心臟磁共振電影成像質控因素探討

郭紅梅

心臟磁共振成像（Cardiac MR，CMR）近年來成為磁共振臨床應用的一個新熱點，這主要源于磁共振成像具有更豐富的軟組織對比度，因而可以為心臟病變的診斷和鑒別診斷提供更豐富的影像學信息；隨著各廠家磁共振硬件平臺特別是梯度性能的不斷提升也使得磁共振心臟成像更簡便易行。但是心臟磁共振成像也是所有磁共振成像中挑戰最大的部位，首先心臟掃描受雙重運動即呼吸運動和心臟自身跳動影響，這對于患者和掃描者而言都是一個挑戰。從患者角度來看患者的屏氣能力、心律是否規整等都會直接影響最后的圖像質量并進而影響診斷性能；而對于掃描者而言能否成功訓練屏氣配合度，合理設定各種掃描參數如心電門控變量、成像序列參數以及掃描規范化等往往是影響圖像質量的更重要因素。在所有心臟磁共振成像序列中，心臟電影成像占有重要的臨床地位，因為它能動態反映心臟的功能狀態，而結合特定的分析尚能得到很多反映心功能的參量，如心輸出量、心室收縮、舒張末期容積等，故心臟電影成像也稱為心臟功能成像。本研究通過實驗設計調整掃描參數、心律藥物調控及不同勻場方法并回顧性分析圖像質量，探討心臟電影掃描中的質控因素。

1 材料與方法

1.1 研究對象選擇2014～2015年本院門診和住院部心臟磁共振檢查患者25例，男16例，女9例，年齡32～55 歲；其中冠心病18 例，肥厚性心肌病3 例，特發性心肌炎4例。在心臟電影掃描過程中根據實驗設計調整參數：①調整VPS（每個心動周期內所采集的K 空間數目），并把門控狀態從回顧性門控切換到前瞻性門控，以確定當前VPS下所允許采集的時相數。在VPS 調整中人為增加VPS 和減低VPS，分別做到若用前瞻性門控時所允許采集時相數小于或大于心臟電影采集時默認的時相數20。②詳細記錄心律狀態：是否規整、心率次數以及當前心率下若用前瞻性門控可允許采集的時相數；對于心率過快尤其是合并不齊者在臨床醫生指導下適當服用倍他洛克，待心率平穩后再次掃描；③對比不同勻場的影響：掃描時施加或不施加局部勻場。是否施加局部勻場對比僅在低VPS選項下進行，以克服影響心臟電影圖像的復雜性。

1.2 設備和方法所用設備為GE 公司Signa 1.5T HDxt 磁共振，采用相控陣8 通道心臟專用線圈；采用呼吸門控和心電向量門控；掃描前進行深入溝通并訓練患者吸氣、呼氣以及屏氣；掃描序列為Fiesta Cine，TR3.7ms，TE1.6ms，采集矩陣224×256，FOV32cm，層厚8mm，層間距2mm，施加并行采集技術ASSET，每次屏氣時間9～11s。

1.3 質控因素為更客觀地分析掃描參數和方法對電影圖像的影響，所有調整在相應序列上均進行注釋說明，同時盡量確保對比掃描時在同一屏氣時相進行，序列對比時如心率發生變化進行詳細記錄。

1.4 圖像分析在不告知具體掃描參數或掃描方法前提下由3位副主任醫師對圖像質量進行盲評并綜合討論后進行評分，圖像質量優異5 分，良好4 分，模糊或偽影干擾嚴重3分。

2 結果

2.1 不同VPS 對比對比兩組不同VPS心臟電影圖像，25例高VPS電影圖像中評分為5分者4例，評分為4分者8例，圖像分辨率尚可但圖像偏模糊，13例評分為3 分，圖像明顯模糊；在25 例低VPS 心臟電影圖像中評分為5分者19例，評分為4分者3例，評分為3分者3例，而回顧分析心電記錄評分4分以下者掃描過程中心率欠平穩，變化幅度大，為70～120次/min。

2.2 心律調整前后對比25 例患者中有8 例心率過快且明顯不齊，在臨床醫師指導下給予倍他洛克，服藥后心率平穩后掃描。8例患者服藥前低VPS掃描下評分均為4 分以下，服藥后除2 例掃描中心率仍大幅度變化的患者在低VPS 下掃描評分仍為3分，其余6例在低VPS下掃描評分均達5分。

2.3 不同勻場方法對比不同勻場方法對比僅在低VPS 下進行。在施加局部勻場的25 例圖像中22 例圖像信號強度均勻，血流信號亮度均一，未見磁敏感偽影；有3例圖像中可見血流信號不均勻，其中有2例為服藥后心率仍明顯不齊者，另外1例為掃描中患者不能良好屏氣；在未施加局部勻場的25例患者中，有17 例血流信號不均勻，其中7 例在左心室后壁心肌見到因磁敏感偽影導致的心肌信號丟失，2例用藥后心率仍明顯不齊的患者血流信號混雜，余8例圖像質量尚可。

3 討論

在所有心臟掃描序列中心臟電影序列是用來評價心臟功能的序列，在各種心臟病變診斷和鑒別診斷中都具有重要的臨床價值。但由于心臟電影成像受呼吸、心跳雙重運動影響，且在所有廠家均采用穩態自由運動序列，而該序列對磁場均勻度有較高的要求。這些因素導致心臟電影成像對質量控制有更高的要求。

3.1 門控參數的設定

3.1.1 前瞻性門控 數據在特定觸發波后特定點來采集的心電門控技術為前瞻性門控技術，其數據采集在觸發延遲后進行。顯而易見在前瞻性門控時不是整個心動周期都進行數據采集，因此在心臟電影序列不采用這樣的門控技術，但需要知道如何在前瞻性門控和回顧性門控之間進行轉換，這樣有助于確定相對于某一心率時VPS是否合適[1]。

3.1.2 回顧性門控 回顧性門控數據采集在整個心動周期進行，但系統會記錄QRS波群。在圖像重建時系統會以QRS 波群中的R 波為標記，將距離此R波相同時間段的數據用于重建這一特定時相的心臟圖像，以此類推就得到一組時相不同的心臟圖像，連續播放就是心臟電影圖像。

3.1.3 VPS 選擇 VPS（Views per segment）是指在每個心動周期內所采集的K 空間數目。心臟電影成像采用的是節段K空間采集技術，但是受心率限制其實在每個心動周期內所采集的K 空間數目是有限制的，如果心率過快則VPS過長時每個心動周期無法采集更多時相的數據，而在心臟電影成像默認的重建時相數是可以人為規定的，如默認的時相數為20個時相，而當切換為前瞻性門控時發現當前心率在現有VPS下只能采集15個時相，這就提示VPS過長。而圖像重建時系統會人為插值處理，因而會導致圖像模糊[2]。

3.2 心率的影響在進行心臟電影成像時采用的是回顧性門控，圖像重建時會把處于相同時間段的數據整合用于重建出這個時間點的圖像[3]。門控技術從根本上講就是在絕對運動中尋求相對靜止。理論上距離R 波相同時間段時心臟應該處于相同的運動時相，但這是在心率穩定不變的前提下才成立。如果在心臟電影掃描時心率不斷變化，意味著每個心動周期的時間也在變，從而導致距離R波相同時間點時心臟運動并非在同一時相。這里并沒有在絕對運動中找到真正的相對靜止，因此即便是離R波相同時間的K空間數據代表的卻是不同的運動時相，這是導致心臟電影圖像模糊的原因[4]。事實上在進行心臟電影成像時心率快慢和是否規整是決定圖像質量的重要因素。對于那些心律不齊的患者應在臨床醫師指導下適當調整心率，這是確保優異心臟電影圖像的基礎。

3.3 是否施加局部勻場心臟電影成像所采用的成像序列是真正穩態自由進動序列[5]。這個序列在不同廠家有不同的名稱如GE 公司稱之為FIESTA 序列，西門子公司稱之為True FISP，而飛利浦公司稱之為Balanced FFE（bFFE），盡管名稱不同但成像原理是相同的。這個序列有兩個突出特點：一是在三個方向施加流動補償梯度并實現1-2-1 平衡設計；二是在該序列掃描系統會采用系統所能采集的最短TR 和最短TE，這樣就確保了穩態形成。該序列具有血亮、水亮、脂肪亮的特點，因為血是亮的，因此心臟電影序列也稱之為亮血序列。由于該序列的TR 極短，因此從一系列TR來看這一序列所采集的回波信號實際上是由兩類不同性質的回波信號所組成：自由感應衰減（FID）信號和射頻回波信號[6]。這種特定的回波信號組成導致這一序列對磁場均勻度要求極高，只有在足夠好的磁場均勻度時才確保射頻脈沖的中心頻率和質子的進動頻率能最大限度的重疊，這是確保血亮的重要前提。在心臟電影成像中為了減少因為心臟周圍肺內氣體所帶來的磁敏感影響，掃描時需要施加局部勻場。在GE磁共振平臺這種局部勻場相當于點分辨法勻場，施加小范圍勻場是確保心臟電影成像成功的基礎。