3.0T超高场强磁共振成像在冠状动脉狭窄及冠状动脉微栓塞研究中的应用

论文摘要

3.0T磁共振全心冠脉增强成像在冠心病冠脉明显狭窄及心肌活性评估中的初步研究背景：目前3.0T磁共振全心冠脉增强成像（Magnetic resonance angiography, MRA）已有少量报道,但因各家报道结果不一,其在冠心病诊断中的临床应用价值尚需深入研讨。目的：1、前瞻性评价3.0T磁共振全心冠脉增强成像在冠状动脉明显狭窄（≥50%）诊断中的应用价值；2、通过全心冠脉增强MRA图像检测心肌梗塞灶,并与传统检测心肌梗塞灶的2D PSIR TrueFISP序列行一致性检验,旨在评价全心增强MRA在心肌活性评估中的可行性及准确性。材料与方法：70名临床疑似冠心病患者入组,采用3.0T超导MR扫描仪（MAGNETOM Verio, Siemens AG Healthcare, Erlangen, Germany）,行呼吸导航、心电触发、反转恢复、分段采集的3D-FLASH全心冠脉扫描。双筒高压注射器经静脉缓慢注射钆贝葡胺对比剂（Gd-BOPTA,0.2mmol/kg体重,速率0.3ml/s）,于开始注射对比剂60秒后启动全心扫描；全心冠脉增强扫描序列结束后,使用2DPSIR TrueFISP序列分别在左室短轴位、四腔心及两腔心层面行屏气扫描,用于识别心肌梗塞灶（TI值取300ms）。以冠状动脉造影（conventional coronary angiography, CAG）结果作为参考标准,采用四格表X2检验,评价MRA诊断冠状动脉≥50%狭窄的敏感性、特异性、阴性预测值、阳性预测值及准确性；并将全心增强MRA重建图像与2D PSIR TrueFISP序列比较,就心梗节段的识别行Kappa一致性检验。结果：58名患者顺利完成检查,5名患者因图像无法评估而被剔除,12名患者因各种原因终止检查（包括心绞痛、轻度过敏反应、患者烦躁及心率失常等）,53名患者图像资料进入最终分析：全心冠脉扫描时间范围（392-1095）s,平均扫描时间为（620±176）s,心动周期静止期平均为113ms,平均扫描延迟时间597ms,平均心率为64.9±11.2次／分,导航平均效率为35%；9名患者于心动周期收缩期进行图像采集（平均心率为75.0±9.2次／分）,44名患者于舒张期进行图像采集（平均心率为63.9±10.7次／分）；4名患者全心冠脉扫描序列出现特异性吸收率（specific absorption ratio, SAR）超标警告,通过降低翻转角或减少扫描层数得到解决。MRA的可评估节段共为499段,不可评估69段,主要原因为：运动伪影导致管壁模糊,评分低于2分；近端管腔闭塞；冠脉管径细小（<2mm）,MR显示能力不足。以CAG检查的QCA评判结果为金标准,44名冠脉明显狭窄患者中42名被MRA准确识别,敏感性可达95.5%,准确性达94.3%。MRA诊断明显狭窄冠脉的敏感性、特异性、阴性预测值、阳性预测值及准确性,于血管水平分别为86.8%、93.3%、92.6%、88.0%及91.0%,于血管段水平分别为83.6%、95.8%、96.0%、82.8%及93.4%。使用传统2D PSIR TrueFISP序列共检测出12名心梗患者、64个心梗节段；通过全心冠脉增强MRA原始图像重建可准确识别,一致性检验所得Kappa值0.91。结论：3.0T磁共振冠脉增强MRA对于诊断明显狭窄病变（≥50%）具有较高的诊断准确性,利用全心增强MRA原始图像多方位重建,可准确识别心肌梗死节段。全心增强冠脉MRA一次检查不仅可识别冠状动脉明显狭窄节段,还可检测梗死心肌的相关信息,对临床选择治疗方案及疗效评估具有指导价值。全心冠脉MRA3.0T-FLASH增强序列与1.5T-SSFP非增强序列的对照研究背景：1.5T稳态自由进动序列（steady-state free precession, SSFP）由于无需使用对比剂,在显示冠脉成像中具有一定优势,并成为目前主流技术；但由于磁场不均匀性和磁敏感性增加,同时SAR值等因素限制了其在3.0T的应用,而3.0T全心冠脉增强MRA可以克服上述不利因素,成为近期大家关注和研究热点。目的：比较1.5T非增强SSFP序列与3.0T全心冠脉增强FLASH序列显示冠脉的能力。材料和方法：30名疑似冠心病患者,分为2组,每组15名,分别行1.5T （Magnetom Avanto, Siemens AG Erlangen, Germany）非增强SSFP序列及3.0T（MAGNETOM Verio, Siemens AG Healthcare, Erlangen, Germany）全心冠脉增强MRA扫描,两组患者在性别构成、年龄、体重及检查时心率等方面均未见差异性。1.5T采用序列为自由呼吸、心电触发、分段采集的3D-TrueFISP全心冠脉非增强扫描；3.0T采用序列为呼吸导航、心电触发、反转恢复、分段采集3D-FLASH序列,并经肘静脉缓慢注射钆贝葡胺对比剂（用量0.2mmol/kg体重,注射速率0.3ml/s）,开始注射对比剂60秒后启动全心扫描,扫描完成后,将图像传输至工作站Siemens Syngo Leonardo进行后处理,在3D全心冠脉原始图像上,测量两种不同序列的图像信噪比（Signal to noise ratio, SNR）、对比噪声比（contrast to noise ratio,CNR）,采用公式如下：[SNR=SI升主动脉/SD升主动脉,CNR=（SI升主动脉-SI胸壁软组织）/SD升主动脉]；并对呼吸运动伪影、冠脉边缘锐利度以及冠脉周围心肌、脂肪组织抑制效果三个方面对冠状动脉进行总体评分。统计方法为独立样本t检验及非参数秩和检验。结果：1.5T非增强SSFP序列图像的SNR平均值为13.9±2.3（范围为10.1-17.6）,CNR的平均值为10.9±2.6（范围为6.5-15）,图像质量评分为3.0±1.0；3.T增强FLASH图像的SNR平均值为11.2±2.1（范围9.1-14.8）,CNR平均值为9.2±2.9（范围为4.8-14.7）,图像质量评分为2.9±1.0。两个不同场强下,图像SNR的差异具有统计学意义（P<0.05）；图像CNR及质量评分无统计学差异。结论：与增强3.0T-FLASH序列全心冠脉MRA比较,1.5T非增强SSFP序列全心MRA图像具有更好的SNR,但两者图像的CNR及图像质量评分无统计学差异;今后仍需采用更大样本、自身对照的方法进一步研究。第三部分3.0T磁共振多序列联合在冠状动脉微栓塞诊断中的价值背景根据尸解对照研究,经皮冠状动脉再通术后,尽管血管已完全再通,仍有25%以上的心肌组织由于冠状动脉微栓塞（coronary microembolization, CME）的存在,未得到完全再灌注,这种灌注不良将导致左室重构,左心功能下降,心血管事件增加。目前关于CME的影像学研究尚处于初级阶段,利用3.0T进行活体冠脉微栓塞研究鲜见,尤其微栓塞后的心肌活性及心功能状况等为研究的难点和热点问题之一。目的：通过向小型猪的冠状动脉内注入微栓塞球（微栓塞球直径42μm,数量12万）,建立冠状动脉微栓塞模型,分别在术前、术后6小时及术后1周三个时间点采用3.0T超高强磁共振多序列联合（包括动态电影,心肌结构成像及延迟成像）进行扫描,并与病理学对照,探讨冠脉微栓塞术后急性期（6小时）及亚急性期（1周）3.0T磁共振影像表现。材料和方法：12周龄健康小型家猪（雌雄不拘）共16头,体重25-30kg,随机分为对照组及模型组。模型组于冠状动脉左前降支分出第一对角支的远端注入直径42μm微栓塞球12万个；对照组于左前降支分出第一对角支的远端注入生理盐水10ml。2头家猪于造模时死亡,余下14头家猪分别于造模前（baseline）、造模后6小时及1周行3.0T心脏MR扫描。MR检查主要序列包括：1、左室短轴位电影序列联合并行采集技术（TGRAPPA,加速因子3）;2、TSE-T2WI序列联合BLADE扫描模式进行心肌结构成像；3、左室短轴位PSIRTurboFLASH序列行延迟扫描。MR图像扫描分析内容主要包括：1、室壁运动情况；2、心功能情况：包括左室射血分数LVEF、左室舒张未容积LVEDV及左室收缩末容积LVESV,并作相应统计分析；3、是否存在心肌水肿：4、有无心肌延迟强化。实验结束后进行心肌NBT大体标本染色及HE染色。结果：14头家猪于微栓塞模型制作前后DSA显示均正常。对照组2头家猪术前及术后左心室各节段心肌收缩活动度无明显改变,各期心肌内均无异常延迟强化。模型组12头家猪术后6小时左室壁（尤其是前间壁）收缩活动不同程度减弱,于1周时有所恢复；左室射血分数（LVEF）于术后6小时明显降低,术后一周有轻度回复,但仍低于基线水平；左室舒张末容积（LVEDV）及左室收缩末期容积（LVESV）于术后6小时及术后1周呈持续升高趋势。术前、术后6小时及术后1周三个时间点的LVEF值分别为（64.77±5.75）%、（54.15±3.77）%及（55.65±8.41）%, （baseline vs6h,P<0.05; baseline vs 1w,P<0.05）; LVEDV值分别为39.27±7.35ml、43.40±6.63ml及48.22±5.13ml （baseline vs 1w, P<0.05）, LVESV值分别为13.92-3.63ml、20.02±4.20ml及21.50±5.33ml （baseline vs 6h,P<0.05;baseline vs 1w, P<0.05）。心肌结构成像仅模型组2头猪术后1周时于靠近心尖层面见小片T2WI高信号灶。6小时所有模型于左心室前壁或（和）前间壁出现延迟强化灶；1周时仅2头模型心肌内见延迟强化,强化范围缩小,强化区信号强度有所下降,余10头猪心肌内均无延迟强化影。NBT染色结果与MR相符合,仅2头家猪心肌组织染色见梗塞灶。HE染色示模型组可见微栓塞球及周围微梗死灶。结论：冠状动脉微栓塞术后6小时LVEF值明显下降,术后1周有所恢复,但仍低于基线水平；LVEDV及LVESV均呈逐步扩大改变,提示发生心室重构；14头家猪中仅2头术后1周时检测到心肌内少许T2WI高信号；CME后急性期心肌内可见微梗塞灶强化灶,亚急性期微梗塞灶明显缩小或完全消失,与大体病理标本染色结果相符合。利用3.0T心脏MR多技术联合扫描可准确测量冠状动脉微栓塞后心功能变化情况,清晰显示心肌微梗塞灶,但对于微栓塞导致的心肌缺血水肿的显示尚需进一步研讨。

论文目录

• 中文摘要
• 第一部分
• 第二部分
• 第三部分
• Abstract
• 第一部分
• 第二部分
• 第三部分
• 前言
• 参考文献
• 第一部分 3.0T磁共振全心冠脉增强成像在冠心病冠脉明显狭窄及心肌活性评 估中的初步研究
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 图例及说明
• 第二部分 全心冠脉MRA3.0T-FLASH增强序列与1.5T-SSFP非增强序列的对照研究
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 图例及说明
• 第三部分 3.0T磁共振多序列联合在冠状动脉微栓塞诊断中的价值
• 材料和方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 图例及说明
• 文献综述
• 参考文献
• 英文缩略词表
• 附录（一） 研究生期间发表文章
• 附录（二） 致谢