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

趙細輝 劉新峰 馬海彥 劉遠成 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)學影像分析與精準診斷重點實驗室（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（late gadolinium enhancement，LGE）檢測可以檢測心肌梗死情況［1］。磁共振延遲增強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］。細胞外容積分數(shù)（extracellularvolume fraction，ECV）是評估心肌纖維化最有效的指標，與病理學結(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 為金標準，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。納入標準：符合2012年美國心臟病學會基金會/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］的診斷標準。本院倫理委員會批準后，所有受檢者均知情同意。實驗前1 d 所有患者均進行實驗室檢查，記錄其血細胞比容。

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，在檢查前對患者進行呼吸訓練。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化節(jié)段興趣區(qū)上進行數(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?血細胞比容）（心肌強化后T1 值?心肌初始T1 值）/（血池強化后T1 值?血池初始T1 值）。以LGE 遠隔未強化區(qū)域為對照組，同樣方法測量各節(jié)段初始T1 值和強化后T1值、T2 值，并計算ECV 值。

1.4 統(tǒng)計學方法采用SPSS 21.0 統(tǒng)計分析軟件。計量資料表示為均數(shù)±標準差。同一患者，在急性心肌梗死區(qū)域與遠隔未強化區(qū)域分別測得并計算初始T1 值、強化后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、準確度。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像獲取所有符合納入標準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的T1、T2 mapping 短軸圖像各102層，測得延遲強化區(qū)域和遠隔未強化區(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大于遠隔未強化區(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 值下降較遠隔未強化區(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 大于遠隔未強化區(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)域與遠隔未強化區(qū)域增強前、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遠隔未強化區(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)合應用的優(yōu)勢本實驗采用改良的Look?Locker 反轉(zhuǎn)恢復技術(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，重復性更高［8］。T1 值的變化受心肌細胞的組織學特性影響，在急性心肌梗死后，心肌細胞膜破壞，造影劑向細胞內(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，ECV 的升高代表心肌細胞間的自由空間增大［9］。因此，能夠引起細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）均可導致ECV 值的增大，與組織病理學結(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 高于遠隔未強化區(qū)域（1 196.8 ± 27.0）ms，急性心肌梗死區(qū)域增強后T1 值（443.4 ± 17.3）ms 低于遠隔未強化區(qū)域（502.9 ± 14.1）ms，增強掃描急性心肌梗死區(qū)域與遠隔未強化區(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）%，遠隔未強化區(qū)域ECV 值（24.8 ± 2.5）%，急性心肌梗死區(qū)域的ECV值比遠隔未強化區(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測功能恢復指標，可以增加LGE 的預測價值。ECV 提供了梗死區(qū)心肌損傷嚴重程度的定量信息，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，引起細胞內(nèi)水分的增加，導致心肌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，診斷更加準確［12］。與常規(guī)T2WI 序列比較，T2 mapping 對T2值的細微變化特別敏感，可以更穩(wěn)健、精確和可重復地估計與梗死相關(guān)的水腫［13］。在本研究中，急性心肌梗死區(qū)域的T2 值明顯超過遠隔未強化區(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［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)域與可疑責任血管的供血范圍一致，這也說明了T2 mapping在心臟復蘇后節(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、準確和直觀，測得的T1 值的差異反應心肌損傷可能，預計未來能通過T1值的改變對心肌梗死程度進行分級。ECV 通過比值分數(shù)有效地校正了各種客觀因素（如掃描參數(shù)、場強、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［17］。T2 mapping 技術(shù)通過定量反應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后情況。定量的T1、T2 mapping 技術(shù)聯(lián)合應用，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)合應用于心臟移植后的患者中，可以準確地診斷急性排斥反應的情況。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、心肌細胞重塑，T1 值升高，而T2 值正常。T1、T2 mapping 技術(shù)聯(lián)合應用具有非常高的臨床應用價值和可行性，可以用于探討心肌損傷后組織重構(gòu)的病理學機制，但若要應用于臨床，仍需進行深入的技術(shù)改進。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，后期需擴大樣本量，進一步研究。（2）本研究未對心肌梗死區(qū)域進行進一步細化，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)合進行進一步研究，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)進行研究，未對預后進行評價。

隨著未來研究的深入及CMR 衍生技術(shù)的不斷改進，對新技術(shù)進一步探索研究，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)應用技術(shù)，為心肌疾病的診斷、治療及預后評估提供更多的影像診斷支持。