心脏、大血管磁振成像.ppt

心脏 大血管磁振成像 目录引言心脏 大血管MRI扫描技术心脏 大血管成像切层平面心脏 大血管的MRI测量及功能性检查心脏大血管成像的临床应用 一 先天性心脏 大血管畸形的MRI心脏异位房 室间隔异常 干锥部发育异常房室瓣畸形 肺动脉先天异常和肺静脉异位引流 腔静脉畸形 先天性主动脉畸形 二 后天性心脏 大血管疾病的MRI常见的大血管病冠心痛 心肌病 心包疾患肺源性心脏病 心瓣膜病心脏和心包肿瘤 心脏 大血管磁振成像 首台磁振成像 MRI 设备在1980年投放市场 引起医学界广泛重视 随后各大医疗设备公司集中资金和科技力量投入到这方面的研究和开发 使得MRI在技术和设备方面不断取得突飞猛进的发展 早期 MRI主要用于颅脑 骨关节等静止器官的检查 而近十年来磁振血管成像 MRA 和心脏MRI检查都较成功地用于临床 MRA或是利用流入层面增强效应 如时间飞越法 TOF MRA 因进入层面未饱和的血流是高信号 而静止组织因反复受到RF脉冲作用而饱和显低信号 产生对比 或是利用流动质子相位偏移所产生信号 如相位对比法 PCMRA 来显示血流 心脏 大血管磁振成像原理不同于MRA 心脏 大血管每时每刻都在搏动 运动伪影严重影响图像质量 而解决的办法是 或用心电图门控作心脏 大血管MRI 或用快速扫描成像序列 如GRE序列作非门控性的心脏电影Cardiaccine扫描 或其它极快速扫描技术在若干毫秒时间内完成层面的采集 心脏电影扫描在1985年取得成功 经过不断完善而为临床所接受 此外设备硬 软件的改善 方便作不同斜度切层的采集 亦为心脏 大血管MRI的临床应用作出贡献 心脏 大血管磁振检查目前主要用于以下几个方面 1 心脏 大血管形态学检查 心脏 大血管MRI是一项无创性 毋需用有机碘造影剂的检查方法 血池可是暗信号 在SE序列 或亮信号 在梯度回波序列 与心 血管结构间有良好对比 成像能清楚显示大血管壁和心壁 心内膜及瓣膜 心包 心包外脂肪组织 在ECG门控下 患者仰卧位即可采集不同方位 不同斜度的相当清晰的层面图像 2 心脏功能检查 目前常规设备可进行许多功能性检查 如 心室收缩期 舒张期容积 心肌容积 射血分数 收缩期心壁增厚率等 以及能反映瓣膜病变所致的射流和返流并进行流量测定 3 磁振波谱分析 MRS 用高场强设备在活体状态下可对小区域的心肌组织进行波谱分析 了解其代谢机能 区别心肌损害是否为非可逆性者 MRS尚能对治疗反应和药物作用进行探索 如磷谱主要有ATP 三磷酸腺苷 磷酸肌酸 Pcr 和无机磷 Pi 等成分 在心肌整体缺氧或缺血 时心肌内Pcr含量降低 Pi增加 组织酸性增加 最终ATP耗竭 近年来以MRS为手段用碳研究心肌糖元和氨基酸的代谢 用钠 钾来研究心肌细胞膜离子动力学的变化 经导管作心 大血管造影属有创性检查 且需有机碘造影剂 在婴幼儿还有碘造影利用量受限的问题 造影图像重叠 心壁未能见到 高密度造影剂尚能掩盖心腔内病变 对复杂性畸形常需分别作动 静脉插管 故心脏MRI实际上已取代心 大血管造影 但对大动脉炎 肺血管分枝和冠状动脉的全面评价 常规造影仍有其重要地位 超声心动图检查因其价廉 无创性 操作简单方便 常作为首选的心脏影像学检查方法 对较单纯的情况 如房 室间隔缺损 诊断准确 对心瓣膜的显示和瓣膜功能的评价仍居主导地位 但对复杂畸形的诊断有一定困难 此外 超声的空间分辨力低 视野小 检查结果与操作者个人熟练因素有关 超声虽也能作不同方位的心脏检查 但对心脏总体情况评价仍有限度 心脏 大血管放射核素检查安全 简便 快速 七十年代以来使用 闪烁摄影机进行心脏 大血管的血池显像 能观察血流动力学的变化诊断先心等疾病 且能良好地评价心脏功能状况 八十年代后已普遍推行心肌灌注成像以及作SPECT 其体层摄影相对评价心梗 心肌缺血和计算心肌血流量等方面仍有其独到之处 缺点是 心脏解剖图像小而分辨力低 随着MR设备的主磁场和梯度场强度的提高 高SNR的相控阵接收线圈的问世 电脑运算速度成千倍地增快 快速扫描序列的不断开发 采集成像时间极大地缩短 实现屏息检查以及呼吸和搏动伪影的消除 冠脉成像及其血流流速和流量的测定已成为可能 更进一步的心功能的评价 如心肌灌注成像和各类血流测量方法 的普遍应用看来也并不遥远 心脏 大血管MRI扫描技术 心脏 大血管的MRI扫描序列主要有下述几类 一 心电门控下的自旋回波 SE 序列 心脏 大血管搏动在MRI图像上产生运动伪影 使用心电图门控能人人减少搏动的影响 因为SE序列TI加权图像的采集都在ECG的R波激发之后开始 层面数目依心率而定 心率快层面少 心率慢层面多 都限制在该心动周期之内 ECG门控的延迟时间指的是自R波顶峰到第一个RF脉冲激发之间的时间 TD 舒末期处于ECG的R波的降肢位置 缩末期采集的时间在T波降肢位置 TD为0 15ms 第一张图像为舒末期 一个心动周期内各时相间隔可由设备平均设置 也可人为设定 心 大血管扫描层厚8 10mm为宜 矩阵为256X256 NEX在心脏短轴像可为2 长轴像可增至4 以增大图像对比和抵消层面内的血流信号 增加NEX虽能增大SNR 但运动伪影加重 应视情况而定 心律不齐 如房颤 频发的室性期前收缩等 和呼吸急促也会影响图象质量 采集的方法因设备性能而异 一般有下述数类 1 多层面单时相门控来集 这种采集方法主要用来评价心脏 大血管的解剖结构 所显示的切层是按序排列 但分别处于心动周期的不同时相位置 如一个心动周期内共有八个切层 若按时相顺序排列却是第1 5 2 6 3 7 4 8层 2 单层面多时相门控来集 一般先选用某一重点层面 例如选用左室长轴位中心位置的切层 采集按时相的顺序进行 若DT很短 依次作五个切层 则可依次显示该切层的舒末期 收缩中期 缩末期 舒张早期和舒张中期的图像 若要进行多层面多时相间往采集 可分别选用不同的重点切层 依次进行 当然相当费时 3 交替层面选择激发门控 有的设备有此特定程序 如一个心动周期能作七个切层 以第1切层作为首次激发层 则按时相的顺序切层依次为1 3 5 7 2 4 6 若以第2切层作为首次激发层 切层则依次为2 4 6 1 3 5 7 若TD很短 1层为首激层面 第1 第3切层分别代表舒末期和缩末期 但不在同一切层位置 二 梯度回波技术 梯度回波序列是小角度激发 反转梯度回波 没有ECG门控 而用短TR 短TE和不同的激发角 理论上也能取得T1WI T2WI和质子密度加权图像 但SNR低 图像质量差 只有当激发角接近90度时准TIWI图像质量才较可取 在ECG门控下GRE主要用于单层面多时相检查 评价心瓣膜机能 GRE为亮血技术 射流和返流表现为暗影 但TR时间长 同SE序列者 故采集时间仍长 心脏电影 Cinecardiac MRI所谓电影MRI指的是用梯度回波序列作心脏快速连续成像 图像可按电影方式进行动态显示 心脏电影MRI与常规的ECG门控检查不同在于 1 使用短TR的GRE序列采集 可以得到亮信号的血流 与暗信号的心肌对比显著 2 可以不用ECG门控R波的激发而连续进行采集 3 有的设备软件允许对采集资料作回顾性分类 重建 以显示一个心动周期内不同的层面在各时相的表现 心脏电影MRI可与呼吸补偿及流动补偿合用 后者使血流信号更高 瓣膜及其运动更清晰可见 若不使用流动补偿则应使用更短TE 如5 6ms 以减少伪影 提高图像SNR方法有增大FOV 增加层厚 用合适的矩阵 如256X160 NEX为4和用长方形像素 激励角 30度 图像有较多的TIW成分 SNR提高而心肌信号却下降 四 超快速MRI成像序列 为使MR成像时间缩短 经历了减少来集次数 减少矩阵数目 用半傅立叶转换 用非对称性FOV 开发梯度回波序列 直到超快速成像序列的应用 超快速MRJ成像序列种类甚多 目前主要是回波平面 EPI 序列 此序列要求设备有很高的磁场和磁场均匀度 有很高的梯度场和极快速的梯度场转换率 心脏 大血管MRI成像平面心脏 大血管MRI的优点之一是 在患者平静仰卧状态下可作不同方位 不同斜度的切层检查 通常先用梯度回波序列作屏气下冠状位扫描 以之进行横轴位层面定位 若按人体体轴作横断面 冠状和矢状断面 也能观察各房 室的解剖结构及其与大血管连接关系 但层面并不垂直于房 室壁 因而不能用于准确的心内腔和心壁厚度的测量以及心功能检查 对某些重要结构的观察可能不够满意 早在1985年Dinsmore氏建议心脏成像应包括左室长 短轴图像 长轴为心尖至心底的轴线 短轴指的是垂直于心长轴方向的轴线 目前心脏长 短轴位层面主要有以下几类 一 平行于室间隔的心室长轴位 PSL 用心脏横轴位断面进行定位 作平行于室间隔的心室长轴位层面 因图象和右前斜位心脏造影相近似 故也有称之为右前斜双心腔位 层面分别显示左侧及右侧房 室胜 显示心室之前壁 心尖 和下壁 有利于舒张末期和收缩末期的室腔容积测量 计算射血分数 在PSL位的适当层面作一个心动周期内多时相亮血技术检查可分别评价二尖瓣和三尖瓣功能 2 垂直于室间隔的心室长轴位 VSL 可取上述双心腔层面作垂直于室间隔长轴的层面 层面能同时显示所有房 室腔 故又称四房 室腔位 图像近似常规模断层面 但能较好地观察房 室间隔 二尖瓣口和三尖瓣口 左 右室侧壁和心尖 3垂直于室间隔的短轴位 垂直于室间隔的短轴位可用横断面图像或上述PSL VSL图像进行定位 层面显示左 右心室腔 室间隔 左室的上 下 后壁 方便心壁和心脏的测量 此外 尚能见到右室流出道 主动脉的升 降段和上 下腔静脉 除了以上心室长 短轴位外 下述定位方法也颇为实用 4 左室流出道位 LVOT 若常规横轴位未能显示左室流出道 则可从体轴冠状位扫描取显示左室流出道 主动脉瓣窦区和升主动脉的层面定位 作平行于室间隔长轴位层面 此位又称五腔位 能更好地观察左室流出道 主动脉根部 室间隔缺损的具体位置和主动脉瓣 二尖瓣 5 右室流出道位 RVOT 取冠状位中显示右室流出道层面定位 作平行于室间隔的层面 6 左前斜胸主动脉长轴位 在横轴位的纵隔层面作平行于升主动脉和降主动脉中心点连线的层面 心脏 大血管的MRI测量及功能检查一 心脏 大血管的MRI测量心脏 大血管的测量可采用横轴位 平行于室间隔的左室长轴位和垂直于室间隔的左室短轴位 一般的设备可以用ECG门控下SE序列的T1w图像 层厚7 8mm 间距2 3mm 扫描7层面可覆盖整个心脏 NEX为2 3 矩阵256X256 横轴位之左室中部切层可用来测量缩末期和舒末期左室胜长径和短径 左室外侧壁和室间隔的厚度 右室横径和右房的前后径 横轴位的心底部切层则用来测量左房的前后径 主肺动脉的横径和升 降主动脉的前后径 大血管通常在缩末期测量 平行于心室间隔 PSL 的长轴位之左室腔中部切层用于测量缩末和舒末期左室腔的长径和短径 心前壁 心尖和下壁的厚度 垂直于心室间隔 VSL 短轴位左室腔中部切层作缩末期和舒末期心腔径线测量和前壁 外侧壁 下壁和室间隔厚度的测量 观察心 大血管扫描位置的选择表 观察部位扫描位右心室流出道RVOT 短轴位 左心室流出道LVOT 冠状位 评价房室瓣功能双心腔位 四房室腔位 房间隔四房室腔位 横轴位 室间隔四房室腔位 短轴位 LVOT 冠状位 左室壁测量左室长轴位 PSL VSL 短轴位 心室容积测量PSL VSL 心短轴位 整段胸主动脉左前斜主动脉长轴位 二 常规心功能MRI评价 大多数心脏病的预后和左心室的功能状态有关 需要有一种评价左室形态和功能既准确而又有可重复性的检查方法 经心导管左心室造影曾被认为是最标准的方法 但心脏 大血管造影毕竟是有创性的 需用有机碘造影剂 而且计算心脏容积公式是依据假想的几何学模型 超声心动图确是无创性 实时 检查 对形态学的评价良好 但不能用于定量评价 MR检查为无创性 准确而且有可重复性 l 左心室容积MRI测定A有两种测定方法 一是单平面面积一长度方法 即取缩末期和舒末期的四房室腔位中最大心腔径线的切层 测量r2和r3 并假设r1 r2进行计算 注 rl为椭圆球体垂直面的最大半径 r2为其水平面的最大半径 r3为其水平面的最大纵向半径 此方法准确性较差 另一是双平面法 又称双平面面积一长度方法 最好取缩末期和舒末期的长轴位 如双房室腔位 和短轴位中显示最大径线的切层 分别测量rl r2 r3进行计算 这些方法皆用于旧式设备 但在病理情况下左室腔常有变形 故这种计算结果皆欠准确 B 多平面法 使用心脏电影MRI 作左室长轴位缩末期和舒末期的连续性切层 勾画其内膜线 取得面积并按厚度折算容积 新型设备能自动描绘测量 容积之和即缩末期容积 ESV 和舒末期容积 EDV 2 左室的 EDV ESV 是为左室的每搏输出量 左室的射血分数 EF EDV ESV EDV I00 3 心肌实质量 cardiacmass 的测定 取多切层面的横轴位或短轴位图像 勾画其心内膜线和心外膜线 计算二者包围的体积 两体积相减得到心肌容积 容积乘以心肌比重 1 05 得到心肌实质量 心肌实质量增加提示心室壁肥厚 4 心室壁应力 wallstress 的测定 心功能MRI分析的新进展心脏大血管MRI检查技术已从形态学诊断迅速扩展到功能定量分析的领域 由于对设备性能要求较高故尚未普及应用 总的来说有以下几个方面 l 心室功能的定量分析 旧的方法是用SE序列交替层面选择激发门控 完成心室8 10层面约需时40分 心脏电影MRI由于成像快 而且能以三维数据采集模式进行采集 所以能相当准确地评价左 右室腔容积和心肌实质量 新的序列的出现 如分段快速电影MRI 屏气性电影MRI 使采集的时间快速得多 后者需时仅14秒 屏气电影MAI若和特殊的心脏线圈结合使用 可得到血池和心肌分界锐利的高质量图像 心脏收缩是个复杂运动 收缩期 左室心尖向心底方向缩短 出现室壁增厚 移位和跨越层面的运动 这可导致区域心肌功能定量分析上的错误 对心脏一个或多个层面进行心肌预饱和线标记 candiactagging 是避免该项错误的有效方法 能更准确地跟踪心收缩期的复杂运动 例如能了解缺血区心肌和其周围正常心肌在收缩过程中顺序上的差异 反映心肌压力和紧张度上的变化 2 血流的测定 流速图技术约在十年前已用于心室每搏输出量和瓣股返流量的分析 也用在测定两肺血流量差 瓣膜两端 狭窄段两端压力差的评价 目前把流速编码 VEC 与电影MRI结合 能得到在一个心动周期内近20个的相位血流图 VEC与屏气电影MRI结合效果更佳 3 心肌灌注评价 对缺血性心脏病的整体和局部功能的评价不能单纯依靠局部心壁增厚率 射血因素 室壁应力等负荷依赖性指标 因为代偿代因素可掩盖早期心肌缺血的表现 MRI造影剂首过 firstpass 灌注异常是比较先进的指标 快速梯度回波和EPI序列能检测造影剂通过中心循环的起始期以及早期 即首过 的增强效果 常见的大血管疾病马凡氏综合征这是一种遗传性结缔组织疾病 患者瘦高体型 蜘蛛指或趾 掌骨指数增大 品体脱位 有30 60 累及心 血管系统 后者病理改变主要是主动脉中层囊状坏死 弹力纤纺断裂 粘液变性等 导致升动脉及主动脉窦扩张 动脉瘤样改变 可伴有主动脉瓣关闭不全 一些患者并发主动脉夹层 可因突发主动脉破裂致死 而多数影者最终死于充血性心力衰竭 MRI所见及鉴别诊断 1 主动脉窦和 或升动脉根部中 重度瘤样扩张 常以窦部扩张为著 在左斜位 冠 矢位切层 扩张部可呈大蒜头样外观 这是马凡氏综合征显特7 性的心 血管证像 2 有主动脉瓣关闭不全 左室扩大 壁厚 有的尚合并二尖瓣关闭不全 有左房扩大或左房受压变扁 电影MRI可见主动脉瓣返流 3 主要与常见的高血压病所致的升主动脉扩张鉴别 后者扩张呈梭形 部位在升主动脉的中段 程度为轻至中度 患者有高血压病史 其他原因引起的主动脉瓣狭窄或关闭不全 升主动脉为轻度 普遍性扩张 4 并发症尚有主动脉夹层 心包积液 胸水等 主动脉瘤胸 腹主动脉病理性扩张称之为主动脉瘤 按形态分型 有梭形 囊状和混合型 按病因分类 最常见的是老年人动脉硬化性主动脉瘤 因营养血管硬化闭塞致中层弹力纤维变性断裂 在血流冲击及血压作用下主动脉扩张 多呈梭形 好发于腹主动脉 创伤性主动脉瘤多属假性动脉瘤 可发生在升主动脉的根部和弓降段 前者会立即致死 后者血肿为主动脉外膜和邻近组织所包裹 感染性主动脉瘤感染源自心内膜炎 梅毒等 好发子升主动脉的根部 囊状多见 瘤体大 易有瘤壁钙化 按病理分型有 真性动脉瘤 假性动脉瘤和主动脉夹层动脉瘤 主动脉夹层动脉瘤实属壁间血肿 在分类上已与主动脉瘤分开 长期来血管造影曾作为主动脉瘤影像学检查的最佳选择 血管造影的缺点是只能显示通畅的血管腔 而主动脉瘤的实际长度 主动脉瘤体与分支的关系 瘤外情况如瘤周血肿存在甚至扩展 这需紧急手术 造影却未能提供 主动脉瘤的MRI所见 l 真性主动脉瘤MRI检查可从不同切层方位肯定其为梭形 囊状或混合型 并可测量瘤体大小 肯定其范围 瘤壁厚度和有无血栓 附于瘤壁的血栓在SE序列T1WI 新鲜者为高信号 而陈旧血栓机化呈中等偏低信号 注意主要的血管分支开口和主动脉瘤的关系及瘤周有否血肿出现 主动脉瘤的直径 6cm 或增大迅速应紧急手术 假性动脉瘤MRI所见为 a 瘤体多位于主动脉旁 偏心囊状 壁厚 腔小 内壁光滑 外缘不甚规则 b SE序列T1WI见瘤内流空信号 交通口在收缩期显示为佳 亮血技术可示自主动脉进入瘤腔的射流 c 瘤壁主要为血栓构成 新鲜者T1WI呈高信号 陈旧者为中低信号 3 Valsalva窦 主动脉瓣窦 瘤 可以是孤立性异常 也可是Marfan氏综合征所见 可以是一个瓣窦扩大 也可是整个主动脉基底部扩大 右瓣窦脱垂破入右室 在横断面上可表现为膜周室隔不连续 主动脉夹层不同病因所致的主动脉壁中层弹力纤维和平滑肌损害 在血流的冲击下可发生内膜撕裂 血流经破口进入主动脉壁中层并向两侧扩展 通常更多是沿血流方向剥离 可累及主动脉分支 这情况又称主动脉壁间血肿 病变75 开始于升主动脉瓣窦上数厘米处 主动脉夹层分型 l DeBakey分型 主要按病变部位划分 型 主动脉升段 弓段 降段均受累及 且延至腹主动脉的中 远段 破口多位于升主动脉 少数位于弓部 型 病变局限于主动脉升段与弓部 破口多在升主动脉 型 累及降主动脉 破口多在弓降段 夹层向远处剥离 甲型者局限于胸主动脉 乙型者延及腹主动脉远端 MRI检查所见 1 主动脉为双腔状 真腔小 血流流过快呈流空信号 假腔大 腔内血流慢故呈不同亮度信号 但若内膜破口大或破口多时也可因血流流速快而呈暗信号 2 病变段主动脉腔内可见内膜片 内膜片在横断面为直线状或 V 形 在冠 矢状断面内膜片呈螺旋状定行 亮血技术序列可见喷向假腔的射流 3 假腔内附壁血栓好发于胸降主动脉及胸 腹主动脉交界处 新鲜血栓T1WI是高信号 鉴别有困难者做GRE序列检查 血流为亮信号 血栓为低信号 4 头臂动脉和腹主动脉分支开口于真腔或假腔 MRI可显示良好 必要时可作MRA 5 手术目的是使血流不再进入假腔 但术后病变多持续且易复发 甚至出现局部动脉瘤样扩张或主动脉破裂 故应定期作MRI复查 术后内膜片残留者有90 6 主动脉夹层假腔内血栓和主动脉瘤内附壁血栓表现不同 夹层假腔非圆形而是螺旋状 因为是纵向剥离故其血栓的长度 70mm7 可合并主动脉瓣关闭不全 既往认为心血管DSA造影为主动脉夹层诊断的 金标准 但毕竟是有创性检查 其敏感性和特异性分别为对 和94 螺旋CT准确率颇高 但要注射有机碘造影剂 而且不能显示主动脉瓣关闭不全 MRI对此病的显示好 视野大 空间分辨力高 缺点是不适合于急诊病例的检查 综合超声 包括经食管超声和经胸超声 准确率亦高 适合于急诊病例 而且可在床侧检查 房间隔缺损房间隔缺损的发生率约占全部先天性心脏病的20 26 居先心首位 一般有以下数型 原发孔型 属心内膜垫缺损的一部分 缺损位置低 继发孔型 又可分