心臟磁共振的研究進(jìn)展

林 瑩（綜述），黃柱飛（審校）

作者單位：530021南寧，原解放軍303醫(yī)院影像科

心臟磁共振（CMR）作為非侵入性影像學(xué)手段，除可提供類似于CT冠狀動(dòng)脈血管成像（CTCA）解剖學(xué)特征外，還可提供包括水腫、鐵負(fù)荷及彌散性心肌纖維化等多種詳細(xì)的組織、功能學(xué)信息，已成為評(píng)價(jià)心肌功能、量化心肌容積及檢測(cè)心肌瘢痕的金標(biāo)準(zhǔn)。相比于傳統(tǒng)心臟影像學(xué)手段，CMR具有相對(duì)較高的空間分辨率、非侵入性、無(wú)特殊技術(shù)要求、無(wú)需對(duì)比劑及低并發(fā)癥等優(yōu)點(diǎn)[1]，先天性心臟病、心衰及冠脈疾病皆為其適用指征。但CMR目前仍尚處于發(fā)展階段，諸多新技術(shù)已經(jīng)或者正在被開發(fā)利用。筆者就CMR最新研究進(jìn)展作一綜述。

1 圖像快速獲取與重建

圖像獲取速度的加快、3D容積成像等圖像重建技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)了CMR的臨床應(yīng)用。多數(shù)臨床CMR成像是通過(guò)笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)連續(xù)獲取原始數(shù)據(jù)的，該過(guò)程較慢且沒(méi)有任何加速技術(shù)，且拍攝常因心臟的運(yùn)動(dòng)而失敗。因此，如何加快圖像數(shù)據(jù)的獲取至關(guān)重要。

1.1 平行攝影及k-t加速攝影 平行攝影技術(shù)可以通過(guò)在患者周邊放置多種不同空間梯度的接收線圈，以提供圖像重建所需的更多信息，并可減少圖像重建所需圖像序列。通過(guò)利用心動(dòng)周期不同時(shí)間點(diǎn)的圖像或不同心動(dòng)周期獲取的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)圖像間的關(guān)聯(lián)重建，所需數(shù)據(jù)量可被進(jìn)一步減少。利用k-t BLAST[2]、k-t SENSE及k-t PCA等技術(shù)[3]，可以減少圖像重建所需數(shù)據(jù)鏈數(shù)量。這些新技術(shù)使得3D灌注成像、4D動(dòng)態(tài)成像及高時(shí)間及空間分辨率的實(shí)時(shí)成像成為可能。應(yīng)用此類技術(shù)，3D數(shù)據(jù)獲取速度可以提速12倍[4]。但這些技術(shù)均受呼吸運(yùn)動(dòng)影響。

1.2 約束重建和壓縮傳感 壓縮傳感技術(shù)廣泛應(yīng)用于諸如灌注成像、流體成像、血管造影、T1mapping及實(shí)時(shí)自由呼吸電影成像[5]。壓縮傳感技術(shù)也被用于連續(xù)獲取自由呼吸徑向技術(shù)，如額外維度黃金角徑向稀疏平行攝影（XD-GRASP，可在非心臟門控及呼吸抑制的情況下實(shí)現(xiàn)心臟及呼吸維度的分離）[6]。近來(lái)諸如圖形處理單元等計(jì)算機(jī)硬件性能的提升，也使得圖像重建更加便捷。

2 灌注CMR

2.1 首過(guò)灌注磁共振 首過(guò)灌注磁共振目前已成為SPECT心肌灌注成像評(píng)估可疑冠脈疾病的良好替代。首過(guò)灌注CMR即指通過(guò)對(duì)釓造影劑于血管舒張期首次灌注入心肌的CMR攝像。低灌注區(qū)造影劑濃度較低，且上升速度較慢，且在圖像序列中表現(xiàn)為一種低張灌注缺陷。多項(xiàng)研究顯示，CMR較SPECT或PET有更高的冠脈疾病檢出率[7-8]。

2.2 心內(nèi)膜下灌注成像 非笛卡爾模式的數(shù)據(jù)獲取方法是螺旋和徑向軌跡法，但因?yàn)槠浣档土诉\(yùn)動(dòng)敏感性而對(duì)心內(nèi)膜下黑邊偽影相對(duì)不敏感[9]。徑向CMR適合連續(xù)數(shù)據(jù)獲取及自發(fā)性門控，可有效減少ECG門控的必要性，且在心律不齊患者具有較高的診斷準(zhǔn)確性[10]。徑向CMR可于收縮期末獲取高分辨率灌注圖像而不需ECG門控[11]。但此類技術(shù)目前尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

2.3 冠脈疾病及微血管功能不全的定量灌注CMR 定量灌注CMR通過(guò)可視性及半定量解讀量化的絕對(duì)心肌血流而有較高的診斷效能[12]，不足之處在于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化后處理方法及復(fù)雜的量化解讀方法。灌注CMR亦可應(yīng)用于無(wú)癥狀性冠脈微血管功能不全的評(píng)價(jià)，灌注CMR具有相對(duì)較高的診斷敏感性及特異性[13]。心肌血流及灌注儲(chǔ)備的量化相比于半定量分析，可進(jìn)一步提高灌注CMR的診斷效能[5]。

3 心臟磁共振血管造影術(shù)(CMRA)

CMRA在評(píng)估重度鈣化冠脈階段性的內(nèi)腔狹窄程度方面明顯優(yōu)于冠脈CTA，且在三級(jí)以下冠脈分支狹窄的診斷方面優(yōu)于灌注CMR[14]。穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)梯度回波序列（SSFP）因可提供更高的信噪比及對(duì)比噪聲比，而可提高冠脈的可視化程度，而且該序列不受呼吸影響，其采集周期取決于患者的呼吸模式，Mohammadzadeh等[1]對(duì)比了30例行侵入性冠脈血管造影與3D-SSFP-CMRA的數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，CMRA具有較好的診斷效能。

4 非對(duì)比劑Mapping技術(shù)

鑒于近年來(lái)對(duì)在腎功能受損患者中使用釓對(duì)比劑的擔(dān)憂，如何在不使用對(duì)比劑的前提下獲取診斷相關(guān)數(shù)據(jù)，成為主要研究方向。這些技術(shù)依賴于心肌內(nèi)在磁性T1、T2、T2*的弛豫特性，通過(guò)測(cè)量這些固有特性的不同敏感度而可構(gòu)建參數(shù)映射地圖。

4.1 T1Mapping T1mapping可提供自身組織T1弛豫時(shí)間的定量像素圖，而不依賴外生性制劑[15]。T1mapping反映的是其源于其自身胞內(nèi)與胞外的信號(hào)組分以體現(xiàn)不同組織特性的差異?；诜崔D(zhuǎn)恢復(fù)、飽和恢復(fù)及飽和方法可獲取一系列T1mapping技術(shù)。T1mapping有助于檢測(cè)諸如水腫、梗死等急性心肌病和心肌淀粉樣變、肥厚性心肌病等亞急性心肌病，以及評(píng)估彌漫性心肌纖維化[16]。低全心肌T1值有助于診斷心肌鐵過(guò)載及Fabry病[17-18]。T1mapping可用于檢測(cè)顯著冠脈阻塞時(shí)冠脈擴(kuò)張相關(guān)性心肌血容量[19]，這或可成為釓對(duì)比劑非依賴性診斷心肌缺血性疾病的新方法。除其疾病診斷價(jià)值外，T1mapping還可用于急性心肌梗塞、心肌淀粉樣變及擴(kuò)張型心肌病等預(yù)后危險(xiǎn)因素分層[16]。

4.2 T2Mapping 心肌水腫在包括心肌炎、心肌梗死等多種心肌受累的疾病中起關(guān)鍵作用。此前，水腫常用黑血T2加權(quán)自旋回波脈沖序列，但其具有自身固有局限性。而T2mapping脈沖序列可通過(guò)量化Tv弛豫時(shí)間而克服這些不足[20-21]。在心肌炎及急性心肌梗死的研究均顯示，T2mapping較常規(guī)診斷心肌水腫的T2加權(quán)技術(shù)具有更高的診斷準(zhǔn)確性[22]。

4.3 T2*Mapping T2*mapping可檢測(cè)心肌鐵過(guò)載、預(yù)測(cè)心衰進(jìn)程及未來(lái)螯合劑治療的需要與否[23]。最近應(yīng)用T2*mapping的研究顯示，出血性梗死導(dǎo)致了心肌瘢痕處慢性鐵沉積，與進(jìn)行性炎癥、單細(xì)胞浸潤(rùn)有關(guān)，尤其是鐵沉積區(qū)[24]。在后續(xù)接受除顫器治療的慢性缺血性心肌病中，鐵或?yàn)槭倚孕穆墒С５膹?qiáng)預(yù)測(cè)因素，發(fā)生嚴(yán)重心律不齊事件的概率增加了33倍[25]。CMR還發(fā)現(xiàn)了大量的出血性梗死及慢性鐵沉積，這或?yàn)樾乃ヅc心律失常的潛在生理機(jī)制。

5 非屏氣及非ECG門控CMR技術(shù)

非笛卡爾式采樣模式因其更高的時(shí)間效率及對(duì)流動(dòng)及運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性而常用于實(shí)時(shí)電影成像。利用徑向采樣和時(shí)間正則化的非線性逆重建，可實(shí)現(xiàn)較高的時(shí)間分辨率以及實(shí)時(shí)電影成像中信噪比、對(duì)比噪聲比和圖像質(zhì)量的升高[26-27]。Sharif等[11]將連續(xù)磁驅(qū)動(dòng)徑向取樣應(yīng)用于非ECG門控心肌灌注CMR。有限的時(shí)間及空間分辨率是實(shí)時(shí)CMR的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，Kellman等[28]開發(fā)了一種回顧性重建法以用于解決此類問(wèn)題。通過(guò)運(yùn)用呼吸運(yùn)動(dòng)修正，對(duì)所獲取多次心動(dòng)周期所得數(shù)據(jù)進(jìn)行修正與組合，而改善其時(shí)間及空間分辨率。最新技術(shù)發(fā)現(xiàn)，呼吸門控及心臟觸發(fā)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)可通過(guò)自我門控系統(tǒng)過(guò)濾掉，因?yàn)樾呐K與呼吸運(yùn)動(dòng)有不同的時(shí)間頻率范圍及信息內(nèi)容[5]。這些技術(shù)已被用于2D與3D電影成像以及4D全心磁共振冠脈造影。前述壓縮敏感傳感技術(shù)亦可用于解決心臟及呼吸運(yùn)動(dòng)問(wèn)題[6]。

6 胞外容積評(píng)估成像技術(shù)

晚期釓增強(qiáng)技術(shù)是在檢測(cè)缺血性及非缺血性心肌病中局灶性纖維化的重要成像標(biāo)記，但一些導(dǎo)致胞外大量基質(zhì)彌漫性沉積的心臟病變則不易被發(fā)現(xiàn)[29]。T1mapping技術(shù)或可與對(duì)比劑聯(lián)合以量化由于炎癥、水腫、浸潤(rùn)或纖維化所致胞外容積擴(kuò)張。MOLLI等快速屏氣T1mapping序列的開發(fā)，使得胞外容積地圖構(gòu)建成為可能。對(duì)比劑在血池與心肌間相對(duì)快速的交換動(dòng)力學(xué)及較慢的腎臟排泄，使得對(duì)比劑注射5～10 min后的穩(wěn)定胞外容積測(cè)量成為可能[30]。因此，胞外容積的測(cè)量較易整合進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化臨床策略。需注意胞外容積可受多種因素影響，因此，其僅作為所有這些因素的代表。

相比于傳統(tǒng)心臟影像學(xué)，CMR除可提供較高的常規(guī)診斷效能外，還可提供更多的組織學(xué)乃至病理生理學(xué)信息，對(duì)于疾病的進(jìn)一步研究及臨床預(yù)后的評(píng)估至關(guān)重要。且隨著CMR相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，因心臟或呼吸運(yùn)動(dòng)所造成的限制正在日益被攻克，諸如彌散張量CMR、4D流體成像技術(shù)等多種新型技術(shù)正在被開發(fā)，相信其臨床應(yīng)用亦將日益廣泛。