王家鑫,尹剛,賀光軍,趙世華*
心血管磁共振(cardiovascular magnetic resonance,CMR)以其無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射及多序列、多平面、多參數(shù)等優(yōu)勢(shì),已發(fā)展成為心血管結(jié)構(gòu)與功能評(píng)價(jià)的金標(biāo)準(zhǔn),其對(duì)血流灌注與組織特征的視覺(jué)呈現(xiàn)和在體定量也可謂獨(dú)樹(shù)一幟。但是,鑒于CMR檢查技術(shù)和定量參數(shù)的多樣性,需要就其圖像判讀和后處理建立統(tǒng)一具體的標(biāo)準(zhǔn),以保證CMR報(bào)告的規(guī)范化、全面性和準(zhǔn)確性。為此,本文將對(duì)心血管磁共振學(xué)會(huì)(Society for Cardiovascular Magnetic Resonance,SCMR)的2020年心血管磁共振標(biāo)準(zhǔn)化圖像判讀與后處理進(jìn)行解讀[1],提出圖像判讀和后處理的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)對(duì)部分CMR圖像分析的缺陷加以討論,以期為CMR圖像的定性及定量分析提供指導(dǎo)與建議。
本建議適用于成年患者的臨床CMR檢查,包括結(jié)構(gòu)與功能檢查,如血流灌注、心肌組織特征、瓣膜與血流檢查。本文著重討論了CMR圖像定量分析的具體方法,其中有些檢查的定量分析是必要的(例如T2*評(píng)估鐵超載),而有些檢查的定量分析可以提供更多數(shù)據(jù)但并非必需(例如心肌灌注)。目前,人工智能定量分析技術(shù)正逐步嵌入CMR分析軟件,其臨床價(jià)值也在被不斷挖掘,未來(lái)將會(huì)為這一領(lǐng)域帶來(lái)巨大影響。
CMR檢查應(yīng)當(dāng)用于推薦的適應(yīng)證,數(shù)據(jù)采集和報(bào)告應(yīng)當(dāng)符合SCMR的建議[2-3]。所有圖像分析均應(yīng)使用未壓縮或無(wú)損壓縮的源圖像,還應(yīng)考慮到序列類(lèi)型、空間分辨率、對(duì)比劑等對(duì)圖像的影響。定量分析時(shí)需保證圖像質(zhì)量,以確保測(cè)量值的準(zhǔn)確性。對(duì)于疾病時(shí)間進(jìn)程的連續(xù)評(píng)估,采集和分析方法須保持一致。
圖像分析者應(yīng)當(dāng)進(jìn)行充分培訓(xùn),具備足夠的臨床經(jīng)驗(yàn),熟悉正常影像數(shù)據(jù),以避免對(duì)變異的過(guò)度詮釋?zhuān)炀氄莆蘸筇幚碥浖倪\(yùn)用,他們的身份與責(zé)任應(yīng)適當(dāng)?shù)赜涗浽趫?bào)告中。
經(jīng)批準(zhǔn)用于圖像分析的后處理軟件,應(yīng)具備以下功能:①完善的醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信功能,截圖與記錄功能;②播放電影圖像,并可對(duì)單個(gè)或整組圖像進(jìn)行縮放、平移、修改對(duì)比度;③手動(dòng)或自動(dòng)勾畫(huà)心內(nèi)膜和心外膜輪廓,容積計(jì)算;④房室環(huán)位置校正;⑤可同時(shí)查看相同位置的電影、釓對(duì)比劑延遲增強(qiáng)(late gadolinium enhancement,LGE)和灌注圖像;可同時(shí)查看相同區(qū)域的短軸和長(zhǎng)軸圖像;可同時(shí)查看相同位置不同時(shí)間的圖像,用于連續(xù)評(píng)估;⑥流速與流量測(cè)定;⑦基于美國(guó)心臟協(xié)會(huì)(American Heart Association,AHA)分段模型的心肌標(biāo)準(zhǔn)化分段;⑧信號(hào)強(qiáng)度(signal intensity,SI)定量分析及其衍生分析;⑨心率、血壓、身高、體重、體表面積等數(shù)據(jù)的輸入與校正。
2.1.1 目視分析
查看所有電影圖像,確認(rèn)圖像正常連續(xù),檢查偽影。動(dòng)態(tài)評(píng)估左心室(left ventricle,LV)整體功能,評(píng)估左右心室及其周?chē)Y(jié)構(gòu)以及心腔間血流動(dòng)力學(xué)交互作用如分流等。評(píng)估左室節(jié)段功能,根據(jù)收縮期室壁增厚的程度和形式可分為運(yùn)動(dòng)過(guò)強(qiáng)、正常運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)減退、運(yùn)動(dòng)消失、矛盾運(yùn)動(dòng),應(yīng)使用與冠脈供血區(qū)相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)LV節(jié)段命名法描述節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常。
2.1.2 定量分析
在整組短軸圖像中選擇左室血池容積最小的時(shí)相作為收縮末期,選擇左室血池容積最大的時(shí)相作為舒張末期。應(yīng)注意,左室收縮不同步時(shí)可能出現(xiàn)偏差,參考二尖瓣和主動(dòng)脈瓣的開(kāi)閉狀態(tài)有助于選擇時(shí)相。
勾畫(huà)心內(nèi)膜和心外膜輪廓,自動(dòng)勾畫(huà)輪廓時(shí)須檢查結(jié)果是否合理。當(dāng)近端最基底層面僅包含少量新月形心肌時(shí),僅勾畫(huà)出可見(jiàn)心肌的心外膜輪廓,配以心內(nèi)膜輪廓成環(huán)。同樣,在遠(yuǎn)端心尖部切面只有心肌沒(méi)有血池時(shí),僅勾畫(huà)心外膜輪廓。
乳頭肌和小梁屬心肌組織,應(yīng)作為左室質(zhì)量的一部分包含在心肌中,這一點(diǎn)在以左室肥厚為特征的疾病中尤為重要。在臨床實(shí)踐中,乳頭肌也可被歸在血池容積中,但測(cè)量結(jié)果及其參考范圍必須在相同條件下獲得。流出道屬于血池容積的一部分,當(dāng)基底層面上有主動(dòng)脈瓣葉時(shí),輪廓要包含流出道,畫(huà)至主動(dòng)脈瓣葉水平。值得注意的是,二尖瓣向心尖收縮會(huì)導(dǎo)致基底下移,舒張末期含有左室腔的切面在收縮末期可能只包括左心房,而無(wú)左室腔,應(yīng)通過(guò)觀察室壁增厚和收縮期室腔回縮或根據(jù)基底層室腔應(yīng)至少有50%被心肌包繞這一定義來(lái)判斷是否為左室腔。
根據(jù)每層心內(nèi)膜和心外膜面積以及層厚和層間距算出總?cè)莘e,計(jì)算以下參數(shù):LV舒張末容積、LV收縮末容積、LV每搏輸出量、LV射血分?jǐn)?shù)、心輸出量、LV質(zhì)量、除射血分?jǐn)?shù)外所有參數(shù)的體表面積指數(shù)。計(jì)算左室質(zhì)量,用心外膜總?cè)莘e減去心內(nèi)膜總?cè)莘e,再乘以心肌密度(1.05 g/mL)得出左室質(zhì)量。在基底部短軸層面或三腔心切面上計(jì)算腔徑和LV室壁厚度,測(cè)量最大室壁厚度時(shí)要垂直室壁,測(cè)量心尖壁厚應(yīng)使用長(zhǎng)軸圖像,因?yàn)槎梯S圖像與室壁不垂直,結(jié)果不準(zhǔn)確。應(yīng)注意嚴(yán)重心律不齊的患者,收縮末容積常被高估,從而射血分?jǐn)?shù)被低估。此外,若圖像有嚴(yán)重偽影,應(yīng)在報(bào)告中說(shuō)明。
快速定量分析:面積-長(zhǎng)度法,即使用雙平面(如兩腔心和四腔心)或旋轉(zhuǎn)的多個(gè)長(zhǎng)軸位圖像進(jìn)行快速定量分析。常用方法為:①單長(zhǎng)軸位法:LV容積=0.85×LV室腔面積2/LV長(zhǎng)度,其中LV長(zhǎng)度是二尖瓣環(huán)中點(diǎn)到心內(nèi)膜輪廓心尖端的距離,通常使用四腔心圖像;②雙平面法:LV容積=0.85×(四腔心LV室腔面積×二腔心LV室腔面積)/LV長(zhǎng)度。其中,垂直長(zhǎng)軸位可代替二腔心。③多長(zhǎng)軸位法:即使用一組圍繞左室中心縱軸旋轉(zhuǎn)的長(zhǎng)軸圖像來(lái)計(jì)算容積,使用6個(gè)平面計(jì)算出的結(jié)果與短軸像算法并無(wú)差異。在沒(méi)有嚴(yán)重節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常時(shí),面積-長(zhǎng)度法評(píng)估更快,且不受基底下降影響,但準(zhǔn)確性不及常規(guī)方法,其結(jié)果與經(jīng)胸超聲近似。應(yīng)注意在報(bào)告中說(shuō)明具體分析方法。
相關(guān)研究:實(shí)時(shí)電影采集發(fā)展迅速,對(duì)心律不齊和屏氣不佳者有諸多益處。3D電影采集也在不斷發(fā)展,以加快掃描。實(shí)時(shí)成像和3D電影采集的后處理技術(shù)也在不斷革新。左室心肌動(dòng)力(如應(yīng)變、旋轉(zhuǎn)、峰值速度時(shí)間)的定量評(píng)估可通過(guò)多種成像技術(shù)(如標(biāo)記、受激回波位移編碼、應(yīng)變編碼、組織相位圖、特征跟蹤)配合特定的后處理軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。
2.2.1 目視分析
查看所有電影圖像,確認(rèn)圖像正常連續(xù),檢查偽影以及右心室(right ventricle,RV)覆蓋范圍。評(píng)估整體功能和心室間交互作用。根據(jù)收縮期室壁運(yùn)動(dòng)評(píng)估節(jié)段功能(室間隔、游離壁),可分為運(yùn)動(dòng)過(guò)強(qiáng)、正常運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)減退、運(yùn)動(dòng)消失、矛盾運(yùn)動(dòng)。局部定性分析應(yīng)著重評(píng)估RV游離壁、流出道和下壁的室壁運(yùn)動(dòng),這與特定的臨床征象和診斷緊密相關(guān)。
2.2.2 定量分析
在整組短軸位或橫軸位電影圖像中選擇右室血池容積最小的時(shí)相作為收縮末期,選擇右室血池容積最大的時(shí)相作為舒張末期。而后勾畫(huà)心內(nèi)膜輪廓,輪廓描記不能超過(guò)肺動(dòng)脈瓣水平,自動(dòng)勾畫(huà)輪廓時(shí)須檢查結(jié)果是否合理。值得注意的是,覆蓋右室的橫軸位電影顯示三尖瓣平面最佳,短軸位電影則描記下壁最佳。
根據(jù)每層RV面積以及層厚和層間距算出總?cè)莘e,肌小梁和乳頭肌通常算入容積中。計(jì)算以下參數(shù):RV舒張末容積、RV收縮末容積、RV射血分?jǐn)?shù)、RV每搏輸出量、心輸出量、除射血分?jǐn)?shù)外所有參數(shù)的體表面積指數(shù),可根據(jù)臨床需要加以甄選和處理。常規(guī)不做RV質(zhì)量的定量評(píng)估,僅在特定患者中考慮(如肺動(dòng)脈高壓)。
在沒(méi)有分流或瓣膜反流時(shí),RV和LV的每搏輸出量近似相等(支氣管動(dòng)脈供血以及乳頭肌納入會(huì)造成微小差別),但LV每搏輸出量結(jié)果通常比RV更可靠,故可使用左室結(jié)果來(lái)驗(yàn)證右室。
2.3.1 目視分析
同時(shí)顯示灌注圖像和相應(yīng)的LGE圖像。查看增強(qiáng)前和峰值增強(qiáng)圖像,調(diào)整窗口、對(duì)比度、亮度,使左室心肌內(nèi)對(duì)比顯示最佳,確保心肌在對(duì)比劑到達(dá)前接近全黑,左室腔信號(hào)不得溢出心肌的最大窗寬。組內(nèi)其他圖像應(yīng)用相同的對(duì)比度、亮度和窗口設(shè)置。
檢查負(fù)荷期間心率、血壓變化以及癥狀學(xué)反應(yīng),判斷血流動(dòng)力學(xué)負(fù)荷反應(yīng)是否充足,負(fù)荷期間還可以使用“脾臟關(guān)閉”的方法來(lái)判斷[4]。
根據(jù)局部對(duì)比確定相對(duì)低灌注區(qū),應(yīng)在心內(nèi)膜區(qū)和心外膜區(qū)之間、相同切面不同節(jié)段之間以及切面之間進(jìn)行對(duì)比。團(tuán)注對(duì)比劑的到達(dá)以及首次通過(guò)左室心肌的過(guò)程是識(shí)別灌注缺損的關(guān)鍵。
負(fù)荷圖像可單獨(dú)診斷可誘導(dǎo)性灌注缺損,也可結(jié)合靜息圖像加以驗(yàn)證??烧T導(dǎo)性灌注缺損一般只出現(xiàn)在負(fù)荷圖像中,如果在負(fù)荷和靜息圖像上都看到灌注缺損,則可能是偽影或其他原因(例如心肌瘢痕)所致。需注意,靜息圖像的偽影較負(fù)荷圖像更不明顯甚至不存在,而判斷心肌瘢痕必須結(jié)合LGE。
可誘導(dǎo)性灌注缺損有以下特征:①常發(fā)生于對(duì)比劑首次到達(dá)左室心肌時(shí);②持續(xù)時(shí)間超過(guò)峰值心肌增強(qiáng),可達(dá)數(shù)個(gè)RR間期;③超過(guò)兩個(gè)像素寬度;④通常心內(nèi)膜下累及更為突出;⑤所累及節(jié)段的室壁通常呈梯度透壁形式,即心內(nèi)膜下最密集,向心外膜下逐漸稀疏;⑥隨著時(shí)間的推移,缺損由心外膜下向心內(nèi)膜下消退;⑦負(fù)荷時(shí)存在,而靜息時(shí)不存在;⑧與單支或多支冠狀動(dòng)脈的供血分布相符。應(yīng)結(jié)合AHA分段模型來(lái)描述可誘導(dǎo)性灌注缺損的位置、范圍和透壁性,顯示與LGE所示瘢痕相關(guān)的灌注缺損范圍。
心內(nèi)膜下黑帶偽影是假陽(yáng)性報(bào)告的常見(jiàn)原因,其信號(hào)低于基線心肌信號(hào),而真正的灌注缺損不會(huì)比基線心肌信號(hào)更低,這種細(xì)微的差別很難從視覺(jué)上發(fā)現(xiàn),分析可疑偽影ROI的SI-時(shí)間曲線有助于鑒別。黑帶偽影在對(duì)比劑到達(dá)左室血池時(shí)最明顯,僅在心肌峰值強(qiáng)化前短暫持續(xù),且主要出現(xiàn)在相位編碼方向上,大約一個(gè)像素寬。如果靜息與負(fù)荷圖像出現(xiàn)黑帶,而LGE圖像上沒(méi)有對(duì)應(yīng)的瘢痕,也表明其為偽影。
目視分析的缺陷:①多支病變可能使得成像平面的全部或大部分區(qū)域呈低灌注,從而導(dǎo)致假陰性結(jié)果。事實(shí)上,即使所有冠脈供血區(qū)都受到影響,在供血區(qū)的中心位置觀察到的缺損往往更為嚴(yán)重。此外,在多支病變中??梢郧宄乜吹叫膬?nèi)膜和心外膜的梯度樣信號(hào)差異。動(dòng)態(tài)灌注數(shù)據(jù)的定量分析有助于進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)多支病變時(shí)心肌灌注儲(chǔ)備的整體減少;②糖尿病、系統(tǒng)性高血壓等疾病所致心肌微血管病變可能會(huì)引起心內(nèi)膜下整體灌注減少,從而導(dǎo)致假陽(yáng)性結(jié)果。提示微血管病變的特征是存在左室向心性肥厚和跨冠脈供血區(qū)的向心性心內(nèi)膜下灌注缺損;③負(fù)荷試驗(yàn)血管擴(kuò)張不足可能導(dǎo)致假陰性結(jié)果;④心肌到表面線圈的距離也會(huì)影響信號(hào)強(qiáng)度,可能導(dǎo)致錯(cuò)誤判讀,根據(jù)線圈靈敏度進(jìn)行采集校正可以減小這一影響。
2.3.2 定量分析
定量分析在臨床實(shí)踐中需求較少,但在懷疑有多支病變或血管擴(kuò)張反應(yīng)不足時(shí)可以彌補(bǔ)目視分析。應(yīng)針對(duì)具體序列及對(duì)比方案確定正常范圍,時(shí)間分辨率建議為一個(gè)RR間期,此外,還需考慮到潛在的飽和效應(yīng)。
半定量分析:即僅描述心肌灌注的SI而不估計(jì)心肌血流量。首先從連續(xù)圖像中選擇一個(gè)在所有心腔之間均具有良好對(duì)比度的圖像。在該圖像上勾畫(huà)左室內(nèi)外膜輪廓并推廣到其余圖像,由于平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),需要校正輪廓或圖像配準(zhǔn)。在LV血池中設(shè)一單獨(dú)的ROI,ROI需排除乳頭肌和血流偽影,首選基底層面。而后在LV心肌中選擇一個(gè)參考點(diǎn)用于節(jié)段分割(通常選擇右室交界點(diǎn)),作出心肌各節(jié)段的SI-時(shí)間曲線??煽紤]對(duì)心內(nèi)膜和心外膜分層并再次分析。常用的半定量參數(shù)為:①心肌SI曲線最大上升斜率,以LV上升斜率標(biāo)準(zhǔn)化;②心肌SI曲線峰值時(shí)間;③上述參數(shù)的負(fù)荷/靜息比值,即心肌灌注儲(chǔ)備指數(shù);④上升積分,即SI-時(shí)間曲線下面積。半定量分析沒(méi)有絕對(duì)定量心肌血流量,并且SI會(huì)受到與線圈距離的影響,這是其局限性所在。
定量分析:即通過(guò)處理心肌灌注的SI曲線獲得心肌血流量估計(jì)值。應(yīng)采用適當(dāng)?shù)拿}沖序列和對(duì)比方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,采集方法的要求取決于分析方法,目前,通常需要至少一個(gè)質(zhì)子密度圖像并生成未被對(duì)比劑飽和的輸入函數(shù)[5-6]。采集圖像后參照半定量分析方法勾畫(huà)輪廓,而后導(dǎo)出動(dòng)態(tài)SI數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步處理;全自動(dòng)方法可自行生成心肌灌注的像素圖,無(wú)需用戶(hù)輸入。具體分析方法有多種,包括基于模型的方法[7-8]和無(wú)需模型的方法[9-10],筆者在此不予具體解讀。
2.4.1 目視分析
一般來(lái)說(shuō),LGE圖像的目視分析可滿足大多數(shù)臨床需求。調(diào)整窗口和亮度應(yīng)使得噪聲仍可被檢測(cè)到且LGE區(qū)域不飽和。需注意,如果幅值圖像上正常心肌有輕微的腐蝕表現(xiàn)(邊界最黑而中間稍亮),說(shuō)明反轉(zhuǎn)時(shí)間設(shè)置得太短,將會(huì)低估LGE的真實(shí)范圍,通常應(yīng)設(shè)置較長(zhǎng)的反轉(zhuǎn)時(shí)間。
LGE區(qū)表現(xiàn)為明顯比零化心肌亮的高SI區(qū),可根據(jù)這一特點(diǎn)進(jìn)行診斷,但至少要在其他正交平面上和(或)在更改讀出方向后獲得的同一平面圖像上驗(yàn)證LGE區(qū)。
LGE常見(jiàn)有以下兩種類(lèi)型:①冠脈疾病型:累及心內(nèi)膜下,且與冠脈灌注范圍一致;②非冠脈疾病型:局限于中層或心外膜,通常不累及心內(nèi)膜下,如果出現(xiàn)心內(nèi)膜下整體受累,也考慮為非CAD型。
使用AHA17分段模型描述LGE位置和范圍。估計(jì)每個(gè)節(jié)段的LGE平均透壁程度(0%、1%~25%、26%~50%、51%~75%、76~100%)。在急性心?;颊咧?,將心內(nèi)膜下和心肌中層的低增強(qiáng)無(wú)復(fù)流區(qū)作為梗死面積的一部分。此外,LGE圖像應(yīng)與已獲得的電影圖像和灌注圖像比較,以正確識(shí)別心肌缺血和心肌活性。
LGE目視分析的缺陷:①心電門(mén)控不良、屏氣不佳時(shí)以及成像平面上的胸腔積液、胃液等長(zhǎng)T1物質(zhì)會(huì)引起明亮的偽影;②非相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)圖像上的長(zhǎng)T1(低于零交叉點(diǎn)的區(qū)域)組織可能出現(xiàn)增強(qiáng);③有時(shí)很難將無(wú)復(fù)流區(qū)或附壁血栓與存活心肌相鑒別;④對(duì)比不足時(shí)診斷欠佳。
2.4.2 定量分析
包括手動(dòng)面積測(cè)量法、N倍標(biāo)準(zhǔn)差(n-SD)技術(shù)和半峰全寬技術(shù),主要用于測(cè)量LGE范圍以及灰色區(qū)域范圍(用于科研)。主觀目視分析仍然是識(shí)別零化不佳、偽影、無(wú)復(fù)流區(qū)以及勾畫(huà)心內(nèi)外膜輪廓的先決條件。
手動(dòng)面積測(cè)量法:勾畫(huà)心內(nèi)外膜輪廓,手動(dòng)測(cè)量每一層面的LGE面積并求和。用LGE總面積乘以層厚與層間距之和,再乘以心肌比重,可得出LGE的近似質(zhì)量,可用于計(jì)算LGE與心肌總質(zhì)量的比值。
n-SD技術(shù):勾畫(huà)心肌ROI的心內(nèi)外膜輪廓,手動(dòng)選擇正常心肌的黑色ROI區(qū)域,定為參考SI。而后選擇正常心肌與LGE的分界閾值,應(yīng)注意,瘢痕組織與正常心肌的相對(duì)信號(hào)比受到對(duì)比劑種類(lèi)、劑量、注射時(shí)間以及場(chǎng)強(qiáng)、序列類(lèi)型和潛在損傷本身等其他變量因素的影響,因此不存在適用于所有情況的分界閾值,需要手動(dòng)選擇。對(duì)于自動(dòng)閾值,目前推薦5倍SD作為閾值起點(diǎn)用于心梗,尚缺乏足夠的證據(jù)來(lái)確定非缺血性LGE的閾值。隨后自動(dòng)確定心肌內(nèi)LGE,需要手動(dòng)校正,納入無(wú)復(fù)流區(qū),排除偽影和左室血池。該技術(shù)易受表面線圈靈敏度的空間變化影響。
半峰全寬技術(shù):手動(dòng)選擇包含最大信號(hào)區(qū)域的ROI,勾畫(huà)心肌ROI的心內(nèi)外膜輪廓。而后使用瘢痕組織內(nèi)心肌ROI信號(hào)強(qiáng)度圖最大信號(hào)一半處的全寬,作為正常心肌和LGE的閾值。確定LGE區(qū)后需要手動(dòng)校正,納入無(wú)復(fù)流區(qū),排除偽影和左室血池。該技術(shù)同樣易受表面線圈靈敏度的空間變化的影響,但比n-SD技術(shù)要小,可重復(fù)性比n-SD技術(shù)更高,但該技術(shù)識(shí)別斑片狀或灰色LGE區(qū)不如n-SD技術(shù)準(zhǔn)確。
2.5.1 目視分析
首先應(yīng)檢查各T1加權(quán)源圖像和最終T1 mapping診斷圖像的質(zhì)量,檢查偽影和配準(zhǔn)。而后根據(jù)場(chǎng)地特異性正常值范圍設(shè)置合適的查表,顯示彩色T1 mapping圖,或者在適當(dāng)?shù)膱D像處理后以灰階顯示,從而突出異常區(qū)域。
2.5.2 定量分析
整體要求:評(píng)估整體和彌漫性疾病時(shí),在心室中部短軸圖像上的室間隔區(qū)謹(jǐn)慎選擇一個(gè)ROI,不能包含LGE所評(píng)估的局灶性纖維化區(qū),如果心室中部ROI有偽影或者結(jié)果不確定,可用基底部ROI進(jìn)行驗(yàn)證;對(duì)于局灶性病變,還需在異常區(qū)域畫(huà)出額外的ROI;ROI不能小于20像素。在灰度圖像上畫(huà)ROI可以減少偏差。自動(dòng)生成ROI時(shí)應(yīng)驗(yàn)證其位置和大小。分析圖像時(shí),應(yīng)考慮到心率和磁場(chǎng)不均勻性等干擾因素對(duì)Mapping技術(shù)的影響。Mapping結(jié)果應(yīng)包括數(shù)值絕對(duì)值、Z分?jǐn)?shù)以及本CMR系統(tǒng)的正常范圍。
評(píng)估細(xì)胞外容積(extracellular volume,ECV)時(shí)需要在對(duì)比劑給藥前(初始T1)和給藥后(通常給藥后>10 min接近穩(wěn)態(tài))采集T1 mapping,兩組圖需使用相同的后處理步驟。計(jì)算ECV時(shí),需在初始和對(duì)比后T1 mapping的血池中心處勾畫(huà)ROI,排除乳頭肌和小梁。此外,還需獲得當(dāng)天的紅細(xì)胞壓積數(shù)據(jù),如果沒(méi)有,可以根據(jù)血池的初始T1值估計(jì)紅細(xì)胞壓積[11]。ECV以%表示,其公式為:
報(bào)告中應(yīng)引述脈沖序列類(lèi)型、參考范圍和釓對(duì)比劑(如果使用)的種類(lèi)和劑量。各參數(shù)的正常范圍應(yīng)在同等條件下獲得,常用正常平均值±2SD。
2.6.1 目視分析
T2加權(quán)圖像的目視分析旨在檢出SI顯著增加的區(qū)域,即游離水含量增加的水腫區(qū)。心肌SI的目視定性分析足夠用于心肌顯著局灶性損傷的疾病,如急性缺血性損傷或梗死、急性心肌炎、應(yīng)激性心肌病和結(jié)節(jié)病。圖像分析前應(yīng)檢查偽影,調(diào)整心肌組織對(duì)比度和亮度,以最小化正常心肌的SI(應(yīng)仍可檢出噪聲)并最大化高信號(hào)心肌的SI,而不出現(xiàn)過(guò)亮。
水腫區(qū)域常表現(xiàn)為解剖邊界上清晰可見(jiàn)的高SI區(qū),并且符合預(yù)期的局部分布形式(跨壁性、心內(nèi)膜下、心外膜下、局灶性),可在兩個(gè)垂直圖像上驗(yàn)證。需注意,若要將T2WI高信號(hào)解讀為水腫,應(yīng)同時(shí)將圖像與局部功能和其他病理改變?nèi)珩:?纖維化以及浸潤(rùn)等相比較。
目視分析的缺陷:①表面接收線圈靈敏度分布不均勻可能導(dǎo)致距離線圈較遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)錯(cuò)誤的低SI或較近的區(qū)域出現(xiàn)錯(cuò)誤的高SI。若無(wú)有效的SI校正算法來(lái)平衡整個(gè)接收?qǐng)龅男盘?hào)強(qiáng)度,可使用大體線圈使信號(hào)接收更均勻,但信噪比較低;②心律不齊或心肌過(guò)平面運(yùn)動(dòng)可使局部出現(xiàn)錯(cuò)誤的低SI偽影;③若低速血流抑制不足,會(huì)導(dǎo)致血液呈高SI,通常沿心內(nèi)膜下邊界。以上3種情況在黑血三反轉(zhuǎn)恢復(fù)自旋回波圖像中尤為明顯。
2.6.2 半定量分析
根據(jù)心肌ROI與骨骼肌的信號(hào)比進(jìn)行SI半定量分析,可以彌補(bǔ)目視分析的缺陷。首先勾畫(huà)出左室心內(nèi)外膜輪廓。在距離心臟和線圈接收?qǐng)鲋行淖罱墓趋兰√幃?huà)一大面積的ROI (短軸位時(shí)首選前鋸肌),而后在可疑心肌區(qū)域畫(huà)出ROI,并將其SI除以骨骼肌SI得出T2信號(hào)比。以1.9為臨界值可用于黑血三反轉(zhuǎn)恢復(fù)自旋回波[12],但是由于SI及比值會(huì)受到脈沖序列尤其是回波時(shí)間和掃描系統(tǒng)的影響,建議使用場(chǎng)地特異性臨界值。此外,還可以基于參數(shù)計(jì)算生成彩色編碼圖,突出顯示高SI信號(hào)比區(qū)。
2.7.1 目視分析
檢查各T2加權(quán)源圖像和最終T2 mapping的圖像質(zhì)量,檢查偽影和顯著運(yùn)動(dòng)。而后根據(jù)場(chǎng)地特異性正常值范圍設(shè)置合適的查表,顯示彩色T2 mapping圖,或者在適當(dāng)處理后以灰階顯示,從而突出異常區(qū)域。
2.7.2 定量分析
T2 mapping的整體要求與T1 mapping相同,請(qǐng)參考前述。
2.8.1 目視分析
T2*圖像的目視分析旨在檢查圖像質(zhì)量,以保證定量分析的準(zhǔn)確性。
2.8.2 定量分析
T2*圖像始終需要定量分析,且需要經(jīng)批準(zhǔn)的定量分析軟件。
在左室中部短軸圖像上畫(huà)出室間隔ROI,注意避開(kāi)血池和近端血管。室間隔ROI可避免來(lái)自組織界面的磁化率偽影。
作出ROI心肌平均SI與TE的散點(diǎn)圖,SI將隨著TE的增加呈下降趨勢(shì),而后進(jìn)行曲線擬合。值得注意的是,SI衰減時(shí)間會(huì)隨著鐵負(fù)荷的增加而下降(T2*縮短),在嚴(yán)重鐵超載患者中,較高TE的SI可能會(huì)低于背景噪聲,導(dǎo)致曲線尾部趨于平直從而低估T2*,可通過(guò)移除較大TE值的點(diǎn)來(lái)截?cái)嗲€進(jìn)行校正,此外,使用雙反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列也可減小這一影響。
在1.5 T場(chǎng)強(qiáng)下,正常心臟T2*臨界值為40 ms,若T2*<20 ms則表明心臟鐵超載,當(dāng)T2*<10 ms時(shí),心力衰竭發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)增加。
目前尚不推薦在3.0 T下行T2*成像評(píng)估鐵超載心肌病,因?yàn)門(mén)2*會(huì)隨場(chǎng)強(qiáng)的增加而縮短,從而導(dǎo)致更多曲線擬合問(wèn)題,而且尚缺乏相關(guān)的臨床證據(jù)。
2.9.1 目視分析
電影圖像可以提供血流及其周?chē)Y(jié)構(gòu)的重要信息,由瓣膜反流、狹窄以及分流引起的異常血流的方向、時(shí)間歷程和大致程度的信息尤為重要。平衡穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)(balanced steady-state free precession,bSSFP)可以清楚地顯示噴射束中心的相對(duì)高信號(hào)區(qū)與噴射束中心邊界剪切層的低信號(hào)區(qū)。應(yīng)注意,由于流動(dòng)效應(yīng),梯度回波電影的信號(hào)增加或減弱程度不同于bSSFP。
平面內(nèi)或通過(guò)平面的相位對(duì)比流速圖也可以提供血流的方向、大小和時(shí)間進(jìn)程以及形態(tài)學(xué)特點(diǎn),有助于尋找異常血流的病因,因此常用于先天性心臟病。后處理軟件生成的彩色血流圖可以直觀地顯示噴射束的方向和形態(tài)。
目視分析的缺陷:①對(duì)圖像的定位和方向要求高,特別是在評(píng)估高速血流時(shí);②對(duì)速度編碼值(velocity encoding,VENC)范圍設(shè)置要求高。設(shè)置過(guò)高時(shí),可能無(wú)法直觀顯示噴射血流,導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確且信噪比更低;設(shè)置過(guò)低時(shí),則可能出現(xiàn)馬賽克樣圖像;③如果層厚過(guò)大,則高流速會(huì)被低流速和靜止組織平均,從而無(wú)法正確顯示血流狀態(tài);④對(duì)帶有金屬裝置的患者成像,可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)丟失偽影;⑤空間和時(shí)間分辨率須設(shè)置恰當(dāng),空間分辨率設(shè)置原則是把目標(biāo)血管分成8~16個(gè)像素,時(shí)間分辨率應(yīng)設(shè)為每個(gè)心動(dòng)周期至少有11~16幀。
2.9.2 定量分析
同時(shí)查看相位圖像和幅值圖像。調(diào)整窗口、亮度和對(duì)比度,使ROI邊界清晰。檢查圖像質(zhì)量,確保不會(huì)出現(xiàn)超過(guò)VENC對(duì)比或者幾乎沒(méi)有對(duì)比度(即VENC過(guò)高)。而后在每個(gè)相位圖像和幅值圖像上勾畫(huà)感興趣血管的邊界。
直接計(jì)算的參數(shù)包括前向和反向血流量、瞬時(shí)流量、平均流速與峰值流速。衍生參數(shù)包括:①凈流量(mL)=前向流量-反向流量;②反流分?jǐn)?shù)(%)=(反向流量/前向流量)×100%;③心輸出量(L/min)=[凈流量(mL)×心率(bpm)]/1000;④心臟指數(shù)=心輸出量/體表面積;⑤雙肺的局部血流量:由各肺動(dòng)脈分支的心輸出量測(cè)量值推出。
對(duì)于房室瓣反流量,可通過(guò)以下兩種方法獲得:①通過(guò)房室瓣的舒張期血流量減去通過(guò)相關(guān)半月瓣的收縮期前向流量;②經(jīng)電影圖像測(cè)得的心室每搏輸出量減去通過(guò)相關(guān)半月瓣的收縮期前向流量。
對(duì)于主動(dòng)脈反流量,若存在主動(dòng)脈擴(kuò)張,則定量結(jié)果可能不準(zhǔn)確。在沒(méi)有顯著的主動(dòng)脈-肺側(cè)支血流時(shí)的替代方法是,用主動(dòng)脈瓣的前向血流量減去肺動(dòng)脈的凈流量或減去腔靜脈總回流量。值得注意的是,由于支氣管動(dòng)脈約占主動(dòng)脈輸出的5%,此法會(huì)得到稍高估的結(jié)果。
對(duì)于分流量,可以在肺動(dòng)脈處以及主動(dòng)脈竇管交界處行血流測(cè)量得到每搏輸出量,進(jìn)而計(jì)算Qp/Qs,估計(jì)心臟分流。也可直接測(cè)量通過(guò)分流缺口的血流量。
定量分析的缺陷:①對(duì)VENC設(shè)置要求較高;②對(duì)攜帶輔助裝置的患者成像,可能出現(xiàn)信號(hào)丟失偽影;③峰值流速可能會(huì)被ROI的鄰近像素平均從而低估真實(shí)流速;④噪聲會(huì)影響測(cè)量值的準(zhǔn)確性;⑤峰值流速常位于最小截面處,而成像平面不一定恰好位于此處,從而導(dǎo)致低估;⑥由于空間整合(ROI內(nèi))和時(shí)間(整個(gè)心動(dòng)周期)的累積效應(yīng),背景相位偏移會(huì)顯著影響流量測(cè)量,并且血管擴(kuò)張會(huì)增大此誤差;⑦垂直于血流方向的成像平面的方位會(huì)顯著影響峰值流速的測(cè)量。
綜上所述,隨著CMR新序列和新技術(shù)的不斷發(fā)展,多種檢查方案和定量參數(shù)不斷涌現(xiàn),使得CMR不僅能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)地反映心臟結(jié)構(gòu)及功能,還能特征性識(shí)別心肌組織學(xué)改變,其參數(shù)定量技術(shù)也已展現(xiàn)出重要價(jià)值和巨大潛力。針對(duì)CMR圖像判讀和后處理提出相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)使得CMR報(bào)告更加規(guī)范、全面和準(zhǔn)確,從而進(jìn)一步推廣CMR的臨床應(yīng)用,充分考慮CMR圖像分析的影響因素和缺陷也將有助于臨床醫(yī)師更加客觀、全面地進(jìn)行圖像判讀和后處理工作。
利益沖突:無(wú)。