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第十三节 磁共振在冠心病诊断中的价值
一、概述--磁共振基本知识
随着心血管磁共振(cardiac magnetic resonance imaging,CMR)软硬件技术的不断发展和完善,在短短的十几年间,心血管MR已经发展成为评估心脏结构和功能的“金标准”,其对缺血性心脏病的诊断和随访均具有重要临床意义。
心血管MR具有超声心动图和CT等类似的层面成像技术,同时还具有其他很多优点。心血管MR能够像超声心动图一样任意层面成像,而且视野大、空间分辨率高、无死角,不受声窗等限制,亦没有操作者依赖性。而MRI无辐射、优良的软组织分辨力、任意层面扫描以及多参据成像特点又是CT无法比拟的。简言之,MRI以其丰富的成像序列、良好的软组织对比、大视野、多角度扫描等优势,能够全面的评价心脏形态、功能、心肌灌注和心肌活性等。因此对冠心病患者所进行的“一站式”(one-stop shop)检查,可谓实至名归。
(一)基本原理
MRI是利用体内质子(主要是H)在静磁声中受到一定强度和频率的脉冲激发后产生共振现象并由此产生回波信号经特殊的线圈接收后由计算机重建而获得图像的一种医学成像方法。因此有别于CT和核素扫描,没有任何辐射损害,只不过是在磁声环境下完成扫描。
(二)扫描要求及其安全性
磁共振检查诊断是医学综合知识和生物工程技术的有机结合,因此不仅要求从事CMR的医生具有一定的临床和必要的计算机知识,同时还要求临床大夫在申请磁共振检查时,务必在申请单上详细填写患者的病史、临床症状与体征及其他相关影像学检查结果,以便有的放矢、有针对性地选择成像序列和扫描范围,最有效地发挥其诊断和鉴别诊断的价值。
磁共振检查前无需禁食、禁水,但心血管MR检查时间相对较长,一般需要30~40分钟。扫描时患者应尽可能地保持静止状态,有时需要患者反复屏气,否则难以获得高质量的图像。
磁共振检查常规扫描无需使用对比剂,心肌灌注和血管造影时所使用的对比剂并不是通常人们所熟悉的含碘X线对比剂,因此无需实施碘过敏试验。MRI对比剂主要是顺磁性金属离子和配体构成的螯合物,目前临床上最常使用的是以Gd-DTPA为代表的对比剂,无毒,经肾脏排泄。
磁共振检查室无论开机与否,均存在高强度磁声,故任何非磁共振兼容金属器械包括普通检查床、金属担架、听诊器、手术器械、除颤器、微量泵、球囊反搏器等严禁带入检查室,否则可致严重意外事件。其他铁磁性物品如硬币、磁卡、手表、钥匙等也不能带入检查室。
心脏起搏器目前仍为磁共振检查的绝对禁忌证。但目前市声开发的冠状动脉支架、人工心脏瓣膜、下腔静脉滤器、避孕环、先天性心脏病封堵伞等基本上都是MRI兼容产品,即使是弱磁性材料,牢固植入血管壁或邻近组织后亦不会移位,因为磁声施加于人工瓣膜的力大大低于心脏跳动和射血产生的冲击力,缝合瓣环组织的力量比磁诱导力大得多,此外植入的支架可能会在六到八周后因组织的生长而固定,因此弱磁性的物质植入后6~8周实施MRI检查也是安全的。对于不熟悉的心血管金属植入物,则须仔细查询产品说明书确认是否为磁共振兼容。一般来说,近十年来所开发生产的医疗植入体,业已考虑到磁共振的兼容性,所以基本上都是安全的。
(三)CMR优势
现阶段用于心血管疾病检查的CMR主要有1.0T、1.5T和3.0T三种声强。一般来说,主磁声的声强越高获得的图像信噪比越高,可以提高图像的空间分辨率从而更加清楚地显示心脏或血管结构。然而,在某些情况下,高声强所致的磁敏感性伪影会抵消其提高空间分辨率的优势,因此在临床应用中,并非声强越高越好。
CMR目前已成为无创性评估心脏结构和功能的“金标准”,并且在临床应用中越来越广泛。首先,磁共振成像无电离辐射,无需应用放射性同位素或碘对比剂,有助于患者反复多次检查和疾病随访。其次,CMR可任意层面成像,不受患者体型的限制,能够克服超声心动图声窗以及CT单一层面扫描的限制。第三,多参据和多序列成像,扫描信息量大,能够对心脏或血管的解剖、功能、灌注及组织特征等进行“一站式”检查。第四,具有较高的时间和空间分辨率。1.5T CMR大多据序列的图像空间分辨率可达到1mm×1mm×3mm,心脏电影的帧速率可达20~40毫秒,可精确识别收缩末期和舒张末期的时间点,因此,CMR对左、右心室功能和容积测量的准确性高。
(四)CMR主要临床应用及其成像技术 1.评估心血管形态结构
常规黑血、亮血序列是评估心脏形态、结构的基本序列。
2.评估心脏功能
新的稳态自由进动技术(SSFP)已经取代传统的梯度回波(GRE)技术成为评估心脏容积/质量/和收缩功能的常规方法。CMR电影是在屏气状态下获取连续的心脏短轴电影图像,层厚为6~10mm,然后将各切面叠加计算心肌质量和心室容积。与二维平面(超声)或投影技术(造影)依赖几何学假设计算心肌质量和心室容积的方法相比,CMR的显著优势在于其具有很高的可重复性和准确性。
3.心肌代谢
CMR心脏波谱技术通过检测31P和高能磷酸评估心肌代谢,目前尚未成为临床常规检测手段。
4.相位对比血流检测技术
相位对比血流检测技术(PC-CMR)能够对血流速度进行准确的定量分析,并可直接观察异常的血流情况如涡流或湍流等,目前已广泛应用于主动脉、肺动脉、冠状动脉搭桥血管以及心脏瓣膜病的血流评估。这对评估主动脉疾病(主动脉夹层、主动脉瘤或主动脉缩窄)、先心病(自体血管或手术植入管道)、瓣膜狭窄或关闭不全等十分有益。
5.心肌灌注
心肌灌注检查包括静息和负荷两种状态的心肌灌注检查。目前广泛使用的负荷药物主要为血管扩张剂,包括腺苷和双嘧达莫。多巴酚丁胺作为血管扩张剂的替代方法,也可用于评估静息和负荷状态下的心肌节段性收缩反应。CMR心肌灌注成像适用于心肌缺血的检测及预后判断,适合于可疑冠状动脉疾病患者的检查,还可用于经皮冠状动脉介入治疗的术后疗效评估及随访。
6.血管造影
磁共振血管造影(MRA)技术日趋成熟,因其具有无电离辐射、无需使用碘对比剂以及无创性等优势,目前对比剂增强磁共振血管造影技术(CE-MRA)已广泛应用于颈动脉、主动脉、肾动脉以及外周血管系统的血管检查,可与DSA相媲美。
7.组织特征
CMR的显著特点之一是它能利用质子的弛豫特性,即不同的T1,T2以及T2*弛豫时间,显示心肌或血管的组织学特征。T1通常用于对比增强成像,应用最广;T2和T2*则多用于非对比成像。通常T2WI有助于识别急性心肌病变,如炎症和水肿等;而T2*可用于检测铁含量超载,如识别血色素沉着症等。
钆(Gd)对比剂的延迟增强效应或晚期钆强化(late gadolinium enhancement,LGE)能够可靠识别心肌坏死或纤维瘢痕组织。新近研究表明,LGE显示的心肌瘢痕的透壁程度可以提示再血管化治疗后心脏功能的恢复情况,进而判断患者的预后。非缺血性延迟强化可见于心肌炎、结节病和心肌淀粉样变性等。