磁共振电影成像对成人房间隔缺损的诊断价值

2017-04-13波孙志先孙毅石国富徐凯胡春峰

中国医学计算机成像杂志 2017年1期

杨波孙志先孙毅石国富徐凯胡春峰

杨波1孙志先1孙毅1石国富1徐凯2胡春峰2

目的：评价磁共振电影成像（cine-MRI）对成人房间隔缺损（ASD）的诊断价值及临床意义。方法：39例ASD患者分为外科修补术与DSA封堵术两组，采用cine-MRI检查，Philips Achieva Extended MR Workspace 2.6.3.1工作站心脏软件分析ASD最大孔径、伴发的血管畸形和心功能情况，并与经胸超声心动图（TTE）和手术结果作比较。结果：外科修补术组cine-MRI、TTE和手术测量的ASD最大孔径分别为（2.55+1.19）cm、（2.36+1.14）cm和（2.43+1.09）cm，cine-MRI、TTE与手术测值相关性高（r值分别为0.991、0.994，P＞0.05 ）；DSA封堵术组cine-MRI、TTE和手术测量的的ASD最大孔径分别为（1.65+0.95）cm、（1.57+0.85）cm和（1.65+0.85）cm，r值分别为0.981、0.992，P＞0.05；cine-MRI对右心房增大、右心室增大、右心室功能降低较TTE有优势，χ2分别为4.76、6.85、4.3，两者有统计学意义（P＜0.05)；并且cine-MRI能够发现TTE不易显示的伴发ASD的动静脉畸形。结论：cine-MRI对成人ASD有较高的诊断价值。

房间隔缺损；磁共振电影成像；成人

先天性心脏病（congenital heart disease，CHD）是胎儿时期心脏血管发育异常或出生后应自动关闭的通道未能闭合而导致的先天畸形，是最常见的先天性心血管疾病。国外资料显示，CHD的发病率为0.4%～0.6%[1]，国内流行病学调查显示我国CHD的发病率高于国外约0.7%～0.8%，估计每年新生的CHD患儿高达15万～20万，且有升高趋势，其中房间隔缺损占比例较大，且我国人口基数大，广大农村及偏远地区的基础医疗依然有限，不少患儿早年症状并不明显，使相当一部分人步入成年时才得以医治，因此我国成年人房间隔缺损患者占有相当高的比例；近年来磁共振已成为除超声以外最重要的先天性心脏病非创伤性影像学诊断手段，磁共振不仅能够清楚显示心脏大血管的解剖结构，还能显示心脏外合并的血管畸形，并且能够对心肌活性进行分析、评价心脏功能等明显优势；美国心脏磁共振专家于2010年达成一项共识，认为对于先天性心脏病的诊断，如果需要补充超声心动图的不足，首先考虑磁共振而不是CT检查，对于某些疾病MRI已能替代有创伤性的心导管造影，又肯定了心脏磁共振在诊断心肌病方面的价值，并将心脏磁共振作为心肌病诊断的首选检查[2]，且MRI目前已成为无创评价左、右心室功能的“金标准”[3]。本组病例主要研究磁共振电影成像对房间隔缺损（ASD）的诊断价值及临床意义。

方法

1.临床资料

收集徐州医学院附属医院2013年01月-2015年10月期间行心脏cine-MRI、经胸超声心动图检查的39例房间隔缺损患者资料，其中男性17例，女性29例，年龄16～72岁，平均年龄42.4岁，心率52～100次/分；其中12例患者完成外科手术修补，29例行介入封堵装置堵塞治疗，主要临床表现为活动后胸闷、气短、心悸、憋喘或体检心脏杂音等；入组剔除标准：患者不能较长时间憋气，心率控制不好（＞100次/分），不能配合MR检查，或者MRI检查图像质量差影响诊断及曾植入心脏起搏器、金属置放物、患幽闭恐惧症及出现严重的呼吸运动伪影的患者不作为研究对象。

2.检查方法

使用Philips Achieva 1.5T MR扫描仪，心脏5通道相控阵表面线圈，范围包括主动脉弓至心尖，采用胸前导联心电门控技术与呼吸门控技术；平扫常规作横断面、冠状面和长轴面、短轴面扫描；磁共振电影成像采用梯度回波序列（SB-TFE-BHM2D），TR 3.1ms，TE 1.5ms，翻转角（FA）60°，矩阵160×160，1次采集，每层采集30个心动周期，层厚7mm，1次屏气15～18s，信号平均次数（NSA）为1。

3.图像分析

应用Philips Achieva Extended MR Workspace 2.6.3.1工作站心脏软件包对ASD进行分析，由2位放射科医师行盲法共同分析MR图像，测量数值取平均值，其他诊断以意见一致为评判标准。

4. 统计分析

采用SPSS16.0软件，两组定量资料用t检验，多组定量资料用方差分析，定性资料用χ2检验，相关性分析采用Pearson相关分析，P≤0.05认为有统计学意义。

结果

1.cine-MRI序列、TTE、外科修补术、DSA封堵术测量ASD孔径作统计分析(表1)

12例ASD患者行外科修补术发现14处缺损病灶，27例患者行DSA封堵术发现27处病灶(图1)，分别测量ASD最大孔径，将cine-MRI序列、TTE、手术测值做方差分析，F值分别为0.10、0.18，P＞0.05，认为cine-MRI序列、TTE、手术测值无统计学意义，相关性分析示cine-MR序列、TTE与手术测值有高度的相关性。

表1 ASD孔径cine-MRI、TTE、手术测量值分析（单位：cm）

表2 瓣膜反流、房室增大、心功能异常统计（单位：N）及卡方检验

图1 男，36岁，房间隔单发缺损，cine-MR序列显示房间隔连续性中断。A.心房舒张末期缺损孔径最大；B.心房收缩末期缺损孔径最小。

图2 女， 38岁，肺动脉异位引流，cine-MR示粗大异常起源肺动脉，右侧肺动脉分支变细。图3 男，26岁，肺静脉异位引流，cine-MR示心缘左侧见粗大引流静脉。

2.39例房间隔缺损患者cine-MR序列、TTE显示瓣膜反流、房室增大、心功能情况(表2)

χ2检验示cine-MR序列对右心房扩大、右心房和右心室功能下降较超声心动图敏感，P＜0.05，χ2分别为4.76、6.85、4.3，差异有统计学意义。

3.39例ASD患者中cine-MR序列检查发现ASD畸形

其中肺动脉狭窄2例、肺动脉、静脉异位引流各1例(图2，3)，而TTE检查发现肺动脉狭窄1例、肺动脉异位引流1例。

讨论

房间隔缺损患者中，缺损孔径随心动周期动态变化，在心房舒张末期面积最大，收缩末期面积最小，因此测量ASD缺损最大孔径应在心房舒张末期进行，此时测量缺损孔径最接近真实值，本组研究中使用Philips Achieva Extended MR Workspace 2.6.3.1工作站心脏软件包，利用cine-MR动态回放可以准确选择心动周期的各个时相，反复、客观、准确地分析图像，且一般临床医师能够理解、看懂MR图像；有研究认为ASD的形态学特征个体差异较大，形状可以是圆形、椭圆形及不规则形，大小亦各不相同，椭圆形ASD占绝大多数，由于检查前不能对ASD形态学特征进行预知，如果二维超声切面不能通过ASD的最大径，那么测量将会出现误差[4]，而且经胸超声心动图(TEE)受到探头移动局限性的影响，不能分析整体的ASD特征及完整的周边毗邻关系，只能采集到单一平面的二维图像，虽然可以测量ASD中的任何径线，但不一定能取得ASD最大径线，因此常常会低估ASD的最大直径，导致封堵装置的误放及残余分流的形成[5]，虽然已有研究显示RT-3D TTE能够实时显示ASD的三维立体图像，但它本身是基于TTE基础上的成像，而TTE本身受胸壁、呼吸、远场、操作人员业务水平技能等多种因素的影响，而MR成像可克服胸壁组织、气体的干扰及人为因素的影响，可在心动周期的各个时相，准确测量ASD缺损直径。

cine-MR评价心功能利用快速的扫描序列，覆盖整个心室腔的多个平面，同时心脏磁共振电影有较高的时间分辨率，使心动周期的各个时相能够被准确区分，以回放形式观察心室短轴位各个心动周期容积变化，心室腔最大的一幅为舒张末期，最小的一幅为收缩末期，在心室中段调节窗宽、窗位至心肌与心腔间对比度最佳，FOV进行放大处理以清晰显示心内膜，然后推广至所有层面，利用 analysis后处理工具逐层手工描记心室心内膜轮廓，整个心室舒张末期及收缩末期容积由手工描记出所有层的容积相加得到，分别计算出右心室、左心室舒张末期容积以及收缩末期容积、射血分数(EF)、每搏量(SV)等相关参数，得到左心室和右心室功能的信息。研究证实[6-7]MR电影序列可直接显示心室腔大小和室壁结构的形态学改变，可重复性高，可以准确客观地定量分析心室容积和心肌质量，与超声心动图相比，心脏磁共振适用于任何尺寸和形状的心室，即使是已经明显重构的心脏，也能够较为准确地评价其功能[8]。心脏磁共振不仅可以动态地观察心脏运动情况，还能够观察局部心功能，相对于有创、有辐射的检查，大大降低了病人的检查风险和身体负担，优于其他有创检查。本组研究中MRI对右心功能降低的显示较TTE有优势，两组间差异具有统计学意义，结果与有关研究一致[3-9]；而对左心功能降低两者间差异无统计学意义，查阅相关文献，有相关研究[8-9]认为心脏MRI评价左心室功能方面准确性及可靠性好，评价指标全面，心脏MRI和2D TTE均可获得左心室收缩功能参数，但对有心室功能障碍的患者，心脏MRI更具诊断价值。

部分房间隔缺损患者合并有其他心血管异常，即复杂性心脏病，相关研究认为[12]MSCTA能够用于评价复杂先天性心脏病的形态学改变，特别表现在能够准确评价心外大血管解剖形态、排列关系、冠状动脉的解剖变异及心外侧支循环空间位置关系，但cine-MRI无需对比剂即能以动态方式观察心腔内及大血管血流状态，可获得与心血管造影（CAG）相似的影像，特别是能够显示血管畸形、血管侧支循环、血管远端情况。因此，cine-MRI在复杂型先天性心脏病诊断方面有较高的临床应用价值，有利于复杂心脏病的血流动力学方面的研究[13]及对心脏大血管的病变情况进行术前评估和制订适合的手术方案，特别对血管通路狭窄闭塞或先天变异者尤为重要[14]；ASD合并肺动脉瓣狭窄或闭锁患者，超声心动图常常难以清晰显示这些解剖结构，肺静脉异位引流患者由于肺静脉位于左房后方，表面覆盖着肺组织和支气管结构，超声心动图有时亦难以准确评价，而cine-MRI可清晰显示肺动静脉的连接关系。本研究中MRI发现房间隔缺损合并肺动脉狭窄2例，肺动脉、静脉异位引流各1例，而TTE发现肺动脉狭窄、肺动脉异位引流各1例，提示心脏MRI能够发现TTE不能发现的心外肺动静脉畸形，本研究认为MRI对复杂性心脏病有更高的诊断价值，但因病例数较少，无法做统计学分析，但与相关研究观点一致[15]。

总之，利用cine-MR动态回放可以准确选择心动周期的各个时相，反复、客观、准确地分析MR图像，测量ASD缺损直径接近真实值，并可以克服TTE受胸壁、呼吸、远场、操作人员业务水平技能等多种因素的影响，避免测量误差，而且能够准确地评估心脏功能，发现受肺组织干扰B超无法显示的肺血管异常，为临床诊断治疗提供更多、更全面的诊断信息。

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FDA首次批准了一款心脏磁共振影像AI分析软件

2017年1月9日，据FDA官网显示，其首次批准了一款心脏磁共振影像AI分析的软件Cardio DL，该软件来自Arterys公司，可用于治疗多种心血管疾病，包括先天性心脏病、主动脉或心脏瓣膜疾病等。据了解，这款软件将深入学习用于医学图像分析，并为传统的心脏MRI扫描影像数据提供自动心室分割的分析，这一步骤与传统上放射科医生需要手动完成的结果一样精准。Arterys公司在一份声明中表示，这款心脏MRI医学影像分析系统Cardio DL，它能够自动采集心室的内外轮廓的数据，并提供心室功能的准确计算，耗时短，精度高，一份图像的分析10秒即可完成，远远快于临床医生。因此，称之为基于深度学习的人工智能医学影像分析系统，它已经进行了数以千计的心脏案例的数据验证。实验证实，该算法产生的结果与经验丰富的临床医生的分析结果结果是不相上下的。接下来，Arterys公司计划将触角伸入另一大成像热点——肿瘤成像，运用AI辅助技术来追踪肿瘤的变化。原文检索《Arterys nabs second FDA OK for deep learning， image analysis software》。

（医谷）

Cine-MRI Diagnosis of Atrial Septal Defect in Adults

YANG Bo1，SUN Zhi-xian1，SUN Yi1，SHI Guo-fu1，XU Kai2，HU Chun-feng2*

Purpose:To evaluate the diagnostic value and clinical signifcance of cine magnetic resonance imaging (cine-MRI) in adult atrial septal defect (ASD).Methods:Thirty-nine patients with ASD were divided into two groups, which was surgical repair group and DSA closure group. They were all examined with cine-MRI. Philips Achieva Extended MR Workspace heart 2.6.3.1 software was used to analyze the ASD maximum aperture, comorbid vascular malformation and heart function. And statistical analysis was further done between the thoracic echocardiography (TTE) and the surgical results.Results:The ASD maxium apertures measured by Cine-MRI, TTE and operation in the group of surgical repair were (2.55+1.19), (2.36+1.14), (2.43+1.09) cm, and high correlations between cine-MRI, TTE and the operation were presented (r = 0.991 and 0.994, P＞0.05). For the group of DSA closure, the corresponding values were (1.65+0.95), (1.57+0.85), (1.65+0.85) cm, and r = 0.981, 0.992 (P＞ 0.05); Compared with TTE, cine-MRI had advantages in the display of right atrium expansion, right ventricle enlargement, and the function decline of right ventricular, with χ2values of 4.76, 6.85 and 4.3, which were with statistical signifcant (P ＜ 0.05). Additionally, cine-MRI could be used to distinguish the arteriovenous malformation in the ASD, which could not be easily found with TTE.Conclusion:Cine-MRI has higher clinical diagnosis value in the adult ASD, and can provide a new noninvasive approach for the clinical diagnosis of heart disease..

Atrial septal defect; Cine-MRI; Adult

R445.2

1006-5741（2017）-01-0030-05

2016.02.19;修回时间：2016.07.29)

中国医学计算机成像杂志，2017，23：30-34

1连云港市第二人民医院影像科

2徐州医学院附属医院影像科

通信地址：江苏省连云港市海州区幸福路161号，连云港市 222000

胡春峰 (电子邮箱：hcfxz@163.com)

Chin Comput Med Imag，2017，23：30-34

1 Department of Radiology, The Second People's Hospital of Lianyungang

2 Department of Radiology, The Affiliated Hospital of Xuzhou Medical College