磁共振在心脏二尖瓣病变诊断中的应用进展

耿德海，吴丽娜

保定市第四医院 a.放射科；b.妇科，河北 保定 071051

磁共振在心脏二尖瓣病变诊断中的应用进展

耿德海a，吴丽娜b

保定市第四医院 a.放射科；b.妇科，河北 保定 071051

本文从心脏二尖瓣磁共振研究方法、正常解剖的磁共振表现、二尖瓣血流动力特征及心肌改变、二尖瓣膜病磁共振表现4个方面介绍心脏二尖瓣病变磁共振诊断的临床价值。

心脏二尖瓣病变；磁共振诊断；血流动力学特征

心脏二尖瓣病变是指二尖瓣膜因受到致病因素损伤后或因先天发育畸形所导致瓣膜功能或结构异常，表现为瓣膜口狭窄或关闭不全。瓣膜病仅次于冠心病，危害着人类生命与健康，该病成为老年人心脏发病率和死亡率增高的一个主要因素，并成为老年人瓣膜置换的首要原因。以往心脏瓣膜的影像研究主要集中在瓣膜病的心功能分析，很少研究瓣膜本身的形态和功能[1]，磁共振（MRI）技术正在向定量成像技术、个体化治疗疗效评估和多模式MRI分子影像技术方向发展[2]，MRI能清楚显示心脏瓣膜的解剖结构、功能及血流动力学指标，随着影像技术的进步，MRI在心脏二尖瓣病变方面的研究取得较多成果。

1 心脏二尖瓣膜病的MRI研究方法

MRI主要从形态、功能及血流测定等方面显示心脏二尖瓣病变的特点，主要技术方法如下。

1.1 黑血序列或自旋回波序列（SE）

该技术具有较高的空间及密度分辨率，快速流动的血液呈黑色流空信号，与心血管及瓣膜软组织信号形成鲜明对比，主要提供解剖形态信息及空间定位。SE序列进一步分为单时相多层面SE和多时相多层面SE。前者主要用于形态学诊断，后者以快速双自旋回波反转恢复技术（FSEDIR）为代表，利用Simpson公式：V=L/2（AMV+2/3APM）（L-心室长径，AMV-二尖瓣水平心室面积，APM-乳头肌水平心室面积），计算舒张和收缩末期的心室容积、射血分数、每搏输出容积、单纯瓣膜返流容积及返流分数。但该技术由于时间分辨率低，在心脏瓣膜病血流定量分析中应用较少。

1.2 电影MRI（cine MRI）

采用呼吸心电双门控，属于动态MRI扫描技术，主要包括亮血序列（GRE cine MRI）和速度编码电影（VE cine MRI）。由于有较高的时间分辨率，常用于定量或半定量测量心脏瓣膜病的血流动力学指标。同时能有效的减少或消除呼吸心脏运动伪影，使得瓣膜及软组织解剖细节得以动态显示。

GRE cine MRI由于流入增强效应和反复饱和效应使正常血流呈高信号，而瓣膜及其附属结构、心脏大血管壁等软组织信号减低。异常血流如分流、返流、射流及湍流等因自旋质子相位离散而表现为信号缺失，因而当心脏瓣膜狭窄、关闭不全时，在相应时相和相应部位出现射流或返流的信号缺失区，计算其容积可半定量分析瓣膜病变程度。同时GRE cine MRI也能较准确的测定左右心室容积、室壁肌块、每搏输出容积、返流容积，从而计算返流分数和射血分数。随着时间分辨率及信噪比的提高，GRE cine MRI先后开发出标准GRE cine MRI、分段K-空间扰相GRE（分段快速小角度激发，FLASH）及SSFP cine MRI（稳态自由进动成像）。标准GRE cine MRI 时间分辨率低，图像采集时间长，对心率快者不宜采用。FLASH cine MRI采用心电门控，TR 2.5~20 ms、TE 1~2 ms、FA 8°~20°，一次屏气完成所有图像采集，大大缩短了成像时间，因而较多用于评价心功能和瓣膜病的血流动力学改变。该技术运用心电门控一次屏气并行填充多个K空间节段的多条编码线，从而最大限度的缩短了成像时间。采用较小的反转角，正常血液因有较高的自旋密度而呈优势性的高信号，异常血流因自旋质子相位离散而信号缺失，因而可用于心脏瓣膜病的形态及功能评价。VE cine MRI应用相位相反的双叶双极梯度磁场，使组织产生磁化矢量和相位两部分信号，从而获得有和无速度编码的两种图像形式（位图与相图），二者减影后获得与流动补偿梯度方向的血流速度成正比的相位差，位图显示解剖信息，相图反映血流的方向和速度，若在位图上与血流编码方向垂直和平行的两个层面内选定感兴趣区，转换到相图上获得血流容积曲线图。该图直观的反映了返流容积、返流分数、心室搏出量、狭窄瓣膜面积、射流的峰速度及跨瓣压差等量化数据。Cine MRI对心脏瓣膜病的定性及定量评价：瓣膜关闭不全定性征象包括瓣膜返流束的信号缺失（GRE cine MRI）及逆行血流方向和速度（VE cine MRI），瓣膜形态运动，心腔大血管的改变及人工瓣膜的位置、形态、有无血栓、有无瓣周漏或返流、再狭窄等。磁共振的相位编码速度标识技术可用来进行二尖瓣返流的定量分析[3]。GER cine MRI 可通过以下的几种方式半定量的推断瓣膜返流的程度：①返流信号缺失区面积或容积；②返流信号缺失区面积或长度/接受返流的心腔面积或长度；③返流信号缺失区最大长径；④通过心室容积计算返流分数。

VE cine MRI 可用直接选定感兴趣区获得返流的血流容积曲线图，直接获得每搏出容积、返流分数及返流容积。另外，VE cine MRI 可通过测量心动周期每一时相的升主动脉和肺动脉的血流，同时获得左右心室每搏出容积，从而获得双心室多瓣膜返流程度的评估数据。因而VE cine MRI既能定量评价瓣膜返流程度，又可以解决血流信号缺失区的大小形态、瓣叶增厚、瓣口开放幅度减小、心腔增大、房室壁厚度等征象，为瓣膜狭窄提供定性依据。

VE cine MRI 可直接测量狭窄瓣膜的跨瓣压差和狭窄瓣膜表面积，为评估瓣膜的狭窄程度提供定量数据。应用简化的Bernoulli 公式 ：△P=4V2max（△P为跨瓣压差，Vmax为血流峰速）计算跨瓣压差，通过AAO=（ATO×VOT）/VAO（AAO为狭窄瓣膜面积，AOT为流出道面积，VOT为流出道最大血流速度，VAO为喷射血流最大速度），计算狭窄瓣膜面积，而血流速度峰值及其他血流速度可以在平行和垂直于血流方向的双切面上直接测量，另外在进行磁共振扫描中，选择在二尖瓣的瓣膜层面较为重要，如果层面选择不当，高于二尖瓣瓣膜层面，有作者提出的左心室流入量将会减少，导致计算的误差[4]。与GRE cine MRI 相比，VE cine MRI 不仅能准确评价单瓣膜和同心室双瓣膜返流程度，而且能够分别测量双心室多瓣膜的返流容积和返流分数，还能够定量评估瓣膜狭窄程度。

1.3 MRS

心脏波普分析（MRS）主要用于评价慢性瓣膜疾病的心肌代谢。实时动态平面回波技术和螺旋成像这两种技术因成像速度极快，能有效的克服心肺运动伪影，使心脏透视成为可能，也为心率失常患者获得良好的MRI图像提供了可能。心肌标记技术是空间磁化调节成像，可反映心肌的运动方式。血流标记技术利用预先设置的自旋饱和带，流动的血流会使饱和带移动，依据血流与饱和带移位情况计算血流速度和流量。目前，以上几种技术较少应用于心肌瓣膜病的研究。

2 二尖瓣正常解剖的MRI表现

二尖瓣由位于前内侧呈半圆形的前叶和后外侧似条形的后叶组成，其基底附于纤维环，左室乳头肌功能与二尖瓣返流的发生发展有关，左室乳头肌正常的牵拉是二尖瓣叶开放的保证[5]。

MRI平扫及cine-MRI均可显示瓣叶的数量、形态结构或信号及开闭情况。瓣膜及其纤维环、腱索、乳头肌与周围心肌等信号，即MRI平扫显示血液流空信号、瓣膜结构呈等信号，MRI不同位置层面显示解剖细节。cine-MRI可显示瓣膜的运动及经过瓣膜的血流，即舒张期左心房经二尖瓣进入左心室高信号血流。

人工瓣膜依据瓣叶材料分为生物瓣（包括生物工程瓣）和机械瓣两类。基本结构包括金属合金支架和人工瓣叶两部分。虽然人工瓣膜的金属材料会形成一些条状伪影，由于人工瓣膜的瓣架和瓣叶材料多为合金，在磁场中产生的磁化力极小，温度变化微弱，瓣膜引起的伪影并不影响图像观察，因而MRI能安全且无创直观地体现机械瓣膜的形态和功能。

3 心脏二尖瓣的血流动力特征及心肌改变

心内膜下心肌纤维呈纵向排列和二尖瓣环相连，心肌纤维收缩、旋转及平移决定着二尖瓣环的形态、大小及运动[6]。二尖瓣口狭窄，舒张期左心房血液流入左心室受阻，导致左心房容量负荷增加，产生跨二尖瓣压差。失代偿期或慢性狭窄左心房扩张及室壁变薄，左心室射血分数、左心室容积及左心搏出量下降，肺动脉高压、右心室肥厚、扩张、右心室射血功能减弱，左房扩张，最终导致循环淤血。

由于创伤、冠心病、人工瓣口膜损坏、风心病及二尖瓣脱垂等破坏了二尖瓣结构或功能的完整性，导致收缩期血液经闭不全的瓣口返流入左心房, 造成二尖瓣在收缩期的异常开放，最终形成功能性返流[7]，二尖瓣返流严重影响此类患者的预后[8]。左心室整体同步性与返流存在密切关系[9]，急性返流左心前向搏出量及心输出量减少；慢性返流，依次表现为左心搏出量和射血分数增加、左心室壁肥厚、左心室扩张、室壁变薄、左心室射血分数及搏出量下降。

4 心脏二尖瓣膜病的MRI表现

4.1 二尖瓣膜狭窄

MRI 可以清晰显示狭窄瓣膜结构及心腔大血管形态。cine MRI显示二尖瓣狭窄左室舒张期二尖瓣口开放幅度减小、瓣膜运动受限、前叶运动消失或后叶与前叶呈同向运动或二尖瓣飘向左室流出道的异常瓣膜运动。GER cine MRI表现为信号缺失。二尖瓣狭窄舒张期异常血流从左心房经二尖瓣高速喷射入左心室。狭窄瓣膜口、狭窄瓣膜面积、跨瓣压差、射流峰速度及钙化积分因瓣膜狭窄程度而异，从而表现出不同程度的相关性。当狭窄瓣膜所致的血流动力学改变失代偿时，心功能改变包括射血分数、每搏出容积及心室容积异常等就通过cine MRI 反映出来。

4.2 二尖瓣膜关闭不全

SE MRI可显示瓣膜及其附属结构、心腔大血管的形态改变。如病变瓣膜的增厚、纤维化及钙化、左心扩大。瓣膜关闭不全时，表现为病变瓣口不能合拢，在心动周期的不同时相，高速返流的血液在GRE cine MRI 及VE cine MRI 上分别表现为五彩镶嵌信号、高密度、信号缺失及蓝色或黑色逆行血流信号。返流束收缩期自二尖瓣口流向左心房代表二尖瓣返流。上述影像技术通过计算返流面积/容积、返流分数来反映返流的程度。同样，当心功能失代偿时，相应心室射血分数、搏出量及心输出量降低。

4.3 人工瓣膜

MRI能较好地显示人工瓣膜的形态、瓣位，及时发现瓣膜再狭窄、返流、瓣周漏及血栓形成等并发症，进而评价其功能。

5 MRI与US、MDCT/EBCT技术比较及展望

超声（US）优点有费用低廉、操作简便、不受心率的影响、无辐射且能较好地显示心脏瓣膜的结构和功能。缺陷是受声窗及操作者个人经验的影响，而左室变形会影响左室射血分数测定的准确性和重复性[10]。

MDCT/EBCT（多排螺旋CT/电子束CT）具有较高的时间空间分辨率、图像采集时间短、瓣膜解剖结构显示良好，尤其对钙化敏感，可以做出较准确的功能评价，可以指导临床选择合适的治疗方式、把握手术时机。但MDCT/EBCT也有其缺陷，即有辐射、需要注射碘对比剂、只能半定量评估心功能，且后处理时间太长，随着迭代重组技术成为各种CT设备的标准配置，使兼顾高清和低剂量成像技术造福大众[11]。

MRI优点包括：①精确显示解剖形态信息；②准确反映瓣膜疾患的病变程度及心功能（定量和半定量）；③无辐射；④不需要用对比剂；⑤无需后处理；⑥准确反映血流的速度、方向及血流模式（VE cine MRI）；⑦密度分辨率高；⑧可重复性好。缺点是成像时间长，费用昂贵。但随着MRI技术的进步，螺旋MRI的应用，已可以进行心脏透视，心率过快或心律失常患者也可以获得高质量的图像。

综上，心血管磁共振成像具有更高的时间分辨率、空间分辨率和软组织分辨率，同时具有重复性强、无创伤等特点，可以更直观的显示心脏的变化[12-13]，是诊断二尖瓣病变可靠的方法。

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Application Progress of MRI in Diagnosis of Cardiac M itral Valve Diseases

GENG De-haia, WU Li-nab
a.Department of Radiology；b.Department of Gynaecology, the Fourth Hospital of Baoding, Baoding Hebei 071051, China

The clinical effectiveness of application of MRI (Magnetic Resonance Imaging）in diagnosis of cardiac mitral valve diseases was introduced in this paper from aspects of the MRI research method, the MRI manifestations of the normal anatomy, the blood fl ow dynamics features and myocardial changes of m itral valves, as well as the MRI manifestations of m itral valve diseases.

cardrac m itral valves disease；magnetic resonance diagnosis；blood fl ow dynam ics features

R445.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.09.021

1674-1633(2015）09-0072-04

2015-04-29

2015-05-18

吴丽娜，副主任医师。

通讯作者邮箱：2785170751@qq.com