心脏核磁新技术在缺血性心脏病诊断中的应用20170421合肥

心脏核磁在缺血性心脏病诊断中的应用允忠允诚至精至爱解放军总医院心血管内科董蔚磁共振设备1973年Lauterbur发明了磁共振成像技术，80年代早期磁共振成像技术开始应用于临床,2003年诺贝尔医学奖授于Lauterbur和Mensfield磁共振设备主要包括磁体、梯度线圈、射频发射器、信号接受器、模数转换器、计算机、显示器和操作台等。磁体有常导型、超导型和永磁性三种。磁场强度从0.15-3.0T（Tesla,特斯拉）。磁共振成像原理•人体内有很多含单数质子的原子核，如氢原子核，有如一个小磁体,在强磁场中，每个小磁体的自旋轴将按磁力线方向重新排列，在这种状态下，用特定频率的射频脉冲进行激发，作为小磁体的氢原子核即吸收能量，发生共振；停止发射射频脉冲，氢原子核就把吸收的能量以射频脉冲的方式发射出来,接收线圈接收这些信号并用计算机处理即形成磁共振图像•含水多少是磁共振图像形成不同的对比的关键•流空效应在心脏磁共振成像中起重要作用磁共振成像的优点无创伤、无射线软组织对比分辨率高造影剂安全*直接三维成像同时可进行功能测量近年来随着磁共振硬件和软件的发展，磁共振已越来越广泛地应用于各种疾病病的形态与功能诊断磁共振成像的缺点•磁共振成像技术也有不足之处,检查价格较贵,时间较长,声音很响，对重病患者如需抢救器械维持者，则不能进行磁共振检查.此外金属物会产生伪影，对急性出血不敏感等也是磁共振成像的不足之处心脏MRMorphology形态学function&wallmotion灌注angiography流量流速延迟增强心脏MR应用•先天性心脏病•缺血性心脏病•心肌病•心包疾病•心脏肿瘤•心脏瓣膜病•大动脉病变•肺心病，高血压性心脏病•左室功能•首过灌注成像•延迟强化（LGE)•心肌组织学特性评价（微血管阻塞MVO，心肌内出血）•冠状动脉缺血性心脏病室壁运动与心肌活性•缺血15min尚不足以引起心肌梗死时，室壁运动异常就已十分明显。•透壁范围上仅存少量活性心肌，室壁很难维持收缩运动心肌一旦缺血，运动功能就会异常。心脏成像网格技术利用网格的扭曲变形程度判定心肌的运动能力•心肌梗塞后局部发生的功能性毛细血管减少和广泛的微血管床的损伤，使梗塞区心肌灌注减少，造成造影剂在血管外组织间弥散不均匀，从而引起心肌信号增强程度上的差异(缺血区表现为充盈缺损）。首过灌注首过灌注药物作用原理：选择性冠脉扩张药物，使正常冠脉血流量增加45倍。冠脉有狭窄时，出现“冠脉盗血”现象。同时，可使冠脉血流速度增加，心内膜下冠脉血流减少而更易缺血。此时给造影剂，就能发现静息状态下无法发现的心肌缺血灶。负荷药物类型：1.正性肌力类药物(stressagent)：多巴酚丁胺(Dobutamine)2.冠脉扩张类药物(vasodilators)：腺苷(Adenosine)、潘生丁(Dipyridamole灌注分析Imagescourtesyof:TedMartin,MD.,OklahomaHeartInstitute低信号的灌注缺损区可清楚的反映在形象的“牛眼”图中心肌灌注储备的定量分析•原理：梗死心肌强化，梗死心肌或瘢痕的细胞间隙增大和造影剂流入/流出时间常数的延长被认为是最可能机制。这都可能导致正常心肌和病变组织间的造影剂浓度差异，在MR影像中呈现明显的高信号。•特征：于心肌灌注MR影像延迟时相呈现高信号的是梗死心肌，这个结论为大多数研究所证实。延迟增强心肌延迟灌注MRI图像，即能够显示完全梗死的心肌，也能够显示正常心肌和梗死心肌相混杂的状态。延迟增强延迟增强T2WI序列•可以显示急性心肌损伤所致的心肌水肿。•T2WI对于局部或整体心肌水分的增加较敏感。•目前多采用屏气三翻转恢复快速自旋回波“黑血”序列。•心肌水肿的评价对急性心肌损伤的诊断和预后判断提供了重要信息。对于急性胸痛的患者T2WI能够确定急性或近期的心肌梗死损伤，并能鉴别急、慢性心肌梗死。T2WI序列T2WI序列LGE心肌核磁新技术与缺血性心脏病•T1mapping•T2mapping•T2*mapping•冠状动脉成像新技术•其他•多b值弥散加权成像目前冠脉造影中的方法多为半定量方法，而超声及核素心肌灌注无法精确分辨微循环灌注障碍组织学特性从评估无复流心肌微循环灌注障碍看心肌核磁新技术冠脉造影TIMI血流TIMI帧血流速度心肌灌注分级超声造影心肌灌注心脏CT核素心肌灌注显像半定量方法无法精确分辨微循环灌注障碍组织学特性心肌缺血区域评估无复流心肌微循环灌注障碍的方法心脏核磁传统技术评价无复流心肌微循环灌注障碍•灌注缺损•电影可见活动减弱•T2WI•EGE(早期强化）•LGE（晚期强化）存在问题：•有或无定性评价•通过软件的半定量评价•T2WI对水肿的识别率仅50%心脏核磁新技术评价无复流心肌微循环灌注障碍•T1Mapping•T1Mapping•T2Mapping•T2*Mapping•T1Mapping优势：•T1mapping术能够对心肌组织信号进行量化分析•T2mapping可定量检测到病灶性水肿，识别率可达82%T1mapping技术•T1mapping技术的原理是在多个心动周期同一时相的不同反转时间（InversionTime，TI）下采集图像，直接定量测定心肌每个体素的T1值，生成参数图获得心脏各区域的T1纵向弛豫时间，在进行图像后处理时加入伪彩，从而明确显示出心肌T1值的差别。T1mapping技术与延迟强化技术的比较•①T1mapping技术最主要的优势是通过定量的T1值和细胞外容积（ExtracellularVolume，ECV）的改变来反映心肌损伤的程度，而延迟强化技术虽可测量心肌梗死的范围，但始终无法对其损伤程度进行定量评估•②损伤心肌的纤维化程度必须达到一定的阈值，才能表现出明确的延迟强化，因此，延迟强化技术对早期心肌纤维化的显示欠佳；而T1mapping技术可通过T1值的改变敏感检测到处于早期纤维化的心肌•③虽然延迟强化技术能够明确诊断局灶性心肌纤维化，但对弥漫性心肌纤维化的诊断效能不高，因为其对心肌延迟强化高信号的判定是基于与正常未强化心肌的比较，当透壁性心肌梗死范围较广泛时，较难识别出同一层面的正常心肌，并需要与未被完全抑制的心肌内高信号伪影相鉴别；而T1mapping技术测得的增强前后心肌T1值若与正常人心肌的T1值不同，则提示心肌损伤的可能，无论损伤是局限性还是弥漫性急性前壁心肌梗死患者（A）心肌危险区（围手术期）和（B）最终心梗范围（3个月）计算心肌梗死范围-T2WI+LGEvsT1Mapping传统心脏核磁共振图像计算心肌梗死范围T1Mapping图像计算心肌梗死范围左图白色箭头为心肌梗死区，红色箭头为心肌梗死周边损伤区，黑色箭头为远离心肌梗死区，心肌危险区和最终心梗范围可通过不同的T1Mapping值定量分析，并可计算ECV。右图为LGE图像可见心内膜下延迟强化，JeremyR.Burt,MD2StefanL.Zimmerman,MDIhabR.Kamel,MD,PhDMarcHalushka,MD,PhDDavidA.Bluemke,MD,PhDRadioGraphics2014;34:377–395无造影剂增强T1Mapping心肌梗死LGE+微循环障碍-心肌梗死+微循环障碍+心肌梗死LGE+微循环障碍+T2mapping技术•采用多回波快速自旋回波序列（Multi-EchoFastSpinEcho)，一般在4个不同亚回波链长度的回波下进行图像采集，在这连续的4幅图像中，保持重复时间（RepetitionTime，TR）不变，回波时间TE(EchoTime)不同，将采集的图像进行后处理生成伪彩图，然后选择适宜的感兴趣区，测量T2值。T2mapping技术•T2WI黑血序列探测心肌水肿的的不足–无法定量测定T2值–心内膜下和心尖部的血流速度较慢，而T2WI黑血序列不能将这些区域的血池高信号完全抑制，可出现伪影–线圈表面信号强度的变化也可对图像产生影响–易出现心脏搏动伪影和呼吸运动伪影•T2mapping技术以T2WI黑血序列为基础，不仅具有T2WI序列的优点，还可以定量测定心肌组织的T2值。ParkCH1,ChoiEY2,YoonYW2,KwonHM2,HongBK2,LeeBK2,MinPK2,GreiserA3,PaekMY4,HwangSH1,KimTH5QuantitativeT2mappingafterreperfusiontherapyinpatientswithacutemyocardialinfarction:AcomparisonwithlategadoliniumenhancementandcineMRimaging.MagnResonImaging.2015Dec;33(10):1246-52.doi:10.1016/j.mri.2015.08.008.Epub2015Aug13.T2Mapping心肌损伤后1周过程中心肌含水量变化心肌损伤后1周过程中T2Mapping值的变化，做到精确评价损伤区水肿组织心肌损伤后1周过程心脏核磁T2WI及T2MappingParkCH1,ChoiEY2,YoonYW2,KwonHM2,HongBK2,LeeBK2,MinPK2,GreiserA3,PaekMY4,HwangSH1,KimTH5QuantitativeT2mappingafterreperfusiontherapyinpatientswithacutemyocardialinfarction:AcomparisonwithlategadoliniumenhancementandcineMRimaging.MagnResonImaging.2015Dec;33(10):1246-52.doi:10.1016/j.mri.2015.08.008.Epub2015Aug13.T2MappingT2*Mapping•T2*加权成像是利用横向磁化矢量受内部或外部磁场不均匀引起的信号衰减而成像的技术。•T2*Mapping技术是在小反转角快速梯度回波成像的基础上，采用连续多个正反梯度产生多个回波，生成不同TE时间的图像，并根据上述多组图像计算出T2*值，然后加入伪彩以清晰地显示T2*值。•T2*Mapping对于矿物质沉积较为敏感，尤其是铁沉积、铁蛋白及含铁大分子物质的顺磁性作用可使T2*值缩短。•可定量检测心肌组织的出血性病变T2*Mapping心肌梗死+微循环障碍-心肌出血-心肌梗死+微循环障碍+心肌出血-心肌梗死+微循环障碍+心肌出血+Ｔ１ρ技术•Ｔ１ρ为在自旋锁射频脉冲下的横向弛豫，用于研究大分子物质与水质子间的低频相互交换作用，尤其在０～１００ｋＨｚ的低频范围。Ｔ１ρ序列首先将位于磁场的纵向磁化矢量翻转至Ｘ－Ｙ平面，然后沿磁化矢量翻转的轴线方向施加自旋锁脉冲，自旋锁脉冲是一种共振连续波的射频脉冲，持续时间较长。在自旋锁脉冲影响下的横向弛豫即为Ｔ１ρ弛豫。•Ｔ１ρ值取决于所测量组织的特性和所应用的自旋锁脉冲序列的特点Ｔ１ρ技术•Ｔ１ρ值取决于所测量组织的特性和所应用的自旋锁脉冲序列的特点，不需要增强•心肌梗死后，心肌细胞的肌纤维膜完整性被破坏，细胞核凋亡，细胞内蛋白成分渗出，改变了心肌内大分子物质的相互作用机制。因此，梗死心肌的Ｔ１ρ值与正常心肌的Ｔ１ρ值不同。急性心肌梗死后4天T1ρ与LGE比较急性心肌梗死后4天及1年后T1ρ与LGE比较MRSpectroscopy磁共振波谱基本原理:利用不同结构分子的Larmor频率不同,来识别人体组织中不同的化学成分,以对组织代谢进行定性和定量评价.识别心肌存活的其它MR检查方法磁共振波谱（MRS）分析1.23钠—磁共振波谱通过23Na于细胞膜内外的动态平衡MR成像，分析细胞内23Na浓度来区分梗死或存活心肌。（内低外高-心肌缺血后内高-灌注后-恢复正常）2.31磷—磁共振波谱31P的MR心脏图像可测定三磷酸腺苷和磷酸肌酸的能量状态。（急性缺血-代谢产物浓度↓；长慢性缺血则正常）3.