专家解读 | 心肌梗死磁共振信号

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急性心肌梗死(Acute myocardial infarction, AMI)是指各种原因造成冠状动脉血供急剧减少或完全中断,使相应心肌严重而持久的急性缺血而致心肌细胞的坏死的疾病。AMI是人类死亡的主要病因,在我国城乡居民疾病死亡构成比中,心血管疾病占首位,每5例死亡中就有2例死于心血管疾病,推算我国心血管疾病现患人数,高达3.3亿。

心脏磁共振成像(Cardiac magnetic resonance, CMR)具有多参数、多平面、多序列成像,具有良好的软组织分辨率;可以获取有关心脏解剖、壁运动、心脏瓣膜、泵功能、血流、心肌灌注、心脏代谢、大血管和冠状动脉的信息。


T2加权成像(T2WI)序列可以帮助评估心肌水肿和炎症情况;

CMR cine序列可以动态观察每个心肌节段室壁运动,清晰显示梗死区域壁的扩展程度、心室扩大和受损的收缩功能,识别危险(存活)心肌,评估心肌损伤的可逆程度;

钆对比剂延迟增强(LGE)序列可以帮助评估心肌梗死的位置和大小,提供重要的诊断和预后信息。

图1.  CMR“一站式”评价心脏形态结构、运动功能、血流灌注、冠状动脉、心肌活性

梗死心肌的核心面积是如何通过LGE量化得到的?
注射所用的对比剂是钆螯合物不能穿过完整的细胞膜,急性心肌坏死后,细胞膜破裂,对比剂进入这些细胞。在慢性心梗的情况下,梗死区胶原蛋白沉积引起的细胞外间隙扩张,完整心肌细胞残留量相对较低。因此,在注射钆螯合物后,对比剂重新分布到间质的空间中。因此,在假定平衡的状态下,急性或慢性心肌梗死区域的对比剂浓度均会比正常心肌要高,从而产生的差异就是我们捕捉信号的基础。

图2. LGE显示梗死心肌示意图

LGE序列的时序图显示,梗死心肌和正常心肌存在不同的纵向磁化矢量,如果给予一定的反转TI时间,就会使正常心肌肃清,从而显示出梗死心肌。

图3. LGE信号的采集

在注射对比后,正常心肌表现出对比剂“快进快出”的模式,而梗死心肌对比剂进入慢,流出更慢,两者在特定的时间点上能够产生出最大的差异,也就是我们扫描操作中所谓的TI SCOUT。

图4. 梗死心肌与正常心肌的对比剂信号差异

Bright is Dead

我们为什么要不断地改进LGE技术,去量化梗死心肌?这是因为在大动物病理对照中,磁共振的LGE序列与真实的病理对照基本吻合,从而在患者身上,在我们拿不到病理的情况下,LGE可以等量代换为真实梗死。
EMT:Elastin Masson’s 三色法;TTC:triphenyl tetrazolium chloride氯化三苯基四氮唑

心肌梗死MRI信号的量化趋势性

(1) 信号采集的技术改进
CMR屏气采集向自由呼吸转变,成像方式由2D向3D采集转变,亮血向黑血、灰血转变,以及高分辨率的显示成像。
(2) 信号处理的智能化,精准化
CMR采集由半定量向全定量转变,局部阈值测定向全局标定转变;半自动手动标注向AI神经网络智能识别转变。
图6. LGE显示心肌梗死的特征结构

总结

LGE序列是整个CMR采集流程中最重要的一环,位于金字塔的顶尖,梗死的大小影响预后心室重塑,影响患者心功能的恢复,如果梗死发生在室间隔,对于整体心肌运动的同步性,左心室室内运动的同步性都会产生严重的影响。因此,把LGE的信号采集和解读,是影像分析的首要目标,在保证患者安全的情况下,尽可能获取更多有利于临床的,有价值的信息。

▼作者信息

孙峥  副主任技师 | Technician Deputy Director | Ph.D
Department of radiology and nuclear medicine, Xuanwu Hospital, Capital Medical University | School of Biomedical Engineering, Capital Medical University
Mobile: +86-138-1169-9547
WeChat ID:13811699547
Telephone:+86-10-8319 8378
Work E-mail:sunzheng@xwhosp.org

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编译 | 刘帅

撰稿 |  孙峥

审核 | 医工学人理事会

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