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第一部分 心脏MRI压缩感知电影成像在心衰中的应用背景和目的:多次屏气的心脏MRI标准电影成像可对心衰进行分类,从而指导心衰的治疗。然而部分心衰患者进行心脏MRI标准电影成像时常难以配合多次屏气。压缩感知是一种新的信号采集方法,可加快心脏MRI电影序列的扫描速度。心脏MRI压缩感知电影成像技术可在单次屏气的时间段内完成左心室的扫描。目前国外有研究表明单次屏气和(或)自由呼吸状态下的心脏MRI压缩感知电影成像可获取良好的图像质量和可靠的心功能参数,但一般样本量较少,且并没有关于该技术辅助临床对心衰进行分类的研究报道。本研究的目的是评估心脏MRI压缩感知电影成像与心脏MRI标准电影成像之间的图像质量差异、心功能参数的差异和对心衰进行分类的一致性。材料和方法:154名(104名男性,50名女性;平均年龄45.1±16.5岁)已知或疑似心力衰竭的患者行多次屏气的心脏MRI标准电影成像和单次屏气的心脏MRI压缩感知电影成像检查。通过电影序列获取左室短轴、两腔心长轴、三腔心长轴和四腔心长轴图像。依据24小时动态心电图将154名患者分为非房颤组(n=121名)和房颤组(n=33名)。两位诊断医师在不知患者信息的情况下根据心内外膜边界的清晰度、心肌与血池的对比度和伪影的程度等图像特征,独立将图像质量分为1～5分共5个等级(无诊断价值=1分,图像质量优=5分)。使用专用的软件追踪左心室的内膜和外膜,获取左室舒张末期容积(LVEDV)、左室收缩末期容积(LVESV)、左室射血分数(LVEF)和左室质量指数(LVMI)。根据LVEF将心衰分为射血分数保留型心衰(LVEF≥50%)、射血分数中间值心衰(40%≤LVEF<50%)和射血分数降低型心衰(LVEF<40%)。采用kappa检验评估两种电影方法观察者间图像质量的一致性。采用配对t检验比较两种电影成像之间的图像质量差异。采用Wilcoxon配对符号秩检验比较两种电影成像之间心功能参数的差异。采用线性回归和Bland-Altman分析比较两种电影成像之间心功能参数的相关性和一致性,以及心脏MRI压缩感知电影成像观察者内和观察者间心功能参数的相关性和一致性。采用kappa检验评估两种电影成像对心衰进行分类的一致性。结果:1.心脏MRI压缩感知电影成像的扫描时间(18.80 s±1.30 s)比心脏MRI标准电影成像的扫描时间(157.60 s±8.10 s)缩短了约88%。2.心脏MRI标准电影成像观察者间图像质量的一致性较强(kappa=0.86,P<0.05),以及心脏MRI压缩感知电影成像观察者间图像质量的一致性也较强(kappa=0.78,P<0.05)。选择第一位诊断医师的图像质量评估结果进行两种电影成像之间图像质量差异的比较。在非房颤组中(n=121名),心脏MRI压缩感知电影成像的图像质量略低于心脏MRI标准电影成像的图像质量(4.5±0.6 vs.4.7±0.5,T=5.04,P<0.05)。在房颤组中(n=33名),心脏MRI压缩感知电影成像的图像质量略高于心脏MRI标准电影成像的图像质量(3.8±0.7分vs.3.3±0.5分,T=-4.50,P<0.05)。3.在154名患者中,两种电影成像的LVEDV、LVESV、LVEF和LVMI之间无显著差异(P均>0.05),且两种电影成像之间心功能参数的相关性和一致性良好。在非房颤组和房颤组中,两种电影成像的心功能参数间也均无显著差异(P均>0.05),且两种电影成像之间心功能参数的相关性和一致性良好。心脏MRI压缩感知电影成像观察者内和观察者间心功能参数的相关性和一致性良好。4.心脏MRI压缩感知电影成像和心脏MRI标准电影成像在心衰分类中的一致性较强(kappa = 0.93,P<0.05)。结论:1.心脏MRI压缩感知电影成像可极大地缩短扫描时间,提高患者检查的舒适度。2.心脏MRI压缩感知电影成像的图像质量可满足诊断需求,且在房颤患者中具有更好的应用价值。3.心脏MRI压缩感知电影成像可较准确地评估心功能和对心衰进行分类。第二部分 心脏MRI全定量静息灌注在心肌缺血中的应用背景和目的:各种类型的心脏疾病都有可能合并心肌缺血。评估心肌缺血的影像学方法有很多,最常用的是核素心肌灌注显像,它被公认为诊断心肌缺血最可靠的无创性影像方法。随着CT技术的不断发展,CT心肌灌注也被用于评估心肌缺血。但这些方法具有辐射性,这一定程度上限制了其临床应用。有创性血流贮备分数和无创性基于CT的血流贮备分数通过评估冠脉的功能性狭窄,可以间接地诊断心肌缺血。心脏MRI灌注成像具有无创性和无辐射性,在评估心肌缺血方面具有良好的诊断价值。在临床工作中,心脏MRI灌注成像主要以视觉形式的定性评估方式为主。心脏MRI全定量灌注成像是指采集心脏MRI灌注图像后通过后处理获取心肌血流量和相对心肌血流量。本研究以SPECT静息心肌灌注显像为参考标准,探索心脏MRI全定量静息灌注成像技术评估心肌缺血的可行性及比较其与定性和半定量评估的差异。材料和方法:30名已知或疑似心肌缺血的患者(男性20名,女性10名;平均年龄为45.10±15.55岁)行SPECT静息心肌灌注显像检查和心脏MRI全定量静息灌注成像检查,且两项检查间隔时间不超过3天。10名健康者(男性4名,女性6名;平均年龄为45.50± 10.07岁)行心脏MRI全定量静息灌注成像检查。使用全自动化心脏专用软件获取心脏MRI静息灌注图像左室心肌节段的半定量参数值(时间-信号强度曲线的最大斜率,Slope Max,S Max;信号强度峰值,Peak,P;达峰时间值,Time to Peak,T)和全定量参数值(心肌血流量,Myocardial Blood Flow,MBF;相对心肌血流量,Relative Myocardial Blood Flow,rMBF)。使用视觉评估的方法定性分析SPECT静息心肌灌注和心脏MRI静息灌注心肌节段的缺血情况。以SPECT静息心肌灌注的结果为标准,将患者的心肌节段分为缺血节段组和非缺血节段组,采用单因素方差分析比较缺血节段组、非缺血节段组和健康者心肌节段组之间的MBF和rMBF的差异,采用受试者工作特征曲线(ROC)的曲线下面积分析心脏MRI静息灌注心肌节段的定性评估、半定量评估和全定量评估对心肌缺血的诊断价值,采用De Long法对比曲线下面积。结果:1.最终共40名受试者640个心肌节段纳入本研究,其中30名患者,315个非缺血节段和165个缺血节段;10名健康者,160个健康者心肌节段。2.缺血节段组(MBF:1.33±0.47 ml/min/g)、非缺血节段组(MBF:1.62±0.55 ml/min/g)和健康者心肌节段组(MBF:1.46±0.42 ml/min/g)中两两组间的MBF均具有统计学差异(P均<0.05)。缺血节段组的rMBF明显低于非缺血节段组和健康者心肌节段组(0.70±0.18 vs.0.81±0.17和0.81±0.16,P均<0.05),而非缺血节段组和健康者心肌节段组间rMBF的差异无统计学意义(P=0.98)。3.ROC分析的结果显示,(1)rMBF和MBF评估的曲线下面积均大于定性评估的曲线下面积(0.67 vs.0.57,0.65 vs.0.57,P均<0.05);(2)S Max评估的曲线下面积大于定性评估的曲线下面积(0.66 vs.0.57,P<0.05);(3)rMBF和MBF评估的曲线下面积均大于P评估的曲线下面积(0.67 vs.0.58,0.65 vs.0.58,P均<0.05)。结论:1.心脏MRI全定量静息灌注成像技术能够客观地评估心肌缺血节段,具有潜在的临床应用价值。2.心脏MRI全定量静息灌注成像技术对心肌缺血的诊断价值优于定性评估和半定量评估。