心脏磁共振的研究进展

林 莹（综述），黄柱飞（审校）

作者单位：530021南宁，原解放军303医院影像科

心脏磁共振（CMR）作为非侵入性影像学手段，除可提供类似于CT冠状动脉血管成像（CTCA）解剖学特征外，还可提供包括水肿、铁负荷及弥散性心肌纤维化等多种详细的组织、功能学信息，已成为评价心肌功能、量化心肌容积及检测心肌瘢痕的金标准。相比于传统心脏影像学手段，CMR具有相对较高的空间分辨率、非侵入性、无特殊技术要求、无需对比剂及低并发症等优点[1]，先天性心脏病、心衰及冠脉疾病皆为其适用指征。但CMR目前仍尚处于发展阶段，诸多新技术已经或者正在被开发利用。笔者就CMR最新研究进展作一综述。

1 图像快速获取与重建

图像获取速度的加快、3D容积成像等图像重建技术的发展，进一步促进了CMR的临床应用。多数临床CMR成像是通过笛卡尔坐标系统连续获取原始数据的，该过程较慢且没有任何加速技术，且拍摄常因心脏的运动而失败。因此，如何加快图像数据的获取至关重要。

1.1 平行摄影及k-t加速摄影 平行摄影技术可以通过在患者周边放置多种不同空间梯度的接收线圈，以提供图像重建所需的更多信息，并可减少图像重建所需图像序列。通过利用心动周期不同时间点的图像或不同心动周期获取的动态数据图像间的关联重建，所需数据量可被进一步减少。利用k-t BLAST[2]、k-t SENSE及k-t PCA等技术[3]，可以减少图像重建所需数据链数量。这些新技术使得3D灌注成像、4D动态成像及高时间及空间分辨率的实时成像成为可能。应用此类技术，3D数据获取速度可以提速12倍[4]。但这些技术均受呼吸运动影响。

1.2 约束重建和压缩传感 压缩传感技术广泛应用于诸如灌注成像、流体成像、血管造影、T1mapping及实时自由呼吸电影成像[5]。压缩传感技术也被用于连续获取自由呼吸径向技术，如额外维度黄金角径向稀疏平行摄影（XD-GRASP，可在非心脏门控及呼吸抑制的情况下实现心脏及呼吸维度的分离）[6]。近来诸如图形处理单元等计算机硬件性能的提升，也使得图像重建更加便捷。

2 灌注CMR

2.1 首过灌注磁共振 首过灌注磁共振目前已成为SPECT心肌灌注成像评估可疑冠脉疾病的良好替代。首过灌注CMR即指通过对钆造影剂于血管舒张期首次灌注入心肌的CMR摄像。低灌注区造影剂浓度较低，且上升速度较慢，且在图像序列中表现为一种低张灌注缺陷。多项研究显示，CMR较SPECT或PET有更高的冠脉疾病检出率[7-8]。

2.2 心内膜下灌注成像 非笛卡尔模式的数据获取方法是螺旋和径向轨迹法，但因为其降低了运动敏感性而对心内膜下黑边伪影相对不敏感[9]。径向CMR适合连续数据获取及自发性门控，可有效减少ECG门控的必要性，且在心律不齐患者具有较高的诊断准确性[10]。径向CMR可于收缩期末获取高分辨率灌注图像而不需ECG门控[11]。但此类技术目前尚处于实验室研究阶段。

2.3 冠脉疾病及微血管功能不全的定量灌注CMR 定量灌注CMR通过可视性及半定量解读量化的绝对心肌血流而有较高的诊断效能[12]，不足之处在于缺乏标准化后处理方法及复杂的量化解读方法。灌注CMR亦可应用于无症状性冠脉微血管功能不全的评价，灌注CMR具有相对较高的诊断敏感性及特异性[13]。心肌血流及灌注储备的量化相比于半定量分析，可进一步提高灌注CMR的诊断效能[5]。

3 心脏磁共振血管造影术(CMRA)

CMRA在评估重度钙化冠脉阶段性的内腔狭窄程度方面明显优于冠脉CTA，且在三级以下冠脉分支狭窄的诊断方面优于灌注CMR[14]。稳态自由进动梯度回波序列（SSFP）因可提供更高的信噪比及对比噪声比，而可提高冠脉的可视化程度，而且该序列不受呼吸影响，其采集周期取决于患者的呼吸模式，Mohammadzadeh等[1]对比了30例行侵入性冠脉血管造影与3D-SSFP-CMRA的数据后发现，CMRA具有较好的诊断效能。

4 非对比剂Mapping技术

鉴于近年来对在肾功能受损患者中使用钆对比剂的担忧，如何在不使用对比剂的前提下获取诊断相关数据，成为主要研究方向。这些技术依赖于心肌内在磁性T1、T2、T2*的弛豫特性，通过测量这些固有特性的不同敏感度而可构建参数映射地图。

4.1 T1Mapping T1mapping可提供自身组织T1弛豫时间的定量像素图，而不依赖外生性制剂[15]。T1mapping反映的是其源于其自身胞内与胞外的信号组分以体现不同组织特性的差异。基于反转恢复、饱和恢复及饱和方法可获取一系列T1mapping技术。T1mapping有助于检测诸如水肿、梗死等急性心肌病和心肌淀粉样变、肥厚性心肌病等亚急性心肌病，以及评估弥漫性心肌纤维化[16]。低全心肌T1值有助于诊断心肌铁过载及Fabry病[17-18]。T1mapping可用于检测显著冠脉阻塞时冠脉扩张相关性心肌血容量[19]，这或可成为钆对比剂非依赖性诊断心肌缺血性疾病的新方法。除其疾病诊断价值外，T1mapping还可用于急性心肌梗塞、心肌淀粉样变及扩张型心肌病等预后危险因素分层[16]。

4.2 T2Mapping 心肌水肿在包括心肌炎、心肌梗死等多种心肌受累的疾病中起关键作用。此前，水肿常用黑血T2加权自旋回波脉冲序列，但其具有自身固有局限性。而T2mapping脉冲序列可通过量化Tv弛豫时间而克服这些不足[20-21]。在心肌炎及急性心肌梗死的研究均显示，T2mapping较常规诊断心肌水肿的T2加权技术具有更高的诊断准确性[22]。

4.3 T2*Mapping T2*mapping可检测心肌铁过载、预测心衰进程及未来螯合剂治疗的需要与否[23]。最近应用T2*mapping的研究显示，出血性梗死导致了心肌瘢痕处慢性铁沉积，与进行性炎症、单细胞浸润有关，尤其是铁沉积区[24]。在后续接受除颤器治疗的慢性缺血性心肌病中，铁或为室性心律失常的强预测因素，发生严重心律不齐事件的概率增加了33倍[25]。CMR还发现了大量的出血性梗死及慢性铁沉积，这或为心衰与心律失常的潜在生理机制。

5 非屏气及非ECG门控CMR技术

非笛卡尔式采样模式因其更高的时间效率及对流动及运动的稳定性而常用于实时电影成像。利用径向采样和时间正则化的非线性逆重建，可实现较高的时间分辨率以及实时电影成像中信噪比、对比噪声比和图像质量的升高[26-27]。Sharif等[11]将连续磁驱动径向取样应用于非ECG门控心肌灌注CMR。有限的时间及空间分辨率是实时CMR的一个关键问题，Kellman等[28]开发了一种回顾性重建法以用于解决此类问题。通过运用呼吸运动修正，对所获取多次心动周期所得数据进行修正与组合，而改善其时间及空间分辨率。最新技术发现，呼吸门控及心脏触发的运动数据可通过自我门控系统过滤掉，因为心脏与呼吸运动有不同的时间频率范围及信息内容[5]。这些技术已被用于2D与3D电影成像以及4D全心磁共振冠脉造影。前述压缩敏感传感技术亦可用于解决心脏及呼吸运动问题[6]。

6 胞外容积评估成像技术

晚期钆增强技术是在检测缺血性及非缺血性心肌病中局灶性纤维化的重要成像标记，但一些导致胞外大量基质弥漫性沉积的心脏病变则不易被发现[29]。T1mapping技术或可与对比剂联合以量化由于炎症、水肿、浸润或纤维化所致胞外容积扩张。MOLLI等快速屏气T1mapping序列的开发，使得胞外容积地图构建成为可能。对比剂在血池与心肌间相对快速的交换动力学及较慢的肾脏排泄，使得对比剂注射5～10 min后的稳定胞外容积测量成为可能[30]。因此，胞外容积的测量较易整合进标准化临床策略。需注意胞外容积可受多种因素影响，因此，其仅作为所有这些因素的代表。

相比于传统心脏影像学，CMR除可提供较高的常规诊断效能外，还可提供更多的组织学乃至病理生理学信息，对于疾病的进一步研究及临床预后的评估至关重要。且随着CMR相关技术的发展，因心脏或呼吸运动所造成的限制正在日益被攻克，诸如弥散张量CMR、4D流体成像技术等多种新型技术正在被开发，相信其临床应用亦将日益广泛。