2. 延遲—增強(qiáng)成像
正確區(qū)分心肌壞死和心肌頓抑對于選擇再灌注療法非常關(guān)鍵,。最近開發(fā)出的CMRI技
術(shù)作為一種評價(jià)心肌活性的重要的臨床工具而迅速得到普遍應(yīng)用。盡管T2加權(quán)自旋回波(SE)成像,、MR波譜成像以及23鈉和39鉀MR成像技術(shù)已被發(fā)現(xiàn)可用于心肌活性的體內(nèi)評價(jià),，延遲—超增強(qiáng)成像卻是臨床最常用的診斷心肌梗塞的MRI方法。GD-DTPA對比劑靜注體內(nèi)后會擴(kuò)散至心肌的梗塞組織和正常組織的間質(zhì)內(nèi),，15~ 30min后又從活組織內(nèi)重吸收,，從體內(nèi)清除，而重吸收率在發(fā)生急性或慢性壞死的心肌組織內(nèi)顯著降低,。用T1加權(quán)MRI法成像技術(shù)可發(fā)現(xiàn)壞死組織信號強(qiáng)度增高,。圖12顯示了正常、缺血和梗塞區(qū)心肌的信號強(qiáng)度情況,。首過成像與延遲—超增強(qiáng)成像合用可區(qū)分缺血區(qū)和壞死區(qū),。
3. 延遲—超增強(qiáng)MRI成像
分段T1加權(quán)FLASH序列是延遲—超增強(qiáng)MRI成像中最常用的技術(shù)。在采集相位編碼線的每個(gè)片段前,，應(yīng)用翻轉(zhuǎn)恢復(fù)(Inver-sion Recovery,，IR)磁化準(zhǔn)備法使活性心肌處于初始狀態(tài),。如圖13所示，這個(gè)采集過程經(jīng)ECG門控采集每個(gè)心動周期的舒張期圖像,。為獲得足夠的T1弛豫時(shí)間,，必須略去相位編碼線相鄰片段間的心跳時(shí)間。
延遲—超增強(qiáng)成像一般在靜注GD-DTPA對比劑后10~30min內(nèi)獲得,。通常情況下,，在首過灌注期靜注部分劑量的GD-DTPA (0.1mmol/kg)，緊接其后立即注射剩余劑量(0.1mmol/kg),。
用于延遲—超增強(qiáng)MRI成像的屏氣IR FLASH采集法常用參數(shù)為: 在12次心跳間的全部采集時(shí)間內(nèi): TI=200~300ms,，140Hz/像素BW，138×256矩陣,，23線/段,，TR/TE= 8.0ms/4.0ms，翻轉(zhuǎn)角20?30?Ｍ?4為采用此種采集方法獲得的幾個(gè)圖像,。注意心肌組織梗塞區(qū)與正常區(qū)相比,，信號強(qiáng)度明顯增高。
延遲—超增強(qiáng)成像一般是在屏氣條件下件下,，采用分段采集法獲得,。但是，某些病人無法達(dá)到要求的屏氣時(shí)間,，而且其所導(dǎo)致的心律不齊可能因?yàn)殚L度不等的心動周期間不一致的T1恢復(fù)時(shí)間嚴(yán)重影響IR FLASH的圖像真實(shí)性,。IR TrueFISP技術(shù)可縮短TR并提高SNR，因此能在每個(gè)心動周期采集更多的相位編碼線,，這就可能在每次屏氣間采集多個(gè)心臟層面的影像,。但是，IR TrueFISP技術(shù)在延遲—超增強(qiáng)MRI成像中的應(yīng)用文獻(xiàn)報(bào)道不多,，臨床上也未得到驗(yàn)證,。目前來看，IR TrueFISP最重要的應(yīng)用是在單次激勵延遲—超增強(qiáng)成像,，適用于屏氣困難和心律不齊的病人,。單次激勵I(lǐng)R TrueFISP可在每個(gè)心動周期采集到一幅圖像，其常用參數(shù)為: IR= 340ms,，TR/TE=3.0ms/1.5ms,，60度翻轉(zhuǎn)角，975Hz/像素BW,，256×100矩陣以及6mm層厚,。
三 冠脈心血管MR成像
目前已有多種冠心病篩查手段，例如: 超聲心動圖,、核醫(yī)學(xué)技術(shù),、超聲成像等,。有大量接受檢查的病人沒有嚴(yán)重的冠狀動脈疾病，這就需要有一種無創(chuàng),、經(jīng)濟(jì)和可靠的方法直接診斷高危人群中嚴(yán)重的功能性冠心病(管腔直徑減少50%以上),。理想情況下，通過這種篩查方法,，那些未發(fā)現(xiàn)異常的人群可以避免行常規(guī)心血管造影術(shù)帶來的風(fēng)險(xiǎn),，也可節(jié)省高昂的檢查費(fèi)用。理想的檢查手段應(yīng)該提供心臟的解剖學(xué)和功能方面的信息,，而且還可用于評價(jià)介入性治療的效果,。
MRI具有的無創(chuàng)性、無需電離輻射和碘對比劑,、可提供血流動力學(xué),、血管形態(tài)學(xué)信息和心臟三維結(jié)構(gòu)信息以及可能大大低于傳統(tǒng)心血管造影術(shù)的檢查費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，決定了它是一個(gè)高效篩查冠心病的技術(shù)手段,。磁共振血管造影術(shù)(Magnetic Resonance Angiography,，MRA)，這種廣為人知的評價(jià)血管解剖形態(tài)的MR技術(shù),，已成為臨床上用于頭,、頸,、腹部和四肢的常規(guī)檢測手段,。但是，MRA在冠脈疾病的診斷應(yīng)用尚待開發(fā),，許多因素制約了其進(jìn)展,，包括心動和呼吸周期中心臟的運(yùn)動、冠狀動脈直徑很小和高度迂曲的形態(tài),、以及冠狀動脈與心外膜脂肪組織,、心耳冠狀靜脈和大血池緊鄰，缺乏天然的組織間影像對比,。每個(gè)心動周期和呼吸周期間冠狀動脈的空間位移約為幾厘米,。正常人的冠狀動脈近端直徑在2~4mm，很少超過5mm; 而遠(yuǎn)端和分支血管的直徑就更小了,。因此,，冠脈血管影像的獲得需要如下條件: 在心動周期和呼吸周期內(nèi)消除或明顯減低運(yùn)動偽影，感興趣區(qū)的高分辨率容積掃描,，背景噪聲抑制,，最佳影像處理及顯示方法。
在過去15年中,，已開發(fā)出了許多冠脈MRA技術(shù),，目前最大的阻礙是心動周期和呼吸周期中產(chǎn)生的運(yùn)動偽影的限制,。為消除心臟運(yùn)動偽影的影響，ECG觸發(fā)技術(shù)已被用于確保在收縮中期獲得圖像信息; 為消除呼吸運(yùn)動偽影,，已經(jīng)采用了屏氣或?qū)Ш?mdash;回波導(dǎo)引呼吸門控技術(shù)(Navigator-Echo Guided Respiratory Gating)和層面跟蹤技術(shù),。另外一種前景較好的方法是實(shí)時(shí)成像，它需要極快的,、近乎于將運(yùn)動定格的數(shù)據(jù)獲得速度,。下面僅對以上技術(shù)作簡要總結(jié)。
1. 基本成像方法
已有多種方法用于冠脈成像,。大多數(shù)方法的相同之處是基本的序列結(jié)構(gòu)和需要決定成像的最佳平面,。我們將重點(diǎn)討論兩種主要的、經(jīng)過初期臨床試驗(yàn)的冠脈成像方法: 容積目標(biāo)型(Volume-Targeted)屏氣成像和基于導(dǎo)航—回波技術(shù)校正運(yùn)動偽影的自由呼吸成像,。冠脈成像方法中基本的技術(shù)是ECG觸發(fā)和分段的三維方法,，它通過觸發(fā)信號的時(shí)間延遲確保舒張中期的數(shù)據(jù)收集。如果心臟在每次心跳后能準(zhǔn)確復(fù)位,，而且采集窗的長度短于舒張期,，那么這種方法就可以有效地定格心臟運(yùn)動。
采用三維技術(shù)用于冠脈成像所需的全部采集時(shí)間(Total Acquisition Time,，TA)為:
TA=TR×N線×N部分(其中TR為收集一個(gè)線的數(shù)據(jù)所需的重復(fù)時(shí)間; N線為每個(gè)圖像中線的數(shù)目; N部分為圖像容積的分區(qū)數(shù)目),。例如: TR=4.0ms，N線=90和N部分=8時(shí),，全部采集時(shí)間需要2880ms,，即如果每次心跳的采集窗長度為120ms(每次心動收集30個(gè)線)，完成全部檢測則需要24次心跳,。將所有心跳時(shí)收集到的數(shù)據(jù)融合于k-空間,，進(jìn)行傅立葉變換來重建圖像。這種方法被稱作分段數(shù)據(jù)采集,，其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)空間采集于每次心跳,。
在每次心跳中采集數(shù)據(jù)前，有一個(gè)可選擇性的磁化準(zhǔn)備(Magnetization Preparation)階段用來抑制心肌和心外膜的脂肪組織信號,。已將T2準(zhǔn)備(T2 Preparation)以及磁化轉(zhuǎn)移飽和技術(shù)用于提高血液與心肌間的對比度,。如果采用了自由呼吸方法，就可以收集每次心跳的導(dǎo)航回波數(shù)據(jù),。
2. 容積目標(biāo)型三維屏氣冠脈MRA成像
在容積目標(biāo)成像(Volume-Targeted Imaging)中,，薄層平板屏氣掃描需要覆蓋主要冠脈分支，需要重復(fù)多次掃描來覆蓋冠脈—前降支(LAD),、回旋支(LCX),、左冠狀動脈主干(LM)和右冠狀動脈(RCA)。由于每次屏氣掃描的容積覆蓋范圍有限，優(yōu)化平面設(shè)置以獲得最大的掃描覆蓋范圍很關(guān)鍵(見圖15),。容積目標(biāo)型成像法在將每次掃描的成像時(shí)間減低至最少的同時(shí),，還可以覆蓋足夠容積的主要冠脈分支，因此已成為冠脈成像中一種高效的實(shí)用手段,。
3. 對比增強(qiáng)的FLASH
屏氣法冠脈MRA需要短的TR在有限的成像時(shí)間內(nèi)獲得足夠的空間分辨率,。而高的接收信號帶寬和血流信號飽和會降低SNR，而且延長的觸發(fā)延遲時(shí)間導(dǎo)致血液和背景組織(如心肌)的大量縱向磁化恢復(fù),。因此,，ECG觸發(fā)的舒張期數(shù)據(jù)采集圖像需要T1與質(zhì)子密度加權(quán)獲得有限的血流增強(qiáng)。結(jié)果是可變的血流背景CNR,，導(dǎo)致心肌組織中的冠脈遠(yuǎn)端對比度降低,。磁化轉(zhuǎn)移預(yù)脈沖和T2準(zhǔn)備已被用于抑制心肌信號。但是,，這些磁化準(zhǔn)備進(jìn)一步降低了冠脈的SNR,。
縮短T1的對比劑的應(yīng)用為MRA的全身應(yīng)用帶來了新進(jìn)展。MRA極顯著地提高了血流SNR,，并且容許在高性能梯度系統(tǒng)下采用短重復(fù)時(shí)間; 它還可用磁化準(zhǔn)備方法抑制背景組織信號,，可以不受周圍背景組織干擾清晰地描繪冠脈血管的形態(tài)。另外,，血流信號強(qiáng)度更多地受血流影響,，這對于發(fā)現(xiàn)血液流速減慢和診斷血管疾病都有重要意義。
采用三維屏氣MR成像可將磁化準(zhǔn)備,、對比增強(qiáng)和容積目標(biāo)型的方法優(yōu)化以提高SNR,、CNR空間覆蓋和血管形態(tài)的描述。每次心跳中,，因被檢對象心率的不同,，可采集到25或31個(gè)共面相位編碼步數(shù),。TR為3.8ms時(shí),，每次心跳的數(shù)據(jù)獲得時(shí)間分別為95或118ms。需要3次心跳以交錯(cuò)的方式覆蓋三維K-空間的每個(gè)Kx-Ky平面,。其它成像參數(shù)包括: TE=1.9ms,、22???恰⒐裁娣直媛飾?1.4~2.0)mm×(1.0~1.2)mm,、平板厚24~32mm,、分區(qū)數(shù)8、層厚3~ 4mm,，成像時(shí)間: 24次心跳的長度為250~300ms的翻轉(zhuǎn)恢復(fù)時(shí)間(Inversion Recovery Time,，TI)用于抑制心肌組織，同時(shí)容許血流信號幾乎完全恢復(fù),。在相位編碼方向以中心序列和在分區(qū)編碼方向以線性序列采集數(shù)據(jù),。
分別靜注20mL的對比劑兩次,，每次注射后行掃描一次。兩次掃描分別覆蓋左,、右冠脈,。對比劑均采用Spectris MR注射器，注射時(shí)間20s以上,，注射速率1mL/s,。為測定對比劑注射與數(shù)據(jù)采集開始間的延遲時(shí)間，可以注射小劑量的試驗(yàn)性團(tuán)塊對比劑,，對主動脈根部動態(tài)掃描以評估對比劑注射與血流信號增強(qiáng)達(dá)峰值間的時(shí)間延遲,，然后應(yīng)用這個(gè)延遲時(shí)間作為全劑量對比劑注射與冠脈MRA數(shù)據(jù)采集開始的延遲時(shí)間。每次掃描時(shí)對比劑注射時(shí)間與數(shù)據(jù)采集時(shí)間相同,。
圖16所示為同一個(gè)對象的兩次目標(biāo)掃描,，左右冠脈輪廓描述更加清晰。在注射對比劑前的影像中,，因?yàn)檠鱏NR較低并且血流與周圍組織間的對比度也較低,，冠脈血管幾乎辨認(rèn)不清。而注射對比劑后,，血流信號提高,、心肌信號被抑制，因此冠脈血管輪廓清晰且與周圍相鄰心室分界清晰,。重新處理三維影像可以獲得更全面的冠脈圖像(見圖17),。
對比增強(qiáng)的FLASH序列成像的主要優(yōu)點(diǎn)是: 明顯抑制背景組織信號，同時(shí)在血流T1足夠短時(shí)增強(qiáng)血流信號,，因此較其他磁化準(zhǔn)備方法獲得更高的對比度,。提高CNR對左冠脈和右冠脈的遠(yuǎn)端成像尤為重要，因?yàn)樗鼈兣c心肌和肝臟等背景組織緊密相鄰,。
然而,，這種技術(shù)也有不足之處: 受對比劑劑量的限制，每次成像過程的掃描次數(shù)有限; 易受對比劑注射和數(shù)據(jù)采集間計(jì)時(shí)誤差的影響,，可能影響圖像質(zhì)量,。因此，如果某次掃描由于任何原因不甚理想,，重復(fù)掃描的機(jī)會很有限,。近來在血池對比劑研究中的進(jìn)展可能減少這些潛在缺陷的影響。
4. 三維屏氣容積目標(biāo)型TrueFISP
自上個(gè)世紀(jì)90年代末期先進(jìn)的MR成像系統(tǒng)開始應(yīng)用以來,，由于其容許短TR(如少于4ms)并且提高了靜磁場均勻性,，TrueFISP已成為心血管成像的一種方法。圖18為三維屏氣TrueFISP冠脈成像的示例，其成像參數(shù)為: TR/TE=3.5ms/1.4ms,、70度翻轉(zhuǎn)角,、FOV= (180~250)mm×(380~400)mm，采集矩陣: (160~175)×512,，每個(gè)心動周期的線數(shù): 35~43(取決于心率),，讀出帶寬: 650Hz/像素，平板厚度: 18mm,，分區(qū)數(shù): 6(12個(gè)插值),，共面分辨率: (1.0~ 1.6)mm×(0.74~0.78)mm，掃描時(shí)間: 深吸氣后屏氣時(shí),，24~30次心跳,。MRI檢查為1.5T的全身掃描，高效的梯度子系統(tǒng)(最大梯度值: 40mT/m,，最大梯度斜率: 200mT/m/ms),。
TrueFISP MRA不需要應(yīng)用對比劑增強(qiáng)，因此,，如果由于任何原因?qū)е碌膱D像掃描質(zhì)量不滿意,，可以在同一掃描中重復(fù)進(jìn)行。采用TrueFISP技術(shù)行冠脈成像時(shí)的主要問題是與靜磁場不均勻性相關(guān)的偽影,。精細(xì)的場強(qiáng)調(diào)整有幫助,，但是由于在心肺交界處存在運(yùn)動、血流和靈敏度方面的變化,，場強(qiáng)調(diào)整不一定完全保證感興趣區(qū)的最佳磁場設(shè)置,。減少非共振作用效果的方法包括不對稱采樣縮短TR，可變翻轉(zhuǎn)角準(zhǔn)備和頻率搜索掃描,。T2準(zhǔn)備法也被應(yīng)用于提高冠脈和心肌間的對比度,。
5. 自由呼吸和實(shí)時(shí)層面校正的冠脈造影
屏氣冠脈成像的主要問題是受成像時(shí)間所限，SNR和空間分辨率較低,。一種解決方法是在自由呼吸期間采集數(shù)據(jù),。通過在實(shí)時(shí)成像時(shí)改變薄層位置來校正對k空間不同部分?jǐn)?shù)據(jù)采集中的呼吸運(yùn)動導(dǎo)致的冠脈位移，因此可以在同一薄層位置采集到全部的K空間數(shù)據(jù),，克服了呼吸運(yùn)動造成的位移問題,?？梢酝ㄟ^收集沿橫膈頂部頭—尾方向的導(dǎo)航回波,，獲得在數(shù)據(jù)采集過程中的冠脈位移的參考值(圖19)。對橫膈的位移進(jìn)行監(jiān)控(圖20)并以0.6的校正因子將其轉(zhuǎn)換為冠脈運(yùn)動位移,。圖21所示為應(yīng)用此種技術(shù)獲得的冠脈影像,。一項(xiàng)有7個(gè)研究機(jī)構(gòu)和109個(gè)受試者參與的多中心研究對疑似冠心病的病人進(jìn)行了導(dǎo)航—回波導(dǎo)引的冠脈MRA精確度的評估。結(jié)果發(fā)現(xiàn): 冠脈MRA可以確診(或排除)LM或三支血管病變，該研究還發(fā)現(xiàn): MRA的陽性預(yù)測值較低,，意味著存在大量的假陽性結(jié)果,，這就需要改進(jìn)技術(shù)提高空間分辨率和減少偽影來降低假陽性率。
自由呼吸和實(shí)時(shí)層面校正的冠脈造影與屏氣成像相比,，延長了成像時(shí)間，提高了SNR和空間分辨率,。但是,，這種技術(shù)易受不完全運(yùn)動補(bǔ)償或延長的成像時(shí)間導(dǎo)致的呼吸型態(tài)或橫膈位移的不連續(xù)性的影響。另外還有基于橫膈位移變化選擇成像層面校正因子的問題,。采用磁化準(zhǔn)備和SENSE因子為2的自由呼吸TrueFISP技術(shù)進(jìn)行了全心冠脈MRA,。圖22為影像示例。
新近開發(fā)的血池對比劑為提高冠脈MRA的SNR和空間分辨率帶來了希望,。與目前臨床上常用的細(xì)胞外對比劑相比,，這些新的對比劑在血池的停留時(shí)間更長，T1弛豫時(shí)間更長,。目前,，有幾種冠脈成像用血池對比劑正處于不同的臨床試驗(yàn)階段; 這些新開發(fā)的對比劑具有更長的,、更顯著的T1縮短效應(yīng),，而且在成像時(shí)間約為10min的自由呼吸期間增強(qiáng)血流信號，便于采集數(shù)據(jù)(圖23),。這些對比劑可以在一次自由呼吸掃描中覆蓋全心,。圖24為采用容積再現(xiàn)方法對所有重要的冠脈血管以及它們與心室的關(guān)系進(jìn)行了描述。
在提高場強(qiáng)條件下的成像可以改善目前1.5T時(shí)冠脈MRA在SNR和空間分辨率上的不足,。理論上講,，SNR與靜場的場強(qiáng)直接相關(guān)。近來3.0T系統(tǒng)已獲準(zhǔn)臨床應(yīng)用,，有可能提高SNR和分辨率,。盡管3.0T冠脈MRA在技術(shù)上還有許多待改進(jìn)之處，但是0.5T條件下,，應(yīng)用這種技術(shù)已獲得有前景意義的結(jié)果(圖25),。
6. 討論
過去10年中，在冠脈MRA的技術(shù)上和首期臨床試驗(yàn)中均已取得重要進(jìn)展,。目前的MR技術(shù)已可連貫地為健康志愿者和冠心病病人描繪冠脈主干近端和中部的血管輪廓,，空間分辨率可達(dá)1.5mm3,。心血管MR成像陰性預(yù)測值較高,，可能對擬行傳統(tǒng)心血管成像檢查的病人排除冠脈近端(LM或三支血管病)的嚴(yán)重病變有用; 極適用于發(fā)現(xiàn)冠脈異常,。盡管臨床研究結(jié)果令人鼓舞(靈敏度68%~94%，特異性57%~97%),，但是單獨(dú)應(yīng)用MRA還不能完成常規(guī)的冠脈疾病診斷,。其主要問題是: 較低的空間分辨率，無法對狹窄情況量化,，無法連貫地描述冠脈遠(yuǎn)端和分支血管，影像質(zhì)量受設(shè)備,、操作者和病人配合情況影響,，存在某些技術(shù)上的不足以及較低的陽性預(yù)測值。
多層CT作為一種替代性的微創(chuàng)冠脈成像方法,，已經(jīng)顯現(xiàn)出前景性的結(jié)果。多層CT優(yōu)于MRI之處在于速度快,、分辨率高; 但是,，多層CT需要應(yīng)用電離輻射和碘對比劑。如果存在高密度的鈣化灶,，診斷管腔狹窄就會出現(xiàn)困難,。在心動周期的次佳時(shí)間重建影像可能導(dǎo)致偽影與狹窄混淆。MRI的主要優(yōu)點(diǎn)是在同一設(shè)置條件下,，獲得冠脈病變的全面信息，如形態(tài)學(xué),、功能,、血流動力學(xué)以及代謝方面的信息。冠脈MRA技術(shù)上的改進(jìn)將使其成為這種獲得全面檢查信息的一種重要手段,。
冠脈心血管MR成像的目的是檢查嚴(yán)重的臨床意義的管腔狹窄,，但是,，急性缺血性冠脈血管病征常由輕—中度的狹窄性冠脈斑塊破裂引起,，進(jìn)而形成栓塞，所以在脆性斑塊造成嚴(yán)重后果前及時(shí)檢測很重要,。近來在利用MRI描述動脈血管壁形態(tài)和評價(jià)斑塊形成方面已有較大進(jìn)展,。早期的研究主要集中于頸動脈和主動脈,。需要獲得質(zhì)子密度加權(quán),，T1加權(quán)和T2加權(quán)成像來精確測定斑塊的多種成分,。圖26為一個(gè)示例,。近來發(fā)現(xiàn)有可能利用MRI檢測冠脈斑塊。主要的障礙同樣是需要克服心臟運(yùn)動和呼吸運(yùn)動造成的偽影問題,。冠脈血管壁成像主要采用二維ECG觸發(fā)黑血快速自旋回波序列技術(shù),。Fayad和Botnar等人最先發(fā)現(xiàn)了可用MRI描述冠脈壁形態(tài),、檢測冠脈斑塊,。采用屏氣或?qū)Ш?mdash;回波方法來消除呼吸運(yùn)動偽影。典型的共面分辨率為0.5~1.0mm,，層厚為2~5mm。
