運動相位糾正技術與節段法相位技術在磁共振心肌延遲增強中的對比研究

樊紅霞，尹剛，楊新令，陸敏杰， 趙世華

臨床研究

運動相位糾正技術與節段法相位技術在磁共振心肌延遲增強中的對比研究

樊紅霞*，尹剛，楊新令，陸敏杰， 趙世華

目的: 對比運動矯正相位敏感反轉恢復序列（PSIR SSFP MOCO）與快速擾相梯度回波相位敏感反轉恢復序列（PSIR segmented）在磁共振心肌延遲增強中的優勢。

方法: 回顧56例同時采用PSIR segmented（PSIR segmented組）和PSIR SSFP MOCO（PSIR SSFP MOCO組）兩種掃描方式行磁共振心肌延遲增強掃描的患者的影像資料，對比分析兩組圖像的主觀質量評分（4級），并配對對比分析兩組中正常心肌、異常強化心肌及左心室腔內圖像的信噪比和相對信噪比。

結果: PSIR segmented組圖像質量主觀評分結果：4分、3分、2分和1分組依次占28.6%、41.1%、28.6%和1.8%。PSIR SSFP MOCO組圖像質量主觀評分為4分的比例為96.4%，顯著高于PSIR segmented組（P＜0.001），3分占3.6%,1分或2分均為0%。PSIR SSFP MOCO組圖像正常心肌信噪比（4.70±3.47 vs 3.64±3.2， P=0.074）、異常心肌信噪比（52.58±36.58 vs 27.65±18.47，P＜0.001）及左心室血池的信噪比（40.52±33.97 vs 23.14±11.46，P＜0.001）均高于PSIR segmented組。PSIR SSFP MOCO組圖像異常強化心肌與正常心肌的相對信噪比（47.46±33.97 vs 23.75±16.68，P＜0.001）、異常強化心肌與左心室血池的相對信噪比（8.53±17.77 vs 4.54±10.10，P=0.181）及左心室血池與正常心肌的相對信噪比（35.82±25.72 vs 19.49±9.44，P＜0.001）也均顯著高于PSIR segmented組。

結論: 與PSIR segmented序列相比，采用PSIR SSFP MOCO序列能夠獲得更高比例的高質量心肌增強延遲圖像。

磁共振成像；延遲增強；心肌強化

(Chinese Circulation Journal, 2017,32:908.)

磁共振成像（MR）對比劑延遲強化（LGE）是一種檢測缺血性和非缺血性心肌病心肌壞死、心肌纖維化的無創、高效且分辨率高的影像技術[1,2]，廣泛應用于臨床[3,4]。目前廣泛應用的延遲強化序列為快速擾相梯度回波相位敏感反轉恢復序列（PSIR segmented），具有空間分辨力高、單次屏氣成像、無需手動設置翻轉時間（TI）的優點，廣泛應用于臨床。但是該序列由于采用節段法掃描，容易受呼吸運動及心臟跳動的影響而產生運動偽影，尤以心功能差、屏氣能力欠佳或心律失常的患者為甚，而臨床工作中大約1/3的心血管病患者屬于上述情況。隨著MR系統軟硬件的提升，運動矯正相位敏感反轉恢復SSFP序列（PSIR SSFP MOCO）作為心肌延遲掃描的新序列已開始應用于臨床，它采用信噪比（SNR）更高的穩態自由進動技術與運動偽影糾正技術，有望克服傳統延遲增強序列的局限性。本研究擬對上述兩個序列進行對比分析，評估其在LGE中的優缺點，為確定最佳MR掃描序列方案提供參考，更好地為臨床服務。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取2015-03至2015-09期間來中國醫學科學院阜外醫院行MR心臟掃描的患者，從中篩查同時采用PSIR segmented（PSIR segmented組）和PSIR SSFP MOCO（PSIR SSFP MOCO組）兩種掃描方式行心肌延遲增強掃描的56例患者。病例排除標準：只采用PSIR segmented或者PSIR SSFP MOCO其中一種掃描方式行心肌延遲增強掃描的患者；年齡小于18歲者。

1.2 兩種序列的掃描方法（表1）

采用Siemens Avanto?超導型1.5T MR成像儀，心電門控采用MR兼容的無線矢量心電門控板。增強掃描使用注射器為磁共振兼容的雙筒Medrad?高壓注射器, 對比劑為扎噴替酸葡甲胺（Gd-DTPA）。

掃描前需進行呼吸訓練。患者采用仰臥位，將相控陣線圈置于患者前胸，胸前導聯心電門控技術，外加呼吸門控。于對比劑（0.2 mmol/kg）注射5～10 min 后，分別采用PSIR segmented和PSIR SSFP MOCO兩種序列分別掃描，層面方向包括標準二腔心垂直長軸位及四腔心水平長軸面和8層左心室短軸切面，兩種掃描方式均在給藥后10～20 min內完成。

表1 兩種序列的掃描成像參數

1.3 圖像分析（圖1）

所得圖像均傳送到專業圖像工作站Augus?處理，由2名專長于心血管疾病影像診斷資深醫師盲法（不了解患者情況）進行定量和定性分析。圖像定量分析：延遲增強心肌內出現異常高信號,其信號強度大于遠處正常心肌信號強度。本研究分別計算正常心肌、異常強化心肌及左心室腔內的SNR，SNR定義為感興趣區（ROI）的信號強度（SI）與背景噪聲強度（SD）的比值，即SNR=SI/SD。ROI分別放置于正常心肌、異常強化心肌、左心室腔內及胸壁外，面積大小約0.1 cm2（包含6個像素），記錄ROI內的SI及SD值（圖1）。對比信噪比（CNR）定義為兩種組織SI的相對差別，即CNR=SNR1-SNR2。定性分析：對圖像質量進行主觀評分。4分：圖像清晰無偽影，強化與非強化區域清晰；3分：圖像有少許偽影，可分辨強化與非強化區域；2分：圖像偽影明顯，強化區域可疑，不能明確判定；1分：圖像偽影嚴重，不清晰，無法確定強化及非強化區域。如兩名醫師初始圖像質量判斷不一致，協商后作出最后判斷。

圖1 正常心肌、異常強化心肌及左心室腔內的信噪比分析

1.4 統計學方法

采用SPSS 23.0 統計軟件對所得數據進行分析，心肌延遲增強主觀質量評分比例采用χ2檢驗，計量資料以均數±標準差（）表示，采用配對t檢驗比較兩種序列的SNR和CNR的差異，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 56例患者的一般臨床資料（表2）

入選的56病患者中，17例為心律失常患者，包括心房顫動8例，心房撲動1例，頻發室性早搏3例，房室傳導阻滯5例。所有患者都順利完成掃描，獲得具有診斷意義的圖像。

表2 56例患者的一般臨床資料[例（%）]

2.2 兩種序列掃描組圖像質量的主觀評價（表3、圖2）

兩組圖像質量半定量評價評分結果顯示：PSIR SSFP MOCO組掃描獲得的4分高質量圖像比例顯著高于PSIR segmented組（96.4% vs 28.6%，P＜0.001）。如圖2所示，采用PSIR segmented序列掃描圖像不理想的兩例患者（評分分別為2分及1分），采用PSIR SSFP MOCO序列掃描后則均獲得評分為4分的高質量圖像。

表3 兩種序列掃描組圖像質量盲法評分結果 [n=56，例（%）]

圖2 兩種序列對相同患者進行掃描后的圖像質量對比

2.3 兩種序列掃描圖像SNR和CNR的比較（表4、圖3）

PSIR SSFP MOCO組中異常強化心肌的SNR約為PSIR segmented組的2倍；PSIR SSFP MOCO組中異常強化心肌與正常心肌的CNR、左心室血池與正常心肌的CNR、異常強化心肌與左心室血池的CNR都是PSIR segmented組的2倍左右。PSIR SSFP MOCO組的CNR差異明顯優于PSIR segmented組（P＜0.001）。

如圖3所示，PSIR SSFP MOCO組圖像中正常心肌、異常強化心肌及左心室血池的SNR和相互之間的CNR均高于PSIR segmented組。

表4 兩組圖像SNR和CNR的比較結果（n=56，）

表4 兩組圖像SNR和CNR的比較結果（n=56，）

注：PSIR segmented：快速擾相梯度回波相位敏感反轉恢復序列；PSIR SSFP MOCO：運動矯正相位敏感反轉恢復SSFP序列；SNR：信噪比；CNR：對比信噪比

圖3 兩種序列對相同患者進行掃描后的圖像質量對比

3 討論

如何簡便、無創、準確判斷左心室（包括梗死區和非梗死區）形狀和大小的改變，對臨床治療方案的選擇和預后估測有重要價值[5]。MR心肌延遲增強成像作為經典的心血管磁共振心肌組織特異性成像已廣泛應用于臨床：在缺血性心肌病中，它是目前評估瘢痕心肌的金標準，廣泛應用于診斷心肌缺血和指導血管重建[6]；在非缺血性心肌病中，不但用于心肌病的診斷與鑒別診斷，更是評估預后與危險因素分層的重要指標[7]。然而，傳統的節段法PSIR LGE成像質量依賴于患者良好的屏氣能力與規律的竇性節律，而大約1/3接受心臟MR的心血管病患者無法同時滿足上述兩項條件（心功能不全屏氣能力差或各種心律不齊等因素），以致產生嚴重的運動偽影，影響圖像判讀。另外非缺血性心肌病的檢查對于圖像要求更高，彌漫性或斑片狀增強掃描需要更高的SNR[8]。而且心肌纖維化和瘢痕可引發心室收縮功能障礙和心律失常[9]。由于心臟本身的跳動和成像時間的限制，要獲得清晰高質量的圖像，對延遲增強成像技術的要求更高。

目前廣泛應用的PSIR segmented序列，由快速擾相梯度回波和PSIR相結合組成。該序列是K空間節段填充，多個心動周期的數據整合重建成一副圖像。1次屏氣只采集1層, 但1 次掃描可同時得到兩組圖像, 1 組為經典的快速擾相梯度回波圖像，另1組為相位重建圖。PSIR segmented適用于正常心律或易于配合的患者，當屏氣不好或心律不齊時，或屏氣時的心律與自由呼吸時的心律狀態不一樣，這時就容易產生運動偽影，導致掃描的圖像不清晰甚至不能診斷。

穩態自由進動序列SSFP（Single Shot True-FISP PSIR）序列是一個超快掃描序列，近幾年開始應用。SSFP序列與擾相梯度回波序列最大的不同是，數據采集后橫向平面的自旋回波信號重新聚相，對下一個α射頻脈沖自旋的激發仍有貢獻，因此具有流動補償效應，不會產生因流動所致的失相位作用，使得到的圖像的SNR較高[10]。程巍等[11]的研究結果表明，SSFP不僅在測量心肌體積方面與PSIR segmented的差異無統計學意義，在梗死區域的判斷及量化方面也較為一致，證明了該序列檢測心肌梗死準確、有效，進一步證明增強SSFP可作為評估LGE的技術。但該序列是在一個心動周期舒張末期的單次采集，圖像的空間分辨率差。

新的MOCO技術基于采集周期的運動偽影矯正算法[12]，利用人的呼吸、心跳運動的規律性，在成像頻率的相位偏移也具有一定的規律性，進行運動矯正。MOCO與PSIR SSFP掃描序列相結合兩者具有很好的一致性。國外一些研究亦提示,甚至在自由呼吸狀態下，竇性心律患者可直接采用MOCO技術掃描[13-15]。本次收集的病例中就有17例心律失常患者，包括心房顫動8例，心房撲動1例，頻發室性早搏3例，房室傳導阻滯5例，PSIR SSFP MOCO組全部取得評分4分的結果，但在PSIR segmented組中這17例患者的掃描圖像評分相對較差（4分4例；3分7例；2分5例；1分1例）。PSIR SSFP MOCO組中2例患者掃描圖像獲得3分，1例患者在PSIR segmented組的掃描圖像評分也是3分，但由于患者循環較快，先進行PSIR segmented掃描，再進行PSIR SSFP MOCO掃描，左心室血池內對比劑的濃度下降太快，造成CNR較差，評分較低；另外1例為急性心肌炎患者，患者屏氣配合較差，PSIR segmented組評分為2分，PSIR SSFP MOCO組的評分相對有所提高，但沒有達到4分。我們的分析結果顯示，PSIR SSFP MOCO組無評分為1分或2分的患者，PSIR SSFP MOCO組4分圖像的比例明顯高于PSIR segmented組（96.4% vs 28.8%）。

PSIR SSFP MOCO組的圖像中正常心肌、異常心肌及左心室血池的SNR和相互之間的CNR均高于PSIR segmented組，前者均為后者的2倍以上；PSIR SSFP MOCO組中正常心肌和異常強化心肌的CNR、異常強化心肌和左心室血池的CNR也是PSIR segmented組的2倍左右；PSIR SSFP MOCO組的CNR差異明顯優于PSIR segmented組。與PSIR segmented序列相比，PSIR SSFP MOCO序列血池和心內膜下異常心肌的信號對比度大，能準確檢出病灶的大小及范圍，對病變的顯示也更清晰，其圖像質量明顯優于PSIR segmented組（圖3）,圖像的空間分辨力以及心肌強化的顯示都得到顯著提高，可有效運用于心臟延遲增強掃描中。這與Lin等[16]研究的MOCO SSFP序列在評估非缺血性心肌病患者的左心室心肌纖維化時圖像質量明顯優于自由呼吸單次激發SSFP序列及屏氣快速FLASH序列的結果相符，進一步證明PSIR SSFP MOCO序列所得圖像質量明顯高于PSIR segmented掃描圖像。

本研究的局限性為：（1）本研究僅涉及圖像質量對比，未對延遲強化/心肌纖維化的大小和程度進行對比分析；（2）本研究入選疾病種類較廣，相對每類疾病的例數有限，未對各種疾病進行圖像質量的亞組分析，未來有必要對不同疾患進行進一步深入研究。

總之，與PSIR segmented序列相比，PSIR SSFP MOCO序列心肌延遲增強掃描具有更高的CMR和SNR，且對不能屏氣配合和（或）心律不齊的患者具有很好的相容性，值得推廣應用。

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Comparison of Motion-corrected of Phase Sensitive inversion Recovery and Segmented Phase Sensitivity Inversion Recovery in MRI Myocardial Enhancement

FAN Hong-xia**, YIN Gang, YANG Xin-ling, LU Min-jie, ZHAO Shi-hua.
Department of Radiology, Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital, CAMS and PUMC, Beijing (100037), China

Objective: To compare the image quality between motion-corrected of phase sensitive inversion recovery SSFP (PSIR SSFP MOCO ) sequences and segmented phase sensitivity inversion recovery turbo fast low angel shot PSIR (PSIR segmented turbo Flash) sequences in MRI myocardial enhancement.

Methods: A total of 56 patients with PSIR segmented and PSIR SSFP MOCO for myocardial enhancement were retrospectively studied. Subjective quality score (grade1-4), signal to noise ratio (SNR) and relative SNR of normal myocardium, abnormal enhancement of myocardium and left ventricular chamber images were paired and compared between 2 different LGE techniques.

Results: Subjective quality scores in PSIR segmented group were as 4 points 28.6%, 3 points 41.1% , 2 points 28.6%, 1 point 1.8% respectively. In PSIR SSFP MOCO group, 4 points was 96.4% which was higher than PSIR segmented group, P＜0.001, 3 points 3.6%, 2 points and 1 point were both 0%. The following SNRs were higher in PSIR MOCO SSFP group than PSIR segmented group as in normal myocardium (4.70±3.47) vs (3.64±3.2), P=0.074; in abnormal myocardium (52.58±36.58) vs (27.65±18.47), P＜0.001 and in left ventricular chamber (40.52±33.97) vs (23.14±11.46), P＜0.001 respectively. The following relative SNRs were higher in PSIR MOCO SSFP group than PSIR segmented group as in normalto abnormal myocardium (47.46±33.97) vs (23.75±16.68), P＜0.001; abnormal myocardium to left ventricular chamber (8.53±17.77) vs (4.54±10.10), P=0.181 and left ventricular chamber to normal myocardium (35.82±25.72) vs (19.49±9.44), P＜0.001 respectively.

Conclusion: Compared with PSIR segmented sequence, PSIR SSFP MOCO technique can obtain better quality of delay-enhanced myocardial images.

Magnetic resonance imaging; Delayed enhancement; Myocardial enhancement

LU Min-jie, Email: coolkan@163.com

2017-01-08）

（編輯：朱柳媛）

首都臨床特色臨床應用研究基金（Z151100004015141）；國家自然科學基金（81571647）；北京自然科學基金（7152124）

100037 北京市，中國醫學科學院 北京協和醫學院 國家心血管病中心 阜外醫院 磁共振影像科

樊紅霞 主管技師 學士 主要從事心臟磁共振研究 Email: 13701081663@139.com 通訊作者：陸敏杰 Email: coolkan@163.com*現在空軍總醫院磁共振科工作**Now working at Air Force General Hospital

R54

A

1000-3614（2017）09-0908-05

10.3969/j.issn.1000-3614.2017.09.018