年龄和性别对健康成年人左心室各节段T2*值的影响

王文斌， 杨智， 李睿， 付兵， 杨大兴， 李春平

T2*WI序列是心脏磁共振(cardiovascular magnetic resonance，CMR)成像的新技术之一，与T2弛豫通过自旋回波来采集信号的方式不同，T2*驰豫是通过梯度回波来采集信号。CMR T2*WI序列对微小的磁场不均匀性的改变都能敏感地检测，从而提高对心肌微小病变的检出率；另一方面，通过定量测定组织结构T2*值可以间接反映组织细胞生化成分的变化，不仅可以用作某些疾病的早期诊断，更能用于某些疾病的定量诊断。本研究旨在研究健康成年人左心室16节段的T2*值的差异，以及年龄和性别对T2*值的影响。

材料与方法

1.一般资料

搜集2015年1月-2016年12月在川北医学院附属医院健康体检的人员。纳入标准：①所有志愿者均为窦性心律，无心绞痛和心肌梗死病史，经病史采集、实验室检查、心血管专科检查排除各种心肺疾病，如高血压、冠状动脉粥样硬化性心脏病、肺心病等，以及肾病、甲状腺疾病、糖尿病等；②在行心脏磁共振检查24h前未服用β-受体阻滞剂、防心绞痛药物、香烟、茶叶及咖啡等。排除标准：①不适宜做心脏MRI检查的患者，如无法进行呼吸控制的患者；②MRI检查禁忌症：如幽闭恐惧症者；体内安置顺磁性金属物体者；排除因呼吸因素造成的图像模糊，或者扫描层面的变化造成左心室心肌显示不全的病例。共纳入35例，其中男20例，女15例，年龄24～65岁，平均(50.9±17.7)岁。按照世界卫生组织年龄划分标准，将其分为青年组(≤44岁，n=15)，中年组(45～59岁，n=10)和老年组(≥60岁，n=10)。本研究经本院伦理委员会批准。

2.磁共振检查

采用GE Discovery3.0T超导型磁共振扫描仪MR 750，32通道体部表面线圈；采用磁共振兼容的矢量心电门控；呼吸门控放于腹部呼吸幅度最大处。受检者取仰卧位足先进，胸骨中份(约平两乳头连线处)对齐线圈中央，在呼气末屏气扫描。常规扫描分别采用三平面定位扫描、屏气校准扫描及快速自由稳态平衡进动序列(fast imaging employing steady-state acquisition，FIESTA)，呼吸导航回波触发。

扫描流程：①通过三平面定位序列获得冠状面定位像，并对图像进行屏气校准扫描，将扫描线垂直于身体轴位，且通过心脏中部，通过单次呼气末屏气，扫描获取标准横轴面图像；②在标准横轴面图像中，将扫描线平行于室间隔，通过单次呼气末屏气，扫描获取类四腔心图像；③在类四腔心图像中，将扫描线连接心尖至二尖瓣瓣口闭合处，通过单次呼气末屏气，扫描获取左心室长轴位图像；④在左室长轴位图像中，将扫描线垂直心尖至二尖瓣瓣口闭合处的连线，通过单次呼气末屏气，扫描获取一层左心室短轴位图像(非标准)；⑤结合左心室长轴位图像及左心室短轴位图像(非标准)，通过单次呼气末屏气，扫描获取一层标准四腔心图像。⑥结合左心室长轴位图像及标准四腔心图像，通过多次呼气末屏气，扫描获取多层标准左心室两腔心图像，再应用T2*WI序列获取标准短轴T2*图像。

T2*WI序列：T2*WI序列为梯度回波序列，TR 12.4 ms，TE分别为1.1 ms、2.4 ms、3.8 ms、5.1 ms、6.4 ms、7.8 ms、9.1 ms、10.4 ms，层厚8 mm，层间距0，翻转角20°；激励次数为1；带宽为62.50 kHz，Freq FOV 38 mm，phase FOV 0.8 mm，矩阵256×256；扫描分3次屏气完成，扫描时间为39 s。

3.图像评估

对所获取的心脏T2*图像由两名有经验的心血管MRI诊断医师进行主观评估，以意见一致作为评估结果。0级，无法测量T2*值，Ⅰ级较差，Ⅱ级较好，Ⅲ级很好。两位医师均用盲法，共同观察分析，认为所获图像为Ⅱ级或Ⅲ级者纳入分析，否则将重新行T2*扫描以获取Ⅱ级或Ⅲ级图像质量进行分析。

4.T2*值的测量分析

根据美国心脏协会(American Heart Association，AHA)2002年提出的标准化心肌分段法[1]，在心脏舒张期分别以二尖瓣游离缘、乳头肌中点和乳头肌远端为解剖标记，将左心室心肌划分为左心室基底部、左心室中部及左心室心尖部，在左心室基底部及左心室中部分别平均分成6段、在左心室心尖部将图像平均分成4段，再加上心尖段，共计17段(图1、2)[1]，由于在短轴位上无法显示心尖段，故分析16段；在左心室基底部、左心室中部及左心室心尖部分别选取3层，每一层图像中获取图像8幅，分别代表8个不同TE时间对应的图像(图3)；再通过专业软件(Thalassemia tools，a plug-in of CMR tools，Cardiovascular Imaging Solutions，London，2013版)分别测量左心室16段心肌T2*值，在测量中去除回波时间为9.1 ms及10.4 ms的图像，即截尾模式(the truncation model)[2-3](图4)；重复测量2次，取其平均值。

图1 心室短轴位(short-axis，SA)、垂直长轴位(vertical long-axis，VLA，相当于两腔心层面)、水平长轴位(horizontal long-axis，HLA，相当于四腔心层面)示意图。注：在短轴位进行左心室17节段划分时，该示意图可以为心室基底部(二尖瓣游离缘)、心室中部(乳头肌)及心尖(乳头肌远端)提供名称、位置及解剖学标记。

图2 短轴位左心室17节段分区示意图。左心室节段具体命名分别为：1-基底前段、2-基底前间隔段、3 基底下间隔段、4-基底下段、5-基底下外侧段、6-基底前外侧段、7-中间前段、8-中间前间隔段、9-中间下间隔段、10-中间下段、11-中间下外侧段、12-中间前外侧段、13-心尖前段、14-心尖间隔段、15-心尖下段、16-心尖外侧段、17-心尖段。

5.统计学分析

采用SPSS 17.0软件进行统计学分析。计量资料均不符合正态分布，以中位数(四分位数)即M(Q1，Q3)表示，采用Mann-Whitney U检验分析左心室16段T2*值在不同性别之间的差异；采用Kruskal-Wallis H检验比较左心室16段T2*值及平均T2*值在各年龄组之间的差异。假设检验统一采用双侧检验，计算相应的检验统计量及P值的大小，以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

35名健康成年人左心室T2*WI图像上基本显示清晰、完整，部分图像在心肺交界区，即左心室下壁及下侧壁信号衰减比较严重，出现磁敏感伪影，但是通过截尾模式处理，基本上能控制伪影的影响。正常心脏在T2*WI上表现为心肌均匀中等信号，边界清晰。信号衰减曲线显示较为平滑、规整。

男、女健康成年人左心室16段T2*值比较发现，基底部前间壁(2段)及下间壁(3段)T2*值男性<女性(Z=-4.141，P=0.000；Z=-3.137，P=0.002)，见图5；余14节段差异无统计学意义。前壁(1段)、中间下间隔段(9段)及心尖外侧段(16段)T2*值中年人>老年人>青年人，心尖下段(15段)T2*值老年人>中年人>青年人(χ2=11.167，P=0.04；χ2=6.842，P=0.033；χ2=13.274，P=0.001)，见图6。

讨 论

心脏T2*WI成像是近些年出现的一种新技术，以血氧水平依赖(blood oxygen level dependent，BOLD)作为T2*值变化的理论依据。血红蛋白因氧合状态的不同而具有不同的磁性特点，含氧血红蛋白具有抗磁性，而去氧血红蛋白具有强顺磁性，血中去氧血红蛋白增加将造成周围局部组织磁场的不均匀，在血管周边及内部产生磁场，从而缩短横向弛豫时间，T2*值降低，其图像变暗。当氧合/去氧血红蛋白比例升高或者去氧血红蛋白含量下降时，T2*值增高，MRI信号增强[2,4]。因此，通过T2*值的变化，可以作为确切的量化的指标，便可以定量评价心肌生理或病理状态的改变。在本研究中，选择T2*WI短轴位成像，是由于心肌内毛细血管的走行是平行于心肌纤维这种特殊的解剖学关系所决定的，在考虑心肌内血池容积时，由于在心肌内毛细血管的容积占据了心肌内血池容积的90%以上，故而在心肌内的静脉血管含量少于10%[5]，这也将提示在心肌BOLD效应中，心肌内毛细血管起着主导地位。

本研究中，发现在健康成年人中，女性左心室心肌基底部前间壁段(2段)及下间壁段(3段)T2*值高于男性；在左心室前壁(1段)、左心室中间下间隔段(9段)及左心室心尖外侧段(16段)T2*值中，中年人>老年人>青年人；左心室心尖下段(15段)T2*值比较，老年人>中年人>青年人；其差异的主要原因可能与心肌毛细血管密度、血氧饱和度等生理生化指标相关；对比之前的研究报道[6]，并未具体在性别及年龄组上对左心室16节段各段进行比较。

图3 男，27岁，正常心脏 T2*WI图像。第一行表示左心室基底部；第二行表示左心室中部，第三行表示左心室心尖部。

图4 男，27岁，正常心脏。CMRTOOLS分析结果，删除TE为9.1ms及10.5ms的图像，显示左心室基底部前壁T2*值为33.62 ms。

在本研究中，不同年龄组左心室T2*值在1段、9段、15段及16段中差异具有统计学意义；这与之前Kirk等[7]对于年龄对T2*值影响的研究不一致；笔者认为，主要是由于各自采用测量方法的不同，对于Kirk等[7]采用的是测量单层左心室短轴位室间隔段，而并未将左心室各段进行详细划分成16段来测量其T2*值；而对于平均T2*值，在性别及年龄上差异无统计学意义，本研究测得T2*值为32.19 ms(30.37 ms，35.24 ms)，而在国外的研究者其各自主要参数及结果详情见表1。Story等[8]及O'Regan等[9]也仅在单层面室间隔部分测量T2*值，并不能完全代表左心室整体的情况，由于本研究采用是左心室三层面16段分别测量的方法，这样将更准确的代表左心室的T2*值，从而能更加准确反映左心室的供血情况。当然，该方法容易受心脏静脉[10]及心肺交界区伪影[11]的影响。

图5 男、女性左心室2、3节段T2*值比较的箱线图。a) 男性左心室基底部前间壁(2段)T2*值低于女性； b) 男性左心室基底部下间壁(3段)T2*值低于女性。 图6 青、中及老年人左心室1、9、15及16节段T2*值比较的箱线图。a)左心室前壁(1段)T2*值中年人>老年人>青年人；b)左心室中间下间隔段(9段)T2*值中年人>老年人>青年人；c)左心室心尖下段(15段)T2*值老年人>中年人>青年人；d)左心室心尖外侧段(16段)T2*值中年人>老年人>青年人。

第一作者;年份CMR技术男/女年龄范围;平均年龄(岁)平均T2∗x±s(ms)Story[8];20073.0T,GRE,8回波(1.6～10.4) ms,ΔTE≈1.26ms10:1020～41;26.133.3±8.3O'Regan[9];20083.0T,GRE,8回波 (1.15～8.05) ms,ΔTE≈0.99ms9:327～49;3927.3±6.4Kirk[7];20101.5T,GRE,8回波(2.6～16.74)ms,ΔTE≈2.02ms38:2518～77;42.3±14.636.3Pepe[13];20061.5T,GRE,9回波(2.2～20.3)ms,ΔTE=2.26ms14:6-;33±936.4±6.7Anderson[14];20011.5T,GRE,8回波(2.2～20.1)ms,ΔTE=2.26ms9:626～39;31 ±3.752±16

注：ΔTE=回波间距。

根据文献报道[11]，适当减小初始TE值，缩短回波间距，虽然会导致信噪比的降低，但是能减少磁敏感伪影的出现，采用截尾模式处理，即删除回波链中较大的两个TE值，从而避免因信号衰减导致的背景噪声对T2*值的低估。有研究报道[12]，在使用截尾模式后，采用黑血序列及亮血序列在对T2*的测量上差异并无统计学意义，故笔者均采用亮血序列测量T2*值的大小，以及采用呼气末屏气扫描，减少在膈纵膈隐窝产生的磁敏感伪影[4]，通过以上处理手段可以有效减少伪影的出现。

在本实验中，兴趣区(region of interest，ROI)选用全层面心肌，由于在心肌中，毛细血管为心肌内血池的主要成分，而人体的其他脏器，如肝脏，胰腺、大脑等，由于其中还有较大的动、静脉穿行，T2*值的测量受ROI的影响较大，因此，ROI的选择对心肌T2*值的测量影响相对较小，然而在进行心肌分段时，可能会导致ROI的改变，而出现测量偏移。

本研究的不足：样本量相对较小；扫描过程中不可避免的受到心脏表面大静脉及心肺交界区伪影的影响；以及在应用T2*WI成像时，考虑到检查的无创性、受试者的依从性及对于药物剂量的控制等问题，仅仅进行了静息态T2*WI成像，而未进行药物负荷态T2*WI成像；因此在临床开展相关实验的过程中，应该考虑到相关因素，这样测量所得的T2*值才能更加准确的代表组织器官的病理或生理状态。