劉明熙，張挽時，張子衡，孟利民，徐先榮，田建偉，龔萬灃，劉　潔1,

1.710032　西安，第四軍醫(yī)大學西京醫(yī)院放射科；100142　北京，空軍總醫(yī)院：2.CT、MR科，4.空勤科，5.心內科；3.100176　北京，GE磁共振研究中心

多回波快速自旋回波T2mapping定量技術評價心肌T2值的價值

劉明熙1，2，張挽時2，張子衡3，孟利民2，徐先榮4，田建偉5，龔萬灃2，劉潔1,2

1.710032西安，第四軍醫(yī)大學西京醫(yī)院放射科；100142北京，空軍總醫(yī)院：2.CT、MR科，4.空勤科，5.心內科；3.100176北京，GE磁共振研究中心

【摘要】目的探討多回波快速自旋回波序列(MEFSE)的T2mapping定量技術評價左室心肌T2值的價值。方法30例健康志愿者，均行3.0T心臟磁共振(CMR)Cine電影、T2WI序列、MEFSE T2mapping序列掃描，依據(jù)描述性研究方法，探索MEFSE T2mapping序列臨床應用的可行性和可重復性，測定感興趣區(qū)T2值，應用方差分析方法統(tǒng)計分析心肌17節(jié)段和不同供血區(qū)下有無差異。應用Bland~Altman分析和Pearson相關分析方法研究此技術在不同觀察者間的一致性。結果健康志愿者17節(jié)段心肌T2值不全相等(P<0.01)。不同冠狀動脈供血區(qū)T2值無統(tǒng)計學差異(F=1.656，P=0.192)。左室心肌平均T2值如下：基底部，(71.6±7.1)ms；中間部，(77.3±9.2) ms；心尖部，(83.0±8.5)ms，差異有統(tǒng)計學意義(F=14.245，P<0.01)。根據(jù)Bland-Altman一致性分析和Pearson相關分析得到參數(shù)測量在觀察者間具有良好的一致性，95%一致性界限(-6.1，24.8)ms，相關系數(shù)r=0.809。結論CMR MEFSE T2mapping定量技術在心臟成像中具有較好的可行性和可重復性。中國健康志愿者中心肌T2值存在節(jié)段性差異。

【關鍵詞】心臟磁共振；T2mapping；健康志愿者

【中國圖書分類號】R445

A quantitative T2mapping technique by multi-echo fast spin-echo in cardiac magnetic resonance

LIU Mingxi1,2, ZHANG Wanshi2,ZHANG Ziheng3, MENG Limin2,XU Xianrong4,TIAN Jianwei5,GONG Wanfeng2,and LIU Jie1,2.1.Department of Radiology, Xijing Hospital ,The Fourth Military Medical University, Xi’an 710032,China;2.Department of CT and MR,Air Force General Hospital, Beijing 100142,China;3.Advanced Application GE Healthcare China, Beijing 100176,China;4.Department of Aircrew,Air Force General Hospital,Beijing 100142,China;5.Department of Cardiology,Air Force General Hospital,Beijing 100142,China

【Abstract】ObjectiveTo investigate the clinical feasibility and repeatability of a quantitative T2mapping technique by multi-echo fast spin-echo (MEFSE), and to evaluate the left ventricular myocardial T2values in different segments. MethodsWith a 3.0T magnetic resonance (MR) imaging system, according to descriptive research method, cardiovascular magnetic imaging(CMR)was performed in 30 healthy volunteers to investigate the clinical feasibility and repeatability of the quantitative MEFSE T2mapping technique, combined with Cine and T2WI. T2values in 17 segments of myocardium and different blood supply areas were measured and compared using one-way ANOVA. The agreement of two radiologists was evaluated by Bland-Altman method and Pearsosn correlation analysis. ResultsThere were differences in the T2values between some of 17 segmental myocardia (P<0.01). T2values were similar in different blood supply areas (F=1.656,P=0.192). Mean myocardial T2 values from the base to the apex were different (F=14.245，P<0.01): (71.6±7.1) ms (base), (77.3±9.2) ms (middle), (83.0±8.5)ms(apex).According to the Bland—Altman method and Pearson correlation analysis, the measurement of T2values had a good inter-observer agreement [95% limits of agreement (-6.1，24.8) ms, correlation coefficientr=0.809]. ConclusionsQuantitative CMR MEFSE T2mapping technology is feasible and repeatable.Myocardial T2reference values for the specific CMR setting are provided and they have regional variation.

【Key words】cardiac magnetic resonance; T2mapping；normal volunteers

目前，T2mapping技術逐漸應用于各種心肌損傷和心臟疾病的臨床試驗中，定量測定T2值有助于評估心肌損傷的嚴重程度。因心肌細胞內含水量增加，水分子從細胞外進入細胞內，以及水分子從蛋白質中分離由結合水變?yōu)樽杂伤伎梢饟p傷后心肌T2值的升高[1]。與傳統(tǒng)的心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR )檢查比較，其定量優(yōu)勢較明顯，但其正常閾值尚無統(tǒng)一標準，靈敏度、特異度、準確度及臨床價值還需大規(guī)模的臨床試驗研究探討。本試驗擬通過描述性研究的方法，使用基于多回波的快速自旋回波序列(multi-echo fast spin-echo，MEFSE)的T2mapping定量掃描技術評價左室不同區(qū)域心肌的T2值，并探討其應用于臨床CMR檢查的可行性和可重復性。

1對象與方法

1.1對象健康志愿者30例，男21例，女9例，年齡23~66歲，平均42.7歲，心率54~78次/min，呼吸8~25次/min，體重指數(shù)17.6~29.2 kg/m2，心肌質量(left ventricular myocardium mass，LVM)44~128 g，射血分數(shù)(ejection fraction，EF)50%~69%，每搏輸出量(stroke volume，SV)37~97 ml。入組條件為無胸悶、心悸、心絞痛等常見心血管疾病的臨床癥狀，心電圖檢查均正常，既往無心肺腦疾病和腫瘤史，CMR Cine電影和T2WI黑血壓脂序列掃描后心臟形態(tài)結構和功能未見異常。排除條件為MR禁忌證人群。所有健康志愿者均簽署知情同意書。

1.2檢查方法使用3.0T超導型磁共振掃描機(Discovery Signa MR750，GE)和心臟8通道射頻線圈進行CMR檢查，掃描前連接好呼吸門控和心電門控，對檢查者進行呼吸訓練，掃描過程中使用并行采集系統(tǒng)加快掃描速度和局部勻場技術減少磁敏感偽影。

先對30例健康志愿者行CMR Cine電影序列和T2WI黑血壓脂序列檢查，掃描層面為6個層面短軸位和各1個層面的四腔心、兩腔心層面。然后，對其進行同一層面的MEFSE T2mapping序列掃描，掃描參數(shù)如下：freq. FOV (34~42)cm×(34~42)cm，Phase FOV 70%~100%，每次掃描含4個不同回波時間(TE)圖像(TEs per Scan,4)，不同TE值依次為5.4~6.1 ms、48.4~52.6 ms、80.9~87.7 ms、113.2~122.3 ms， 回波鏈長度(echo train length，ETL)16~32；反轉角(flip angle, FA)為45°；層厚8 mm；帶寬62.5 kHz；觸發(fā)時間窗 10%RR；觸發(fā)延遲時間為心搏舒張中末期。完成一次掃描屏氣時間15~25 s，屏氣時間與心率有關。

1.3圖像分析所有圖像均傳入AW 4.5工作站進行后處理。T2mapping分別選擇FUNCTOOL軟件進行后處理，添加偽彩，測量感興趣區(qū)(region of interest,ROI)T2值。由2位從事心血管診斷的放射科醫(yī)師分別進行圖像分析和數(shù)據(jù)測量，各感興趣區(qū)T2值取兩者測量的平均值。掃描左室基底部、中間部、心尖部心肌各兩層，并依據(jù)美國心臟病協(xié)會建議采用的心肌17節(jié)段分析法劃定感興趣區(qū)，不包含心腔血池和心外膜脂肪組織，分別測量每個層面平均T2值及各節(jié)段心肌的T2值，然后計算基底部、中間部、心尖部各兩層心肌的平均T2值，以及兩層面中各節(jié)段心肌的平均T2值，心肌第17節(jié)段取兩腔心和四腔心層面心尖處T2值的平均值。

1.4圖像分級標準Ⅰ級，存在嚴重的呼吸和心臟搏動偽影，圖像不能進行測量；Ⅱ級，圖像中出現(xiàn)呼吸和心臟搏動偽影或心肌內存在異常高或低信號，可能會影響此區(qū)域心肌各種參數(shù)值測量的準確度；Ⅲ級，圖像中出現(xiàn)少許呼吸和心臟搏動偽影或心肌旁異常高或低信號偽影，但不影響此區(qū)域心肌各種參數(shù)值測量的準確度；Ⅳ級，心肌顯示清楚，輪廓清晰銳利，圖像無偽影。

2結果

2.1T2mapping圖像質量評估所有健康志愿者均順利完成掃描，檢查后均未出現(xiàn)不適癥狀，獲得了具有診斷價值的圖像。30例健康志愿者心臟Cine電影和T2WI黑血壓脂序列顯示心臟大小、形態(tài)和結構正常，各節(jié)段心肌運動功能正常，各瓣膜未見異常，心功能參數(shù)未見異常。每名健康志愿者在T2mapping中掃描短軸位層面各6層，兩腔心、四腔心層面各1層，共掃描短軸位180層，兩腔心30層，四腔心30層。本試驗研究的短軸位心肌510節(jié)段，兩腔心和四腔心層面分別為210節(jié)段。T2mapping序列掃描圖像如表1。

表1　T2 mapping技術左室心肌層面圖像質量評估　(層；%)

2.2T2值統(tǒng)計結果左室心肌短軸位、兩腔心及四腔心層面測得的健康志愿者心肌T2值的平均值、標準差及95%可信區(qū)間如表2、3，心尖T2值取四腔心和兩腔心層面測得的心尖處T2平均值。其17節(jié)段心肌、兩腔心及四腔心層面各節(jié)段心肌T2值不全相等，差異具有統(tǒng)計學意義(F值分別為8.202、13.802和16.251，均P<0.01)。從基底部到心尖部心肌平均T2值不相等(F=14.245，P<0.01，圖1)，基底部心肌平均T2值為(71.6±7.1)ms，中間部為(77.3±9.2)ms，心尖部為(83.0±8.5)ms，95%可信區(qū)間分別為(68.9~74.2)ms、(73.9~80.8)ms和(79.8~86.2)ms。30例健康志愿者中左前降支、右冠狀動脈、左旋支供血區(qū)T2值無統(tǒng)計學差異(F=1.656，P=0.192)，對應區(qū)域的心肌T2值和95%可信區(qū)間如下：左前降支供血區(qū)，(77.0±14.0)ms，(75.1~78.9)ms；(76.3±11.6)ms，(74.4~78.2)ms；(79.0±15.3)ms,(76.6~81.5)ms。其中健康志愿者左室心肌T2值示意圖如圖2和3。

圖1　左室心肌T2值

兩位放射科醫(yī)師分別測得的T2值差值均數(shù)為9.3 ms，差值標準差為7.9 ms，95%一致性界限(差值±1.96x差值標準差)為(-6.1，24.8)ms，除個別測量點外，其余各測量點均在95%一致性界限范圍內，其在觀察者間具有較好的一致性(相關系數(shù)r=0.809)。

表2　左室短軸位心肌17節(jié)段T2參考值　±s)

表3　左室兩腔心和四腔心層面心肌T2參考值　±s)

圖2　健康志愿者左室心肌T2值示意圖

健康志愿者，男，28歲。A、B和C分別為左室從心尖部到基底部短軸位層面T2mapping圖像，各層面心肌平均T2值和心肌各節(jié)段T2值分別為80.6 ms、73.9 ms、69.4 ms，各節(jié)段心肌T2值不全相等。T2值偽彩為0~120 ms，偽彩的內外邊緣分別代表心內膜和心外膜。D為左室心肌按供血區(qū)域劃分的T2值箱式圖(供血區(qū)1、2、3分別代表左前降支供血區(qū)、右冠狀動脈供血區(qū)和左旋支供血區(qū))，E為左室心肌17節(jié)段示意圖，藍色、黃色、紫色分別表示左前降支、右冠狀動脈、左旋支供血區(qū)域

圖3　健康志愿者左室心肌T2值示意圖

健康志愿者，男，35歲。A和B分別為四腔心和兩腔心層面T2mapping圖像，心肌各節(jié)段T2值不全相等。T2值偽彩為0~120 ms，偽彩的內外邊緣分別代表心內膜和心外膜。C和D為左室四腔心和兩腔心層面心肌節(jié)段示意圖，藍色、黃色和紫色表示左前降支、右冠狀動脈和左旋支供血區(qū)域

3討論

T2mapping技術是新興的CMR檢查技術，由于其對細胞內水分的增加較敏感，主要應用于心肌梗死、梗死后缺血再灌注、心肌炎、心臟移植及其他疾病引起的心肌水腫的定量檢測，有助于對心肌梗死心肌損傷危險區(qū)域和心肌炎性損傷等病變的評估，具備良好的應用價值[2-8]。目前，國外部分研究已取得了一定的研究成果，但國內相關研究尚缺乏。

3.1MEFSE T2mapping技術的優(yōu)勢T2mapping技術以T2WI黑血序列為基礎，可定量測定心肌組織的T2值，不僅具有T2WI序列的優(yōu)點，而且還能有效彌補其不足，如心肌與血池分界清晰，能夠有效的抑制血池內高信號緩慢血流，受線圈表面信號強度的變化、電解質偽影、心臟搏動偽影和呼吸運動偽影影響較小。在T2mapping圖像中，基底部心肌輪廓和邊界的顯示常較心尖部清晰。T2mapping圖像的準確性與激勵回波有關，激勵回波可引入縱向弛豫時間T1值而使信號衰減[9]。檢查前有效的呼吸訓練，檢查中局部勻場技術和心電門控技術的應用，能夠有效的提高T2mapping的圖像質量。

3.2左室心肌T2值初步觀察研究發(fā)現(xiàn)，17節(jié)段心肌T2值不全相等，其中心肌第2節(jié)段即基底部前間壁T2值較同層面余心肌節(jié)段稍低，而第17節(jié)段心尖心肌的T2值則高于其余心肌節(jié)段，從基底部到心尖部的心肌T2值呈逐漸升高的趨勢，而中間部、心尖部同層面各節(jié)段心肌間T2值差異不明顯。這與之前文獻中如Markl等[10]試驗結果相近；Von等[11]只發(fā)現(xiàn)在基底部前壁T2值比同層面其余節(jié)段略低，中間部和心尖部同一層面中各節(jié)段心肌T2值差異不明顯；Wassmuth等[12]試驗中短軸位前間壁心肌T2值略高于下壁。本研究采用MEFSE序列，其T2值比文獻報道中使用的穩(wěn)態(tài)自由進動 (steady-state free-precession，SSFP)序列采集的T2值[11,13]和多回波自旋回波(multi-echo spin-echo，MESE)序列[14]測得的左室中間部心肌T2值略高。 Hagio等提示，根據(jù)T2值算法的不同，T2值可略有差別。MEFSE序列中的多個激勵回波等可使測量的T2值大于多個自旋回波序列采集的T2值[15]。若將左室17節(jié)段心肌按照供血區(qū)域劃分，結果顯示心肌T2值與血流灌注無關。另外，曾有西方國家的文獻[12]報道，健康志愿者中在短軸位、四腔心層面測得的各節(jié)段T2值不全相等，且部分節(jié)段或心肌平均T2值可升高，四腔心層面出現(xiàn)這種情況的比例高于短軸位層面，且發(fā)現(xiàn)大多數(shù)健康志愿者心尖T2值較高。本試驗中健康志愿者部分心肌節(jié)段也出現(xiàn)了T2值升高的現(xiàn)象。掃描過程中，磁場不均勻性、部分容積效應、運動偽影、舒張末期殘留的心肌舒張運動、心肌厚度較小及心率均可能影響心肌T2值的大小。研究提示，使用T2值鑒別損傷心肌時，應注意這種節(jié)段性差異的影響。

雖然，目前T2mapping技術測定的T2值尚具有一定的變異性，多種因素可影響其值的測定，仍需要根據(jù)不同技術自身特點進行技術優(yōu)化，但其定量優(yōu)勢較明顯，在評估心肌損傷尤其是心肌水腫的范圍和程度方面，具有良好的臨床應用前景。

3.3本研究局限性由于醫(yī)學倫理學限制，入組的健康志愿者均未行冠脈造影檢查，屬于相對健康人群。試驗中樣本例數(shù)較少，仍需擴大樣本量進一步研究。掃描和后處理過程中可能會出現(xiàn)微小差異。本試驗未將T2mapping技術與T2WI黑血壓脂序列進行比較，也未將正常心肌與損傷心肌的T2值進行對照研究，這將是后續(xù)研究的重點。

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(2015-05-14收稿2015-06-24修回)

(責任編輯張楠)

作者簡介：劉明熙，在讀碩士，E-mail:liumingxi1216@126.com通訊作者：張挽時，E-mail:cjr.zhangwanshi@vip.163.com

基金項目：全軍后勤科研十二五重大項目(AKJ11J004)