文章來源：中華放射學(xué)雜志, 2020, 54(11): 1132-1136 作者：徐晶 趙世華 陸敏杰 通信作者： 陸敏杰，Email:coolkan@163.com 摘要 心血管磁共振（CMR）是一種無創(chuàng)評估心血管結(jié)構(gòu)與功能的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。隨著MRI軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，其技術(shù)也逐漸多元化。T2定量成像（T 2 mapping）技術(shù)是一種可精確測量T 2 時 間的定量技術(shù)，并可通過后處理生成空間對應(yīng)的偽彩圖，以不同顏色反映T 2 值的高低。心肌 T2 值增 加的主要病理基礎(chǔ)是水腫或炎癥，而減少主要與鐵的超順磁性有關(guān)，急性心肌梗死、心肌炎、結(jié)節(jié)病、心臟移植免疫排斥反應(yīng)、心肌鐵過載等過程均可導(dǎo)致 T2 值改變，故T 2 mapping具有極高的臨床價值。 筆者總結(jié)了國內(nèi)外最新研究，較全面地闡述了目前心肌 T2 mapping技術(shù)及在臨床應(yīng)用的研究進(jìn)展。 心血管MR（cardiovascular MR，CMR）是無創(chuàng)評估心血管結(jié)構(gòu)與功能的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，隨著MRI軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，其技術(shù)也逐漸多元化，其中以T 1 、T 2 及T 2 *定量成像為代表的心肌絕對定量成像（T x mapping）技術(shù)已經(jīng)漸漸從 實驗室進(jìn)入臨床應(yīng)用階段。有關(guān)T 1 mapping及其臨床應(yīng)用 進(jìn)展相關(guān)文獻(xiàn)近期已發(fā)表較多，而有關(guān)T 2 mapping的相 關(guān)應(yīng)用進(jìn)展則相對較少，筆者將全面介紹心肌T 2 mapping 技術(shù)及相關(guān)臨床應(yīng)用進(jìn)展。 一、 T 2 mapping介紹
T 2 mapping以T 2 WI為基礎(chǔ)，可定量精確測量橫向弛豫時間即T2時間，并可通過對圖像中每個像素后處理生成空間對應(yīng)的偽彩圖，以不同顏色反映T 2 值的高低。它不僅有 T 2 WI序列的優(yōu)點，且對水腫的顯示具有更高的靈敏度和特 異度，診斷準(zhǔn)確度更高。心肌T 2 值增加的主要病理基礎(chǔ)是 水腫或炎癥，急性心肌梗死、心肌炎、結(jié)節(jié)病及心臟移植免疫排斥反應(yīng)等過程均可導(dǎo)致T 2 值增加，而T 2 值的減少主要 與鐵的超順磁性有關(guān)。既往評估心肌水腫主要應(yīng)用基于快速自旋回波（turbo spin echo，TSE）和短時反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖（short time inversion recovery，STIR）的T 2 WI，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)的移動或由結(jié)合水變?yōu)樽杂伤?，均可使?/span>腫后心肌T 2 時間延長，從而在T 2 WI上 呈高信號。T 2 WI定性診斷心肌水腫具有一定的準(zhǔn)確度，并 可計算水腫范圍，但仍有一些不足，包括相控陣列線圈引起的局部信號不均、心室腔內(nèi)血液停滯所致的邊緣高亮信號偽影、平面內(nèi)運動引起信號丟失及評估者主觀差異。而T 2 mapping除成像速度快、可重復(fù)性高外，還具有以下特點： （1）線圈表面信號強度變化對圖像影響較??；（2）可較好地抑制心內(nèi)膜下、心尖部慢速血流引起的高亮信號偽影；（3）不易受到心臟搏動偽影和呼吸運動偽影的影響；（4）可定量測定T 2 值，減少主觀差異。心臟T 2 mapping技術(shù)在臨床上 已被用于多種疾病的研究，包括急性心肌梗死及再灌注后引起的心肌水腫及危險區(qū)域的評估、心肌炎、結(jié)節(jié)病、應(yīng)激性心肌病及鐵超負(fù)荷心肌病等。 二、T 2 mapping的技術(shù)特點及研究進(jìn)展
T 2 mapping成像序列常用有3種，即多回波自旋回波序 列（multi echo spin echo，MESE）、穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動（steady?state free precession，SSFP）序列以及梯度自旋回波（gradient spin echo，GraSE）序列。 MESE序列掃描速度較前加快，該序列采用一系列層面選擇的180°脈沖，在單個重復(fù)時間（TR）內(nèi)采集不同的回波時間的數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)獲取時間得到有效利用，因此可以在不到10 min的時間內(nèi)獲取T2 mapping數(shù)據(jù)集。該序列的局限性在于一系列180°脈沖的偏差和層面編碼梯度誤差會導(dǎo)致復(fù)雜的激發(fā)回波模式，從而使測得的T2值發(fā)生偏移，同時還會對人體釋放大量熱量，故在更高的磁場強度下該序列應(yīng)用受限；多回波技術(shù)下回波時間（TE）的數(shù)量和選擇受到限制，從而限制優(yōu)化信噪比（signal?to?noise ratio，SNR）的能力；此外，由于運動、流動或血液抑制不完全，MESE序列可能會產(chǎn)生偽影。 基于單次激發(fā)SSFP的T 2 mapping 技術(shù)，可在不同的回 波時間內(nèi)多次采集圖像，獲得簡單的T 2 曲線，并對T 2 直接進(jìn) 行定量。其主要缺點是為確保T 2 的準(zhǔn)確度，需要較長的脈 沖TR（通常為T 1 的幾倍），故掃描時間長。此外，由于通常 要在遠(yuǎn)小于TR處獲得最佳SNR效率，傳統(tǒng)的基于單次激發(fā)SSFP的T 2 mapping 技術(shù)往往具有較低的SNR效能 。 以T 2 準(zhǔn)備的穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動（T 2 ?prepared steady?state free precession，T 2 p?SSFP）序列為主的心臟T 2 mapping成像，分別 以不同的T 2 準(zhǔn)備時間生成不同的T 2 WI圖像，通過統(tǒng)計計算 每幅圖的相應(yīng)像素獲得T 2 mapping。這種采集方式本質(zhì)上 對流動不敏感，且采集時間快，可以在一次屏氣內(nèi)完成，縮短掃描時間，因此更適合常規(guī)臨床使用。但是，與MESE技術(shù)相比，該序列獲取的回波數(shù)量要低得多，僅能獲取沿T2衰減曲線有限數(shù)量的數(shù)據(jù)點，這可能會降低該方法的準(zhǔn)確度并限制其應(yīng)用范圍。 GraSE結(jié)合了梯度回波和自旋回波技術(shù)，既可提供與MESE技術(shù)相當(dāng)?shù)幕夭〝?shù)量，又可實現(xiàn)在單次屏氣內(nèi)完成掃描。Baeβler等和Granitz等分別對比了3種T 2 mapping 序列（MESE、SSFP 及GraSe）、2種場強下（3.0 T 和1.5 T）測量的健康志愿者的心肌T 2 值，結(jié)果顯示T 2 值受心率、場強以 及序列影響，提示在臨床應(yīng)用中有必要制定一個合理的方案搭配不同的序列與場強，并要校正心率。 由于部分容積效應(yīng)影響，心肌血池邊緣區(qū)域的T 2 值易 出現(xiàn)測量誤差，近年來，有研究者采用黑血心率適配T 2 準(zhǔn)備 的平衡SSFP（black blood heart rate adaptive T2 ?prepared balanced SSFP，BEATS）序列，通過在健康受試者、患者和動物模型中的應(yīng)用，并用數(shù)字仿真和仿生實驗評估，得出BEATS 序列不僅可在各種模擬心率范圍內(nèi)提供準(zhǔn)確的T 2 值，并可減少部分體積效應(yīng)，使血?心肌邊界更加清晰，但 其診斷準(zhǔn)確度還有待進(jìn)一步研究。 三、T 2 mapping的臨床應(yīng)用研究進(jìn)展
1.急性缺血性心肌損傷及心肌內(nèi)出血：急性心肌梗死主要是由冠狀動脈狹窄或梗死引起，冠狀動脈阻塞后其所支配的區(qū)域發(fā)生缺血水腫，該區(qū)域稱為危險區(qū)域（area at risk，AAR）。AAR是評估急性心肌梗死血運重建搶救區(qū)域的重要參數(shù)，對于指導(dǎo)臨床治療、危險因素分層和預(yù)后判斷至關(guān)重要。急性心肌梗死后，毛細(xì)血管通透性增高，心肌細(xì)胞腫脹，心肌組織含水量增加， T2 值增高。有研究顯示在急 性缺血性心肌損傷中，心肌水腫 T2 值增高可發(fā)生于肌鈣 蛋白升高和對比劑延遲強化MRI（late gadolinium enhancement MRI，LGE?MRI）出現(xiàn)高信號前，這一發(fā)現(xiàn)有助于在不可逆損傷發(fā)生前做出臨床早期診斷和干預(yù)。有研究報道1例健康患者馬拉松運動中突發(fā)心搏驟停，心肺復(fù)蘇后， T2 mapping所顯示的 T2 值顯著增加（>60 ms）的區(qū)域與可 疑缺血動脈（動脈變異）供血范圍完全一致，這也進(jìn)一步說明了 T2 mapping在急性期的關(guān)鍵作用，以及對心臟復(fù)蘇后 節(jié)段性心肌損傷的檢測價值。 心肌再灌注有利于挽救損傷心肌，但也常會起到負(fù)面作用，使損傷的心肌進(jìn)一步惡化，導(dǎo)致細(xì)胞死亡、不可逆心肌損傷、再灌注心律失常和心肌出血。心肌出血 T2 信號復(fù) 雜，主要依賴于血液成分（氧合血紅蛋白、脫氧血紅蛋白、高鐵血紅蛋白），但在再灌注后1~7 d之間，順磁效果占主要地位。相關(guān)研究顯示 T1 和 T2 mapping上低信號核心的存在可 以很好地檢測心肌再灌注再出血，且具有良好的靈敏度（ T1 88%； T2 85%）和特異度（ T1 85%； T2 85%）。 2.急性心肌炎：心肌炎通常被定義為可能由各種原因引起的心肌炎性損傷，最常見的病因是急性病毒感染。由于臨床表現(xiàn)的多樣性及非特異性，急性心肌炎的診斷仍然是心臟病學(xué)中最具挑戰(zhàn)性的問題之一。然而，及時和準(zhǔn)確的診斷對治療預(yù)后尤為重要，可降低其進(jìn)展為慢性活動性疾病和/或擴(kuò)張型心肌病的風(fēng)險。雖然目前的金標(biāo)準(zhǔn)仍是心內(nèi)膜心肌活檢（endomyocardial biopsy，EMB），但CMR 由于具有將形態(tài)學(xué)和功能成像與心肌組織特征結(jié)合的獨特能力，已經(jīng)成為非侵入性疑似心肌炎的主要參考診斷方法。 之前基于CMR 診斷心肌炎采用2009 年Lake Louise （LLC）標(biāo)準(zhǔn)，主要基于定性（ T1 WI、 T2 WI）或半定量（對比 劑增強）技術(shù)，以 T2 WI、早期釓增強（early gadolinium enhancement，EGE）和晚期LGE為標(biāo)準(zhǔn)，但實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)缺乏較好的可操作性及可比性。隨著Tx mapping技術(shù)應(yīng)用于急性心肌炎診斷，有研究者通過對比心肌炎和應(yīng)激性心肌病患者的 T2 mapping、 T2 W?STIR、SSFP、LGE等序列，認(rèn)為 T2 mapping較T2W?STIR、SSFP檢測急性心肌炎和應(yīng)激性心 肌病效果更佳，同時能較LGE、電影序列和 T2 W?STIR檢測 出的受累心肌更為廣泛。進(jìn)一步的研究顯示， T2 >52 ms、 native T1 >981 ms、細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)（extracellular volume fraction，ECV）>0.24、 T2 比值（心肌與骨骼肌信號強度比 值）>1.9時，鑒別急性心肌炎患者和健康對照組的診斷準(zhǔn)確率分別為86%、78%、74% 和100%，雖然 T2 和 T1 mapping 均 能可靠地檢測出急性心肌炎，但只有 T2 mapping能區(qū)分急性 期和愈合期，進(jìn)一步強調(diào)了 T2 mapping 的價值。Baeβler 等研究顯示，與任何單獨的成像參數(shù)和傳統(tǒng)的LLC相比，包含 T2 mapping、組織追蹤（feature tracking，F(xiàn)T）和LGE的多 參數(shù)CMR成像模型在急性心肌炎中具有最高的診斷靈敏度，其曲線下面積（area under the curve，AUC）為0.93。全心肌 T2 值≥60 ms被建議作為活動性心肌炎的最佳閾值，相關(guān) 研究建議1.5 T下，全心肌 T2 值<59~60 ms可用于排除活動 性心肌炎。 隨著絕對定量的 T1 / T2 mapping在心肌炎的中的應(yīng)用越 來越廣泛，LLC標(biāo)準(zhǔn)于2018年進(jìn)行了更新修訂，從原來的3項標(biāo)準(zhǔn)（ T2 WI、EGE及LGE）兩項陽性更新為基于 T2 （ T2 WI 或 T2 mapping）的心肌水腫和 T1 （LGE、 T1 mapping及ECV）的 心肌損傷兩項標(biāo)準(zhǔn)兩項陽性。雖然 T2 和 T1 相關(guān)參數(shù)均呈陽 性時可提高診斷急性心肌炎的特異度，但在實際臨床工作中，其中僅一項為陽性時仍不能完全排除心肌炎的診斷，且可在一定程度上支持急性心肌炎的診斷。 3. 特發(fā)性炎癥性肌?。╥diopathic inflammatory myopathy，IIM）心肌受累：IIM是一組慢性自身免疫性系統(tǒng)性肌炎，包括多發(fā)性肌炎、皮肌炎和包涵體肌炎。臨床表現(xiàn)包括與呼吸肌功能障礙和/或間質(zhì)性肺疾病相關(guān)的近端肌肉無力、肌痛、吞咽困難和呼吸困難。IIM可以通過糖皮質(zhì)激素和免疫抑制療法治療，以減少肌肉炎癥，恢復(fù)肌肉功能。25%~30%的IIM患者會出現(xiàn)心肌炎，這類患者需要加強和延長免疫抑制治療，且伴發(fā)心肌炎是IIM發(fā)生不良事件和死亡的最常見原因。 4. 伴發(fā)炎癥的擴(kuò)張型心肌病：擴(kuò)張型心肌?。╠ilated cardiomyopathy，DCM）是全球心力衰竭的主要原因之一，是患病率和病死率的重要原因。除了心肌細(xì)胞丟失、細(xì)胞外基質(zhì)重塑和間質(zhì)纖維化，很多DCM的病例具有潛在的炎癥背景。EMB是檢測心肌炎癥和間質(zhì)纖維化的金標(biāo)準(zhǔn)，但其侵襲性和采樣誤差限制了其在臨床實踐中的廣泛應(yīng)用。 Spieker等研究顯示，DCM患者的整體 T2 值較正常健 康對照組增高，其中經(jīng)EMB檢測出存在炎癥的患者 T2 值更 高，但由于DCM 與伴發(fā)炎癥的DCM 患者 T2 值具有廣泛重 疊， T2 mapping尚無法明確DCM是否伴發(fā)炎癥，該研究認(rèn)為 總體心肌 T2 >65.3 ms是區(qū)分健康對照組和心肌炎癥患者的 最佳分界點，靈敏度為93%，特異度為90%，以EMB為標(biāo)準(zhǔn)，這一閾值診斷DCM中心肌炎癥的靈敏度為79%，特異度為58%。 5.心臟結(jié)節(jié)?。?T2 mapping技術(shù)對心臟結(jié)節(jié)病亦有輔助 診斷價值，心肌 T2 值在心臟結(jié)節(jié)病患者和疑似患者中普遍 增高。雖然LGE?MRI具有很好的空間分辨率，是診斷心臟結(jié)節(jié)病的首選方法，但LGE主要用來評估心肌纖維化，對發(fā)生在心臟結(jié)節(jié)病早期和潛在可逆階段的炎癥不敏感。研究表明，與單獨使用LGE相比，增加 T2 mapping的CMR可進(jìn) 一步檢查活動性心肌炎。心肌 T2 mapping可提供與LGE 互補的心肌特征，結(jié)合起來可為心臟結(jié)節(jié)病患者提供更好的診療幫助。 6.應(yīng)激性心肌病：應(yīng)激性心肌病又稱Takotsubo綜合征，是一種急性可逆性心力衰竭綜合征，具有各種解剖變異和潛在的病理生理學(xué)機制。Vermes等研究表明，與健康對照組相比，應(yīng)激性心肌病患者的 T2 值明顯升高，且與正常 運動節(jié)段相比，室壁運動異常節(jié)段的 T2 值明顯高于正常節(jié) 段。這些發(fā)現(xiàn)的診斷和預(yù)后意義有待進(jìn)一步的研究。 研究表明，在心臟移植患者中，將 T2 mapping和ECV 結(jié)合的定量CMR方法可為急性排斥反應(yīng)提供較高的診斷準(zhǔn)確度。急性排斥反應(yīng)患者在3個層面（基底部、乳頭肌層面、心尖部）的 T2 值均顯著升高，基底部ECV顯著增高?；?底部 T2 值診斷的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確度分別為71%、96% 和90%，基底部ECV診斷的靈敏度、特異度和診斷準(zhǔn)確度分別為86%、85%和85%，將基底部 T2 和ECV結(jié)合可以診斷所 有的急性排斥反應(yīng)，從而避免63%的EMB。 定量CMR技術(shù)可分別從整體和局部對心肌結(jié)構(gòu)、功能和非同步性進(jìn)行評估，但是目前該技術(shù)仍處于研究初期，且納入的樣本量較少，還有待進(jìn)一步研究。 8.鐵超負(fù)荷心肌?。鸿F的超順磁性可導(dǎo)致 T2 和 T2 *弛豫時間縮短，與 T2 * mapping相比， T2 mapping對靜磁場不均勻 較不敏感，且采集的圖像SNR更高。一項對136例地中海貧血患者的研究顯示，在心肌鐵過載的患者中， T2 和 T2 *呈線性相關(guān)（r=0.89），提示兩者在診斷鐵過載方面具有相似的診斷作用。 9.其他：現(xiàn)代癌癥相關(guān)放射、化學(xué)治療提高了腫瘤患者的生存率，但同時增加了患者心血管事件的患病率和病死率，不僅表現(xiàn)在細(xì)胞毒性藥物的心臟毒性作用，也表現(xiàn)為由基因決定的個體對心臟毒性的易感性作用。相關(guān)研究表明，T1 和T2 mapping在檢測和監(jiān)測與癌癥相關(guān)的治療中的心臟受累方面可能很有價值，主要表現(xiàn)為在癌癥相關(guān)治療暴露早期，心肌炎癥水腫，native T1 和 T2 升高；暴露晚期，心 臟間質(zhì)纖維化、心肌重塑，native T1 升高，但T2 正常。 此外，有學(xué)者將定量 T2 mapping用于嚴(yán)重主動脈瓣狹窄 （aortic stenosis，AS）后行經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣置換術(shù)（transcatheter aortic valve replacement，TAVR）的患者，研究TAVR后反向心室重構(gòu)中的心肌 T2 值改變，發(fā)現(xiàn)這種多 參數(shù)CMR不僅可以用于表征嚴(yán)重AS引起的心肌肥厚，還可監(jiān)測TAVR后的心肌適應(yīng)性，這可能為預(yù)測TAVR后左心室重構(gòu)提供更多信息。 四、前景與展望
定量 T2 mapping以 T2 WI為基礎(chǔ)，克服了常規(guī) T2 WI的不 足，但仍有一些問題待進(jìn)一步研究優(yōu)化：（1）空間分辨力有限，常用的心臟 T2 mapping序列如 T2 p?SSFP序列，采集時施 加不同 T2 準(zhǔn)備時間，可能會出現(xiàn)錯誤配準(zhǔn)，加重部分容積效 應(yīng)；（2）近幾年研究者發(fā)現(xiàn)心肌 T2 值受場強、序列類型、心率 以及心肌節(jié)段等因素的影響，提示在臨床應(yīng)用中，不同的序列、場強下每個節(jié)段心肌都需要分別制定 T2 參考值范圍； （3）目前關(guān)于 T2 mapping技術(shù)的全部臨床效用尚不清楚，因 為許多疾病尚未得到充分研究，已有的心臟成像研究樣本量普遍較小，其評估心臟成像的可靠性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性及臨床適用范圍有待進(jìn)一步探索。 理想的CMR影像診斷應(yīng)聯(lián)合多種先進(jìn)技術(shù)，克服單獨使用每一種技術(shù)的局限性，提高診斷的準(zhǔn)確度和靈敏度。雖然 T2 mapping目前仍處于臨床評估階段，但它以一種更 準(zhǔn)確、快速的方法定量檢測心肌水腫、炎癥相關(guān)高 T2 值，在 界定心肌梗死危險區(qū)域，監(jiān)測再灌注出血等方面已經(jīng)顯示出其獨特的應(yīng)用價值，有成為常規(guī)序列的重要補充或替代的潛在可能性。 |
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