年齡和性別對健康成年人左心室各節(jié)段T2*值的影響

王文斌， 楊智， 李睿， 付兵， 楊大興， 李春平

T2*WI序列是心臟磁共振(cardiovascular magnetic resonance，CMR)成像的新技術(shù)之一，與T2弛豫通過自旋回波來采集信號的方式不同，T2*馳豫是通過梯度回波來采集信號。CMR T2*WI序列對微小的磁場不均勻性的改變都能敏感地檢測，從而提高對心肌微小病變的檢出率；另一方面，通過定量測定組織結(jié)構(gòu)T2*值可以間接反映組織細胞生化成分的變化，不僅可以用作某些疾病的早期診斷，更能用于某些疾病的定量診斷。本研究旨在研究健康成年人左心室16節(jié)段的T2*值的差異，以及年齡和性別對T2*值的影響。

材料與方法

1.一般資料

搜集2015年1月-2016年12月在川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院健康體檢的人員。納入標(biāo)準(zhǔn)：①所有志愿者均為竇性心律，無心絞痛和心肌梗死病史，經(jīng)病史采集、實驗室檢查、心血管專科檢查排除各種心肺疾病，如高血壓、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、肺心病等，以及腎病、甲狀腺疾病、糖尿病等；②在行心臟磁共振檢查24h前未服用β-受體阻滯劑、防心絞痛藥物、香煙、茶葉及咖啡等。排除標(biāo)準(zhǔn)：①不適宜做心臟MRI檢查的患者，如無法進行呼吸控制的患者；②MRI檢查禁忌癥：如幽閉恐懼癥者；體內(nèi)安置順磁性金屬物體者；排除因呼吸因素造成的圖像模糊，或者掃描層面的變化造成左心室心肌顯示不全的病例。共納入35例，其中男20例，女15例，年齡24～65歲，平均(50.9±17.7)歲。按照世界衛(wèi)生組織年齡劃分標(biāo)準(zhǔn)，將其分為青年組(≤44歲，n=15)，中年組(45～59歲，n=10)和老年組(≥60歲，n=10)。本研究經(jīng)本院倫理委員會批準(zhǔn)。

2.磁共振檢查

采用GE Discovery3.0T超導(dǎo)型磁共振掃描儀MR 750，32通道體部表面線圈；采用磁共振兼容的矢量心電門控；呼吸門控放于腹部呼吸幅度最大處。受檢者取仰臥位足先進，胸骨中份(約平兩乳頭連線處)對齊線圈中央，在呼氣末屏氣掃描。常規(guī)掃描分別采用三平面定位掃描、屏氣校準(zhǔn)掃描及快速自由穩(wěn)態(tài)平衡進動序列(fast imaging employing steady-state acquisition，F(xiàn)IESTA)，呼吸導(dǎo)航回波觸發(fā)。

掃描流程：①通過三平面定位序列獲得冠狀面定位像，并對圖像進行屏氣校準(zhǔn)掃描，將掃描線垂直于身體軸位，且通過心臟中部，通過單次呼氣末屏氣，掃描獲取標(biāo)準(zhǔn)橫軸面圖像；②在標(biāo)準(zhǔn)橫軸面圖像中，將掃描線平行于室間隔，通過單次呼氣末屏氣，掃描獲取類四腔心圖像；③在類四腔心圖像中，將掃描線連接心尖至二尖瓣瓣口閉合處，通過單次呼氣末屏氣，掃描獲取左心室長軸位圖像；④在左室長軸位圖像中，將掃描線垂直心尖至二尖瓣瓣口閉合處的連線，通過單次呼氣末屏氣，掃描獲取一層左心室短軸位圖像(非標(biāo)準(zhǔn))；⑤結(jié)合左心室長軸位圖像及左心室短軸位圖像(非標(biāo)準(zhǔn))，通過單次呼氣末屏氣，掃描獲取一層標(biāo)準(zhǔn)四腔心圖像。⑥結(jié)合左心室長軸位圖像及標(biāo)準(zhǔn)四腔心圖像，通過多次呼氣末屏氣，掃描獲取多層標(biāo)準(zhǔn)左心室兩腔心圖像，再應(yīng)用T2*WI序列獲取標(biāo)準(zhǔn)短軸T2*圖像。

T2*WI序列：T2*WI序列為梯度回波序列，TR 12.4 ms，TE分別為1.1 ms、2.4 ms、3.8 ms、5.1 ms、6.4 ms、7.8 ms、9.1 ms、10.4 ms，層厚8 mm，層間距0，翻轉(zhuǎn)角20°；激勵次數(shù)為1；帶寬為62.50 kHz，F(xiàn)req FOV 38 mm，phase FOV 0.8 mm，矩陣256×256；掃描分3次屏氣完成，掃描時間為39 s。

3.圖像評估

對所獲取的心臟T2*圖像由兩名有經(jīng)驗的心血管MRI診斷醫(yī)師進行主觀評估，以意見一致作為評估結(jié)果。0級，無法測量T2*值，Ⅰ級較差，Ⅱ級較好，Ⅲ級很好。兩位醫(yī)師均用盲法，共同觀察分析，認為所獲圖像為Ⅱ級或Ⅲ級者納入分析，否則將重新行T2*掃描以獲取Ⅱ級或Ⅲ級圖像質(zhì)量進行分析。

4.T2*值的測量分析

根據(jù)美國心臟協(xié)會(American Heart Association，AHA)2002年提出的標(biāo)準(zhǔn)化心肌分段法[1]，在心臟舒張期分別以二尖瓣游離緣、乳頭肌中點和乳頭肌遠端為解剖標(biāo)記，將左心室心肌劃分為左心室基底部、左心室中部及左心室心尖部，在左心室基底部及左心室中部分別平均分成6段、在左心室心尖部將圖像平均分成4段，再加上心尖段，共計17段(圖1、2)[1]，由于在短軸位上無法顯示心尖段，故分析16段；在左心室基底部、左心室中部及左心室心尖部分別選取3層，每一層圖像中獲取圖像8幅，分別代表8個不同TE時間對應(yīng)的圖像(圖3)；再通過專業(yè)軟件(Thalassemia tools，a plug-in of CMR tools，Cardiovascular Imaging Solutions，London，2013版)分別測量左心室16段心肌T2*值，在測量中去除回波時間為9.1 ms及10.4 ms的圖像，即截尾模式(the truncation model)[2-3](圖4)；重復(fù)測量2次，取其平均值。

圖1 心室短軸位(short-axis，SA)、垂直長軸位(vertical long-axis，VLA，相當(dāng)于兩腔心層面)、水平長軸位(horizontal long-axis，HLA，相當(dāng)于四腔心層面)示意圖。注：在短軸位進行左心室17節(jié)段劃分時，該示意圖可以為心室基底部(二尖瓣游離緣)、心室中部(乳頭肌)及心尖(乳頭肌遠端)提供名稱、位置及解剖學(xué)標(biāo)記。

圖2 短軸位左心室17節(jié)段分區(qū)示意圖。左心室節(jié)段具體命名分別為：1-基底前段、2-基底前間隔段、3 基底下間隔段、4-基底下段、5-基底下外側(cè)段、6-基底前外側(cè)段、7-中間前段、8-中間前間隔段、9-中間下間隔段、10-中間下段、11-中間下外側(cè)段、12-中間前外側(cè)段、13-心尖前段、14-心尖間隔段、15-心尖下段、16-心尖外側(cè)段、17-心尖段。

5.統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料均不符合正態(tài)分布，以中位數(shù)(四分位數(shù))即M(Q1，Q3)表示，采用Mann-Whitney U檢驗分析左心室16段T2*值在不同性別之間的差異；采用Kruskal-Wallis H檢驗比較左心室16段T2*值及平均T2*值在各年齡組之間的差異。假設(shè)檢驗統(tǒng)一采用雙側(cè)檢驗，計算相應(yīng)的檢驗統(tǒng)計量及P值的大小，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

35名健康成年人左心室T2*WI圖像上基本顯示清晰、完整，部分圖像在心肺交界區(qū)，即左心室下壁及下側(cè)壁信號衰減比較嚴重，出現(xiàn)磁敏感偽影，但是通過截尾模式處理，基本上能控制偽影的影響。正常心臟在T2*WI上表現(xiàn)為心肌均勻中等信號，邊界清晰。信號衰減曲線顯示較為平滑、規(guī)整。

男、女健康成年人左心室16段T2*值比較發(fā)現(xiàn)，基底部前間壁(2段)及下間壁(3段)T2*值男性<女性(Z=-4.141，P=0.000；Z=-3.137，P=0.002)，見圖5；余14節(jié)段差異無統(tǒng)計學(xué)意義。前壁(1段)、中間下間隔段(9段)及心尖外側(cè)段(16段)T2*值中年人>老年人>青年人，心尖下段(15段)T2*值老年人>中年人>青年人(χ2=11.167，P=0.04；χ2=6.842，P=0.033；χ2=13.274，P=0.001)，見圖6。

討 論

心臟T2*WI成像是近些年出現(xiàn)的一種新技術(shù)，以血氧水平依賴(blood oxygen level dependent，BOLD)作為T2*值變化的理論依據(jù)。血紅蛋白因氧合狀態(tài)的不同而具有不同的磁性特點，含氧血紅蛋白具有抗磁性，而去氧血紅蛋白具有強順磁性，血中去氧血紅蛋白增加將造成周圍局部組織磁場的不均勻，在血管周邊及內(nèi)部產(chǎn)生磁場，從而縮短橫向弛豫時間，T2*值降低，其圖像變暗。當(dāng)氧合/去氧血紅蛋白比例升高或者去氧血紅蛋白含量下降時，T2*值增高，MRI信號增強[2,4]。因此，通過T2*值的變化，可以作為確切的量化的指標(biāo)，便可以定量評價心肌生理或病理狀態(tài)的改變。在本研究中，選擇T2*WI短軸位成像，是由于心肌內(nèi)毛細血管的走行是平行于心肌纖維這種特殊的解剖學(xué)關(guān)系所決定的，在考慮心肌內(nèi)血池容積時，由于在心肌內(nèi)毛細血管的容積占據(jù)了心肌內(nèi)血池容積的90%以上，故而在心肌內(nèi)的靜脈血管含量少于10%[5]，這也將提示在心肌BOLD效應(yīng)中，心肌內(nèi)毛細血管起著主導(dǎo)地位。

本研究中，發(fā)現(xiàn)在健康成年人中，女性左心室心肌基底部前間壁段(2段)及下間壁段(3段)T2*值高于男性；在左心室前壁(1段)、左心室中間下間隔段(9段)及左心室心尖外側(cè)段(16段)T2*值中，中年人>老年人>青年人；左心室心尖下段(15段)T2*值比較，老年人>中年人>青年人；其差異的主要原因可能與心肌毛細血管密度、血氧飽和度等生理生化指標(biāo)相關(guān)；對比之前的研究報道[6]，并未具體在性別及年齡組上對左心室16節(jié)段各段進行比較。

圖3 男，27歲，正常心臟 T2*WI圖像。第一行表示左心室基底部；第二行表示左心室中部，第三行表示左心室心尖部。

圖4 男，27歲，正常心臟。CMRTOOLS分析結(jié)果，刪除TE為9.1ms及10.5ms的圖像，顯示左心室基底部前壁T2*值為33.62 ms。

在本研究中，不同年齡組左心室T2*值在1段、9段、15段及16段中差異具有統(tǒng)計學(xué)意義；這與之前Kirk等[7]對于年齡對T2*值影響的研究不一致；筆者認為，主要是由于各自采用測量方法的不同，對于Kirk等[7]采用的是測量單層左心室短軸位室間隔段，而并未將左心室各段進行詳細劃分成16段來測量其T2*值；而對于平均T2*值，在性別及年齡上差異無統(tǒng)計學(xué)意義，本研究測得T2*值為32.19 ms(30.37 ms，35.24 ms)，而在國外的研究者其各自主要參數(shù)及結(jié)果詳情見表1。Story等[8]及O'Regan等[9]也僅在單層面室間隔部分測量T2*值，并不能完全代表左心室整體的情況，由于本研究采用是左心室三層面16段分別測量的方法，這樣將更準(zhǔn)確的代表左心室的T2*值，從而能更加準(zhǔn)確反映左心室的供血情況。當(dāng)然，該方法容易受心臟靜脈[10]及心肺交界區(qū)偽影[11]的影響。

圖5 男、女性左心室2、3節(jié)段T2*值比較的箱線圖。a) 男性左心室基底部前間壁(2段)T2*值低于女性； b) 男性左心室基底部下間壁(3段)T2*值低于女性。 圖6 青、中及老年人左心室1、9、15及16節(jié)段T2*值比較的箱線圖。a)左心室前壁(1段)T2*值中年人>老年人>青年人；b)左心室中間下間隔段(9段)T2*值中年人>老年人>青年人；c)左心室心尖下段(15段)T2*值老年人>中年人>青年人；d)左心室心尖外側(cè)段(16段)T2*值中年人>老年人>青年人。

第一作者;年份CMR技術(shù)男/女年齡范圍;平均年齡(歲)平均T2?x±s(ms)Story[8];20073.0T,GRE,8回波(1.6～10.4) ms,ΔTE≈1.26ms10:1020～41;26.133.3±8.3O'Regan[9];20083.0T,GRE,8回波 (1.15～8.05) ms,ΔTE≈0.99ms9:327～49;3927.3±6.4Kirk[7];20101.5T,GRE,8回波(2.6～16.74)ms,ΔTE≈2.02ms38:2518～77;42.3±14.636.3Pepe[13];20061.5T,GRE,9回波(2.2～20.3)ms,ΔTE=2.26ms14:6-;33±936.4±6.7Anderson[14];20011.5T,GRE,8回波(2.2～20.1)ms,ΔTE=2.26ms9:626～39;31 ±3.752±16

注：ΔTE=回波間距。

根據(jù)文獻報道[11]，適當(dāng)減小初始TE值，縮短回波間距，雖然會導(dǎo)致信噪比的降低，但是能減少磁敏感偽影的出現(xiàn)，采用截尾模式處理，即刪除回波鏈中較大的兩個TE值，從而避免因信號衰減導(dǎo)致的背景噪聲對T2*值的低估。有研究報道[12]，在使用截尾模式后，采用黑血序列及亮血序列在對T2*的測量上差異并無統(tǒng)計學(xué)意義，故筆者均采用亮血序列測量T2*值的大小，以及采用呼氣末屏氣掃描，減少在膈縱膈隱窩產(chǎn)生的磁敏感偽影[4]，通過以上處理手段可以有效減少偽影的出現(xiàn)。

在本實驗中，興趣區(qū)(region of interest，ROI)選用全層面心肌，由于在心肌中，毛細血管為心肌內(nèi)血池的主要成分，而人體的其他臟器，如肝臟，胰腺、大腦等，由于其中還有較大的動、靜脈穿行，T2*值的測量受ROI的影響較大，因此，ROI的選擇對心肌T2*值的測量影響相對較小，然而在進行心肌分段時，可能會導(dǎo)致ROI的改變，而出現(xiàn)測量偏移。

本研究的不足：樣本量相對較小；掃描過程中不可避免的受到心臟表面大靜脈及心肺交界區(qū)偽影的影響；以及在應(yīng)用T2*WI成像時，考慮到檢查的無創(chuàng)性、受試者的依從性及對于藥物劑量的控制等問題，僅僅進行了靜息態(tài)T2*WI成像，而未進行藥物負荷態(tài)T2*WI成像；因此在臨床開展相關(guān)實驗的過程中，應(yīng)該考慮到相關(guān)因素，這樣測量所得的T2*值才能更加準(zhǔn)確的代表組織器官的病理或生理狀態(tài)。