磁共振T1、T2 mapping技术定量评价左心室不同区域心肌初始T1、T2值*

吴仪，周晖，唐海雄，李文韬，胡平，周漠玲，周高峰，雷凯波

（中南大学湘雅医院，1.放射科；2.心脏大血管外科，湖南 长沙 410008）

心脏磁共振（cardiac magnetic resonance,CMR）主要通过钆延迟强化（late gadolinium enhancement,LGE）序列发现局限性心肌纤维化，通过T2WI 黑血序列发现心肌水肿，但对弥漫性心肌纤维化及炎症显示不佳［1-2］。新兴的T1 mapping 和T2 mapping 技术可以实现对心肌T1 和T2 弛豫时间（T1 值和T2 值）的定量测量，有助于心肌弥漫性病变的诊断，是无创性评估心肌弥漫性纤维化和炎症的新颖而稳健的技术［3-5］。不同的磁共振场强、mapping 成像序列和设备所获得的T1 值、T2值均存在差别［6-7］，目前缺乏规范统一的T1 mapping、T2 mapping 图像后处理技术［8-10］，降低了该新技术的临床利用效率。本研究的目的是评价T1、T2 mapping 技术扫描获得的左心室心肌不同区域和短轴全部心肌的初始T1 值、T2 值的差异，并比较间隔壁测量法和全部心肌测量法两种方法的差异，为临床工作中规范应用T1、T2 mapping 技术提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象

回顾性分析2019 年2 月至2021 年10 月于中南大学湘雅医院（以下简称我院）行CMR 检查的健康志愿者和因非特异性胸痛就诊的门诊患者26 例，均无心血管疾病和可能累及心血管的系统性疾病病史，无心脏病危险因素，血压正常，心电图检查和CMR 检查结果正常（心室大小、射血分数、体重指数正常，无LGE）。在因非特异性胸痛而就诊的门诊患者中，纳入标准［7］包括相关检查（包括动态心电图、心肌酶、超声心动图等）无异常、临床随访无异常和确认没有心脏病。排除标准：磁共振检查的禁忌症人群。该研究获得了我院伦理委员会的审批（2021101062），所有参与者均签署书面知情同意书。

1.2 检查方法

所有检查对象均使用配备18 通道体部线圈和心电呼吸门控的3.0T Siemens prisma MRI 完成扫描。使用我院已标准化的扫描流程进行CMR 检查［11］，依次获得T1 mapping 和T2 mapping 图像。T1 mapping 扫描采用改良的Look-Locker 反转恢复（modified look-locker inversion recovery,MOLLI）序列并运用运动校正（motion correction,MOCO）技术校正心脏搏动伪影，采集方式为11 个心动周期内采集前5 个和后3 个心动周期共八幅图像，中间间隔3 个心动周期，即5（3）3 模式。选取左心室基底层，中间层，心尖层3 个短轴层面采集图像。主要扫描参数：回波时间（echo time,TE）=1.12 ms，重复时间（repetition time,TR）=2.7 ms，偏转角度（flip angle,FA）=35°，视野（field of view,FOV）=（360×360）mm2，层 厚=8 mm。T2 mapping 扫描采用基于T2-准备FLASH 序列并运用MOCO 技术校正心脏搏动伪影，采集方式为在舒张末期采用三个不同的T2 准备时间（TET2P=0 ms,30 ms,55 ms）一次屏气获得3 幅FLASH 图像。选取与T1 mapping 一致的左心室基底层，中间层，心尖层3 个短轴层面采集图像。主要扫描参数：TE=1.3 ms,TR=207.5 ms,FA=12°,FOV=（360×360）mm2,层厚=8 mm。

1.3 图像分析

采用Syngo.via 心脏软件（德国Siemens 公司）进行图像后处理。在短轴图像上分别勾画左心室心肌不同区域（间隔壁、前壁、侧壁、下壁）的初始T1 值、T2 值的感兴趣区（region of interest,ROI），并小心地远离心外和心内边界，尽量避开心外膜脂肪、心周肺组织和心腔血液以使邻近组织的部分容积效应最小化，全部心肌测量将ROI 准确地放置在心外膜、心内膜之间所有心肌（图1、图2）。用同样方法依次测量基底层、心尖层短轴层面心肌T1、T2 值。可重复性分析：随机选取10 例研究对象进行T1 值和T2 值的可重复性分析，以评估观察者之间和观察者内部关于不同测量方法的一致性。由两位从事心血管影像诊断的放射科医生采用双盲法独立进行测量，其中一名观察者两周后再测量1 次，测得的数据分别用于观察者内和观察者间的一致性评价。

图1 分别测量左心室短轴层面心肌不同区域（前壁、间隔壁、下壁和侧壁）的初始T1 值（A）、T2 值（B）

图2 分别测量左心室短轴层面全部心肌的初始T1 值（A）、T2 值（B）

1.4 统计学方法

使用SPSS 23.0 统计软件分析数据。连续型变量报告为均数±标准差（），两个组间计量资料的比较视正态分布情况而选用独立样本t检验或Wilcoxon 秩和检验，多个组间比较心肌初始T1、T2 值的差异，采用单因素方差分析正态分布数据差异，方差齐时采用LSD 检验、方差不齐时采用Tamhane's T2 检验进行两两比较；可重复性检验采用组内相关系数（ICC）一致性分析。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

纳入研究的健康者共26 例，男17 例，女9例；年龄12～69 岁，平均（33.0±13.7）岁；心率57～82 次/min；身高154～181 cm；体表面积1.4～2.3 m2；体质量指数13.5～34.0 kg/m2；左心室心肌质量指数45.0～77.0 g/m2；左心室射血分数（LVEF）51%～72%，左心室舒张末期容积指数53～98 mL/m2。

2.2 心肌初始T1 值统计结果

根据心肌短轴位测得的健康者基底层、中间层和心尖层短轴全部心肌的初始T1 值和95%置信区间结果详见表1。基底层、中间层、心尖层短轴全部心肌初始T1 值差异无统计学意义（F=0.194,P＞0.05）。基底层、中间层不同区域心肌初始T1值不全相等，差异有统计学意义（F=5.284、2.641,P=0.001、0.037），其中间隔壁心肌T1 值高于前壁和侧壁（P=0.005、0.023），间隔壁与下壁心肌T1值差异无统计学意义（P＞0.05）；心尖层不同区域心肌初始T1 值差异无统计学意义（F=0.725,P＞0.05）。间隔壁心肌T1 值与同层面短轴全部心肌T1 值差异均无统计学意义（P＞0.05），见表2。

2.3 心肌T2 值统计结果

根据心肌短轴位测得的健康者基底层、中间层和心尖层短轴全部心肌的T2 值和95% 置信区间结果详见表1。基底层、中间层、心尖层短轴全部心肌T2 值差异无统计学意义（F=3.034,P＞0.05）。基底层、中间层和心尖层不同区域心肌T2值差异均无统计学意义（F=0.615、0.556、1.978,P＞0.05）。间隔壁心肌T2 值与同层面短轴全部心肌T2 值差异均无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表1 左心室不同区域和短轴全部心肌初始T1 值、T2 值（ms）

表2 间隔壁与短轴全部心肌的初始T1 值、T2 值比较（ms）

2.4 一致性分析

间隔壁与短轴全部心肌测量初始T1 值的观察者间组内相关系数（ICC）分别为0.9583、0.9196，T2 值的观察者间ICC 分别为0.9506、0.9375；间隔壁与短轴全部心肌测量初始T1 值的观察者内ICC 分别为0.9535、0.9328，T2 值的观察者内ICC分别为0.9187、0.9575；表明测量间隔壁和短轴全部心肌的初始T1 值、T2 值均具有良好的可重复性。

3 讨论

随着CMR 硬件和软件技术的不断发展，以T1 mapping、T2 mapping 及T2*成像为代表的心肌绝对定量成像技术已经逐步应用于临床工作。T1 mapping 可以准确测量心肌T1 值即纵向弛豫时间，心肌弥漫性纤维化、疤痕、坏死、水肿、炎症、浸润性病变均可以导致心肌T1 值的增加，T1 值降低主要由于心肌内的脂肪和铁成分所致［9,12-13］。心肌T2 mapping 可以准确测量心肌T2 值即横向弛豫时间，T2 值增加的主要病理基础是心肌水肿或炎症，T2 值降低主要与心肌铁沉积有关［14-15］。目前健康人心肌不同区域T1 值、T2 值的特点尚不明确，尚无心肌T1 值、T2 值的测量的统一标准，一定程度上影响了T1 mapping、T2 mapping 的临床应用。

本研究采用带有MOCO 技术的MOLLI 序列进行T1 mapping 扫描，基底层、中间层和心尖层短轴全部心肌的初始T1 平均值差异无统计学意义（P＞0.05）。基底层心肌邻近左心室流出道，可能容易受左心室流出道部分容积效应影响导致T1 值偏高；而心尖段心肌较薄，测量容易受心腔血池和心外膜下脂肪组织的影响。因此，中间层是比较适合测量心肌T1 值的位置。在实际临床工作中不需要按美国心脏病协会（American Heart Association,AHA）的17 节段去测量各节段的T1值与T2 值，本研究的主要目的是观察不同区域心肌的T1 值与T2 值是否存在差异，我们参考ROGERS 等［16］的方法选择了相对简单的间隔壁、下壁、侧壁和前壁四个区域进行测量，发现四个区域心肌初始T1 值不全相等，间隔壁心肌T1 值高于前壁和侧壁，此结果与其他关于心肌初始T1值区域性差异的研究类似：DABIR 等［17］的研究发现中间层间隔壁T1 值最高，而前外侧壁T1 值最低，VON KNOBELSDORFF-BRENKENHOFF 等［18］也发现心肌前壁T1 值低于其他节段心肌；ROGERS 等［16］的研究结果表明间隔壁T1 值高于侧壁和整个短轴。分析其原因可能为间隔壁基本为致密心肌，肌小梁很少，而且左右两侧均为血池，不容易受到心外膜下脂肪组织、肺部气体以及胃腔内气体、液体及食物所致的磁敏感效应的影响，因此间隔壁也更适合用于临床心肌T1 值测量。本研究结果发现间隔壁心肌T1 值与同层面短轴全部心肌T1 值差异均无统计学意义（P＞0.05），说明一定程度上可以用间隔壁的T1 值反映短轴心肌整体的T1 值。已有的研究表明，心肌T1 值的改变不但与测量区域有关，还受磁场强度（T1 值在3T 时高于1.5T）、壁厚、患者的心率、年龄、性别的影响并随患者的心脏周期变化［6,19-20］。虽然健康者不同心肌区域T1 值差异不大，但在临床诊断中必须考虑这一点，因为健康和异常心肌组织之间的T1 值差异可能在相似的范围内。PIECHNIK 等［19］和胡平等［21］的研究均发现中间层间隔壁心肌测得的初始T1 值比短轴全部心肌测得的初始T1 值高，提示测量不同区域获得的心肌T1正常值范围不同。ROGERS 等［16］的研究表明T1 mapping 的中间层间隔壁测量法或短轴全部心肌法在方法上是稳健的，总体上具有良好的观察者内和观察者间的重复性，可以有效区分正常的和患有弥漫性病变的心肌。因此，各医疗机构应该选择最适合实际情况的T1 值测量方法，在统一的测量方法基础上建立自己磁共振设备相应的T1 正常值范围，这样才能正确应用T1 mapping 用于心肌组织学特征诊断工作。与短轴全部心肌法相比，中间层间隔壁测量方法可以作为一种更容易的方法，在随访检查时监测疾病的进展或康复情况［21-22］。

本研究测得的基底层、中间层和心尖层短轴全部心肌的T2 平均值差异无统计学意义，心肌T2平均值与王俊丽等［23］测得的结果接近。本研究发现基底层、中间层和心尖层的间隔壁、前壁、侧壁、下壁心肌的T2 值均无明显差异，与DABIR等［22］的研究结果一致，VON KNOBELSDORFFBRENKENHOFF 等［18］测得基底层前壁的T2 值略低于下壁，中间层和心尖层的区域性差异不明显，而BÖNNER［24］等研究结果表明外侧壁的平均T2值比间隔壁低，我们推测其差异的原因可能与测量对象人群的种族、性别、年龄不同有关。已有的研究表明，包括扫描设备或场强、T2 mapping序列参数不同、后处理技术、性别、心率均可能对心肌T2 值产生显著的影响［2,6,23］。此外，如果测量时不小心勾画进了少量的心肌邻近组织如血液、心外膜下脂肪或含气的肺组织也会明显影响测得的T2 值。因此，各医疗机构同样需要选择最适合的规范化T2 值测量方法（推荐选择与T1 值测量一致方法）。如果心肌存在坏死或者疤痕，测量非病变心肌T1 和T2 值时应避开延时增强扫描显示的LGE 区域，这样才能反映非病变心肌的弥漫性纤维化和炎症的情况；相反，如果为了判断LGE病灶反映的是疤痕还是坏死，需要测量LGE 区域的T2 值，如果T2 值升高提示存在水肿，结合急性起病的病史，可考虑强化灶反映的为心肌坏死而不是疤痕［11］。

本研究存在一定的局限性：①本研究的主要目标为比较心肌不同区域T1、T2 值的差异程度，未将间隔壁分为前间隔壁和下间隔壁、侧壁分为前侧壁和下侧壁进行分析；没有进行长轴层面（两腔心和四腔心）的T1 mapping 和T2 mapping 扫描。②样本量较小，可能会限制本研究对T1、T2值测量的多种影响因素的评估，下一步建立正常值的相关研究需要收集更大的、包括不同年龄段健康者的样本。③由于健康者大多数没有进行增强扫描，因此未能分析不同区域心肌增强后T1 值和细胞外容积分数（extracellular volume fraction,ECV）的情况。

综上所述，健康者左心室不同区域心肌初始T1 值不全相等，而T2 值无明显区域差异，间隔壁心肌T1、T2 值与短轴全部心肌测量结果无明显差别。临床使用T1 mapping 和T2 mapping 定量技术时应考虑到心肌区域性差异的影响，并选用规范、统一的测量方法。