磁共振T1mapping在心脏疾病中的应用

殷亮， 喻思思， 龚良庚



磁共振T1mapping在心脏疾病中的应用

殷亮， 喻思思， 龚良庚

心脏磁共振T1mapping技术能够直接定量心肌组织的T1值和细胞外间质容积分数(ECV)，可以无创的评估许多不同的心脏疾病。尽管传统的钆剂延迟增强(LGE)技术能鉴别某些疾病状态下的局限性心肌纤维化，但对弥漫性心肌纤维化则并不可靠，而T1mapping技术则能够对LGE上不显示或显示不明显的心肌病变进行量化评估。本文简述了T1mapping技术在多种心脏疾病中的研究进展，在不同心肌病变(特别是弥漫性心肌纤维化)的定性评估和鉴别诊断上，利用T1mappping进行T1值和ECV定量检测可能是一种更加可靠和准确的方法。

心脏; 磁共振成像; T1mapping

心脏磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)T1mapping技术是评估心肌组织特征的一种无创性影像检查方法，能够直接定量心肌组织的T1值，从而可以定量评估心肌组织结构和成分的一系列改变。细胞外间质容积分数(myocardial extracellular volume fraction,ECV)是通过对比剂增强前后T1mapping成像，根据心肌初始和强化后T1值计算而来，它反映了细胞外基质占据的空间。近年来，随着CMR T1mapping技术的快速发展，其临床应用也越来越广泛，可以无创的评估心肌梗死、非缺血性心肌病、心肌淀粉样变等疾病。笔者对CMR T1mappping技术的临床应用进展作一综述。

CMR T1mapping技术原理及发展简史

1.技术原理

目前绝大多数CMR T1mapping均采用平衡稳态自由进动(balanced steady-state free precession，bSSFP)技术，在利用反转(或饱和)恢复脉冲进行激发后，经过一系列的反转时间(或饱和时间)多次采集磁共振信号，然后通过相应的函数来计算T1恢复曲线，从而得到T1值。

2.发展简史

CMR T1mapping成像主要包括反转恢复和饱和恢复序列激发。在反转恢复序列中，最早使用逐像素T1mapping方法是改进的Look-Locker反转恢复序列(modified Look-Locker inversion recovery,MOLLI)，它在推动CMR T1mapping的发展和应用中起到了重要作用；而近年来，Shortened MOLLI(shMOLLI)应用广泛，它在MOLLI基础上对图像采集时间进行了改良，对心率依赖性较小而且闭气时间更短。而饱和恢复中，最早用于测量T1值的是对比剂首过灌注增强(SAP-T1)序列；之后利用基于bSSFP技术的饱和恢复T1mapping(SASHA)序列，它能减少MOLLI中低估T1值的影响，而且扫描时间更短。也有研究者提出了反转和饱和恢复相结合的T1mapping技术(SAPPHIRE)，但这种新技术的准确性和可重复性还需要更多的研究验证[1]。目前T1mapping技术在临床上得到了越来越多的关注，相关的研究也越来越深入。

CMR T1mapping的临床应用

1.心肌梗死

心肌梗死后急性期心肌细胞发生水肿、凝固性坏死，慢性期发生心肌纤维化和细胞外容积增大，从而导致急慢性心肌梗死心肌初始T1值和增强后T1值发生改变[2]。通过梗死前后的T1值的研究发现：初始T1mapping能够检测心肌梗死；急性心肌梗死初始T1值[(1197±76)ms]高于陈旧性心肌梗死初始T1值[(1060±61)ms]。与急性心肌梗死相比，陈旧性心肌梗死的T1值异常区与钆剂延迟增强(gadolinium delayed enhancement，LGE)显示梗死范围更接近，具有良好的一致性[3]。研究还发现T1mapping对ST段抬高性心肌梗死患者的诊断效果与T2WI诊断价值相当，而对非ST段抬高性心肌梗死的诊断优于T2WI扫描[4]。

另一方面，通过计算ECV也可以精确诊断心肌梗死的范围，正常心肌的ECV范围在24%～28%[5.6]，急性心肌梗死1周患者梗死区ECV为58.5%±7.6%[6]，而陈旧性心肌梗死的ECV达到了68.5%±8.6%[7]。利用ECV对梗死心肌和不典型LGE心肌的研究表明ECV不仅能够区分梗死区心肌(ECV=51%±8%)和非梗死区心肌(ECV=27%±3%)，而且能区分非缺血性心肌病中不典型LGE心肌(ECV=37%±6%)与表现正常心肌(ECV=26%±3%)，非梗死区心肌ECV与左室射血分数呈负相关，而非缺血性心肌病中表现正常的心肌ECV与年龄正相关[8]。虽然LGE检测急性和陈旧性心肌梗死仍是最主要的方法，但T1mapping和ECV能从不同的角度进一步定量评估非梗死心肌和梗死周围区，能产生梗死和治疗的病理生理过程中的更多信息，具有很大的临床应用潜力。

2.肥厚型心肌病

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)主要表现心室壁不对称性肥厚，大部分HCM患者存在不同程度的心肌纤维化，具有重要的预后意义[9]。Dass的研究表明[10]不管有无延迟增强，HCM患者整体心肌的平均初始T1值[(1209±28)ms]高于正常志愿者[(1178±13)ms]，而且T1值的改变与HCM患者的严重性和预后相关。

除测量T1值外，T1mapping测量的ECV对于HCM的诊断和鉴别诊断也有很好的结果。研究结果[6]显示HCM患者ECV(29.1%±0.5%)比正常对照组的ECV(25%±2.3%)稍增高。ECV测量结果与LGE测量的异常心肌百分比呈中度相关(R=0.48，P<0.05)，而不与CMR其他参数(如左室射血分数、容积参数等)相关。Kellman[7]的研究表明ECV测量的异常心肌区域(ECV>30.4%的区域)持续大于LGE测量的异常心肌区域(即LGE>正常心肌平均值+2SD)，且ECV测量异常心肌百分比与LGE测量的异常心肌百分比呈中度相关(R= 0.72，P<0.001)。

在一些不均匀性、弥漫性分布心肌纤维化HCM患者，以往的LGE呈现境界不清的延迟强化，因此准确界定心肌比较困难，这种困难阻碍了基于LGE对心肌纤维化的测量和正常心肌阈值的确定。而Puntmann[11]提出T1mapping在对区分弥漫性心肌疾病(肥厚型心肌病、非缺血性扩张型心肌病)和正常心肌上具有很高的诊断准确性。因此，对于弥漫性心肌纤维化病变的定性和鉴别诊断上，运用T1mapping进行相关的T1值和ECV的测量方法可能更加可靠和准确的一种选择。

但是，目前利用 T1mapping和ECV对HCM的研究仍较少，甚至也有研究[12]显示HCM患者ECV与正常对照组差异不明显(26%±3%、26%±2%，P=0.83)。所以，对于T1mapping技术在HCM的诊断及相关疾病的鉴别诊断，以及对于临床和预后价值等方面，仍然需要更多研究数据来证实和完善。

3.扩张型心肌病

扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy,DCM)患者在LGE中典型的表现为心肌中层可见线状延迟强化，具有重要的预后评估价值[13.14]。Dass[10]研究显示不管有无延迟强化，DCM患者的整体心肌平均初始T1值[(1225±42)ms]高于正常志愿者[(1178±13)ms]。而最近的研究也得到相似的结果[11]。

至少有两项研究显示DCM患者的ECV较正常对照组增加(40% vs 27%[11]和38% vs 25%[7])。Hong[15]的研究显示LGE阴性的DCM患者心肌ECV显著高于正常对照组(31.2%±5.6%和25.6%±3.2%)，表明T1mapping在检测DCM患者的弥漫性心肌纤维化上具有更高的准确性。Aus[16]也证明早期DCM(射血分数=45%～55%)就已经存在弥漫性心肌纤维化，且ECV与心内膜活检测得的胶原容积分数显著相关。

传统的LGE只能检测到DCM患者心肌的线状局限性强化，而T1mapping及ECV测量可以检测到DCM患者存在弥漫性心肌纤维化，从而对DCM的诊断产生了更多的心肌组织的特征性信息，可以提高对心肌弥漫性和微小病变的检出，具广阔的应用前景。

4.心肌炎

心肌炎是指各种原因引起的心肌的炎症性病变，病理改变主要有炎性细胞浸润、水肿、充血、坏死和纤维疤痕形成，在CMR中主要通过T2WI、钆早期增强显像、钆延迟增强显像及T1mappping检测，可以显示不同病理阶段心肌炎心肌损害的程度与范围，其中以T1mapping的诊断效率最高，其敏感性均优于T2WI和LGE的检测[17]。Radunski的研究[18]显示初始T1mappping对心肌炎的诊断准确性为69%(95% CI: 60%～76%)，整体心肌ECV对心肌炎诊断准确性为76%(95% CI:68%～82%)，而 ECV定量联合LGE成像显著提高CMR对亚急性严重心肌炎患者的诊断准确性，也印证了上述观点。

定量的T1mapping对于心肌内水成分的改变也是敏感的，而且是在不需要利用对比剂增强的情况下，对检测有或没有不可逆性心肌损伤的心肌组织水肿或充血来说可能是更加准确的技术[17]。因此，有学者利用这个原理对病毒性心肌炎进行检测[19]。未来仍然需要更多的T1mappping在急性心肌炎方面的临床价值及预后意义等方面的研究。

5.心肌淀粉样变性

心肌淀粉样变性(cardiac amyloidosis,CA)是全身性淀粉样变性的主要发病和死亡原因，其主要病理改变是弥漫性心肌细胞外容积增加。CA在LGE中典型表现为整个心肌心内膜下均匀延迟强化，其中原发型CA更比老年型CA更容易发生左室透壁性延迟强化(90%和37%，P<0.001)和右室延迟强化(100%和72%，P<0.001)，从而通过不同的延迟增强形式来区分原发型CA和老年型CA[20]。White[24]报道了利用一系列的翻转时间(TIs)的 LGE对CA的研究中，心肌信号抑制为零的时间点在血液信号抑制为零的时间点之前，而其他引起原因引起的左室肥大则相反，从而能够区分CA和其他原因引起的左室肥大。

T1mappping在检测轻链型CA上具有较高的诊断准确性，较常规的延迟增强具有更高的敏感性，而T1值与收缩及舒张功能参数显著相关[21]。与高血压、HCM及主动脉狭窄相比，CA病变的心肌T1值最高[22]。研究报道CA患者心肌的ECV值范围从41%到49%[23]，而且其ECV的改变与其它的心脏磁共振参数(左室射血分数、收缩末容积、左室质量、室间隔厚度)存在相关关系[6]。

未来仍需要大量的T1mappping和ECV方案来对CA进行更具体的分型和系统的研究，以及得到评估临床预后的图像特性，从而指导临床医师对不同类型CA拟定个体化的治疗方案。

6.主动脉疾病

文献报道了LGE检测到了主动脉狭窄和主动脉关闭不全患者的心肌纤维化[25，26]，而且心肌纤维化的范围与主动脉瓣置换术后的临床预后相关[25]。Sparrow[27]前瞻性的研究报道了8名主动脉关闭不全患者的增强后10、15、20min的T1值均较正常对照组T1值更高。严重的主动脉狭窄患者心肌初始T1 值[(979±51)ms，P<0.001]较正常对照显著升高[(958±20)ms，P<0.001]，而且与活检定量的心肌纤维化程度呈正相关[21]。

研究表明严重的主动脉狭窄患者的ECV变化与心肌活检测得的胶原分数有中等程度的相关[28，29]。同时，主动脉狭窄患者的ECV变化与超声测量的收缩末期容积呈中度正相关(R=0.51，P=0.04)和主动脉面积呈中度负相关(R=-0.42，P=0.001)[6]。但是这种技术目前还处在初步研究中，因为除了具有手术指征的严重的主动脉狭窄之外，没有其他的组织学验证数据，缺乏大宗数据的分析结果。因此将T1mapping和ECV计算用于临床还需要更多的临床数据验证。

7.其他少见疾病

在各类原因导致的心肌铁沉积中，由于铁具有顺磁性，降低了磁场的均匀性，导致周围氢质子弛豫时间缩短，从而不仅显著缩短T2*值和T2值，而且能够缩短T1值。Sado的研究[30]也证明了这一点，心肌铁沉积患者心肌T1值[(836±138)ms]低于正常对照组[(968±32)ms]，而且心肌T1值与T2*值中度相关(R=0.79，P<0.0001)，因此T1mapping 也可用来定量心肌铁含量，具有较大的潜在的应用价值。

法布里病(Anderson-Fabry disease,AFD)是一种细胞鞘糖脂沉积导致的心肌肥厚性病变，而脂质的存在缩短了心肌T1值，因此这类患者心肌的T1值[(882±47)ms]较正常对照人群T1值[(968±32)ms]和其他原因(高血压、HCM、主动脉狭窄)引起左室肥大患者的T1值[(1018±74)ms]更低[22]。

系统性红斑狼疮(SLE)患者心肌初始T1[(1152±46)ms]、ECV值(30%±6%)较正常对照组T1[(1056±27)ms]、ECV值(26%±5%)明显增加，但增强后T1值[(411±62)ms]较正常对照组[(454±53)ms]减低[31]，因此T1mapping可以检测SLE患者亚临床的心肌损害。

利用初始T1mapping对应激性心肌病患者的研究显示[17]，T1mapping在检测弥漫性心肌水肿上具有较高的诊断准确性，在评估心肌水肿上与T2加权具有互补的作用。

对感染HIV患者的研究显示[32]初始T1较正常对照组升高，提示HIV患者存在心肌纤维化，但是仍需要进一步的研究确认。

CMR T1mappng技术的应用展望

CMR T1mapping技术作为一种无创性的定量检测心肌组织特性的磁共振技术，在许多心肌疾病的诊断中已经得到了广泛的应用，未来仍然需要更大样本量、更成熟的CMR技术、更多组织学证据及更广泛心脏疾病谱的研究和验证，我们有理由相信，随着研究的进一步深入，T1mappping将在心脏疾病的诊断与鉴别诊断、指导治疗及预后评价中发挥更大的作用。

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330006江西，南昌大学第二附属医院放射科

殷亮(1990-)，男，安徽安庆宿松人，硕士研究生，住院医师，主要从事心脏磁共振影像诊断工作。

龚良庚，E-mail：gong111999@163.com

R322.11; R445.2

A

1000-0313(2016)06-0546-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.06.016

2015-07-17

2015-08-14)