心脏MRI检查操作规范（基于个人经验）
心脏MRI因其良好的准确性和可重复性得到心血管科医师的广泛接受和认可，电影成像（CINE）已经成为心功能测量的金标准，延迟强化（Late Gadolinium Enhancement, LGE）显示的心肌纤维化已经成为心肌疾病治疗评价的替代终点1,2。不同于其他相对静止器官的检查，持续运动的心脏在MRI成像层面、心跳呼吸控制方面需要独特的技巧，在成像的标准化、检查的可重复性方面有着很高的要求。随着硬件设备普及以及临床需求，对心脏MRI检查进行标准化和规范化有着更迫切的需要。由于心脏MRI的检查内容和脉冲序列选择很多，各种检查方式的普及度和认可程度不一致，基于20年的心脏MRI检查经验，我们参照《心肌病磁共振成像临床应用中国专家共识》3、ASCI、SCMR和AHA、ACC、EVI等指南文件1,4-6，推荐成像效能稳定、临床常用的脉冲序列，同时兼顾部分研究序列，目的在于建立简单高效的标准化扫描程序、确立心肌测量和评价方式，为心肌病的推广应用提供可操作性的规范化图文指导，适用范围为临床常规应用而非高端科研。本文本由解放军总医院程流泉、李梦露、张恒执笔，欢迎您的批评指正。
一、技术条件与要求
l 人员要求：建议参与心脏MRI扫描的技师需要2年以上MRI操作经历，具备安抚控制病人、根据心率和呼吸即时调整参数、根据初步影像发现选用脉冲序列的能力；从事心脏MRI医师需具备良好的MRI基础诊断知识，熟悉信号与伪影解释、心血管病理生理知识和常见心肌疾病的影像特征7；建议与心血管医师建立多学科交流小组8。
l MRI设备要求：1.5T或3.0T MRI扫描仪，建议梯度≥33mT/m、切换率≥125mT/m/ms；配置≥4通道的躯体（Torso）或心脏相控阵线圈以及心脏成像脉冲序列软件包。
l 辅助设备要求：配置MR兼容的高压注射器；拟进行药物负荷试验的建议配置MR兼容的监护仪，包括心电、血压、血氧饱和度以及呼吸。
l 应急药品与设备：常规准备口服的b受体阻滞剂备心率过快时使用。如果准备进行负荷试验，还需要准备应急药物，包括处置心血管意外和造影剂反应需要的硝酸甘油、氨茶碱、肾上腺素、多巴胺、阿托品和抗心律失常药品，以及除颤器；具备应急吸氧条件。放射科医师需要明确所有药物的禁忌症和适应证，必要时在心内科医师的指导下使用。
l 图像分析工作站要求：具备设备自带或第三方提供的心功能分析的软件包，能够进行心脏形态和功能的二维、三维时序测量分析并按照身高、体重和体表指数进行校正，建议选配心肌应变、T1-mapping、T2-mapping、T2*-mapping和ECV、血流速度分析等功能。要求符合AHA-ACC的分段与命名模式，能够在短轴位追踪勾画心内膜和心外膜轮廓并跟踪校正房室沟运动，能够多平面同步电影回放，能够提供多次检查之间的对比观察，对心肌灌注、LGE进行定量和半定量的分析。
二、准备与训练
l 安全检查：遵守常规的MRI检查安全手册。去除病人身体服饰上的一切金属物品、磁性和电子器件，体内植入物需要根据产品性质和说明书确定。冠状动脉支架和搭桥术后进行心脏MRI检查是安全的，远离心脏的非铁磁性支架和人工关节是可以接受的。即使是MRI兼容的心脏起搏器因为伪影也不建议心脏MRI检查，电子耳蜗等电子植入物属于禁忌症。做造影增强的病人需排除eGFR≤30ml/min/1.73m2的肾功能不全患者。
l 病史与体检：检查前需要询问病史并根据检查目的确定检查方式，选用特定的脉冲序列。准确测量心率、血压、体重与身高等参数，记录检查期间的心律和屏气配合状态。心率≤120bpm（建议≤90bpm），持续心率不齐、严重心功能不全和肺功能不全的患者不建议心脏MRI检查。
l 呼吸训练：呼气末屏气膈肌位置更恒定，因此建议训练病人呼气末屏气扫描。屏气技巧是让病人腹式呼吸，注意力放在肚脐而不是胸部，即深吸气鼓肚脐、呼气肚脐降低，呼气排出2/3而不是全部。这样可以达到稳定屏气时间15秒或以上，且有利于改善心律状态。
l 定位与摆放：心脏MRI检查的定位参照点在锁骨和第5前肋之间的中点而非心尖。根据设备操作说明推荐的位置贴无磁（建议碳素）电极，或者按照红色在心尖（左侧第5肋间隙锁骨中线）、绿色在右心缘（胸骨左侧缘剑突上肋间隙）、白色在主动脉根部（胸骨左侧第2-3肋间隙）、黑色在左臂（锁骨中线下第2-3肋间隙），以获得足够的QRS波作为触发信号。由于脉搏触发的误差，不建议使用周围脉搏门控（PG）进行检查。
三、心脏功能解剖平面的定位
心脏在胚胎发育过程中发生扭转，其功能解剖层面与躯体的正交层面存在因人而异的角度，确定标准心脏功能解剖层面是心脏MRI成像的前提。这个标准就是AHA-ACC联合推荐的心脏标准层面，在超声、核医学、MRI和CT中均适用9。
l 定位步骤：获得心脏功能解剖层面的步骤如图，选择舒张末期作为定位参照图像。心脏的几何中心为心内膜垫，心尖(X)、二尖瓣环中点(MV)、三尖瓣环中点(TV)、主动脉瓣环中点(AV)、肺动脉瓣环中点(PV)是关键的心脏解剖定位点。定位扫描时建议使用多平面协同和三点定位方式，按步骤分次屏气完成，使患者在此过程得到训练并适应屏气方式。根据心脏随呼吸运动的特征，定位扫描时至少2次屏气配合让病人适应屏气方式；获取顺序先做屏气位置影响小的层面，建议先做短轴位（SAX）黑血T2WI，然后依次2CH、3CH、4CH和SAX，因为SAX是分析心功能的关键层面，屏气位置如果错层太大会有很大的误差；病人屏气深浅不一时，所有的长轴位都可以做连续3层。
图 1 心脏成像平面的定位步骤 1）先使用三平面定位扫描正交的横轴位、矢状位和冠状位，其中横轴位可以10-12层以协助确定二尖瓣环中点（MV）、三尖瓣环中点（TV）和心尖（X）；2）在横轴位上确定MV和X的连线，做单斜矢状位；3）在横轴位使用三点定位（MV+TV+X），或单斜矢状位MV+X连线，获得初步的四腔心层面；4）联合单斜矢状位和初步的四腔心位，做垂直MV+X连线的短轴位，从心尖到房室沟或更多，此短轴位可以作为初步的短轴位（建议做BB-T2WI），也可以直接作为标准短轴位（SAX）；5）三腔心平面（3CH）是主动脉瓣环中点（AV）和MV与X三点确定的平面，在2CH位经过MV和X连线，显示前间隔-侧下壁；6）四腔心平面（4CH）是MV、TV和X三点确定的平面，在2CH位经过MV和X连线，显示下间隔和侧壁；7）两腔心平面（2CH）在4CH位经过MV和X连线，平行室间隔，显示前壁和下壁；8）在3CH平面，平行流出道做升主动脉根部的斜冠状位，并与3CH一起，做主动脉瓣环的横断面；9）右室流出道位（RVOT）是MV和肺动脉瓣环中点（PV）的连线，同时在3CH上平行室间隔；主动脉瓣横断面和右心室流出道位置不是常规位置。
l 基本扫描层面：短轴位、两腔心位、三腔心位、四腔心位是心脏MRI扫描的必需扫描层面并于AHA的心肌分段对应。短轴位层面（SAX）是垂直于心尖-二尖瓣环中点连线的成像平面，是心脏MRI检查的基本层面；两腔心层面（2CH）又称垂直长轴位，是经过心尖-二尖瓣环中点连线并在短轴位平行室间隔，显示前壁和下壁；三腔心层面（3CH）又称左室流出道层面（LVOT）或左室双通道层面，由心尖-二尖瓣环中点-主动脉瓣环中点三点确定的平面，显示前间隔和侧下壁；四腔心层面（4CH）又称水平长轴位，由心尖-二尖瓣环中点-三尖瓣环中点三点确定的平面，显示下间隔和侧壁。
l 可选补充层面：其他可选扫描层面包括：1）针对病变需要补充经过病灶中心-心尖-二尖瓣环中点三点确定的任意长轴层面。2）升主动脉斜冠状位层面；3）主动脉瓣环横断面层面；4）右室流入-流出道层面；5）评价目标为左房、右房，或因先天性心脏病导致结构扭曲变形时，可以正交横轴位连续扫描；6）心脏肿瘤至少有一个正交的横轴位、矢状位或冠状位显示肿瘤在胸腔内的空间关系。
四、电影成像与心功能测量
电影成像序列通过分段K空间采集多个RR间期数据组合成按时序排列和回放的电影图像，主要用于心肌和心腔的几何测量与运动功能测量，是心脏MRI的必需序列之一。
l 脉冲序列：采用平衡稳态自由进动序列（Balance Steady State Free Precession, bSSFP：GE：FIESTA；SIEMENS：truFISP； Philips：bFFE），常规选择回顾性门控，心律不齐时可以选择前瞻性门控或快速实时扫描。小剂量多发酚丁胺的负荷运动成像以显示存活心肌为目标，临床应用并不普及，请参照其他文献。
l 成像参数：电影成像序列是心脏MRI的基本序列，成像层面必须包括上述的SAX、2CH、3CH和4CH，以及针对病灶的补充长轴位层面。其中，SAX要求10-12层覆盖舒张末期从房室沟至心尖的范围。要求平面内实际采集空间分辨率≤1.5mm（建议1.2mm），层厚6-8mm，层间距0-2mm。每个RR周期划分为20-30个心脏时相（默认25个心脏相位），调节其它参数使每个时相的时间分辨率≤40msec，建议用并行采集技术等缩短屏气扫描时间。
l 全心功能分析：准确勾画左室心内膜和心外膜、右室心内膜，尤其是收缩末期和舒张末期需要人工再次确认，测量LVEDV、LVESV、LVMASS、RVEDV、RVESV以及衍生指标LVEF、SV、CO、RVEF和LVEDVI、LVESVI、CI等全心功能指标。计算左室心肌质量时乳头肌理论上应该计算在心肌质量范围内，尤其在肥厚型心肌病需要，但是肌小梁的纳入和排除操作误差较大。
l 节段心功能分析：半定量的心肌节段运动功能划分为运动亢进（hyperkinetic）、正常（normal）、运动降低（hypokinetic）、无运动（akinetic）和反向运动（dyskinetic）5个层级，通过视觉主观判断，依赖于判读者的经验并存在个体差异，选定合适的运动参考是关键。定量的心肌节段运动功能分析通过心内膜和心外膜的运动轨迹，计算AHA 17个心肌节段的舒张末期和收缩末期厚度（Wall thickness）、收缩增厚率（Wall thickening）、心内膜运动幅度（Wall motion, Displacement）、心肌应变（Strain）和应变率（Strain rate）、扭转（Rotation, Torque）和达峰时间（time to peak, TTP）等局部心肌功能指标。心肌应变、扭转以及达峰时间等参数是心肌运动的敏感指标，也可以作为整体心功能指标（global），其曲线存在较大的个体之间、节段之间的差异，主要用于治疗前后峰值的自身对照，目前尚处于研究阶段。
l 二维测量：心腔径线的二维测量和参考值可以借鉴超声，主要选用左室短轴心底层面和3CH层面，目前国内尚缺乏严格意义上的MRI测量参考值。在MRI上很少测量心房的体积，因此心房的径线测量显得十分重要，在标准层面上确立心房前后径和左右径的测量方式，与超声数据实现统一10。
l 右室评价：与左室类似，基于SAX勾画RV的心内膜边界，肺动脉瓣下右室流出道应该包括在RV范围内，肌小梁纳入右室体积以获得光滑的RV内膜面；测量EDV和ESV，计算RVEF、SV、CO以及经BSA校正的右心室指数；RVEF是致心律不齐的右室心肌病（ARVC）的主要诊断指标，但是右室心外膜和心肌体积很少计算。
五、黑血对比成像
黑血对比成像以显示心肌水肿为目标，通过双反转恢复脉冲（Double Inversion Recovery, DIR）抑制血流信号、凸显心肌等静止组织的信号，是显示心肌组织特征的必需序列之一。
l 脉冲序列：基于快速自旋回波（FSE/TSE）T2WI序列，采用DIR冲抑制心血管腔内流动的血流，低速血流、平面内血流抑制不充分可以产生高信号，这与DIR参数的设定和血流状态有关。建议选用脂肪抑制技术（STIR、SPIR、SPAIR或DIXON）以凸显心肌信号特征。由于心肌的T2值约为55msec，建议有效TE设置为50-70msec之间以获得心肌的T2加权对比。屏气扫描或者呼吸导航扫描，呼吸配合不良时可以选用单次激发成像，但是信噪比降低。
l 成像参数：以SAX为主，层厚6-8mm，层间距0-2mm，针对心肌设置8-10层与电影序列匹配，根据需要补充连接病灶-二尖瓣环中点-心尖的长轴以显示病灶。建议平面内实际采集空间分辨率1.2mm（≤1.5mm），通过电影图像选择舒张中期作为采样窗，根据心率和屏气能力调整回波链长度，建议采样时间窗90msec（≤120msec)。
l 心肌水肿的判读：在黑血对比成像上主要是对心肌水肿进行定性分析，由于心肌水肿尤其是心肌梗死后的水肿范围和程度变化很快，水肿的边界难以准确界定，不同的TE设定也可以导致水肿与正常心肌的对比差异变化。在技术方面，线圈的均匀度、卷积伪影都会导致高信号水肿区的误判，一般需要交叉平面确认，并尽量和运动异常、LGE等协同解释；水肿的定量评价可以选择T2-mapping进行研究。
六、心肌延迟强化
心肌延迟强化（Late Gadolinium Enhancement, LGE）以显示心肌纤维化变化为目标，是心肌病病因诊断的关键指标，是心肌组织特征分析的必需序列之一。
l 脉冲序列：目前成熟的LGE序列都是基于反转恢复（Inversion Recovery，IR）脉冲的二维梯度回波序列，IR的目的是抑制正常的心肌信号并获得T1WI对比，分段K空间填充，屏气扫描。为了获得高分辨率的LGE图像，在熟练控制IR对比度的前提下，可以选用屏气或者呼吸导航的三维采集序列或者单次激发序列。
l IR值的设定与调整：Gd-造影剂总量按照0.2mmol/kg体重给药，注射后第10-15分钟之间完成LGE扫描。抑制正常心肌信号的TI值设定与Gd-造影剂的药代动力学密切相关，包括注射后的延迟时间和病人的体重、心率、肾功能状态等，1.5T和3.0T的参数设置也有差异。建议注射后第8分钟开始用IR-scout/IR-cine序列测试，选取心肌信号接近邻近肺内空气信号的图像TI值作为LGE的设定参数，且随着时间延迟每5分钟增加20-30ms，即使使用相位敏感IR（PSIR）序列也需要随时间的推移而修改IR设置以获得良好的对比度。鉴别血栓和肿瘤时TI设置在500-550ms(1.5T)或859-900ms（3T）。
l 成像参数：以SAX为主，层厚6-8mm，层间距0-2mm，针对心肌设置8-10层与黑血对比序列相同；根据需要补充连接病灶-二尖瓣环中点-心尖的长轴以显示病灶。建议平面内实际采集空间分辨率1.2mm（≤1.5mm），通过电影图像选择舒张中期作为采样窗，根据心率和屏气能力调每个RR间期的K空间填充数，建议采样时间窗90msec（≤120msec)。
l LGE定性分析：判读心肌LGE强需要排除各种伪影干扰。正常心肌应该是均匀的低信号，与邻近肺组织的空气一样呈黑色。如果出现夹心饼样的边缘低中心高信号，则是因为IR设置太短；如果整个心肌呈均匀高信号，则提示IR太长。病灶强化的高信号接近心腔造影剂信号，但是也存在中间的灰色区域一般是由于部分容积效应所致。LGE的定性分析在心肌厚度上划分为心内膜下、心肌中层、心外膜下、透壁4个层级，在范围上需要按照AHA节段与冠状动脉供血区匹配。一般地，心肌缺血梗死导致的LGE负荷冠状动脉供血分布区，首先累及心内膜下并逐渐进展为透壁强化；而非心肌梗死导致LGE首先出现在心肌中层或心外膜，心内膜下不受累，不完全与冠状动脉供血区匹配。
l LGE定量分析：定量分析在勾画心内膜心外膜界限之后，采取组织分割和阈值筛选的方式确定LGE的面积、体积或质量，计算LGE强化部分占整个左室心肌质量的百分比。界值确定的方法如SD、FWHM等直接影响灰色区域的确定，“灰色区域”实际是LGE的部分容积效应所致。急性大面积梗死区域的心内膜下不强化区域属于MVO，需要纳入LGE范围计算。
七、心肌灌注
心肌灌注利用Gd-造影剂首剂通过心肌血管床导致的信号改变观察心肌供血状态。由于仅在严重的缺血或梗死如MVO时静息状态首剂通过灌注才呈现低信号，为了提高显示心肌缺血的效能，一般需要进行腺苷或多巴酚丁胺诱导的负荷试验。在MRI环境下进行心肌负荷灌注检查需要密切监护心率、血压、血氧等指标并具备抢救措施，参与检查的放射科医师和技术人员需要数量掌握各种药物的使用、禁忌症以及副作用的处理，需要心内科医师参与协同，由于国内并没有单位将心肌负荷灌注列为常规检查。因此，本共识并没有将首剂通过灌注列为心脏MRI的必需序列之一，相关的检查程序可以参阅文献。
l 脉冲序列：心肌首剂通过灌注采用快速的饱和抑制的GRE序列，饱和抑制是为了获得T1加权对比并抑制心肌信号，凸显造影剂的高信号。为了提高成像速度或减少伪影，部分序列采用EPI读出方式或SSFP读出方式。
l 成像参数：心肌灌注要求快速成像，空间分辨率2-2.5mm，每个RR间期采集3-4层，一般选择SAX的心底-中部-心尖三个代表性层面。扫描启动早于造影剂注射以获得灌注的本底图像，灌注扫描的持续时间建议≥100s，或者≥40次扫描，扫描期间减小呼吸幅度而无需屏气。造影剂注射速率和方式有不同的理解，0.5M的造影剂建议3-5ml/s，总剂量按照0.1mmol/kg体重计算。团注造影剂后需要以同样的速度补充>30ml生理盐水，避免造影剂在静脉系统的滞留。
l 心肌灌注的定性分析：定性分析时要求图像工作站能够在同样的窗宽和窗位条件下同步对比观察静息和负荷两个灌注状态的心肌信号变化，主要是观察造影剂首剂通过时心肌内低灌注区域。对低灌注区域的认定要求首剂通过时即存在并且持续至少4个RR周期，以心内膜下显著并存在跨心肌梯度差异，低灌注宽度大于1个体素（2mm），且与冠状动脉供血区域匹配。对低灌注的解释需要结合后续的LGE表现，注意排除相位编码方向上在灌注早期出现的黑带伪影造成的低灌注假象。
l 心肌灌注的定量分析：定量分析有助于改进冠状动脉多支病变导致弥漫低灌注、微血管病变导致的跨心肌灌注梯度的改变等定性分析容易出现误判的地方。定量灌注分析以单位时间内单位质量心肌的血流量（ml/s/g）为指标，但是很多灌注模型还存在问题，扫描方式也需要根据模型的计算方式而设定。由于每层在不同的QRS延迟时间采集，因此从严格意义上不同层面的心肌灌注定量测量参数可以因为不同收缩舒张时相而存在差异。取而代之的是各种半定量分析参数如最大灌注斜率、达峰时间、静息-负荷灌注差计算的心肌灌注储备指数等。
八、高级选用序列
上述的电影成像、黑血对比成像和心肌延迟成像是每一个心脏MRI必需完成的检查内容，心肌灌注因为处于平扫和LGE之间而成为检查过程的一部分，或者根据需要用进行心胸大血管的CE-MRA检查。心脏成像的方式很多，需要针对特定的疾病类型确定常用的检查方式，本部分推荐的选用序列包括T1-mapping和ECV（Extracellular Volume）、T2-mapping和T2*-mapping或T2* WI、血流速度编码成像（Velocity Encoding, VENC）、早期Gd-造影增强（Early Gadolinium Enhancement, EGE）和冠状动脉MRA等，由于成像控制和分析要求高，技术不够普及，更多以研究应用为主，临床根据需要选用11-13。
l T1-mapping和ECV：T1mapping和ECV是定量分析心肌纤维化的方法，主要用于弥漫心肌病变的定量研究，例如淀粉样变性、各种系统性和代谢性疾病在心肌的表现、心肌炎等。脉冲序列包括MOLLI和shMOLLI或其改进序列，由连续多组空间位置匹配的图像通过曲线拟合获得心肌的T1值。在成像时需要整齐的心律整齐和良好的屏气配合，图像空间匹配良好，分析软件需要有空间配准校正能力。需要建立基于特定设备、序列的参考数据。ECV是利用Gd造影增强前、后心肌T1值的差异和血液的红细胞压积校正后计算的细胞外体积，对造影剂注射前后图像的匹配要求更高。
l T2-和T2*-mapping：T2-Mapping可以提供水肿的定量分析结果，其临床价值与黑血对比的T2WI接近，主要采取不同T2准备脉冲的SSFP序列获得心肌的T2值。T2*WI和T2*-mapping序列主要评价各种原因导致的心肌铁沉积，如镰刀细胞性贫血、原发或继发血色病以及心肌梗死后的心肌内出血（Intra-myocardial hemorrhage, IMH），前者为定性显示，后者为定量分析。要求在造影剂注射之前完成6-9个回波构成的多回波GRE序列，一般认为1.5T上正常心肌的T2*值在40ms，而铁沉积后T2*值降到约20ms，3.0T上心肌T2*变化较大。相应地，要求每个回波间隔2ms，重度铁沉积回波间隔1ms，单次屏气完成。由于铁沉积多数是弥漫改变，选择典型SAX中部层面完成，或者经过病灶的SAX。6-8mm层厚，空间分辨率2-2.5mm。
l 血流速度编码成像（VENC）：以显示血流速度为指标，计算成像层面在单位时间的流量（flow）和通过血和心动周期内血流容积（volume），主要用于大血管病变和瓣膜病的血流动力学评价。常规使用二维相位对比梯度回波序列，垂直血流方向定位，根据血管的血流速度预设速度编码（比最大速度小约10%），平面内空间分辨率要求不大于目标血管直径的1/10，时间分辨率每RR周期20-30心脏相位，最小TE；屏气扫描。多血流方向和呼吸导航的三维血流速度编码成像目前尚处于研究节段。
l 早期Gd-造影增强（EGE）：与LGE相对而言，在Gd-造影剂注射后1-3min完成T1WI扫描，主要用于心肌炎显示强化的“路易斯湖”和急性心肌梗死的MVO区域，也可以应用于心肌肿瘤、心包疾病成像。。选用脂肪抑制的黑血对比成像序列（DIR），但是TR设置为1个RR间期并将有效TE缩短至20msec以下形成T1W对比，无IR脉冲抑制正常心肌，通过增强前后对比判断强化的有无。
l 冠状动脉MRA：以显示冠状动脉及其狭窄为目标，是冠状动脉粥样硬化心肌缺血的关键内容。在1.5T使用呼吸导航的三维bSSFP序列，无需造影剂；在3T使用呼吸导航的三维IR梯度回波序列。能达到的实际采集空间分辨率1-1.6mm，空间分辨率90-120ms，舒张中期采集，全心或薄层块成像。从目前的临床应用看，对狭窄的判断特异性高，敏感性低，容易受各种因素影响高估狭窄程度。
l 非门控成像序列：指不使用ECG门控进行扫描的序列，与腹部扫描序列类似，包括各种平扫和增强扫描。主要是用于心脏、心包以及津贴心脏的纵隔肿瘤的成像，标准正交位定位以显示肿瘤在胸腔和纵隔的位置与空间关系。
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