健康小型豬心臟IVIM成像不同冠狀動脈間定量參數的對比分析

宋輝 王榮品

［摘要］ 目的：探討健康小型豬心臟IVIM成像中不同冠狀動脈間各定量參數的標準值。方法：采用3.0 T MRI FIESTA序列對10只健康小型豬心臟行標準二、三、四腔心及左心室短軸電影成像，在短軸層面上再對心底、心中及心尖部分別行IVIM成像。由2位影像醫師運用雙盲法評估圖像質量、劃分等級，并分別測量不同冠狀動脈供血區域的相關參數（D、D*、f）。結果：2位醫師對圖像質量等級評估的一致性較好（K=0.84）。右冠狀動脈（RCA）與左旋支（LCX）、左前降支（LAD）與左回旋支（LCX）間供血區域心肌的D*值差異均有統計學意義（均P<0.05）；RCA與LCX間f值差異有統計學意義（P<0.05）；不同冠狀動脈供血區域間的D值差異無統計學意義（P>0.05）。D*值、D值和f值的AUC分別為0.625、0.488和0.342。結論：不同冠狀動脈供血區域各定量參數間有差異，各參數中D*值對正常心肌的診斷效能最佳，可獲得相應心肌節段各定量參數的標準值，為相關研究提供參考依據。

［關鍵詞］ 磁共振成像；體素內不相干運動；冠狀動脈；定量分析

Comparative analysis of quantitative parameters among different coronary arteries by IVIM imaging in healthy miniature pig hearts

［Abstract］ Objective：To investigate the standard values of each quantitative parameter among different coronary arteries for IVIM imaging of the miniature pig heart. Methods：Standard two-chamber，three-chamber，four-chamber heart and short-axis cine imaging of the left ventricle were performed using 3.0 T MRI FIESTA sequence in 10 healthy miniature pig. At the level of the short axis，IVIM was performed on the bottom，heart and apex. The image quality was assessed by two radiologists using a double-blind method to grade the image quality and to measure the relevant parameters （D，D*，f values） in different coronary blood supply areas separately. Results：The consistency of the image quality assessment was good （K=0.84）. The differences in the D* values between RCA and LCX and between LAD and LCX were statistically significant （both P<0.05）. The difference in f value between RCA and LCX was statistically significant （P<0.05）. The difference in D values between different coronary supply regions was not statistically significant （P>0.05）. The AUCs for D*，D and f vlaues were 0.625，0.488 and 0.342，respectively. Conclusions：There are differences in the quantitative parameters among the three major branches of the coronary artery supplying the myocardium according to IVIM imaging of the miniature pig heart，and the D* value has the best diagnostic efficacy for normal myocardium. The normal parameters of the corresponding myocardial segments are also obtained，which can provide a basis for relevant studies.

［Key words］ Magnetic resonance imaging；Intravoxel incoherent motion；Coronary artery；Quantitative analysis

體素內不相干運動（intravoxel incoherentmotion，IVIM）是基于多b值的DWI，其運用雙指數模型，在真實反映水分子擴散過程的同時得到灌注參數［1］；其參數D值為真實擴散系數，取決于間質中水分子的擴散狀態；D*值為灌注相關擴散系數，取決于微循環密度；f值為灌注分數，取決于微循環所占比例。該成像技術無需對比劑，對肝腎功能不全者價值更高。目前，IVIM成像雖已用于人活體心臟的相關研究，且能夠體現病變的微循環差異［2-4］，但對實驗動物心臟的研究尚未見報道，缺乏相關實驗依據及參數。小型豬的心臟結構及其血流動力學與人類接近［5-8］，因此臨床常采用小型豬心臟行相關實驗研究。筆者前期已論證IVIM用于健康小型豬的掃描具有可行性［9］，故在此基礎上，進一步探討心臟IVIM成像中不同冠狀動脈間各定量參數的診斷效能及標準值，為后續相關研究提供實驗依據及參數。

1? 材料與方法

1.1? 實驗動物及前期準備

選擇10只健康小型豬（雄性4只，雌性6只），體質量（45.6±4.5）kg。采用3.5%戊巴比妥鈉溶液與鹽酸賽拉嗪注射液（0.2 g/支）聯合麻醉，劑量0.11 mL/kg體質量。肌內注射麻醉成功后，進行備皮等前期處理［9］。

1.2? 儀器與方法

使用GE（Discovery MR 750 W）3.0 T MRI掃描儀，用自制模型固定實驗動物，將心電門控固定于其前胸壁，連接心電門控及線圈，待門控信號穩定后開始掃描。運用FIESTA序列行標準二、三、四腔心及左室短軸電影成像，在短軸層面上再對心底、心中及心尖部分別行IVIM成像，設定左心室短軸電影序列上心臟搏動幅度相對最小的時間值為觸發延遲時間。IVIM成像中，采用10個b值（0、10、20、50、80、100、120、200、300和500 s/mm2），對應的激勵次數分別為1、1、1、1、1、1、1、2、4、4，觸發延遲時間 420～600 ms。將圖像傳至AW 4.6工作站行數據處理。

1.3? 圖像評價指標

由2位經驗豐富的影像醫師運用雙盲法評估圖像質量、劃分等級：Ⅰ級，左室心肌信號缺失嚴重，無法勾畫ROI；Ⅱ級，心肌信號少許缺失，不影響ROI勾畫；Ⅲ級，心肌信號無缺失、圖像清晰；Ⅱ、Ⅲ級為符合評估標準圖像。采用Functool 9.4.05（GE）軟件，按照右冠狀動脈（RCA）、左前降支（LAD）及左回旋支（LCX）供血區域，對符合評估標準的圖像，在左心室短軸上分別對心底、心中及心尖部測量D、D*、f值（圖1）。

1.4? 統計學方法

采用SPSS 19.0軟件分析數據。計數資料以x±s表示。2位醫師對圖像質量等級一致性評估采用Kappa檢驗，≥0.75為一致性較好；0.40～<0.75為一致性中等；<0.40為一致性較差。不同冠狀動脈供血心肌的相應參數行單因素方差分析；組內兩兩比較行LSD檢驗。采用ROC曲線分析各參數的診斷效能。以P<0.05為差異有統計學意義。

2? 結果

2.1? 圖像質量等級評估

共30層圖像，17層（56.67%）符合評估標準，其中12層（40.00%）符合Ⅱ級標準，僅5層（16.67%）符合Ⅲ級標準（表1）。2位醫師對圖像質量等級評估的一致性較好（K=0.84）。

2.2? 不同冠狀動脈供血心肌各參數比較

對不同冠狀動脈供血心肌的相應參數行單因素方差分析（表2），結果表明不同冠狀動脈供血的心肌D*值及f差異均有統計學意義（均P=0.01），D值差異無統計學意義（P=0.32）。兩兩比較發現，LAD與LCX、RCA與LCX供血區域心肌的D*值差異均有統計學意義（均P<0.05），其中LCX的D*值最小，提示RCA與LAD供血區域的微循環灌注相當，而LCX供血區域的微循環灌注最低。RCA與LCX間的f值差異有統計學意義（P<0.05），RCA與LAD、LAD與LCX間的f值差異均無統計學意義（均P>0.05）。

ROC曲線表明D*值的AUC最大，為0.625，D值AUC為0.488，f值AUC最小為0.342，AUC越大，診斷效能越優，故D*的診斷效能最優（圖2）。

3? 討論

目前，心臟IVIM成像相關參數的測量方法尚無定論，為獲取相應層面整體心肌各參數的平均值，Mou等［3］采用手動勾畫心內、外膜的方式進行研究，得到全部心肌的各平均參數值。Xiang等［10］對健康志愿者進行了心室短軸位測量，分別測量了2、3、5、8、9、11節段的D*、D和f值，并記錄了不同心肌節段的參數值；通過方差分析比較，發現各節段的D*、D和f值差異有統計學意義；2、3、8、9節段的心肌D*值和f值均明顯低于5、11節段，差異均有統計學意義（均P<0.001）；而第5段和第11段之間的D*、D和f值差異均無統計學意義（均P>0.05）。因此，按冠狀動脈分支走行進行區域測量，較測量整個心肌的結果更接近真實值。

IVIM成像能夠反映不同冠狀動脈供血心肌間微循環灌注的差異。本研究中，LCX供血區域微循環灌注最低，D*值為（90.96±70.95）×10-3 mm2/s；而LAD和RCA供血區微循環灌注相當，D*值分別為（148.85±76.23）×10-3 mm2/s和（148.53±76.54）×10-3 mm2/s，差異無統計學意義（P>0.05）；RCA、LAD、LCX供血心肌D值兩兩比較，差異均無統計學意義（均P>0.05）；RCA與LCX供血區域f值差異有統計學意義（P<0.05）。D*值的AUC最大，提示心肌血流灌注的診斷效能最優。本實驗在證實各冠狀動脈供血心肌間的血流灌注存在差異的同時，也獲得了相應定量參數的標準值，若心肌因缺血導致灌注降低或梗死后，對責任血管供血區行IVIM成像，再對照本研究相應定量參數的標準值，可明確其心肌灌注是否降低及其降低程度，為相關研究提供參考依據。

本研究存在的不足：實驗動物數量較少，無法充分分析冠狀動脈優勢型及血管變異者數據，需增加樣本量，并根據冠狀動脈優勢分型進行進一步驗證。目前，心臟研究領域中，對于IVIM成像的應用仍在初步探索的階段，尚無關于成像影響因素的定論，在如何更有效地提高成像的成功率方面，還需擴大樣本量進一步研究。

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