心脏磁共振技术大全

心脏磁共振（Cardiac MR）扫描可以说是最难的一个部位，主要涉及心脏解剖、心脏的各种序列，所以对于磁共振技师及医生要求都比较高。而且CMR的扫描序列种类繁多，涉及到各种类型的序列及各种方位的成像。

前文链接：

心脏磁共振扫描CMR如何定位（一）

心脏磁共振扫描如何手动定位？（二）

心脏磁共振技术大全（一）

心脏磁共振技术大全（二）

心脏磁共振技术大全（三）

心脏磁共振技术大全（四）

心脏磁共振技术大全（五）

心脏磁共振技术大全（六）

心脏磁共振技术大全（七）——如何进行心脏黑血LGE？

前面的心脏磁共振（CMR）介绍了基本的心脏磁共振检查内容，检查前准备，摆位，心脏形态学成像（黑血）、心脏功能学成像（亮血/心脏电影）、流速测量定量、心肌首过灌注、心肌延迟强化。本期内容介绍心脏磁共振中比较重要的一个心脏的组织学成像，也就是心脏磁共振定量技术。

一.关于磁共振定量mapping技术

磁共振定量mapping技术，前面公众号也专门写了一些文章讲解。注：懋式百科全书原创文章并未在搜狐、网易、新浪、趣头条、360个人图书馆、百家号、东方头条发表，也未授权他们转载，如果读者发现很大可能性是机器自动抓取或者人工搬运，也就是说如果这些平台有同样的文章，就是未经授权的非法盗取，如果发现请举报。

前文链接：

磁共振定量技术（一）

磁共振定量技术（二） T2 mapping

磁共振定量技术（三）T2* mapping

磁共振定量技术（四）T1 mapping

磁共振定量技术（五） 脂肪定量

狭义的磁共振定量技术实际上是指和磁共振相关的弛豫测量技术。虽然，常规磁共振图像的信号强度不具备定量性，但是弛豫是组织固有的特性，可以通过一些技术进行测量来进行比较。我们最常知道的T2值、T2* (T2 star)值、T1值就是这类。狭义的磁共振定量技术主要是指做T1 mapping、T2 mapping、T2* mapping。

广义的磁共振定量技术就多了，前面说了对我们有用的，可以量化的，技术上可以测量的指标我们都可以进行定量技术。比如：磁共振脂肪定量、磁共振铁定量、磁共振蛋白定量（APT）、弥散定量（ADC值、峰度值Kurtosis….）、T1 rho (T1 ρ)定量、流速测定、硬度定量（MRE磁共振弹力成像）…….

定量技术可以通过对各种特征值或者组织参数的测量，来量化某一指标，得到比较精准的值方便对于病变的辅助诊断及预后预测。

二.心脏磁共振定量的需求

目前很多医院都广泛的开展了CMR检查，而且部分医院把心脏磁共振定量技术作为CMR的常规来扫描。

虽然磁共振提供了心脏检查的多种模态，包括形态学可视化、心脏功能评估、心肌活性检查（延迟强化）、还有血流动力学的测量，几乎涵盖了心脏所需的形态、功能学需求。但是还缺乏一些组织学检查，这个工作就由心脏定量技术来完成。

一般对于缺血性病变，相对来说病变比较局限，通过延迟强化容易识别和诊断；但是对于很多非缺血性心肌病，可以呈弥漫性表现，异常信号难以判断。所以心脏定量技术就提供了其必有的价值。

图1：心脏的T2 mapping

T2 mapping就是测量组织的T2值的一种磁共振定量技术，通过测量成像FOV内各个基本的体元（体素）的T2值，然后重建得到一副反映组织T2值分布的T2值图（T2 mapping）。

一般来讲T2 mapping在心脏磁共振中主要用于鉴别心肌缺血、炎症、脉管炎及相关的心肌水肿。

图2：心脏的T2* mapping

和T2 mapping类似，T2* mapping主要是测量组织体素的T2*值。同T2值不同的是，T2*值受其他磁敏感影响比较大，包括铁沉积（铁含量），主磁场均匀性等。

所以在心脏磁共振中，T2* mapping的主要作用当然就是鉴别和定量心肌铁沉积。注：懋式百科全书原创文章并未在搜狐、网易、新浪、趣头条、360个人图书馆、百家号、东方头条发表，也未授权他们转载，如果读者发现很大可能性是机器自动抓取或者人工搬运，也就是说如果这些平台有同样的文章，就是未经授权的非法盗取，如果发现请举报。

图3：心脏的T1 mapping

T1 mapping相对复杂一点，其原理也是测量组织的T1值。不过在心脏磁共振中，一般做T1 mapping的目的不光是为了获得组织体素的T1值，还需要通过打药前后，测量出非常重要的一个ECV（细胞外容积）值。

其中打药前测量的T1 mapping又叫做Native T1值，其主要作用是辅助诊断各种缺血和非缺血性心脏病。而打药后可以测量一个Enhanced T1值，通过计算可以得到ECV图，也就是细胞外容积，该值可用于量化或者评估心肌疾病。

为什么心脏定量技术近几年得到了重视，因为有文献报道其定量值和心肌病理表现具有高度的一致性，相对于传统的通过信号改变来判断，可以更早的，更准确的辅助诊断[1]。

图4：各种心脏定量技术的应用

三.心脏mapping技术的扫描

前面讲了心脏的准备工作和定位，所以关于心脏mapping技术的扫描就不做过多强调。

在心脏磁共振扫描中，短轴位（SA）是一个非常重要的方位，因为这个位置是最好的观察心肌的方位，所以心脏mapping技术大部分情况下也是采用短轴位的扫描。

需要注意的是由于心脏磁共振扫描时间比较长，一般医院会采用很多优化方案，比如先快速定位出注意的SA，4CH位置，然后打药。在延迟扫描等候的10分钟中进行一些其他功能序列扫描。

但是心脏定量技术一般是需要在打药前做的（T1 mapping，打药前后都需要做），所以一旦使用了心脏定量技术，扫描流程和时间一般是比较长的。这一点需要在进行心脏检查前先做好评估，到底这个患者是否必须要（需要）做心脏定量。

不同的心脏定量技术针对不同的目的和心脏疾病。

图5：不同心脏疾病中定量值的改变[2]

心脏T2 mapping相对比较简单，一般通过多回波的TSE序列就可以测量出T2值，回波数越多，拟合的T2值越准。但是在心脏扫描中，由于需要进行心电门控，扫描的回波越多，时间越慢，病人的屏气时间越长。

所以，为了提高扫描速度，可以采用GRASE序列进行，这个序列前面我已经讲过多次，大家可以回顾前面的文章。

前文链接：

磁共振序列的故事（十二）——GRASE序列

GRASE序列及参数

目前大部分临床使用的心脏定量序列还是需要患者配合屏气的，患者屏气越好，得到的图像质量越佳。所以，这也是为什么进行心脏定量不能太慢了的原因。当然，很多文献发表了一些研究，有些工作组已经在做心脏不屏气的定量序列。

图6：飞利浦中心脏T2 mapping的GRASE序列

T2 mapping相对来说不需要后处理，扫描完了可以得到T2定量图，通过在图上划ROI可以测量其所感兴趣区域的T2值。

图7：测量T2值

T2* mapping和T2 mapping类似，采用的是多回波的梯度回波序列来进行测量。

图8：飞利浦心脏T2* mapping的扫描序列

上图是T2*定量扫描的序列，采用多回波的TFE序列（mTFE），一个TR采集15个回波，一次扫描屏气16秒完成。

很多研究表明，T2*值与心肌组织铁含量呈反相关。如果T2*值＜20ms，则提示有心肌铁过载。

图9：心肌T2* mapping 黑白灰度图

通过测量心肌组织的T2*值，可以反映心肌是否有异常的铁沉积，对诊断地中海贫血及血友病有帮助。另外，T2*值也可以反映含氧量的变化，类似于BOLD原理。

图10：心肌的T2* mapping和T2 mapping，伪彩图

如果一个组织有铁沉积或者铁过载的话，那么随着回波时间TE的延长，组织信号强度衰减会非常厉害。也就是说铁沉积或者铁含量越多，组织的T2*值越低。

前面说过，心肌组织T2*＜20ms，即可以判定为铁沉积。

如果心肌组织15ms≤T2*＜20ms，则为轻度铁沉积；

如果心肌组织10ms≤T2*＜15ms，则为中度铁沉积；

如果心肌组织T2*＜10ms，则为重度铁沉积。

T1 mapping是最复杂的，其原因是本身测量T1值有一定难度，而且不一定准。另外，在心脏T1 mapping扫描中，不仅需要测量组织的本征T1值，还需要通过打药前后T1值的变化，测量ECV。

在心脏T1 mapping序列中，目前主流学界公认的几个序列主要是：

①MOLLI（Modified Look-Locker Inversion Recovery）

②shMOLLI（ shortened Modified Look-Locker Inversion Recovery）

③SASHA（Saturation Recovery Single-Shot Acquisiton）

SAPPHIRE

目前，大部分医院采用MOLLI序列做心脏的T1 mapping比较多。

图11：飞利浦心脏T1 mapping序列

在飞利浦系统中，心脏T1 mapping序列主要采用MOLLI。

图12：心脏T1 mapping，Native T1

在进行心脏T1 mapping扫描中，一般会在打药前进行一次T1 mapping的扫描，叫做Native T1。

Native T1：初值T1值，也就是增强前测量的T1值，指心肌组织未给予对比剂情况下的纵向弛豫时间（T1）。

图13：心脏T1 mapping，Enhanced T1

打药后，也就是注射过对比剂后，理论上还应该扫描一次T1 mapping，这个时候的得到的T1值叫做Enhanced T1。

Enhanced T1：增强后T1值，也就是打药后测量的T1值，指心肌组织给予对比剂以后的纵向弛豫时间（T1）。

我们知道，磁共振对比剂会缩短组织的T1时间（也就是T1值），所以，打药前后测的T1值是完全不同的。

做了这个工作以后，在通过一些公式，我们主要是为了得到ECV。

ECV（Extracelluar Volume）：细胞外容积，反映了未被心肌细胞占据的心肌组织分数。结合血细胞容积，Native T1及Enhanced T1，我们可以计算出ECV，并且得到ECV map。

图14：ECV的计算公式

同T2 mapping及T2* mapping一样，T1 mapping序列扫描完后，可以自动生成出T1 map图。

图15：Native T1图

图16：Enhanced T1图

扫描完Native T1或者Enhanced T1后，都会生成相应的T1 map。直接在T1 map图上划感兴趣区ROI即可测得该区域组织的T1值。

图17：T1 map图，左侧是测出来的T1值，右侧是校正以后的T1值Confidence map

如上图所示，T1 mapping扫描完，可以得到T1 map图。左侧是T1 map，右侧是校正以后的T1值，也叫Confidence map。右侧图像里面的小点代表测出来的T1值可能不准。

如上图所示，这是我在场地，扫描完的一个心脏T1 mapping序列，得到的T1 map。我做了一个实验，在左侧和右侧，各划了两个感兴趣区ROI。蓝色的感兴趣区，在左侧图和右侧图位置一样，在右侧图避开了小点（也就是值不一定准确的点），得到的T1值都是一样的，左右均为1229.109ms；红色的感兴趣区，在左侧和右侧位置也一样，不同的是，在右侧位置，这个感兴趣区包括了太多的小点（也就是值不确定点），得到的T1值是：左侧为1565.684ms；右侧为1040.788ms。两侧是不一样的。

所以，在进行T1值的测量的时候，最好参照右侧的图，划感兴趣区尽量避免把小点包含进去，否则值可能不准。

那么心脏T1 mapping扫描得到的T1 map为什么有这么多unconfident pixels也就是不置信点区呢？

主要原因是motion，也就是运动。我们知道，扫描心脏，会进行心电门控和呼吸运动的冻结。我们做心脏T1 mapping一般是采用屏气序列扫描的，如果被检查者屏气不好，则不能保证在心脏序列扫描的时候，不同TI时间得到的像素是匹配的，这样就会造成不置信值出现。

图18：扫描完后可以自动生成mapping图

和T2及T2*不同，T1 mapping扫描完仅仅得到T1值不够，我们还需要计算出ECV值和得到ECV mapping。所以，T1 mapping扫描完了还有一个后处理的过程。

一般来说，很多医院是通过购买第三方的工作站来处理一些心脏的高级功能，比如：Medis，CVI等。

当然，很多厂家自带的工作站也能处理很多，比如飞利浦的ISP。后面新版本的ISP工作站是可以直接处理心脏定量图像得到ECV图的。

图19、20：工作站处理T1 mapping图

四.总结

本文主要是介绍的了心脏磁共振中的定量技术，主要有三种：T2 mapping、T2* mapping及T1 mapping。分别讲解了为什么心脏扫描需要定量技术，它们各自的临床应用及针对的疾病以及扫描序列。希望对大家有所帮助。

最后说一点题外话，这是有医院的老师告诉我的，我才知道，有人把我公众号里的文章用爬虫软件整理出来，装订成册，然后拿出去卖，卖给很多基层医院的老师。

来源： 懋式百科全书

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