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帶你了解心血管磁共振成像【廈門高尚醫(yī)學(xué)影像】
心血管磁共振成像 (CMR)， 俗稱心臟MRI ， 是一種評(píng)估心血管系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)的一種非侵入式醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。它運(yùn)用磁共振成像(MRI)基本原理，針對(duì)心血管系統(tǒng)成像的特殊困難，優(yōu)化現(xiàn)有的MRI成像技術(shù)，使其具有臨床價(jià)值。優(yōu)化序列設(shè)計(jì)的重點(diǎn)主要在心電門控和快速成像技術(shù)兩方面。結(jié)合這些不同的技術(shù)，組成的方案就能對(duì)心血管系統(tǒng)中的主要功能、形態(tài)和結(jié)構(gòu)等進(jìn)行評(píng)估。
歷史和命名
核磁共振(NMR) 現(xiàn)象最初是由物理學(xué)家拉比在對(duì)在分子束(1938)研究中發(fā)現(xiàn), 隨后布洛赫和珀塞爾將它推廣到了固體和液體中(1946)。這兩項(xiàng)工作分別被授予1944年和1952年的諾貝爾獎(jiǎng)。對(duì)縱向馳豫時(shí)間和橫向馳豫時(shí)間的進(jìn)一步研究，產(chǎn)生了核磁共振波譜學(xué)。1973年，第一個(gè)基于核磁共振原理產(chǎn)生的簡(jiǎn)單圖像面世。緊接著在1977年，利用核磁共振原理，第一個(gè)醫(yī)學(xué)圖像也產(chǎn)生了，此技術(shù)在20世紀(jì)80年代初應(yīng)用在臨床上。1984年，核磁共振(NMR)成像更名為磁共振成像(MRI)。磁共振成像速度比較慢，容易產(chǎn)生移動(dòng)偽影。由于呼吸和心跳運(yùn)動(dòng)的影響，早期磁共振成像不能對(duì)心臟進(jìn)行成像。隨后，技術(shù)的發(fā)展利用心電門控、快速成像技術(shù)和屏氣等方法，解決了呼吸和心跳引起的成像困難。近期，心血管磁共振成像(CMR)技術(shù)漸趨成熟和復(fù)雜。目前，CMR技術(shù)已可以為心臟作電影成像，也可以無(wú)創(chuàng)性地為心肌定性，辨別它正常與否（例如，CMR可以分辨心肌的脂肪浸潤(rùn)、水腫、鐵含量、急性心肌梗塞或纖維化）。
隨著磁共振成像和心血管影像應(yīng)用變得越來(lái)越復(fù)雜，臨床應(yīng)用越來(lái)越重要，心血管核磁共振學(xué)會(huì)(SCMR)便應(yīng)運(yùn)而生。[1]SCMR成立于1996年，該學(xué)會(huì)代表了在心血管磁共振研究和應(yīng)用領(lǐng)域工作的醫(yī)生，科學(xué)家和技術(shù)專家，并作為他們的倡導(dǎo)者。作為一個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，學(xué)會(huì)目的是希望通過教育、質(zhì)量控制、研究和培訓(xùn)等方法，致力于進(jìn)一步推動(dòng)并發(fā)展心血管磁共振技術(shù)的研究和臨床應(yīng)用。其學(xué)術(shù)期刊Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance(JCMR)于1999年發(fā)表，并在2008年開放給非會(huì)員閱覽?！靶难艽殴舱瘛?(CMR)逐漸成為這一領(lǐng)域的代名詞。
物理
CMR的成像原理與其他磁共振成像技術(shù)基本原理類似，其關(guān)鍵點(diǎn)是利用心電門控技術(shù)，把數(shù)據(jù)采集的時(shí)間控制在心臟跳動(dòng)周期的某一時(shí)段之內(nèi)。大多數(shù)的CMR技術(shù)，都以身體水分子中的氫原子（一種化學(xué)元素）作為磁共振信號(hào)源，因?yàn)樗谌梭w內(nèi)的含量最豐富。CMR不使用電離輻射，它使用磁場(chǎng)的改變和射頻(RF)脈沖，由于脈沖與病人自身的氫原子核間的共振現(xiàn)象，病人吸收了射頻能量。當(dāng)這些能量發(fā)出時(shí)，通過線圈的檢測(cè)，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再利用算法將其轉(zhuǎn)換成圖像。1
技術(shù)
CMR包括了多種不同的技術(shù)。把這些技術(shù)結(jié)合起來(lái)便可以對(duì)心臟和血管系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)估。例子如下：
不使用造影劑顯示心肌疤痕或脂肪
此應(yīng)用通常會(huì)使用快速自旋回波序列，此技術(shù)會(huì)產(chǎn)生靜止、高分辨率、有黑血效果的圖像。在某些情況下，通過這些圖像內(nèi)不同組織之間的內(nèi)在對(duì)比度可以識(shí)別異常心肌。
心臟功能電影成像
心肌的電影圖像可以利用實(shí)時(shí)CMR成像技術(shù)得到，但此方法圖像質(zhì)量有限。最普遍的方法是通過使用心電門控及k-空間分段采集方法，在多個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)來(lái)獲得一個(gè)心動(dòng)周期每個(gè)階段的圖像。該技術(shù)形成了利用CMR進(jìn)行心臟功能評(píng)估的基礎(chǔ)。這些方法產(chǎn)生的是亮血圖像，其中的（亮）血與（黑）心肌之間的對(duì)比度可以幫助區(qū)分血和心肌。此技術(shù)通常會(huì)采用平衡穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)(SSFP)序列，亦被稱為TrueFISP、b-FFE或Fiesta，不同的廠商對(duì)它有不同的稱呼。
梗塞對(duì)比成像
在注射造影劑后5到10分鐘，心肌的疤痕能得到清晰的呈現(xiàn)。MRI所采用的造影劑通常是包含釓的DTPA。利用特殊的技術(shù)--翻轉(zhuǎn)恢復(fù)梯度回波序列，正常的心臟肌肉表現(xiàn)為黑色，而梗死區(qū)域呈現(xiàn)明亮的白色。
灌注
在缺血性心臟病的病人中，心臟肌肉會(huì)由于冠狀動(dòng)脈狹窄而缺氧（特別是在壓力下），從而產(chǎn)生心絞痛。檢查此類病人，會(huì)給他們注射腺苷(adenosine)及造影劑，由于腺苷的作用，冠狀動(dòng)脈狹窄處出現(xiàn)短暫的灌注不足，造影劑通過冠狀動(dòng)脈灌注到心肌而產(chǎn)生的信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)也減小。從而在CMR的圖像中，正常的心肌與缺血的心肌產(chǎn)生對(duì)比。這種方法可以幫助了解心肌是否存在灌注不足，以及它發(fā)生的位置，幫助指導(dǎo)冠狀動(dòng)脈狹窄的治療方案。1
其他應(yīng)用
在心血管疾病的臨床診斷中，CMR能發(fā)揮很大的作用。相比其他的醫(yī)學(xué)成像方法，CMR的優(yōu)勢(shì)在于成像質(zhì)量高、非侵入性、準(zhǔn)確、無(wú)電離輻射；其缺點(diǎn)是費(fèi)用高，采用的地方不多，需要專業(yè)的操作者，技術(shù)亦缺乏大量的臨床結(jié)果(clinical outcome)。1
兒童先天性心臟病
先天性心臟缺陷是兒童出生缺陷類型中最常見的一類，準(zhǔn)確的診斷對(duì)正確的治療計(jì)劃至關(guān)重要。CMR可以不使用X射線和不侵入人體，并且提供關(guān)于先天性心臟病機(jī)理的全面信息。它很少被當(dāng)做唯一的先天性心臟病檢測(cè)手段，通常與其他技術(shù)一起結(jié)合使用。
一般來(lái)說(shuō)：選用CMR作臨床檢查是基于以下幾個(gè)理由：
1）當(dāng)超聲心動(dòng)圖不能提供足夠的診斷信息；
2）替代有風(fēng)險(xiǎn)的心導(dǎo)管術(shù)，包括運(yùn)用X-射線技術(shù)產(chǎn)生的輻射；
3）提供CMR特有的心血管信息，例如：血流速度和識(shí)別心臟腫瘤；4）當(dāng)臨床評(píng)估和其他診斷測(cè)試結(jié)果不一致時(shí)。
例如，CMR在以下病例的診斷中起很大的作用：四聯(lián)癥、大動(dòng)脈轉(zhuǎn)位、主動(dòng)脈縮窄、單心室心臟病癥、異常的肺靜脈、心房間隔缺損，馬凡氏綜合征、血管環(huán)、冠狀動(dòng)脈起源異常及心臟腫瘤等。
運(yùn)用CMR檢查兒童，通常持續(xù)15至60分鐘。為了避免圖像模糊，孩子在測(cè)試時(shí)必須保持不動(dòng)，一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)7歲或以上的兒童可以很好的跟醫(yī)生合作。如果孩子不合作，可以通過其他的方式確保檢查成功，例如經(jīng)過適當(dāng)?shù)陌踩珯z查，父母可以進(jìn)入MRI掃描儀的房間，陪伴他們的孩子完成檢查；一些中心會(huì)通過讓孩子聽音樂和看電影來(lái)減少他們的焦慮和提高合作度；如果孩子不合作，就必須使用全身麻醉或鎮(zhèn)靜藥物；對(duì)于非常年幼的嬰兒，可以在他們熟睡的時(shí)候進(jìn)行檢測(cè)。
不同的磁體類型
CMR掃描儀必須很先進(jìn)。對(duì)于心臟成像，開放磁體不是很適合，因?yàn)樗鼈儾荒芎芎玫貞?yīng)對(duì)心跳的影響?，F(xiàn)在主要應(yīng)用兩種磁場(chǎng)強(qiáng)度的掃描儀--1.5T 和3T。3T的優(yōu)勢(shì)在于它的高信噪比，它在灌注成像中具有特別的優(yōu)勢(shì)。但3T的缺點(diǎn)是太貴以及潛在的影響圖像質(zhì)量的偽影。
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