基于T1mapping评价急性心肌梗死的应用研究

李 霞，潘存雪，刘文亚，李媛媛

(新疆医科大学第一附属医院影像中心,乌鲁木齐 830054)

心脏磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)检查技术为深入了解心脏结构和功能提供了无创的方法，其具有较高的诊断准确性，并且无电离辐射[1-2]。新近出现的T1mapping技术，直接反映内在心肌组织的特征性变化，并且能够通过计算细胞外体积分数来估计细胞外空间[3]，从而定量地评估急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)的程度。本研究以家猪制备急性心肌梗死模型，行对比剂注射前、后T1mapping及钆剂延迟增强(late gadolinium enhancement,LGE)序列扫描并计算细胞外间质容积分数(extracellular volume fraction,ECV)值，以LGE为金标准，T1mapping主观诊断急性心肌梗死的效能，对照LGE序列延迟强化区图像，分析对比剂注射前、后T1值及ECV值客观诊断急性心肌梗死的效能。

1 材料与方法

1.1 研究对象3只家猪动物模型均购自新疆医科大学第一附属医院动物中心，体质量20～30 kg，平均(22±2) kg，均为雌性。动物购买后分笼饲养于动物实验中心大动物实验室。实验对象行开胸左前降支远段结扎，结扎后1 h，观察到心电图示S-T段抬高，肉眼观察心肌变白，解除结扎，关闭胸腔，建立急性心肌梗死模型。本研究通过新疆医科大学伦理委员会批准。

1.2 心脏磁共振扫描方法使用西门子3.0T磁共振扫描仪(SIEMENS AVANTO 3.0T ,Germany)，麻醉下耳缘静脉置管，模型猪仰卧位固定于心脏专用线圈，两边用沙袋固定，使用医用腹带捆绑腹部以降低呼吸伪影，贴磁共振专用电极片，连接呼吸门控及心电门控，麻醉后用呼吸球囊控制呼吸，并观察呼吸波、心电图及心率，行CMR扫描，扫描方向自头至尾。

心脏MRI序列检查:(1)心脏定位扫描：行横轴位、冠状位、矢状位定位扫描，在得到的扫描图像中进行二腔心、四腔心和左心室短轴位定位扫描(从心尖至基底部扫描)；(2)行T1WI、T2WI、对比剂注射前 T1 mapping序列扫描，对比剂注射前 T1 mapping序列加扫长轴位四腔心、两腔心层面(各 1层)；(3)首过灌注扫描：于60个心动周期的8～9 s开始注射造影剂，造影剂注射剂量为0.2 mmol/kg,注射速度为4.0～5.0 mmol/L，注射1/2的造影剂，完成后追加生理盐水20 mL；首过灌注扫描结束后追加剩余1/2造影剂；(4)TI scout扫描：第二次注射造影剂后8 min行心脏短轴位中部层面单层扫描(5)延迟强化序列扫描：对比剂注射后延迟10 min扫描，TI时间根据T1scout序列在mean curve中选择心肌信号抑制最佳的TI时间，行LGE序列扫描，同时得到LGE图像和MOV图象；(6)对比剂注射后T1 mapping：造影剂注射后15 min行T1 mapping扫描；各序列扫描层面相同(均为左心室短轴位8 mm无间隔扫描)。于行CMR检查前当日采集静脉血，获取红细胞压积数据。

1.3 图像测量分析图像传入Siemens Syngo Mmmwp VE40A工作站。由两位主治以上的心脏磁共振影像诊断医师独立阅读并判读图像，并采用双盲法。在两名医师判断不一致的情况下，将由第三名医师获得统一意见。

T1mapping图像心肌T1值的测量方法：在造模前对比剂注射前、后T1mapping图像测量正常心肌T1值，根据美国心脏病协会建议的心肌17节段分析法[4]划定感兴趣区(region of interest，ROI)。参照LGE序列,在造模前，对比剂注射前、后T1mapping图像测量远离延迟强化区心肌T1值，在造模后，对比剂注射前、后T1mapping图像测量延迟强化区心肌T1值，延迟强化区ROI为不规则形，ROI大小为延迟强化区的范围。

对比剂注射前T1mapping主观诊断急性心肌梗死：阴性，心肌均匀黄色伪彩；阳性，局部心肌信暗红色伪彩；对比剂注射后T1mapping主观诊断急性心肌梗死：阴性，心肌均匀的蓝色伪彩；阳性，心肌局部深蓝色伪彩；图a～c为正常心肌，在 LGE序列上表现为均匀的低信号；对比剂注射前T1mapping呈均匀紫红色伪彩；对比剂注射后T1mapping呈均匀蓝色伪彩；图d～f为2号小猪乳头肌近心尖层面梗死区图像,白色箭头指示区为梗死区，黄色箭头指示为正常心肌；对比剂注射前T1mapping梗死区表现为红色伪彩，对比剂注射后T1mapping梗死区表现为深蓝色伪彩，见图1。

图1 主观诊断急性心肌梗死的CMR图像

注: a、d : LGE图像；b、e :对比剂注射前T1mapping伪彩图；c、f :对比剂注射后T1mapping伪彩图

1.4 ECV的计算方法用对比剂注射前、后心肌T1值和红细胞压积(haematocrit，HCT)计算出ECV，公式如下：

2 结果

2.1 磁共振图像结果统计

2.1.1 家猪急性心肌梗死模型建立情况 本研究共制作3只家猪模型，观察层面共16层，观察节段数共78个，其中梗死节段31个，正常心肌节段47个，见表1。

表1 家猪急性心肌梗死模型建立情况/个

2.1.2 以LGE为金标准，T1mapping主观评价诊断AMI的效能 以LGE为金标准，共计观察心肌节段78个，对比剂注射前，主观诊断梗死阳性为23个心肌节段，对比剂注射后，主观诊断梗死阳性为29个心肌阶段，见表2。

表2 以LGE为金标准主观诊断AMI的心肌节段/个

以LGE为金标准，对比剂注射后T1mapping主观诊断急性心肌梗死的灵敏度、特异度及约登指数分别为87.88%、95.56%及0.82，均高于对比剂注射前T1mapping，见表3。

表3 以LGE为金标准对比剂注射前后T1maping主观评价诊断AMI的效能指标

2.2 以LGE为金标准，心肌T1值诊断AMI的结果分析对比剂注射前，造模前正常心肌与造模后远离延迟强化区心肌T1值差异有统计学意义(P<0.05)；对比剂注射后，造模前正常心肌与造模后远离延迟强化区心肌T1值差异无统计学意义(P>0.05)；造模前正常心肌ECV值与造模后远离延迟强化区ECV值差异无统计学意义(P>0.05)，见表4。

对比剂注射前，造模前正常心肌与造模后梗死心肌T1值差异有统计学意义(P<0.001)；对比剂注射后，造模前正常心肌与造模后梗死心肌T1值差异有统计学意义(P<0.001)；造模前正常心肌与造模后梗死心肌ECV差异有统计学意义(P<0.001),见表4。

对比剂注射前，造模后远离延迟强化区心肌与造模后梗死心肌T1值差异无统计学意义(P>0.005)；对比剂注射后，造模后远离延迟强化区心肌与造模后梗死心肌T1值差异有统计学意义(P<0.001)；造模后远离延迟强化区心肌与梗死心肌ECV值差异有统计学意义(P<0.001)，见表4。

表4 造模前正常心肌与造模后远离延迟强化区心肌T1值及ECV值比较

注： 与造模前正常心肌比较，*P<0.05; 与造模后远离延迟强化区心肌比较，△P<0.05。

对比剂注射前，造模前正常心肌与造模后MVO区心肌T1值差异有统计学意义(P<0.001)，对比剂注射后，造模前正常心肌与造模后MVO区心肌T1值差异有统计学意义(P<0.001)见表5。

表5 造模前正常心肌与造模后MVO区心肌T1值比较

2.3 以LGE为金标准，对比剂注射前、后T1值及ECV值诊断AMI的ROC曲线分析以LGE为金标准，对比剂注射前T1值诊断AMI的ROC曲线，取阈值为1 223.5 ms时，曲线下面积为0.776，敏感度和特异度分别为71.4%和100%，95%CI:0.578～0.973，见图2。

图2 对比剂注射前心肌T1值诊断AMI的ROC曲线

以LGE为金标准，对比剂注射后T1值诊断AMI的ROC曲线，当取阈值为622.46 ms时，曲线下面积为0.926，敏感度及特异度分别为85.7%和100%，95%CI:0.821～1.0，见图3。

图3 对比剂注射后心肌T1值诊断AMI的ROC曲线

以LGE为金标准ECV值诊断AMI的ROC曲线，当取界值为0.55时，曲线下面积为1，敏感度和特异度均为100%，95%CI:1.0～1.0，见图4。

3 讨论

既往急性心肌梗死的诊断处在定性和半定量的阶段，新兴的心脏磁共振T1mapping技术对AMI的诊断提供了有价值定量信息。T1mapping是记录纵向磁化恢复的过程[5]，T1值表示磁化恢复达到其原始状态的63%的时间。当前T1mapping最常用的序列是MOLLI和缩短MOLLI序列[6]。急性心肌梗死后，对比剂注射前的T1mapping能够在无创且无造影剂的情况下提供定量的参数，适用于不能耐受钆造影剂的肾病患者[7]。而ECV是由对比剂注射前、后T1mapping和红细胞压积计算得到的比值，校正了各种因素对T1值的影响，是一个相对更加稳定的指标[2]。以往研究多采用猪作为心肌缺血动物模型，因为其冠脉侧枝循环少，心脏解剖结构及冠脉供血等与人类较为接近[8]，本研究选用家猪作为心肌缺血模型动物，研究了家猪在造模后1 d行CMR检查，以LGE为金标准，利用对比剂注射前、后T1值及ECV值诊断评价急性心肌梗死的效能。

图4 ECV值诊断AMI的ROC曲线

本研究显示对比剂注射前，造模前正常心肌与造模后远离延迟强化区心肌T1值分别为(1 161.75±56.47)ms和(1 267.57±108.01)ms，陈媛媛等[9]在3T动物实验研究结果中显示造模前正常心肌T1值为(1 108.9±10.5) ms，造模后心尖部心肌T1值为(1 210.6±94.2)ms，乳头肌层面心肌T1值为(1 236.0±114.3)ms，造模后心肌T1值较造模前升高，与本研究结果基本一致，考虑可能是由于造模后心肌发生水肿及周围炎性改变，延长了心肌T1值。所以常规LGE显示为正常区域的正常心肌可能实际上并非为“正常心肌”，而对比剂注射前T1mapping可以反映这一现象。对比剂注射后，造模前正常心肌与造模后远离延迟强化区后心肌T1值分别为(651.68±28.81)ms和(669.86±49.54)ms，与既往动物实验结果正常心肌基本一致[9]。本研究造模前ECV值为(0.37±0.10)，既往研究在3.0 TCMR动物实验中正常ECV值为(0.253±0.043)[10]，考虑是由于图像测量、对比剂注射后扫描时间及测量的红细胞压积等差异的影响，并且在ECV计算公式中HCT占很重要的一部分，其差异亦增加了性别间ECV的差异[11]。

本研究显示梗死区对比剂注射前心肌T1值升高，既往研究表明急性心肌梗死的T1值较正常升高，考虑是急性期心肌梗死后心肌坏死及水肿，使梗死区的心肌T1值升高[12-14]。传统LGE显示的梗死需要与周围正常心肌做对比，而T1mapping可以根据T1值诊断心肌梗死。急性心肌梗死时周围心肌发生水肿，在LGE中显示的延迟强化区范围大于真正的梗死区，而T1mapping反映的心肌梗死区范围更准确[15]。对比剂注射后心肌T1值减低，与既往研究结果相似[16-17]。梗死区的ECV值是(0.72±0.17)，梗死后ECV明显升高，与Kidambi等[18]3T上的研究结果基本一致。也有研究动物实验结果显示心肌梗死后的ECV值明显升高[15]。

微循环阻塞(microvascular obstruction,MVO)代表了急性心肌梗死中的再灌注损伤，在心肌首过灌注及延迟对比剂注射扫描中均表现为低信号[19]。本研究对比剂注射前MVO为(1354.29±59.62)ms，较正常心肌T1值升高，与既往的研究结果相似[13]。对比剂注射后的MVO的心肌T1值减低，与Piechnik等[20]的结果相似。

对比剂注射前、后的T1mapping及ECV值能够很好的诊断急性心肌梗，ECV较对比剂注射前、后T1mapping具有更高的诊断价值，本研究样本量少，扫描过程中动物模型心跳及呼吸难以控制，易产生呼吸伪影，图像测量中部分图像易受后处理方法及测量人员主观影响，实验方案还需进一步优化，并增加样本量。