心脏磁共振新技术在缺血性心脏病中的临床应用进展（下）

刘明熙，张挽时，张子衡，周振宇，孟利民，刘洁，龚万沣

1.第四军医大学西京医院 放射科，陕西 西安 710032；2.中国人民解放军空军总医院 CT-MR科室， 北京100142；3.GE Health中国北京分公司， 北京 100176

心脏磁共振新技术在缺血性心脏病中的临床应用进展（下）

刘明熙1，2，张挽时2，张子衡3，周振宇3，孟利民2，刘洁1，2，龚万沣2

1.第四军医大学西京医院 放射科，陕西 西安 710032；2.中国人民解放军空军总医院 CT-MR科室， 北京100142；3.GE Health中国北京分公司， 北京 100176

（上接本刊2015年1月刊第67页）

3 T2 mapping技术

缺血性心脏病患者心肌梗死、梗死后缺血再灌注等可能会引起心肌水肿，从而导致心肌横向弛豫时间T2发生改变。目前，主要应用T2WI黑血序列来探测心肌水肿。心肌细胞内水分的增加，水分子从细胞外进入细胞内，以及水分子由结合水变为自由水，都可引起T2弛豫时间的延长，从而在T2WI黑血序列上呈高信号[30-32]。此方法对心肌水肿的定性诊断具有较高的准确性，并可计算水肿范围，但仍具有以下不足：① 无法定量测定T2值，因此无法了解心肌水肿的严重程度；② 心内膜下和心尖部的血流速度较慢，而T2WI黑血序列不能将这些区域的血池高信号完全抑制，因此这些区域可能会出现高信号伪影进而影响诊断；③ 线圈表面信号强度的变化也可对图像产生影响；④ 易出现心脏搏动伪影和呼吸运动伪影[33-35]。

而近年来出现的T2 mapping技术能较好地弥补以上不足。T2 mapping技术以T2WI黑血序列为基础，不仅具有T2WI序列的优点，还可定量测定心肌组织的T2值。它采用多回波快速自旋回波序列（Multi-Echo Fast Spin Echo），一般在4个不同亚回波链长度的回波下进行图像采集，在这连续的4幅图像中，保持重复时间（Repetition Time，TR）不变，回波时间TE（Echo Time）不同，将采集的图像进行后处理生成伪彩图，然后选择适宜的感兴趣区，测量T2值。在此过程中，每个图像有效回波链长度的减小和整体扫描时间的延长都与回波数目相关。匀场的应用对T2 mapping技术有一定的影响，可有效提高图像质量。但有研究表明[36]，无论是3.0T的容积匀场还是image-based（IB）匀场，健康志愿者各心肌节段的平均T2值无统计学差别。图像采集过程中同样需要连接好心电门控，并使患者在检查前做好呼吸训练。

心肌水肿区的判断对于急性心肌梗死存活心肌的评估非常重要，关系到治疗策略的选择和预后情况的评估。Wassmuth R等[37]对健康志愿者和心肌水肿患者进行研究，结果发现，利用T2 mapping技术可有效鉴别正常心肌和水肿心肌。此外，有些健康志愿者的心肌T2值有所增加，可能是部分容积效应和运动伪影等原因造成。而在Naßenstein K等[38]的研究中，以心脏电影和LGE结果为参照，证实了在探测梗死区心肌水肿方面，T2 mapping技术较T2WI黑血序列具有更高的灵敏度和特异度，且其与心脏电影及LGE结果的一致性和准确度较T2WI黑血序列更高。

国内外多项研究致力于探索梗死心肌的T2值特点。Park CH等[39]对20名急性心肌梗死再灌注治疗后的患者进行T2 mapping扫描，分别测量心肌梗死区和远隔正常心肌组织的T2值。根据T2WI序列上梗死心肌的信号特点，将患者分为3组，分别测量3组患者梗死心肌的T2值。以7名健康志愿者的心肌T2值作为参考，健康志愿者与急性心梗患者的远隔正常心肌组织的平均心肌信号强度值和T2值均无差别；梗死区的平均信号强度高于远隔正常心肌，且随着梗死区高信号程度的减低，T2值也随之减低。Verhaert D等[35]将梗死核心的T2值纳入研究，结果发现梗死区的T2值高于远隔正常心肌组织的T2值。T2 mapping技术的应用可使屏气不足、心律失常、T2WI图像显示欠佳的患者得到较高质量的扫描图像，更好地显示心肌的急性缺血性损伤。

最近有研究表明，心肌T2值的增加不仅仅出现在急性心肌梗死中，也可出现在短暂性缺血性改变中。据报道[40-42]，T2高信号可以在肌钙蛋白升高及LGE出现高信号前反映心肌的缺血性损伤。此发现对临床早期干预和治疗心肌损伤的危险区域具有重要意义，可减少心肌细胞坏死纤维化的发生。T2 mapping技术还可应用于非缺血性心脏病的检查中，可无创地检查心脏移植后的心肌水肿和可能发生的炎性反应[43-44]。

目前，T2 mapping技术具有一定的易变性，其临床应用价值及扫描和后处理过程中可能出现的问题仍有待研究。虽然临床应用经验受限，但与常规的T2WI黑血序列相比，其定量优势和高敏感性已经在多项研究中得到了证实。总而言之，T2 mapping技术在评价急性心肌梗死及再灌注后引起的心肌水肿、危险区域和炎性反应等方面具备良好的临床应用价值。

4 T2*mapping技术

T2*加权成像是利用横向磁化矢量受内部或外部磁场不均匀引起的信号衰减而成像的技术。T2* mapping技术是在小翻转角快速梯度回波成像的基础上，采用连续多个正反梯度产生多个回波，生成不同TE时间的图像，并根据上述多组图像计算出T2*值，然后加入伪彩以清晰地显示T2*值。

T2* mapping技术对于矿物质沉积较为敏感，尤其是铁沉积、铁蛋白及含铁大分子物质的顺磁性作用可使T2*值缩短，R2*值升高。T2* mapping技术具有无创、重复性好、精确度高等特点，在检测钙、铁等矿物质沉积对各器官造成的损伤方面优于血清铁、铁蛋白检测等实验室检查。T2* mapping技术已在临床上应用于心肌异常铁沉积的检查中，如需长期输血及需使用铁螯合剂的地中海贫血和血友病等。血红蛋白及肌红蛋白中的血红素含铁丰富，因此T2* mapping技术可定量检测心肌组织的出血性病变。因氧合血红蛋白和去氧血红蛋白在磁共振图像中的表现不同，去氧血红蛋白可使血液的T2*值降低，因此，T2* mapping技术还可检测基于血氧依赖作用（Blood Oxygen Level Dependent，BOLD）的心肌氧化[45]。

5 T1、T2、T2* mapping技术联合应用

有学者[46]利用T2WI序列、CINE电影序列、T1和T2 mapping技术对心肌损伤危险区域进行评估，并与单光子发射计算机断层显像（Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT）的结果进行比较。结果显示，T2 mapping技术和SPECT技术对心肌危险区域的探测有较好的一致性，T2阈值约为62.5 ms；且T2WI黑血压脂序列和T1 mapping技术具有类似的相关性。研究还发现，T2 mapping技术可探测心肌危险区域，LGE可评估心肌纤维化瘢痕，其联合应用对急性心肌梗死的评价具有重要作用。Ugander M等[47]对心肌梗死动物模型行T1和T2 mapping扫描，然后根据病理结果确定梗死心肌区域、心肌损伤危险区域和正常心肌范围。结果发现，心肌损伤危险区域的T1和T2值均比正常心肌组织高。

T2和T2* mapping技术常用来联合评价心肌梗死后的心肌损伤，如水肿、出血和微循环损伤等。Lourens Robbers 等[48]通过研究发现，缺血再灌注的急性心肌梗死患者的心肌梗死核心出现微循环损伤时拥有更短的T1值和T2*值。在有微循环损伤和无微循环损伤的梗死周边区域T2*值无差别，但前者的T1值较高。两者的远隔正常心肌组织T1值无差别，T1值与左室射血分数及梗死范围相关性不大。Ghugre NR等[49]通过心肌梗死动物模型，研究心肌梗死随时间发展的心肌损伤机制，分别在第2 d、第1、2、4和6周对其进行CMR检查。利用T2和T2* mapping技术分别定量测定心肌水肿和出血，并以LGE延迟强化区和微循环损伤区为标准划定感兴趣区。研究发现，心肌炎性反应可导致T2值的波动。但在第2 d时，T2序列上高信号的水肿和低信号的出血，可相互影响甚至抵消。但T2* mapping序列可在水肿存在的情况下准确显示出血和铁钙等矿物质的沉积。

Zia MI等[50]对缺血再灌注介入治疗后的患者分别于48 h、3周和6月后行1.5T CMR扫描，并采用T2和T2* mapping技术评价心肌水肿和出血，分别测量梗死区域和正常心肌区域的T2和T2*值。结果发现，治疗48 h后，梗死区域的T2值为56.7 ms，高于正常心肌组织的43.4 ms；第3周时，梗死区域的T2值为51.8 ms，仍高于正常心肌组织的39.5 ms；6个月时两者的T2值无统计学差异。此外，48 h后正常心肌组织的T2值高于第3周。而48 h后梗死区域的T2*值低于正常心肌组织；3周时和6个月后，梗死区域的T2*值已无统计学差异。此项研究证实，出血较水肿消散的稍快。另外Hammer-Hansen S等[51]的动物实验证实，在缺血再灌注后的48 h内，心肌水肿的T2值增加较明显，随着时间的延长，T2值的增加较缓慢。

但是，仍有学者质疑T1、T2 mapping技术的临床价值，指出定量的T1、T2 mapping技术是否对临床诊断有帮助还需要进一步研究。Florian von Knobelsdorff等[52]对急性心肌梗死患者行T2WI黑血序列、T1 mapping、T2 mapping 及LGE扫描，结果发现增强后T1 mapping变化区域和LGE的梗死区域具有良好的一致性，而增强前T1 mapping检测急性心肌梗死心肌损伤的灵敏度虽与T2WI黑血序列相近，但特异性较差。T2WI黑血序列在定性检测急性心肌梗死心肌损伤上优于T2 mapping技术。因此得出T1、T2 mapping技术在定性评价急慢性心肌梗死心肌损伤上并不比T2WI序列结合LGE优越。

定量的T1、T2和T2* mapping技术联合应用具有可行性和临床应用价值，可从影像学角度探讨心肌损伤的组织学机制和组织重建的过程。但目前较少有将这些定量的mapping技术与多b值DWI序列联合应用的报道。

6 总结

理想的CMR影像诊断应联合多种先进技术，克服单独使用每一种技术的局限性，提高诊断的准确性和敏感性，为临床危险分级、治疗策略的选择及预后评估提供可靠的依据。目前新兴的T1、T2、T2* mapping及DWI技术具有良好的临床应用前景，在不使用造影剂的前提下可发现早期心肌损伤，但其诊断效能以及究竟能为临床提供何种程度的帮助，仍需要大规模多中心的临床试验研究和随访观察。另外，CMR 3D HEART冠状动脉扫描也已逐渐应用于临床。在未来缺血性心脏病的检查中，CMR“一站式”检查有望发展为确证性手段，其他有创伤、有辐射危害的技术的应用将逐渐减少。

[30] Reimer KA,Jennings RB．The changing anatomic reference base of evolving myocardial infarction．Underestimation of myocardial collateral blood flow and overestimation of experimental anatomic infarct size due to tissue edema, hemorrhage and acute inflammation[J]．Circulation,1979,60(4):866-876．

[31] Abdel-Aty H,Simonetti O,Friedrich M．T2-weighted cardiovascular magnetic resonance imaging[J]．J Magn Reson Imaging,2007,26(3):452-459．

[32] Friedrich MG．Myocardial edema-a new clinical entity?[J]．Nat Rev Cardiol,2010,7(5):292-296．

[33] Arai AE．Using magnetic resonance imaging to characterize recent myocardial injury:utility in acute coronary syndrome and other clinical scenarios[J]．Circulation,2008,118(8):795-796．

[34] Pennell D．Myocardial salvage:retrospection,resolution,and radio waves[J]．Circulation,2006,113(15):1821-1823．

[35] Verhaert D,Thavendiranathan P,Giri S,et al．Direct T2 Quantification of Myocardial Edema in Acute Ischemic Injury[J]．JACC Cardiovasc Imaging,2011,4(3):269-278．

[36] Zaman A,Higgins DM,Motwani M,et al．Robust myocardial T2 and T2* mapping at 3T using image-based shimming[J]．J Magn Reson Imaging,2014．

[37] Wassmuth R,Prothmann M,Utz W,et al．Variability and homogeneity of cardiovascular magnetic resonance myocardial T2-mapping in volunteers compared to patients with edema[J]．J Cardiovasc Magn Reson,2013,15:27．

[38] Naßenstein K,Nensa F,Schlosser T,et al．Cardiac MRI: T2-Mapping Versus T2-Weighted Dark-Blood TSE Imaging for Myocardial Edema Visualization in Acute Myocardial Infarction[J]．Rofo,2014,186(2):166-172．

[39] Park CH,Choi EY,Kwon HM,et al．Quantitative T2 mapping for detecting myocardial edema after reperfusion of myocardial infarction: validation and comparison with T2-weighted images[J]．Int J Cardiovasc Imaging,2013,29:65-72．

[40] Abdel-Aty H,Cocker M,Meek C, et al．Edema as a very early marker for acute myocardial ischemia:a cardiovascular magnetic resonance study[J]．J Am Coll Cardiol,2009,53(14):1194 -1201．

[41] Aletras AH,Tilak GS,Natanzon A,et al．Retrospective determination of the area at risk for reperfused acute myocardial infarction with T2- weighted cardiac magnetic resonance imaging: histopathological and displacement encoding with stimulated echoes (DENSE) functional validations[J]．Circulation, 2006,113(15):1865-1870．

[42] Friedrich MG,Abdel-Aty H,Taylor A,et al．The salvaged area at risk in reperfused acute myocardial infarction as visualized by cardiovascular magnetic resonance[J]．J Am Coll Cardiol,2008,51(16):1581-1587．

[43] Usman AA,Taimen K,Wasielewski M,et al．Cardiac magnetic resonance T2 mapping in the monitoring and follow-up of acute cardiac transplant rejection:a pilot study[J]．Circ Cardiovasc Imaging,2012,5(6):782-790．

[44] Thavendiranathan P,Walls M,Giri S,et al．Improved detection of myocardial involvement in acute inflammatory cardiomyopathies using T2 mapping[J]．Circ Cardiovasc Imaging,2012,5(1):102-110．

[45] Salerno M,Kramer CM．Advances in parametric mapping with CMR imaging[J]．JACC Cardiovasc Imaging,2013,6(7):806-822．

[46] Langhans B,Nadjiri J,Jähnichen C,et al．Reproducibility of area at risk assessment in acute myocardial infarction by T1- and T2-mapping sequences in cardiac magnetic resonance imaging in comparison to Tc99m-Sestamibi SPECT[J]．Int J Cardiovasc Imaging,2014,30(7):1357-1363．

[47] Ugander M,Bagi PS,Oki AJ,et al．Myocardial edema as detected by pre-contrast T1 and T2 MRI delineates area at risk associated with acute myocardial infarction[J]．JACC Cardiovasc Imaging,2012,5(6):596-603．

[48] Lourens Robbers,Paul F Teunissen,Robin Nijveldt,et al．The influence of microvascular injury on T1 and T2* relaxation times after acute myocardial Infarction[J]．Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance,2014,16(Suppl 1):P211．

[49] Ghugre NR,Ramanan V,Pop M,et al．Quantitative tracking of edema,hemorrhage,and microvascular obstruction in subacute myocardial infarction in a porcine model by MRI[J]．Magn Reson Med,2011,66(4):1129-1141

[50] Zia MI,Ghugre NR,Connelly KA,et al．Characterizing Myocardial Edema and Hemorrhage Using Quantitative T2 and T2* Mapping at Multiple Time Intervals Post STSegment Elevation Myocardial Infarction[J]．Circ Cardiovasc Imaging,2012,5(5):566-572．

[51] Hammer-Hansen S,Ugander M,Hsu LY,et al．Distinction of salvaged and infarcted myocardium within the ischaemic area-at-risk with T2 mapping[J]．Eur Heart Cardiovasc Imaging,2014,15(9):1048-1053．

[52] Florian von Knobelsdorff,Marcel Prothmann,Matthias A Dieringer,et al．Differentiation of acute and chronic myocardial infarction using T2-weighted imaging, late enhancement and T1 and T2 mapping-a pilot study at 3T[J]．Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance,2014,16(Suppl 1):222．

Clinical Application Progress of New Cardiac Magnetic Resonance Technologies in Ischemic Heart Diseases

LIU Ming-xi1.2, ZHANG Wan-shi2, ZHANG Zi-heng3, ZHOU Zhen-yu3, MENG Li-min2, LIU Jie1,2, GONG Wan-feng2
1.Department of Radiology, Xijing Hospital The Fourth Military Medical University, Xi’an Shaanxi 710032, China; 2.Department of CT-MR, Air Force General Hospital of PLA, Beijing 100142, China; 3.Beijing Branch of GE Healthcare China, Beijing 100176, China

本文介绍了多b值弥散加权成像及T1、T2、T2*mapping技术在缺血性心脏病诊断中的临床应用进展，并讨论了这些新技术的优势和不足。

心脏磁共振；多b值弥散加权技术；T2 mapping技术；T2* mapping技术；缺血性心脏病

This paper introduces the clinical application progress of multi-b-value diffusion weighted imaging as well as T1, T2 and T2* mapping techniques in the diagnosis of ischemic heart diseases. The advantages and shortcomings of the new techniques are also discussed.

cardiac magnetic resonance; multi-b-value diffusion weighted imaging; T2 mapping technology; T2* mapping technology; ischemic heart diseases

R445.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.02.017

1674-1633(2015)02-0065-04

支持声明

发表于本刊2015年第1期37-39页研究论著栏目的稿件“光纤耦合与透镜耦合的光传输效率比较”一文有基金项目与支持，基金名称为：国家科技支撑计划课题（2012BAF14B06），特此声明。

2014-11-03

张挽时，主任医师、教授、硕士生导师，专业技术三级，空军级专家。

通讯作者邮箱：cjr．zhangwanshi@vip．163．com