作者：杨旗，冯长静，首都医科大学附属北京朝阳医院放射科
心脏MR（cardiac MR，CMR）是无创性评估心脏结构与功能的重要方法。近年CMR 新技术不断涌现，如心肌组织学特征成像、MR 指纹成像（MR finger printing，MRF）、特征追踪（feature tracking，FT）技术、定量灌注成像、扩散加权成像（DWI）、扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）和四维血流成像等。
这些新技术的出现使其在心血管疾病的早期诊断、预后及风险分层方面发挥了重要作用。本文将对CMR 最新技术及应用进展进行评述。
1.心肌组织学特征成像
在心肌组织学特征成像方法中钆对比剂延迟增强（late gadolinium enhancement，LGE）最为成熟，能可靠地检出心肌梗死，是临床应用和研究的热点。近年有研究者提出利用黑血LGE（dark blood-LGE，DB-LGE）序列能够充分抑制心腔内血流信号，使得心内膜下心肌梗死灶能够被清晰显示，提高了LGE 成像的诊断准确性。
此外，快速成像和呼吸运动校正技术的联合应用也推动了全心LGE成像的进步，使其具有更高的空间分辨力和更大的覆盖范围。压缩感知（compressed sensing，CS）和深度学习（deep learning，DL）等重建方法的应用也进一步减少了扫描时间。T1 mapping 和细胞外容积（extracellular volume，ECV）可以定量评估弥漫性间质纤维化。
心肌组织初始T1值在心肌纤维化、淀粉样蛋白沉积和心肌
心肌水肿常见于急性心肌梗死、急性
此外，T2 mapping 成像有助于鉴别心肌淀粉样变性的2 个亚型，具体表现为轻链型病人心肌T2值高于转甲状腺素蛋白型。T2*mapping 成像时，通常使用具有可变回波时间的多梯度回波序列，其中双反转恢复脉冲可以有效消除血流信号并降低部分容量效应干扰。心肌内铁沉积和出血时，早期即可出现T2值和T2* 值降低，因此有助于心血管事件早期预警。
T1ρ是旋转框架中的T1值，能够利用低功率射频脉冲，即自旋锁定脉冲。其具有内源性对比的优势。T1ρ对水和大分子（如胶原和蛋白聚糖）之间的相互作用敏感，在水肿、瘢痕和纤维化中升高。有研究表明，T1ρ技术在肥厚型心肌病心肌纤维化检测中与LGE 一致性较好。最近出现的多任务成像方法，可以在自由呼吸条件下通过单次采集获得多个心肌定量参数，包括T1 mapping、T2 mapping 和T1/T2 mapping。
2. 心脏MRF
MRF 是一种新的MR 成像方法，主要应用于中枢神经系统，能够同时产生多个参数，包括T1、T2、T2*、T1ρ、质子密度脂肪分数、扩散系数、灌注、B0、B1、磁化传递和化学交换饱和传递等。近年来，MRF 在心血管系统也得到应用，将多次定量参数扫描简化为单次，以实现同步成像、多参数影像的精确配准。有研究者将MRF 应用于非缺血性心肌病，结果表明MRF 和传统成像的影像质量和弛豫时间测量值相似，同时还缩短了扫描和数据处理时间。
Hamilton 等提出改良MRF 序列，通过单次扫描生成心肌T1 mapping 和T2 mapping 影像，并证实MRF 序列可以通过减少混杂变量的影响提高准确度。Liu 等提出改良MRF 水脂分离方法用于脂肪相关心脏疾病的鉴别。
3. FT 技术
FT 技术是基于心脏电影影像，对心肌应变参数进行评价的一种后处理技术。心肌应变是整个心动周期心肌变形的指标。
FT 参数可提供独立的风险分层，应变降低与不良预后相关。在缺血性心脏病中，应变也可预测血运重建后可以恢复功能的心肌节段。在左心室非同步化中，FT 参数有助于识别可能对心脏再同步化治疗有反应的病人（例如前间壁和侧壁左心室节段之间峰值应变显著延迟的病人）。
4. 定量灌注成像
心肌首过灌注在评估心肌缺血方面具有较高的准确性，优于单光子发射体层成像（SPECT）、超声心动图和X 线
建模后，在心肌节段水平以及心内膜和心外膜水平显示整个心脏在负荷和静息状态下的心肌血流量。心肌灌注储备是指静息和负荷状态下心肌血流量的差异。如整体心肌血流量较低，表明存在3 支血管或微血管疾病。定量灌注还可更好地评估病变范围，尤其是多支血管疾病和梗死周围缺血，且适用于治疗后随访。
心肌负荷成像是在
5. DWI 和DTI
DWI 主要应用于神经退行性疾病，也用于肌肉骨骼疾病以及血管疾病。DTI是在DWI 基础上发展而来的一种新技术，然而由于心肌缺乏较长的纤维束结构，心脏DTI技术尤其具有挑战性。部分各向异性分数（FA）与扩散纤维束成像密切相关。然而，由于不均匀磁场导致的系统误差，即使是健康对照组，FA 值差异也很大。
高阶运动补偿、达到最佳b 值和分辨力、选择最佳心脏相位、对T2弛豫脱敏以及改善影像信噪比等方法有助于心脏DTI 的准确定量。有研究表明，DTI 可对急性心肌梗死的病人进行评估；冠状动脉介入术后病人的心脏DTI 与LGE 影像显示的梗死区具有较好的一致性。
心脏DWI/DTI 技术作为一种具有潜在临床应用价值的重要研究手段，DTI 在体和离体的许多应用结果表明，该技术可以评估心脏解剖结构、心肌组织微观结构和心肌纤维的走向等。尽管心脏DWI/DTI 在缩短回波时间、缩短采集时间、高阶运动补偿或改善信噪比方面还需要进一步提升，但其能无创地传递微观结构信息和反映肌肉的生理状态，有助于临床更宏观地评估心脏结构与功能。
6.四维血流成像
二维血流敏感相位对比序列已广泛用于心脏大血管系统疾病。跨平面方向的流动灵敏度能够量化流量和速度，平面内方向的流动灵敏度能够检测流动方向和速度。二维血流敏感相位对比序列可产生血流动力学信息，根据二尖瓣和三尖瓣流入道的呼吸变化、Fontan 回路中的呼吸和心脏流量、左向右分流的定量以及运动诱导的Fontan 分流变化的评价，有利于对心包缩窄进行诊断。
四维血流成像是指在3 个方向的正交维度的血流敏感序列基础上，与心动周期同步后进行采集，因此其还能提供时间维度信息。四维血流成像易于采集且越来越多地应用于临床。并行采集加速、有效血流编码和平面回波成像联合应用将扫描时间缩短至5~10 min，且影像质量和空间分辨力与二维血流成像相当。
四维血流成像序列可提供多种血流动力学量化指标，包括压力梯度、壁面剪切应力、动能、能量损失和
另有研究表明，主动脉壁剪切应力升高与细胞外基质失调和弹性纤维变性相关，提示据此可对风险进行分层。通过二尖瓣流入道、二尖瓣环和肺静脉的血流序列可用于准确分类心脏舒张功能障碍。五维血流成像将径向欠采样数据与心脏和呼吸自门控相结合，在8 min 内提供多点速度编码的三维血流动力学信息。
7.人工智能
人工智能，尤其是DL，非常适合简化CMR 流程，包括成像方案的优化、图像采集、图像重建、后处理、图像分析、疾病分类、报告创建和预后信息预测等。DL 模型可准确识别心脏解剖标志实现自动建立CMR 平面，准确预测LGE 的最佳反转时间以及自动分割心室和心房的体积、质量。
尽管DL在CMR 领域取得了很大进展，心血管专家对算法输出的监督仍然至关重要。例如，基于DL 的后处理大部分不能准确分割心脏基底部，此时应由心血管专家手动纠正。超分辨率是从包含噪声的低空间分辨率影像中恢复高空间分辨率影像。使用DL 模型可以实现超分辨率，并且可以用于重建欠采样的k 空间数据，以减少采集时间或提高影像质量。
DL 自动后处理可用于心肌应变、四维血流、心肌灌注、LGE和mapping 参数等分析。DL 可以优化灌注加速和MRF 等技术，并为MRI 多任务成像提供详细的心脏运动信息。DL 也可用于推动心肌组织学特征成像的临床应用。基于DL 的技术可用于心肌T1mapping、T2 mapping 和ECV 定量以及水脂分离。
尽管瘢痕负荷具有预后价值，但CMR 中的瘢痕定量仅限于未标准化的研究，基于DL 的瘢痕定量研究具有广阔前景。随着人工智能技术在CMR 影像分析中的快速发展及临床应用，研究者们开始研发设计涵盖多个步骤的自动化CMR 流程，包括预处理分割、后处理、从多个序列中提取数据等，未来一定会拥有一个全自动的工作流程，实现CMR 数据的批量处理，减少影像分析的人工负担。
8. 小结
随着CMR 成像技术的快速发展，其在多种心血管疾病中的精准诊断、疗效判定和预后评估等方面发挥了重要作用。在我国，CMR 技术在临床上也逐渐得到认可，更多基层医院已经在开展这项检查，相信未来一定会更好地服务于临床。
来源：杨旗;冯长静.心脏MRI新技术及其应用进展[J].国际医学放射学杂志,2023,46(06):629-633.
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