中华小型猪心脏MRI扫描优化方案及T1mapping评价心肌缺血或梗死的初步观察

柳桂勇，洪 洋，陈媛媛，方继良，佟海滨，赵 青，张金铃，高 波，刘 欢，张今朝，贺 毅，俞裕天，石凤祥，罗 萍，荣培晶

（1.中国中医科学院广安门医院，北京 100053；2.中国中医科学院针灸研究所，北京 100700；3.首都医科大学附属安贞医院，北京 100029）

短篇论著

中华小型猪心脏MRI扫描优化方案及T1mapping评价心肌缺血或梗死的初步观察

柳桂勇1，洪 洋1，陈媛媛1，方继良1，佟海滨1，赵 青1，张金铃2，高 波1，刘 欢1，张今朝1，贺 毅3，俞裕天2，石凤祥1，罗 萍1，荣培晶2

（1.中国中医科学院广安门医院，北京 100053；2.中国中医科学院针灸研究所，北京 100700；3.首都医科大学附属安贞医院，北京 100029）

目的：探讨小猪心脏磁共振成像（CMR）的优化方法，初步观察T1mapping定量值在小猪心肌缺血或梗死的变化。方法：选择13只正常中华小型猪；初次扫描1周后，于冠状动脉左前降支近中段交界区置入蛋白缩窄环，4周时慢性心肌缺血小猪模型形成，并行第2次MRI检查。2次检查均行增强扫描前后的T1mapping扫描，分析下壁与前间壁T1值的变化，提出CMR扫描优化方案。结果：通过改进、优化扫描过程中的序列顺序及参数，缩减了扫描时间，提高了图像质量。结果显示，平扫时，建模后前间壁的T1值较建模前明显增大（P＜0.01）；增强扫描时，建模后的前间壁T1值则明显低于建模前（P＜0.01）。结论：小猪心脏MRI扫描方案的优化提高了实验效率和图像质量；其T1mapping可用于判断心肌的缺血或梗死。

猪，雏型；心肌缺血；心肌梗塞；磁共振成像

心脏磁共振成像（cardiac magnetic resonance，CMR）具有无创、分辨力高等优点，逐渐成为评价心肌疾病的重要检查手段。近年来，随着MRI技术的发展，CMR有了新的应用，如定量T1mapping技术，可通过定量的 T1值和细胞外容积值（extracellular volume，ECV）的改变反映心肌损伤的程度，为心肌梗死的诊断、治疗提供参考［1］。人的心脏和小猪的心脏结构差异不大，因此采用小猪动物实验活体CMR检测心肌病变病理生理改变是较好的途径。目前，T1mapping技术是CMR方面的新技术，可通过定量测量增强扫描前后T1值评估心肌损伤程度，为临床治疗提供定量影像证据。由于小猪无法配合，MRI检查，可出现包括呼吸、心率控制、心电监测等方面的问题。笔者在实验中摸索经验形成了一系列MRI检查的解决方案。本文主要探讨CMR扫描方案的优化，初步观察T1mapping定量值在评价心肌缺血或梗死方面的变化。

1 资料与方法

1.1 一般材料 选择13只正常中华小型猪行常规MRI心脏功能检查及负荷心肌灌注。检查1周后栓塞冠状动脉左前降支制作心肌缺血模型猪［2-3］，4周后行第2次MRI检查，2次检查均行增强扫描前后的T1mapping扫描。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器 采用Siemens Skyra 3.0 T及Medtron双筒高压注射器，应用Syngo.via（型号VA20）后处理工作站，对T1mapping平扫和增强扫描图像进行T1值的测定。

1.2.2 扫描参数 ①T1mapping，TR 279.76 ms，TE 1.12 ms，FOV 360 mm×270 mm，层厚8 mm，层距1.6 mm，翻转角35°，TI 180 ms；②心脏电影，FOV 340 mm×284 mm，层厚6 mm，层距1.2 mm，翻转角65°；③负荷心肌灌注扫描采用饱和恢复快速梯度回波序列，TR 151.16 ms，TE 1.1 ms，FOV 360 mm× 270mm，层厚6mm，层距6mm，翻转角10°，TI 95ms。

1.2.3 扫描步骤及定位方案 ①定位（四腔心、二腔心、短轴位）。②电影Cine（四腔心、二腔心、短轴位心底-心尖8层）。③T1mapping，短轴位心尖-中间乳头肌-心底部3层，两腔心1层。④负荷心肌灌注，ATP用量为0.5 mg·min-1·kg-1，注入3 min 30 s后注射对比剂（剂量0.1 mL/kg体质量），流率5 mL/s，生理盐水20 mL，并同时扫描。⑤延迟10 min，复制心脏电影层面。延迟开始时追加对比剂0.2 mL/kg体质量，流率2 mL/s，生理盐水20 mL，延迟10 min行延迟强化扫描。检测心肌缺血、坏死或纤维化情况。⑥T1mapping：短轴位心尖-中间乳头肌-心底部3层，两腔心1层。

1.2.4 影响扫描或图像质量问题及解决方案 ①MRI心电门控监测时，小猪T波异常增高，MRI心电门控技术误认为R波，出现1次心跳看作2次假高

心率状态，心电突发异常，舒张期和收缩期分界不清，图像重建出现双期重影，此时应更换另一种心电门控方式直至触发正常。本研究3例出现此现象，均及时调整至扫描正常。优化方案：针对T波的异常增高，查找原因，确定是由于电极片贴入主动脉区域，导致水磁效应产生，使T波增高，QRS识别错误。对出现T波增高的，移动电极片位置，心电图恢复正常。②增强扫描TI值不准，T1mapping扫描图像质量不佳。优化方案：增强扫描T1mapping，由于对比剂能改变组织的T1值，因此需在TI的预测后，修改T1mapping的TI值，达到最佳效果，一般 TI值约330 ms，效果较好。③心脏位置的不同，猪的心脏结构和人类基本相同，但其位置与人类存在较大差别，一般猪的心房心室平面平行于身体的冠状面，此情况在人类心脏不多见。④针对心率控制问题，麻醉剂需多次少量给药，一次注射时间控制在15 min左右最佳，注射过多易导致心率不稳。

1.3 图像分析 正常小猪与模型小猪的T1mapping图像T1值的测定应用Siemens Syngo.Via（型号VA20）后处理工作站，由同一经验丰富的医师完成，并在后处理过程中添加伪彩，划定合适的ROI测量T1值，进行数据矫正。扫描心尖部-中间乳头肌-左室基底部3层，分别测量平扫和增强扫描心肌每个层面的前间壁和下壁的初始T1值。

1.4 统计学处理 使用SPSS 23.0软件进行统计学分析，采用t检验比较建模前后前间壁与下壁的平扫T1平均值及增强T1平均值。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

13只正常小猪中，1只未参与实验即死亡，1只造模后死亡，1只图像质量差无法分析，10只数据可用于结果分析。对建模前和建模后在增强扫描前后均行T1mapping，扫描短轴位的心尖部-中间乳头肌-左室基底部3层，两腔心1层（图1）。

10只小猪下壁与前间壁栓塞前后T1值对比见表1，模型猪前间壁缺血或坏死时平扫与增强扫描T1值差异有统计学意义（P＜0.05）；建模后前间壁的平扫T1值较建模前明显增大（P＜0.05），而增强扫描后，建模后前间壁T1值明显低于建模前（P＜0.05）。而无明显缺血或坏死的下壁，建模前及建模后的T1值在增强扫描前后变化不大（均P＞0.05）。

表1 13只小型猪下壁与前间壁栓塞前后的T1值对比（±s）

表1 13只小型猪下壁与前间壁栓塞前后的T1值对比（±s）

组别 平扫T1值（t/ms）下壁 前间壁增强扫描T1值（t/ms）下壁 前间壁建模前建模后P值1 152.50± 76.00 1 110.00± 56.90 593.00±19.75 604.40±12.29 1 218.00±297.60 1 298.60±126.00 561.00±14.30 386.30±29.00 0.613 0.006 0.437 ＜0.01

图1 栓塞冠脉左前降支前后的T1mapping平扫数据分析 图1a 栓塞前前间壁与下壁T1值分别为1185ms，1261ms 图1b 栓塞后前间壁与下壁T1值分别为1 487 ms，1 147 ms，可见栓塞后前间壁T1值明显升高，而下壁则变化不大

3 讨论

3.1 本研究通过反复实践，CMR扫描方案得到了优化，极大缩短了检查时间，明确了应对措施，同时图像质量更清晰。扫描方案稍加修改，即可应用于人的心脏扫描，为临床CMR扫描提供实验验证。

3.2 急性心肌缺血或梗死，由于心肌细胞破坏、周围间质水肿、心肌水分增加等会导致初始T1值的增加及增强扫描 T1值的下降［4］，研究［5］认为，平扫 T1mapping技术可用来筛查急性缺血或梗死，但无法评价心肌梗死面积。平扫T1mapping诊断急性心肌梗死的敏感性和特异性可达96%和91%，甚至比T2-STIR更敏感［6-7］。另外，平扫T1mapping还可用于评估心肌缺血，与T2mapping有相同的效能［8］，还可显示心肌水肿等引起的心肌水含量的增加，因此也被应用于诊断心肌炎［9］。

心肌缺血时注射对比剂Gd-DTPA，由于缺血心肌毛细血管减少，导致对比剂在受损组织内残留，进而导致缺血心肌的T1值更降低。

本研究主要栓塞的冠状动脉左前降支近中段，引起左室前壁、前间壁的心肌损伤。笔者应用T1mapping技术扫描，可发现栓塞后的受损心肌平扫T1值明显增高，而增强扫描的缺血心肌相对于正常心肌的T1值明显降低，与既往结果［5］基本一致。本研究发现，左室心肌损伤主要在前间壁等，下壁未见明显变化。因此T1mapping平扫在心肌缺血或梗死的鉴别诊断方面将具有临床意义［2］。

综上所述，T1mapping技术作为CMR的新技术，能够应用Siemens Syngo.via（型号VA20）后处理工作站进行伪彩标记，辅助肉眼观察诊断，可定量测量T1值，提供数值依据，增加诊断精确度。对临床怀疑心肌缺血或梗死患者行T1mapping平扫，测量其ROI的T1值，并与正常组织的T1值比较，即能鉴别心肌损伤程度，为下一步临床治疗提供数据支持。扫描方案优化后，缩短了扫描时间，提高了图像质量，经修改后可应用于人的CMR检查。T1mapping扫描可应用于心肌缺血或梗死的鉴别诊断，由于不注射对比剂，因此具有较强的可行性。但目前对心肌T1值的测量、扫描序列的选择、定位方式、后处理方法等尚缺乏统一标准，健康人心肌中的初始T1值特点尚不明确，有待进一步研究［9］。

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2016-06-16）

10.3969/j.issn.1672-0512.2017.03.016

科技部重点课题973项目（2012CB518503）；国家自然科学基金面上项目（81273674）。

方继良，E-mail：fangmgh@163.com；荣培晶，E-mail：drrongpj@163.com。