孫崢，胡瑩瑩，吳芳，劉志，張楠，盧潔

隨著急性心肌梗死（AMI）發(fā)病率的逐年上升[1]，心血管磁共振成像（CMR）因具備一站式評(píng)估心臟解剖結(jié)構(gòu)和功能的特性，應(yīng)用愈加廣泛[2]。既往研究表明，水腫是造成局部心肌頓抑的重要原因之一[3-6]，嚴(yán)重影響心肌收縮功能[7]。因此，AMI 患者行CMR 檢查的第一步即是準(zhǔn)確識(shí)別水腫心肌并有效評(píng)價(jià)其影響范圍。心肌水腫的病因一方面來(lái)自于血管閉塞后的缺血狀態(tài)，另一方面再灌注血管開(kāi)通會(huì)一定程度加劇水腫的波及范圍[7]。水腫心肌也可稱為梗死周圍心?。╬eri-infarct myocardium,PIM）[8]或可挽救心肌（area-at-risk,AAR）[9]。CMR 檢測(cè)水腫心肌不僅可區(qū)分梗死相關(guān)動(dòng)脈（infarct-related artery,IRA），亦能量化可挽救心肌，繼而指導(dǎo)后續(xù)精準(zhǔn)治療[10]。磁共振T2 加權(quán)成像（T2-weighted imaging）對(duì)水腫心肌敏感度高，是測(cè)定AAR 的一種可靠方法[11-13]?；赥2 加權(quán)黑血反轉(zhuǎn)恢復(fù)（T2-short TI inversion recovery,T2-STIR）序列是臨床常用序列之一,但其受限于心臟搏動(dòng)，慢血流偽影等因素制約，圖像質(zhì)量飽受詬病[14-15]，且黑血T2-STIR 序列需患者多次屏氣配合，對(duì)危重患者適用性差。亮血T2 預(yù)脈沖自由呼吸平衡穩(wěn)態(tài)進(jìn)動(dòng)（adiabatic T2-preparation single-shot SSFP,T2p-SSFP）序列可彌補(bǔ)T2-STIR 短板[9,16-17]，采用自由呼吸掃描，并產(chǎn)生多幅圖像自動(dòng)運(yùn)動(dòng)校正和平均，有效提高信噪比，適用于快速評(píng)估水腫心肌。因此，本研究旨在將黑血與亮血T2 序列比較并結(jié)合，評(píng)估AMI 后水腫心肌的成像圖像質(zhì)量和臨床診斷效能。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2016 年9 月至2018 年12 月首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院心臟科確診的AMI 患者76 例，年齡（57±11）歲，男性66 例。所有患者均為首次發(fā)作AMI，于血管再通后3～7 d 內(nèi)行CMR 檢查。入組標(biāo)準(zhǔn)[18]：（1）首診出現(xiàn)典型的心肌酶標(biāo)記物動(dòng)態(tài)改變；（2）有顯著的心肌缺血臨床表現(xiàn)；（3）出現(xiàn)病理性Q波；（4）心電圖示ST 段抬高或壓低。排除標(biāo)準(zhǔn)[19]：（1）陳舊性心肌梗死、室性心律失常、心原性腦卒中或其他心肌病病史；（2）注射對(duì)比劑72 h 前，出現(xiàn)任何嚴(yán)重的過(guò)敏反應(yīng)或?qū)?duì)比劑過(guò)敏，估算腎小球?yàn)V過(guò)率（eGFR）≤60ml/（min·1.73 m2）或血肌酐水平≥120 mmol/L；（3）心臟停搏、冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)、慢性心力衰竭、終末期腎病或肝衰竭、腦卒中、凝血病、妊娠或心功能Killip Ⅱ～Ⅳ級(jí)。本研究經(jīng)首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（倫理號(hào)：D2014044）。全部入組患者均需家屬陪同，并簽署知情同意書。

1.2 圖像數(shù)據(jù)采集

應(yīng)用Siemens Magnetom verio 3.0T 磁共振掃描儀（西門子，德國(guó)），配合8 通道體表線圈采集圖像。注射對(duì)比劑前采集3 種T2 加權(quán)序列：黑血T2-STIR，亮血T2p-SSFP 和T2-MAP 序列，注射對(duì)比劑后采集常規(guī)心功能電影序列和心肌延時(shí)強(qiáng)化（LGE）序列。掃描體位包含全部序列的兩腔心、四腔心，覆蓋由心底至心尖的8 層短軸位圖像。T2-STIR 參 數(shù)：TR/TE/TI=591 ms/70 ms/170 ms，翻轉(zhuǎn)角180°，F(xiàn)OV 340 mm×340 mm，空間分辨率1.3 mm×1.3 mm×6 mm，回波鏈17，吸氣末屏氣，每?jī)蓚€(gè)R-R 間期采集1 幅圖像；T2p-SSFP 參數(shù)：TR/TE=309 ms/1.56 ms，翻轉(zhuǎn)角43°，F(xiàn)OV 340 mm×340 mm，空間分辨率2.2 mm×1.4 mm×6 mm，T2 準(zhǔn)備預(yù)脈沖60 ms，重復(fù)次數(shù)8 次，自由呼吸狀態(tài)下每?jī)蓚€(gè)R-R 間期采集1組圖像，1組內(nèi)包含單層6 幅算數(shù)平均圖像；T2-MAP 序列以穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)為基礎(chǔ)，T2 預(yù)脈沖時(shí)間設(shè)定為0 ms，25 ms 和55 ms，TR/TE=223 ms/1.13 ms，翻轉(zhuǎn)角24°，空間分辨率2.5 mm×1.9 mm×8 mm。注射對(duì)比劑后15 min內(nèi)采集的心功能電影序列參數(shù)：TR/TE=2.84 ms/1.25 ms，翻轉(zhuǎn)角50°，F(xiàn)OV 340 mm×340 mm，空間分辨率1.8 mm×1.4 mm×6 mm；LGE 序列參數(shù)：TR/TE=904 ms/2 ms，翻轉(zhuǎn)角20°，F(xiàn)OV 360 mm×360 mm，空間分辨率1.9 mm×1.4 mm×6 mm。對(duì)比劑采用釓噴酸葡胺注射液（北京北陸藥業(yè)，國(guó)藥準(zhǔn)字H10860001），對(duì)比劑劑量0.2 ml/kg。

1.3 圖像后處理分析

應(yīng)用CVI42 5.12.1 軟件（Circle Cardiovascular Imaging,加拿大），半自動(dòng)識(shí)別心外膜、心內(nèi)膜。依據(jù)美國(guó)心臟協(xié)會(huì)（AHA）分級(jí)[20]采用牛眼圖自動(dòng)分析室壁運(yùn)動(dòng)異常和透壁損傷，以節(jié)段劃分法將左心室分為17 節(jié)段，由于心尖單一節(jié)段不利于觀察測(cè)量，存在誤差，故分析時(shí)剔除。選取黑血T2-STIR 和亮血T2p-SSFP序列原始圖像短軸位放置感興趣區(qū)（region of interest,ROI），遠(yuǎn)端心肌[21]信號(hào)強(qiáng)度定義為（signal intensity,SI）SIMYO，水腫心肌[8]信號(hào)強(qiáng)度定義為SIEDEMA，血池信號(hào)強(qiáng)度定義為SIBP，胸壁前2～3 cm 處空氣背景信號(hào)強(qiáng)度SIB，信噪比（signal to noise ratio,SNR）定義為組織信號(hào)強(qiáng)度除以背景信號(hào)強(qiáng)度，即SI/SIB，從而計(jì)算比較兩序列不同組織成分間的信噪比。對(duì)比噪聲比（contrast to noise ratio,CNR）定義為兩種組織間SNR 之差，即CNR1=SNREDEMA -SNR MYO；CNR2=SNREDEMA -SNR BP。

1.4 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

患者水平圖像偽影識(shí)別：對(duì)每例患者的全部?jī)汕恍?、四腔心、短軸位圖像進(jìn)行偽影識(shí)別[22]，判斷黑血T2-STIR 序列和亮血T2p-SSFP 序列：（1）是否出現(xiàn)呼吸運(yùn)動(dòng)偽影；（2）是否出現(xiàn)磁敏感偽影，以患者個(gè)體為單位，出現(xiàn)任意偽影即評(píng)分記為1，全部圖像均無(wú)上述兩種偽影則記為0。

層面水平圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)：選取黑血T2-STIR 和亮血T2p-SSFP 序列全部短軸位進(jìn)行SNR 和CNR 的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)。記錄并比較兩序列遠(yuǎn)端心肌，水腫心肌，血池的信噪比，比較水腫心肌與遠(yuǎn)端心肌，水腫心肌與血池的對(duì)比噪聲比。

節(jié)段水平診斷效能比較：針對(duì)每例患者，根據(jù)黑血T2-STIR 和亮血T2p-SSFP 短軸位節(jié)段分割圖像判斷是否存在水腫心肌，并以5 分法記錄評(píng)分[23]（1 分：水腫心肌明確不存在；2 分：可能無(wú)水腫心??；3 分：模棱兩可，不確定；4 分：可能存在水腫心??；5 分：水腫心肌明確存在）。使用CVI42 軟件在金標(biāo)準(zhǔn)T2-MAP 序列上，選取未受梗死影響的遠(yuǎn)端心肌[21]再次放置ROI，以大于2 倍標(biāo)準(zhǔn)差（SD）來(lái)確定水腫心肌的存在[24]，并以節(jié)段水平記錄（有水腫心肌為1，無(wú)為0）[25-26]。同時(shí)，以骨骼肌信號(hào)強(qiáng)度為基準(zhǔn)，識(shí)別同層遠(yuǎn)端心肌T2 信號(hào)強(qiáng)度，得到T2 心肌信號(hào)強(qiáng)度比值[19,27]。上述評(píng)估均由兩名具有10 年以上心血管影像診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師進(jìn)行雙盲評(píng)價(jià)，若兩名評(píng)估者間出現(xiàn)診斷結(jié)果不一致，則由第三名具有15 年診斷經(jīng)驗(yàn)的臨床影像醫(yī)師進(jìn)行決斷。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法

采用MedCalc 15.6.1 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理。應(yīng)用Kolmogorov-Smirnov 法行正態(tài)性檢驗(yàn)。正態(tài)分布連續(xù)變量采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，分類變量以頻率或構(gòu)成比（%）表示，偏態(tài)分布資料以中位數(shù)（P25，P75）表示。AMI 患者的圖像偽影評(píng)價(jià)采用卡方檢驗(yàn)，SNR、CNR 評(píng)價(jià)采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，執(zhí)行多次比較校正。通過(guò)ROC 曲線分析黑血T2-STIR 和亮血T2p-SSFP 以及兩者相結(jié)合后對(duì)水腫心肌的診斷效能。P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 76 例AMI 患者的臨床資料（表1）

表1 76 例急性心肌梗死患者的臨床資料（±s）

表1 76 例急性心肌梗死患者的臨床資料（±s）

76 例AMI 患者年齡（57±11）歲，男性66 例?；颊叩淖笮氖沂鎻埬┢谌莘e為（104±23）ml，左心室收縮末期容積為（46±18）ml，左心室射血分?jǐn)?shù)為（51±14）%。經(jīng)冠狀動(dòng)脈造影確定的罪犯血管為：左前降支（LAD）40 例，右冠狀動(dòng)脈（RCA）24 例，左回旋支（LCX）12 例。

2.2 患者水平圖像偽影識(shí)別

黑血T2-STIR序列產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影24例（31.6%），亮血T2p-SSFP 序列5 例（6.6%），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=13.81，P<0.05）；T2-STIR 序列識(shí)別敏感偽影17 例（22.4%），T2p-SSFP 序列2 例（2.6%），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=11.79，P<0.05）。圖1 顯示兩序列四腔心位、兩腔心位、短軸位對(duì)比后，黑血T2-STIR 心尖層面出現(xiàn)貯存慢血流運(yùn)動(dòng)偽影。

圖1 1 例67 歲男性患者的黑血T2-STIR 和亮血T2p-SSFP 序列層對(duì)應(yīng)心肌圖像偽影識(shí)別

2.3 層面水平圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)（圖2）

圖2 76 例患者的層面水平圖像質(zhì)量分析

黑血T2-STIR 和亮血T2p-SSFP 序列圖像質(zhì)量分析中共計(jì)608 層（76 例×8 層）短軸位納入統(tǒng)計(jì)。

黑血T2-STIR 序列遠(yuǎn)端心肌、水腫心肌、血 池 的SNR 分 別 為8.69（6.70,11.26）、19.74（13.25,26.65）、4.19（3.23,8.09），與亮血T2p-SSFP序 列4.23（2.92,6.89）、8.90（4.69,14.77）、7.90（4.97,9.67）相比，遠(yuǎn)端心肌和水腫心肌的SNR 差異 有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-6.06 和-8.11，P均<0.05），兩序列的血池SNR 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。兩序列的水腫心肌CNR 與遠(yuǎn)端心肌CNR 比較[T2-STIR：11.28（4.52,17.59）vs.T2p-SSFP：4.45（1.13,7.13）]，水 腫 心 肌CNR 與 血 池CNR 比較[T2-STIR：10.88（7.80,16.98）vs.T2p-SSFP：3.52（0.87,5.93）]，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-5.39和-8.09，P均<0.05）。

2.4 節(jié)段水平診斷效能比較（圖3、表2）

表2 依據(jù)LAD、RCA、LCX 為罪犯血管劃分的節(jié)段水平進(jìn)行診斷效能比較

圖3 依據(jù)LAD、RCA、LCX 為罪犯血管劃分的節(jié)段水平進(jìn)行診斷效能比較

對(duì)LAD 罪犯血管范圍內(nèi)640 節(jié)段（40 例×16節(jié)段）水腫心肌的識(shí)別，黑血T2-STIR 序列敏感度為87.4%，特異度為89.9%；亮血T2p-SSFP 序列敏感度為84.1%，特異度為93.5%，兩者ROC 的AUC均為0.90，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.76）。對(duì)RCA 罪犯血管范圍內(nèi)384 節(jié)段（24 例×16 節(jié)段）水腫心肌的識(shí)別，黑血T2-STIR 序列對(duì)比亮血T2p-SSFP 序列，敏感度分別為83.3%和81.6%，特異度分別為88.9%和93.5%；兩者ROC 的AUC 均為0.88，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.92）。對(duì)LCX 罪犯血管范圍內(nèi)192 節(jié)段（12 例×16 節(jié)段）水腫心肌的識(shí)別，黑血T2-STIR 序列敏感度降為80.9%，特異度為88.9%；亮血T2p-SSFP 序列敏感度降為75.0%，特異度為95.4%，兩者ROC 的AUC 分別為0.87 和0.86，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.59）。將兩序列結(jié)合共同進(jìn)行水腫心肌識(shí)別，敏感度最高提升至93.7%，特異度保持為92.5%，AUC 為0.96，約登指數(shù)為0.86，與兩序列單獨(dú)測(cè)量比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均<0.05）。

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)黑血T2-STIR 序列對(duì)水腫識(shí)別的敏感度高，亮血T2p-SSFP 序列的識(shí)別特異性高，兩序列圖像質(zhì)量俱佳，兩者相結(jié)合可精準(zhǔn)識(shí)別并診斷心肌水腫，黑血、亮血T2 加權(quán)序列的組合具備臨床實(shí)用價(jià)值。

AMI 發(fā)生后心肌細(xì)胞內(nèi)水分的增加，水分子由細(xì)胞外到細(xì)胞內(nèi)的移動(dòng)，或由結(jié)合水變?yōu)樽杂伤牟±頇C(jī)制[28]在心肌內(nèi)產(chǎn)生長(zhǎng)T2 信號(hào)，T2 序列可第一時(shí)間敏感捕捉此高信號(hào)，是為臨床評(píng)價(jià)和后續(xù)研究推進(jìn)的重要基礎(chǔ)[15,29-31]。其次，CMR 評(píng)估AMI 患者心肌損傷時(shí)，通常以梗死心肌作為直接量化指標(biāo)，這是由于梗死發(fā)生后心肌出現(xiàn)了不可逆的損傷，即梗死核心（infarction core,IC）。但近年來(lái)多項(xiàng)研究均表明IC 心肌周圍存在半暗帶（心肌水腫）[32-33]，水腫面積大于IC 的部分包含了心肌可逆的損傷，水腫減去IC 可計(jì)算心肌挽救指數(shù)[34]。因此，有充分必要應(yīng)用T2 加權(quán)序列識(shí)別水腫心肌。再次，水腫是造成心肌頓抑的重要原因之一[35]。當(dāng)冠狀動(dòng)脈三支分支（LAD、RCA、LCX）罪犯血管閉塞后，心肌細(xì)胞缺氧缺血，致水鈉離子潴留、心肌細(xì)胞腫脹。執(zhí)行經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療（PCI）再通后心肌復(fù)血流，心肌毛細(xì)血管內(nèi)外通透性增加，血液中自由水滲透并滯留于組織間隙中，當(dāng)組織內(nèi)間隙靜水壓增加到一定程度時(shí)壓迫毛細(xì)血管，會(huì)進(jìn)一步加劇心肌缺血，致使心肌損傷擴(kuò)大[20]。故精準(zhǔn)且有效的識(shí)別水腫心肌波及范圍，覆蓋節(jié)段是本文采用多模態(tài)T2 加權(quán)評(píng)估水腫心肌診斷效能的重要目標(biāo)。

基于T2 加權(quán)的黑血T2-STIR 和亮血T2p-SSFP序列是評(píng)估心肌水腫的兩個(gè)側(cè)面，二者相結(jié)合將產(chǎn)生“1+1>2”的效應(yīng)。黑血T2-STIR 序列是評(píng)估水腫心肌的經(jīng)典序列，利用T2、T1 在心肌水腫中的信號(hào)改變成像，其準(zhǔn)確性較好[9]。但該序列采用半定量技術(shù)，必須參照正常心肌來(lái)定義水腫心肌，當(dāng)梗死病變以“瀑布式”彌漫或與正常心肌對(duì)比度不夠時(shí)，即可出現(xiàn)漏診或低估[35]。同時(shí)其序列產(chǎn)生的諸如“心內(nèi)膜下貯存血”、“呼吸運(yùn)動(dòng)偽影”等因素亦飽受詬病。本研究中針對(duì)患者水平偽影的評(píng)價(jià)證實(shí)了上述觀點(diǎn)（圖1），黑血T2-STIR 序列有近三成圖像出現(xiàn)偽影情況，這同Payne 等[19]針對(duì)54 例AMI 患者應(yīng)用兩種不同T2 序列對(duì)心肌水腫的評(píng)價(jià)保持一致。亮血T2p-SSFP序列以T2 穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)（SSFP）為基礎(chǔ)，雖損失了部分SNR 和CNR，但可用于替代或?qū)谘猅2 序列的補(bǔ)充。這是由于非選擇性180°絕熱再聚焦脈沖組成的T2 準(zhǔn)備預(yù)脈沖在T2p-SSFP 序列內(nèi)建立的T2 對(duì)比，不僅可以在自由呼吸下采集圖像，還可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校正結(jié)合原始圖像進(jìn)行平均和增強(qiáng)，最終獲得高質(zhì)量T2 圖像[4]。同時(shí)，常規(guī)SSFP 的心臟收縮舒張周期圖像也有助于檢測(cè)水腫區(qū)域的局部高信號(hào)，當(dāng)長(zhǎng)軸位（四腔心、兩腔心）上沒(méi)有局部T2 高信號(hào)能顯示水腫時(shí)，同層短軸位圖像上心肌相對(duì)于骨骼肌的信號(hào)強(qiáng)度比若增高，通常比率大于2.0 被認(rèn)為異常，即可準(zhǔn)確提示整體心肌T2 信號(hào)的增加。本研究中T2 心肌信號(hào)強(qiáng)度比值為2.19，證實(shí)多模態(tài)T2 加權(quán)序列是可有效反映AMI 患者水腫損傷的存在。

本研究采用ROC 曲線分析來(lái)比較節(jié)段水平基于T2-MAP“金標(biāo)準(zhǔn)”和閱片醫(yī)師間對(duì)真實(shí)診斷和觀察診斷的分辨能力。黑血T2-STIR 序列對(duì)于三支罪犯血管病變所轄節(jié)段（LAD、RCA、LCX）均表現(xiàn)出較高的敏感度，這表明黑血池對(duì)比亮水腫心肌，黑白的反差為臨床醫(yī)師提供更強(qiáng)的視覺(jué)沖擊。同樣，較高的特異度亦可輔助醫(yī)師排除非水腫病變，一舉兩得。但值得注意的是，類似圖1 反映的“慢血流運(yùn)動(dòng)偽影”是造成黑血T2-STIR 序列假陽(yáng)性的重要原因之一。亮血T2p-SSFP 序列，血池為高信號(hào)，心肌信號(hào)壓低，雖SNR 和CNR 對(duì)比略遜一籌，但兩序列在三支冠狀動(dòng)脈血管節(jié)段表現(xiàn)出相同的AUC，即表明整體診斷效能一致。本研究進(jìn)一步探索了將黑血T2-STIR 序列和亮血T2p-SSFP 序列二者聯(lián)合應(yīng)用時(shí)的診斷效能，結(jié)果顯示二者聯(lián)合應(yīng)用的診斷能力顯著提升。因此，本文建議在AMI 患者水腫心肌的評(píng)價(jià)模塊中，黑血T2-STIR 序列作為首診序列選擇使用，遇存疑節(jié)段時(shí)，加掃亮血T2p-SSFP 序列，準(zhǔn)確性將大幅提高。

本研究存在以下局限性：（1）樣本量納入中男性患者明顯多于女性患者，因而可能存在一定偏倚；（2）針對(duì)AMI 患者未以ST 段抬高與否進(jìn)行亞組分析，應(yīng)后續(xù)進(jìn)一步細(xì)化研究；（3）未對(duì)患者進(jìn)一步隨訪觀察，不能全面反映梗死后水腫心肌的動(dòng)態(tài)演變[36]。

綜上所述，黑血T2-STIR 和亮血T2p-SSFP 序列對(duì)AMI 后水腫心肌圖像顯示俱佳，兩者互補(bǔ)結(jié)合可顯著提升水腫識(shí)別的敏感度和準(zhǔn)確性。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突