作者：南江， 陈梓娴， 庄辛， 郭奇虹，雷军强，兰州大学第一医院放射科

心脏磁共振(CMR)可进行任意方位成像，且图像分辨率高、软组织对比度好，是无创评估左、右心室形态和功能、心肌组织特性和心肌活性的“金标准”，在心血管疾病的诊治管理、风险分层以及预后评估中发挥着极其重要的作用。传统CMR 组织表征技术依赖于图像信号强度的相对变化来突显异常组织，信号的高低往往受人为视觉的主观影响较大，与此相比，CMR 定量成像技术可对心肌组织特性进行无创及量化的形式分析，更加精准地反映心肌组织特性，客观区分病变与正常组织，对疾病严重程度进行分级，监测疗效并评估预后。

定量参数映射技术被广泛认为是CMR 发展的第四次革命，其应用价值也逐步被临床认可。2021年欧洲心脏病学会急慢性心力衰竭诊断和治疗指南已将T1mapping、T2 mapping 和T2∗ mapping 作为评估心力衰竭患者的有效检查方法，2018 版的非缺血性心肌炎心脏磁共振专家共识更新了路易斯湖标准(LLC)，将定量参数映射技术纳入心肌炎的诊断标准。目前，用于CMR 的定量技术主要包含T1 mapping、T2 mapping、T2∗ mapping、特征追踪技术(FT)、心脏指纹成像(CMRF)等。笔者对上述技术的国内外最新研究进展进行综述，以期提高认识并为进一步临床评价和科研提供新思路。

1. T1 mapping

T1 mapping 主要使用反转恢复或饱和恢复序列，使用最广泛的为修改的Look Locker 反转恢复(modified Look Locker inversion recovery，MOLLI)序列， MOLLI 序列通过翻转脉冲激发质子后，在质子发生纵向弛豫过程中，利用不同心动周期舒张末期的同一时相进行多次间歇性信号采集，最常用的采集模式为3(3)3(3)5，即在开始的3 次反转恢复采集后，等待3 个心动周期，再进行反转激发后3 次信号采集，继续等待3 次心跳，最后一次反转脉冲经过5 个心动周期完成剩余信号的采集，总共通过17 次心动周期获取不同弛豫时间的11 个原始图像，根据Bloch 方程，将采集到的多幅图像数据根据T1 指数衰减进行逐一像素拟合后得到T1 mapping图，每个像素对应一个特定的T1 值，从而量化心肌组织的T1属性。

T1 mapping 包含原始T1 、增强后T1 以及采集患者血液中红细胞压积(Hct)计算得出的心肌细胞外容积分数(extracellular volume fraction，ECV)值。T1 mapping 技术正日益广泛地应用于缺血性心脏病和非缺血性心肌病的临床诊断和研究。Alkhalil 等应用3. 0 T MR 研究经皮冠状动脉介入(primary percutaneous coronary intervention，PCI)术后3 h 内的T1 mapping 是否可以提供前瞻性的有用信息，以预测ST 段抬高型心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction，STEMI)患者心肌损伤的演变和最终梗死面积的大小，研究表明PCI 后3 h 的心肌危险区域T1 值≥1400 ms 的患者在24 h 和6 个月CMR 随访中微血管阻塞(microvascularobstruction，MVO)的发生率较高，范围更大。

由此可见，T1mapping 可作为STEMI 发生心肌延迟钆增强(late gadoliniumenhancement，LGE)、MVO 和最终梗死面积的独立预测因子。最新的一项研究发现利用T1 mapping 获得的左心室平均熵值反映肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)心肌组织的异质性，是HCM 患者心源性猝死和心血管死亡的独立预测因子，T1 mapping 的左心室平均熵值有助于对HCM 患者实现更有效的危险分层及预后管理。

Liu 等利用3. 0 T MR 研究原始T1 和ECV 用于评价LGE 阴性的心肌淀粉样变性(cardiac amyloidosis，CA)的价值，研究结果表明原始T1 [曲线下面积(AUC) = 0. 89，95% CI:0. 75 ~ 1. 00，P<0. 001] 和ECV (AUC = 0. 99，95% CI:0. 98 ~ 1. 00，P<0. 001) 能很好地将LGE 阴性的CA 患者与健康对照组区分开来，该结果提示原始T1 和ECV 对LGE 阴性的CA 具有较高的诊断准确率，此外，一项荟萃分析也显示二者对CA的诊断具有较高的影像学价值，因此可用于CA 的早期诊断。以往其他研究也证明心肌缺血水肿、心肌炎、心肌梗死、纤维化、肥厚型心肌病、扩张型心肌病均可导致T1 值增高，而心肌铁沉积由于铁离子的超顺磁性和安德森-法布里病由于基因突变导致糖鞘脂贮积于心肌细胞内均可造成T1 值降低。

虽然T1 mapping 的应用在很大程度上提升了相关心脏疾病的诊断水平，但其同时也受到场强、序列、扫描参数、生理指标、测量软件等的影响，不同的设备所测得的结果不尽相同，难以建立互认的参考标准，在一定程度上限制了测量结果在不同设备间的可比性，这也是目前T1 mapping 技术领域需要解决的问题。

2. T2 mapping

T2 mapping 采用T2 磁化准备脉冲的平衡稳态自由进动序列(balance steady-state free precession，bSSFP)或者多回波快速自旋和梯度回波序列，通过多回波采集调整TE 时间，至少获取具有三个不同T2 对比的图像，再根据组织横向弛豫时间的T2 衰减指数曲线，测量该曲线上不同回波时间的信号，通过信号强度衰减函数拟合计算出相应体素的T2值，这就是T2 mapping 成像。

心肌组织的T2 值与其水含量有关。当心肌组织存在炎症或其他原因导致的心肌水肿时，会造成心肌T2 值上升，此类疾病包括急性心肌梗死、心肌炎、心脏结节病以及心脏移植后发生的免疫反应等，心肌T2 值的下降由铁离子的超顺磁性所致，提示存在心肌内出血和铁过载。利用T2 mapping 可进行无创的心肌水肿活体检测和心肌炎的疾病进展状况评估。T2 mapping 也可较LGE 更早地发现结节病导致的早期心脏受累。

Dabir等的研究经活检证实的结节病患者与健康志愿者之间T2mapping 的差异，研究结果显示，无论是否发生LGE，所有患者的T2 mapping 均显著延长(P < 0. 05)，该研究结果表明，T2 mapping 可作为无创评价系统性结节病患者早期心脏受累的标志物。Spieker 等以心内膜心肌活检(endomyocar-dial biopsy，EMB)为“金标准”，应用1. 5 T MR，对比健康志愿者和扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)患者的T2 mapping，研究表明DCM 患者相比健康对照组的T2 值显著增加[(65. 9 ± 6. 2) ms vs. (60. 0 ± 4. 2) ms，P <0. 001]，EMB 中存在炎症细胞的患者与没有炎症细胞的患者相比T2 值进一步升高[(68. 8 ±5. 8)ms vs. (64. 7 ± 5. 9)ms，P = 0. 02]，以心肌T2 值≥65. 3 ms 作为阈值诊断DCM合并心肌炎症的敏感度为79%，特异度为58%，AUC =0. 72，T2 mapping 可作为DCM 是否合并心肌炎的无创检查手段。

T2 mapping 以定量评价的方式更精确地弥补了传统T2 WI 依赖信号强度变化的半定量诊断方式的不足，但同时也受场强、序列类型以及心率变化等的影响，往往因采集时间较长产生较重的呼吸伪影，同T1 mapping 相似，T2 mapping依然存在不同厂家、不同场强之间参考值不统一的问题，这导致了跨设备、跨中心的横向比较存在困难，各个医院需要建立参考标准并竟可能通过多中心研究来实现统一的标准化参数，未来技术的挑战需要进一步克服目前存在的缺陷。

3. T2∗ mapping

T2∗ mapping 使用可变回波技术，通过梯度回波序列获得图像，由于未施加重聚焦脉冲，组织横向磁化矢量按照T2∗曲线衰减，对于铁的顺磁性造成的信号衰减有很高的敏感性，通过直接定量组织T2∗弛豫时间来间接反映不同组织器官间的铁含量情况，用于诊断如心肌内出血、肺铁末沉积症和地中海贫血等造成的心肌组织铁过载，是定量评估心肌组织铁含量的理想方法，故可以运用T2∗ mapping 指导临床医师对心肌铁沉积患者进行早期治疗以提高生存率。心肌铁沉积的T2∗ mapping 定量诊断标准为:T2∗ > 20 ms 时，无心肌铁沉积;14 ms≤T2∗ < 20 ms 时，轻度铁过载;10 ms≤T2∗ < 14 ms 时，中度铁过载;T2∗ < 10 ms 时，重度铁过载。

STEMI 患者PCI 术后再灌注损伤所致心肌内出血(intramyocardial hemorrhage，IMH)与左心室不良重构有关，往往提示患者预后不良。Ferre-Vallverdu 等的研究用T2∗ mapping 定量评估IMH 以判断PCI 术后STEMI 患者的预后，研究结果证实，IMH 程度与前壁心肌梗死和血栓切除术相关，无论左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)是否降低或保留，以MVO 区域内T2∗ <20 ms 测得的IMH 与主要心血管不良事件(major adverse cardiovascular events，MACE)的发生率有较高的相关性。心肌纤维化被认为是影响HCM 患者预后的不利因素。

Gastl 等利用T2∗ mapping 研究HCM 患者的心肌纤维化程度，研究结果显示，HCM 患者与健康对照组相比T2∗ 值显著降低[(26. 2 ±4. 6)ms vs. (31. 3 ± 4. 3)ms，P < 0. 001]，且HCM 患者中发生LGE 与无LGE 的患者相比，T2∗ 值亦降低[(25. 2 ± 4. 0)ms vs. (28. 7 ± 5. 3) ms，P = 0. 003]，该研究表明，T2∗ map-ping 可作为识别HCM 中是否存在远期心脏不良事件的评价方法。T2∗ mapping 采用8 个等间距的(范围为2 ~18 ms)多回波梯度回波序列，受磁场均匀度及3. 0 T 场强下T2∗ 衰减迅速的制约，常规应在1. 5 T 场强下进行成像并以室间隔作为测量的感兴趣区(ROI)。

4. FT

心肌应变指的是心肌从原始状态发生形变到最大长度的能力，包括纵向应变(longitudinal strain，LS)、轴向应变(circumferential strain，CS)和径向应变(radial strain，RS)，反映了不同走行方向心肌纤维的收缩力。CMR-FT 技术不需要额外增加扫描序列，应用常规电影序列，通过后处理软件就可定量分析心肌应变。通过对心肌应变力和衍生参数的测量分析，可进一步提供心肌的力学信息，定量分析室壁力学改变，显示心肌病变严重程度，从而达到对心肌运动情况和心功能的评估，在不同的个体间或不同的心肌节段间实现对各类临床前期病变、缺血性心脏病或非缺血性心肌病、先天性心脏病等实现早诊早治及预后管理。

仲影等研究CMR-FT 对非缺血性扩张型心肌病(non-ischemic dilat-ed cardiomyopathy，NIDCM)心肌纤维化的诊断价值，研究结果发现RS 对NIDCM 的LGE 阳性心肌节段具有一定的诊断价值(AUC =0. 785)，RS 与心肌纤维化的关系最紧密，是反映NIDCM 心肌纤维化的良好指标。Gastl 等研究了CMR-FT 在评价健康运动员和HCM 患者心肌应变力中的价值，研究结果显示HCM 患者的LS 较健康运动员显著增加，LS 可作为鉴别病理性与非病理性心肌肥厚的良好参数(AUC =0. 91)。CMR-FT 不需要冗余的扫描流程，且图像后处理相对简单，可重复性好，可实现与超声斑点追踪技术相同的诊断效能。

目前，CMR-FT 的临床应用过程中暂未形成统一的参考标准，且各个厂商提供的后处理软件之间没能形成标准的计算方法和工作协议，导致测量结果之间的可比性欠佳;另外，目前的技术仅限于二维测量，未来三维技术的发展将使得心肌应变的测量更加完善和准确。

5. CMRF

目前，普通参数定量均需要对T1 和T2 值等进行独立数据采集，存在扫描耗时，且易受成像序列、设备场强、对比剂及生理指标等干扰的问题。因此，发掘一种全新的“一站式”检查序列，实现对CMR 的单次、高效、精准、多参数及定量扫描成像具有至关重要的临床价值。

磁共振指纹(magnetic resonance fingerprinting，MRF)成像利用时变射频脉冲获取成百上千张高度欠采样图像，从而得到不同组织属性值的“指纹”数据，再利用模式识别将每个测量的指纹数据与指纹字典进行匹配获得配准图像， MRF 将参数映射进行了统一，使用该技术进行心脏指纹成像，能够通过单次扫描同时获得T1 、T2 、T2∗、ECV、质子密度脂肪分数(proton density fat fraction，PDFF)等多个定量参数信息，还可以获得“亮血”和“黑血”电影MRF 以及合成多重对比成像(例如“亮血”和“黑血”LGE)，不仅很大程度缩短了扫描时间，而且有利于简化CMR 扫描流程，从而进一步提升患者检查的依从性。

Eck 等的一项最新研究发现，与健康对照组相比，CA 组中来自CMRF 的T1 、T2 值均升高，与基于弛豫测量的T1 mapping 和T2 mapping 相比，基于信号时程分析的CMRF 获取的T1 、T2 值能更准确地区分CA 组与对照组。这项研究也带来启发，CMRF 若能在CA 的亚组分型鉴别中提供价值，这将势必为CA 患者的预后带来福音。

Hamilton等在1. 5 T 下比较健康受试者中CMRF 和标准Mapping序列之间T1 、T2 的测量值、可重复性及映射质量，研究表明，CMRF 的精度略低，重测和区域内重复性相似，但映射质量得分较高。CMRF 最近的技术发展还包括层面轮廓和脉冲效率校正、图像重组的改进、同时多层面成像、3D 全心室成像、运动分辨成像、水-脂分离和机器学习快速字典生成。除此之外，MRF 在脑肿瘤、前列腺癌、宫颈癌、肝脏病变等方面的应用也日益广泛。

CMRF 通过单次扫描可实现多参数定量成像，可简化CMR 检查流程，并可能提高疾病的早期检出率，已在多个部位的研究中表现出良好的一致性。CMRF 未来将在左心室肥厚表型疾病鉴别、低剂量的LGE 成像、心脏移植后评估、严重心律失常患者以及心脏置入装置患者等的成像方面存在巨大的临床应用潜力。

CMRF 作为近年来新兴的前沿技术，国内应用还处于探索阶段，相关研究的文献数量较少，未来还需更多的临床研究来进一步验证该技术的可重复性。CMR 已经成为心血管疾病无创检查的“金标准”，T1 、T2mapping 成像在1. 5 T 和3. 0 T 下均可进行，场强越高，T1值延长，T2 值缩短。随着传统技术的进一步发展和各种定量成像技术的涌现，利用CMR 可以实现心血管疾病的“一站式”检查，能够给临床医师提供更有价值的心肌组织特性及心脏功能等方面的影像学信息，但同时也存在着部分序列检查时间长、容易受磁场干扰、图像不稳定及参考标准不统一、不同测量软件结果有差异等因素的制约，还需进一步完善技术序列、建立统一的标准化协议、提高图像质量。

近年来，随着人工智能(artificial intelligence，AI )技术的飞速发展，利用深度学习(deep learning，DL)和卷积神经网络(convolutional neural network，CNN)算法的MRI 技术越来越多地应用于CMR 的数据采集、轮廓分割和诊断模型构建之中，例如，基于U-Net 的CNN 分割技术能够对心肌T1 map-ping 图像实现精确、全自动的边界分割，同时U-Net 能够对左心室肥厚表型疾病提供良好的预测和鉴别诊断模型，基于DL 的AI 技术在T2 mapping 图像上测量T2 值升高的心肌组织较手动方法表现出更好性能。AI 与定量成像的结合将使CMR 的发展迈向新的台阶，未来CMR 技术的发展必将沿着智能、高效、定量、精准的道路前进。

来源：南江，陈梓娴，庄辛，等.心脏磁共振定量成像技术及其临床应用研究进展[J].临床放射学杂志，2025，44(06):1147-1151.DOI:10.13437/j.cnki.jcr.2025.06.035.