型。本研究通過新疆醫(yī)科大學倫理委員會批準。

1.2 心臟磁共振掃描方法使用西門子3.0T磁共振掃描儀(SIEMENS AVANTO 3.0T ,Germany)，麻醉下耳緣靜脈置管，模型豬仰臥位固定于心臟專用線圈，兩邊用沙袋固定，使用醫(yī)用腹帶捆綁腹部以降低呼吸偽影，貼磁共振專用電極片，連接呼吸門控及心電門控，麻醉后用呼吸球囊控制呼吸，并觀察呼吸波、心電圖及心率，行CMR掃描，掃描方向自頭至尾。

心臟MRI序列檢查:(1)心臟定位掃描：行橫軸位、冠狀位、矢狀位定位掃描，在得到的掃描圖像中進行二腔心、四腔心和左心室短軸位定位掃描(從心尖至基底部掃描)；(2)行T1WI、T2WI、對比劑注射前 T1 mapping序列掃描，對比劑注射前 T1 mapping序列加掃長軸位四腔心、兩腔心層面(各 1層)；(3)首過灌注掃描：于60個心動周期的8～9 s開始注射造影劑，造影劑注射劑量為0.2 mmol/kg,注射速度為4.0～5.0 mmol/L，注射1/2的造影劑，完成后追加生理鹽水20 mL；首過灌注掃描結束后追加剩余1/2造影劑；(4)TI scout掃描：第二次注射造影劑后8 min行心臟短軸位中部層面單層掃描(5)延遲強化序列掃描：對比劑注射后延遲10 min掃描，TI時間根據T1scout序列在mean curve中選擇心肌信號抑制最佳的TI時間，行LGE序列掃描，同時得到LGE圖像和MOV圖象；(6)對比劑注射后T1 mapping：造影劑注射后15 min行T1 mapping掃描；各序列掃描層面相同(均為左心室短軸位8 mm無間隔掃描)。于行CMR檢查前當日采集靜脈血，獲取紅細胞壓積數據。

1.3 圖像測量分析圖像傳入Siemens Syngo Mmmwp VE40A工作站。由兩位主治以上的心臟磁共振影像診斷醫(yī)師獨立閱讀并判讀圖像，并采用雙盲法。在兩名醫(yī)師判斷不一致的情況下，將由第三名醫(yī)師獲得統(tǒng)一意見。

T1mapping圖像心肌T1值的測量方法：在造模前對比劑注射前、后T1mapping圖像測量正常心肌T1值，根據美國心臟病協會建議的心肌17節(jié)段分析法[4]劃定感興趣區(qū)(region of interest，ROI)。參照LGE序列,在造模前，對比劑注射前、后T1mapping圖像測量遠離延遲強化區(qū)心肌T1值，在造模后，對比劑注射前、后T1mapping圖像測量延遲強化區(qū)心肌T1值，延遲強化區(qū)ROI為不規(guī)則形，ROI大小為延遲強化區(qū)的范圍。

對比劑注射前T1mapping主觀診斷急性心肌梗死：陰性，心肌均勻黃色偽彩；陽性，局部心肌信暗紅色偽彩；對比劑注射后T1mapping主觀診斷急性心肌梗死：陰性，心肌均勻的藍色偽彩；陽性，心肌局部深藍色偽彩；圖a～c為正常心肌，在 LGE序列上表現為均勻的低信號；對比劑注射前T1mapping呈均勻紫紅色偽彩；對比劑注射后T1mapping呈均勻藍色偽彩；圖d～f為2號小豬乳頭肌近心尖層面梗死區(qū)圖像,白色箭頭指示區(qū)為梗死區(qū)，黃色箭頭指示為正常心??；對比劑注射前T1mapping梗死區(qū)表現為紅色偽彩，對比劑注射后T1mapping梗死區(qū)表現為深藍色偽彩，見圖1。

圖1 主觀診斷急性心肌梗死的CMR圖像

注: a、d : LGE圖像；b、e :對比劑注射前T1mapping偽彩圖；c、f :對比劑注射后T1mapping偽彩圖

1.4 ECV的計算方法用對比劑注射前、后心肌T1值和紅細胞壓積(haematocrit，HCT)計算出ECV，公式如下：

2 結果

2.1 磁共振圖像結果統(tǒng)計

2.1.1 家豬急性心肌梗死模型建立情況 本研究共制作3只家豬模型，觀察層面共16層，觀察節(jié)段數共78個，其中梗死節(jié)段31個，正常心肌節(jié)段47個，見表1。

表1 家豬急性心肌梗死模型建立情況/個

2.1.2 以LGE為金標準，T1mapping主觀評價診斷AMI的效能 以LGE為金標準，共計觀察心肌節(jié)段78個，對比劑注射前，主觀診斷梗死陽性為23個心肌節(jié)段，對比劑注射后，主觀診斷梗死陽性為29個心肌階段，見表2。

表2 以LGE為金標準主觀診斷AMI的心肌節(jié)段/個

以LGE為金標準，對比劑注射后T1mapping主觀診斷急性心肌梗死的靈敏度、特異度及約登指數分別為87.88%、95.56%及0.82，均高于對比劑注射前T1mapping，見表3。

表3 以LGE為金標準對比劑注射前后T1maping主觀評價診斷AMI的效能指標

2.2 以LGE為金標準，心肌T1值診斷AMI的結果分析對比劑注射前，造模前正常心肌與造模后遠離延遲強化區(qū)心肌T1值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；對比劑注射后，造模前正常心肌與造模后遠離延遲強化區(qū)心肌T1值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；造模前正常心肌ECV值與造模后遠離延遲強化區(qū)ECV值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表4。

對比劑注射前，造模前正常心肌與造模后梗死心肌T1值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.001)；對比劑注射后，造模前正常心肌與造模后梗死心肌T1值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.001)；造模前正常心肌與造模后梗死心肌ECV差異有統(tǒng)計學意義(P<0.001),見表4。

對比劑注射前，造模后遠離延遲強化區(qū)心肌與造模后梗死心肌T1值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.005)；對比劑注射后，造模后遠離延遲強化區(qū)心肌與造模后梗死心肌T1值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.001)；造模后遠離延遲強化區(qū)心肌與梗死心肌ECV值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.001)，見表4。

表4 造模前正常心肌與造模后遠離延遲強化區(qū)心肌T1值及ECV值比較

注： 與造模前正常心肌比較，*P<0.05; 與造模后遠離延遲強化區(qū)心肌比較，△P<0.05。

對比劑注射前，造模前正常心肌與造模后MVO區(qū)心肌T1值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.001)，對比劑注射后，造模前正常心肌與造模后MVO區(qū)心肌T1值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.001)見表5。

表5 造模前正常心肌與造模后MVO區(qū)心肌T1值比較

2.3 以LGE為金標準，對比劑注射前、后T1值及ECV值診斷AMI的ROC曲線分析以LGE為金標準，對比劑注射前T1值診斷AMI的ROC曲線，取閾值為1 223.5 ms時，曲線下面積為0.776，敏感度和特異度分別為71.4%和100%，95%CI:0.578～0.973，見圖2。

圖2 對比劑注射前心肌T1值診斷AMI的ROC曲線

以LGE為金標準，對比劑注射后T1值診斷AMI的ROC曲線，當取閾值為622.46 ms時，曲線下面積為0.926，敏感度及特異度分別為85.7%和100%，95%CI:0.821～1.0，見圖3。

圖3 對比劑注射后心肌T1值診斷AMI的ROC曲線

以LGE為金標準ECV值診斷AMI的ROC曲線，當取界值為0.55時，曲線下面積為1，敏感度和特異度均為100%，95%CI:1.0～1.0，見圖4。

3 討論

既往急性心肌梗死的診斷處在定性和半定量的階段，新興的心臟磁共振T1mapping技術對AMI的診斷提供了有價值定量信息。T1mapping是記錄縱向磁化恢復的過程[5]，T1值表示磁化恢復達到其原始狀態(tài)的63%的時間。當前T1mapping最常用的序列是MOLLI和縮短MOLLI序列[6]。急性心肌梗死后，對比劑注射前的T1mapping能夠在無創(chuàng)且無造影劑的情況下提供定量的參數，適用于不能耐受釓造影劑的腎病患者[7]。而ECV是由對比劑注射前、后T1mapping和紅細胞壓積計算得到的比值，校正了各種因素對T1值的影響，是一個相對更加穩(wěn)定的指標[2]。以往研究多采用豬作為心肌缺血動物模型，因為其冠脈側枝循環(huán)少，心臟解剖結構及冠脈供血等與人類較為接近[8]，本研究選用家豬作為心肌缺血模型動物，研究了家豬在造模后1 d行CMR檢查，以LGE為金標準，利用對比劑注射前、后T1值及ECV值診斷評價急性心肌梗死的效能。

圖4 ECV值診斷AMI的ROC曲線

本研究顯示對比劑注射前，造模前正常心肌與造模后遠離延遲強化區(qū)心肌T1值分別為(1 161.75±56.47)ms和(1 267.57±108.01)ms，陳媛媛等[9]在3T動物實驗研究結果中顯示造模前正常心肌T1值為(1 108.9±10.5) ms，造模后心尖部心肌T1值為(1 210.6±94.2)ms，乳頭肌層面心肌T1值為(1 236.0±114.3)ms，造模后心肌T1值較造模前升高，與本研究結果基本一致，考慮可能是由于造模后心肌發(fā)生水腫及周圍炎性改變，延長了心肌T1值。所以常規(guī)LGE顯示為正常區(qū)域的正常心肌可能實際上并非為“正常心肌”，而對比劑注射前T1mapping可以反映這一現象。對比劑注射后，造模前正常心肌與造模后遠離延遲強化區(qū)后心肌T1值分別為(651.68±28.81)ms和(669.86±49.54)ms，與既往動物實驗結果正常心肌基本一致[9]。本研究造模前ECV值為(0.37±0.10)，既往研究在3.0 TCMR動物實驗中正常ECV值為(0.253±0.043)[10]，考慮是由于圖像測量、對比劑注射后掃描時間及測量的紅細胞壓積等差異的影響，并且在ECV計算公式中HCT占很重要的一部分，其差異亦增加了性別間ECV的差異[11]。

本研究顯示梗死區(qū)對比劑注射前心肌T1值升高，既往研究表明急性心肌梗死的T1值較正常升高，考慮是急性期心肌梗死后心肌壞死及水腫，使梗死區(qū)的心肌T1值升高[12-14]。傳統(tǒng)LGE顯示的梗死需要與周圍正常心肌做對比，而T1mapping可以根據T1值診斷心肌梗死。急性心肌梗死時周圍心肌發(fā)生水腫，在LGE中顯示的延遲強化區(qū)范圍大于真正的梗死區(qū)，而T1mapping反映的心肌梗死區(qū)范圍更準確[15]。對比劑注射后心肌T1值減低，與既往研究結果相似[16-17]。梗死區(qū)的ECV值是(0.72±0.17)，梗死后ECV明顯升高，與Kidambi等[18]3T上的研究結果基本一致。也有研究動物實驗結果顯示心肌梗死后的ECV值明顯升高[15]。

微循環(huán)阻塞(microvascular obstruction,MVO)代表了急性心肌梗死中的再灌注損傷，在心肌首過灌注及延遲對比劑注射掃描中均表現為低信號[19]。本研究對比劑注射前MVO為(1354.29±59.62)ms，較正常心肌T1值升高，與既往的研究結果相似[13]。對比劑注射后的MVO的心肌T1值減低，與Piechnik等[20]的結果相似。

對比劑注射前、后的T1mapping及ECV值能夠很好的診斷急性心肌梗，ECV較對比劑注射前、后T1mapping具有更高的診斷價值，本研究樣本量少，掃描過程中動物模型心跳及呼吸難以控制，易產生呼吸偽影，圖像測量中部分圖像易受后處理方法及測量人員主觀影響，實驗方案還需進一步優(yōu)化，并增加樣本量。