，， ， ， ，，，智勇

(大连医科大学附属第一医院放射科，辽宁 大连 116011)

目前体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion， IVIM)已被用于评估诸多器官组织的微循环情况[1-3]。2003年，Callot等[4]于活体犬类心肌中证明IVIM技术可评估心肌微循环状况。但IVIM成像技术对组织生理性运动极度敏感，在心脏检查中可导致心肌信号丢失，降低信号强度和SNR[5-7]，用于心脏成像仍存在一定难度[8]。2017年本课题组[9]对人活体心肌进行了IVIM成像，但样本量较小，未对正常人群成像的影响因素进行细化。本研究进一步探讨中国正常人群心脏MR IVIM成像技术的影响因素。

图1 正常志愿者，男，61岁，左心室短轴心尖部心脏IVIM成像，图像质量等级为Ⅱ级 A～I.分别为b值为0、20、50、80、100、120、200、300、500 s/mm2的图像；随b值增加，左心室心肌信号衰减，左心室侧壁信号明显衰减，左心室心肌轮廓不清晰

1 资料与方法

1.1一般资料 纳入2015年5月—2017年11月在我院接受3.0T MR心脏IVIM成像的99名正常志愿者，男46名，女53名，年龄20～77岁，平均(36.4±16.4)岁[男(34.7±15.0)岁，女(37.8±17.6)岁]，平均体质量指数(body mass index， BMI)为(23.27±4.29)kg/m2[男(24.55±4.17)kg/m2，女(22.18±4.12)kg/m2]，平均心率(66.75±7.30)次/分[男(67.15±8.21)次/分，女(66.58±6.86)次/分]。纳入标准：心电图未见异常；常规MR检查心脏结构与功能未见异常。排除标准：存在心脏起搏器、心脏支架以及幽闭恐惧症等相对或绝对MRI禁忌证者；糖尿病、血脂异常、高血压、心肌梗死、心脏手术史者。本研究获得我院伦理委员会批准，所有受检者均签署知情同意书。

1.2仪器与方法 采用GE Signa HDxt 3.0T MR扫描仪，心脏专用8通道线圈，梯度场50 mT/m，梯度场切换率 150 mT/m/s。主要采集层面包括左心室长轴、短轴、流入流出道层面以及四腔心层面。采用快速平衡稳态进动序列完成主要采集层面的电影扫描。IVIM扫描中触发延迟(trigger delay， TD)时间的选择基于左心室四腔心层面的图像，观察并选取左心室舒张中晚期心肌运动幅度相对最小的时间节点，以此作为选定的TD时间；IVIM成像时依据心率的变化进行小幅度调整，以确定扫描的最佳TD时间。心脏IVIM成像均使用心电门控与呼吸门控，于呼气末屏气时，左心室短轴层面(心尖部、中间部、基底部)进行扫描，TE 51.2 ms，TR 857 ms，b值取0、20、50、80、100、120、200、300、500 s/mm2，激励次数分别为2、2、2、2、2、2、2、2、4，层厚8～10 mm，层间距0，矩阵96×128，FOV 35 cm×35 cm，TD 360～640 ms；总扫描时间19～24 s，受检者心率50～80次/分。

1.3图像分析 采用GE ADW 4.6工作站，由2名心血管专科影像医师评估图像质量，意见不一致时由高年资心血管专科影像医师做出最终评定。采用3级质量等级评估IVIM图像：Ⅰ级，左心室图像质量较差，存在严重心肌信号丢失或心肌未显示，无法测量参数；Ⅱ级，左心室图像质量中等，可能存在部分模糊的心肌边缘，或局部小范围心肌信号缺失，但可完成整体心肌的参数测量；Ⅲ级，左心室图像质量较好，心肌轮廓与边缘显示清楚，测量准确可靠。

表1 IVIM图像分级结果(层)

表2 IVIM成功组与失败组影响因素分析

图2 正常志愿者，女，23岁，左心室短轴基底部心脏IVIM成像，图像质量为Ⅲ级 A～I.分别为b值为0、20、50、80、100、120、200、300、500 s/mm2的图像；左心室心肌轮廓较清晰，心肌信号无衰减，心腔内血流抑制均匀，无伪影干扰

Ⅰ级为失败图像，Ⅱ级(图1)和Ⅲ级(图2)为成功图像。同一受检者左心室3层图像(心尖、中间、基底部)均完整显像并满足Ⅱ级或Ⅲ级图像质量时归入成功组，有1层及以上图像(无论心尖、中间、基底部)符合Ⅰ级图像质量则归入失败组。成功组中，年龄≤35岁为青年亚组，>35岁为中老年亚组；根据BMI分为BMI<24 kg/m2亚组和24 kg/m2≤BMI<28 kg/m2亚组。

记录影响IVIM成像的可调节参数TD、心率、TD/RR间期×100%。

1.4统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。计量资料以±s表示。采用K-S检验进行正态分布分析。成功组与失败组间年龄、性别、BMI、心率，中老年与青年亚组间、BMI<24 kg/m2与24 kg/m2≤BMI<28 kg/m2亚组间的TD时间呈非正态分布时采用Mann-WhitneyU检验，呈正态分布时采用独立样本t检验。成功组中，TD时间与心率的相关性采用Spearman相关分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1IVIM图像质量评估 以心肌层面为基准，对99名正常志愿者共计采集297层图像，图像总成功率为63.97%(190/297)，见表1。左心室中间部、基底部、心尖部的图像成功率分别是66.67%(66/99)、64.65%(64/99)、60.61%(60/99)。

成功组54名，其中包括162层心肌层面，其中Ⅱ级心肌104层，Ⅲ级心肌58层。失败组45名，包括135层心肌层面，其中Ⅰ级心肌107层，Ⅱ级心肌26层，Ⅲ级心肌2层。

2.2图像成功率的影响因素分析 成功组受检者心率低于失败组，差异有统计学意义(t=-3.11，P=0.003)。2组之间年龄、性别和BMI差异均无统计学意义，见表2。失败组中有3名受检者心率均<60次/分。

成功组平均TD(520.93±67.10)ms，与心率呈负相关性(rs=-0.66，P<0.01)，见图3。

成功组中，中老年亚组22名，青年亚组32名，中老年亚组TD[(554.55±60.77)ms]明显高于青年亚组[(497.81±62.00)ms；t=-2.93，P=0.003]；BMI<24 kg/m2亚组36名，TD时间(519.71±59.48)ms，24 kg/m2≤BMI<28 kg/m2亚组18名，TD时间(535.00±64.28)ms；不同BMI亚组间TD差异无统计学意义(t=0.29，P=0.39)。成功组TD/RR间期为(55.77±5.51)%，较稳定。

图3 成功组TD与心率相关性散点图

3 讨论

目前国内外学者逐渐在人类活体心脏上进行IVIM成像，在无对比剂注入的情况下，IVIM成像也可以定量评估心肌微循环的灌注状况[9-10]。但IVIM成像的稳定性与成功率方面存在一定问题，严重制约此项技术的广泛应用。本研究针对正常人群分析此项技术的影响因素(包括年龄、性别、BMI、心率、TD、TD/RR间期等)，以寻找较为稳定的调节参数。

本研究在左心室短轴位进行3层心脏IVIM成像，以左心室的心肌层面为基准，图像总成功率63.97%，较既往研究[9]IVIM心脏成像的总成功率68.23%有所降低，提示随着纳入样本量的增加，IVIM技术的稳定性有所下降。本研究中左心室各部位IVIM成像的成功率从高到低依次为中间部66.67%，基底部64.65%，心尖部60.61%。心尖部成功率偏低的原因可能在于心尖部的心肌运动幅度较中间部和基底部稍大；心尖部心肌距离肺组织较近，受呼吸运动影响也略大；心尖部心肌受腹部尤其是胃肠道蠕动等影响也略重。另外，本组心脏IVIM成像失败的受检者中，在b值较高的情况下(b=500 s/mm2)，左心室心肌往往可以显示清晰，但在b值较低时心肌信号却显示不清晰，最终制约了整体图像成功率，原因可能是在扫描期间受检者的心率或呼吸出现了波动，或与脉冲和磁场射频的角度有关，尤其屏气状态不稳定的情况下会严重影响心肌信号的衰减，尚需深入研究。

心脏本身不间断的运动状态也影响心脏IVIM成像，因此，有效控制心脏节律和心率为成像的关键。心脏节律稳定是图像清晰、稳定的前提条件，而心率也是制约IVIM成像的一个关键因素。既往研究[11]发现，当心率<70次/分时，心脏IVIM成像的成功率升高。本研究分析结果也显示，IVIM成像成功组的平均心率为(64.74±5.99)次/分，显著低于IVIM成像失败组的平均心率[(69.16±8.04)次/分，P=0.003]，提示心率是IVIM成像成功与否的一个重要影响因素。同时，本研究发现成功组和失败组间年龄、BMI以及性别均无统计学差异，提示年龄、性别和BMI不是影响IVIM成像成功与否的关键因素。

TD时间作为心脏IVIM成像的重要调节参数[6]，也会影响图像的成功率，TD一般是在四腔心层面上，人为选定心脏舒张中晚期时心肌运动幅度最小的时间节点，即心脏相对静止期，与心率密切相关。心率较慢时，IVIM图像的成功率有所升高，因TD时间较长，则采集IVIM图像的时间较充足。本研究成功组中，中老年亚组的TD时间显著高于青年亚组(P<0.05)，可能与中老年人群的整体心率稍慢有关，尽管心率慢，心脏相对静止期长，成像成功率高，但总体的扫描时间也会延长，进而延长患者的总体屏气时间。本研究3名失败组受检者心率均<60次/分，但超长的扫描时间影响了成像质量，此时受检者屏气成败可能影响图像的成功与否。

尽管TD时间是影响心脏IVIM成像的重要调节参数，但最终选择还需注意心率的变化情况。本研究发现心率与TD呈负相关(rs=-0.66，P<0.01)，选用两者的比值将是一个相对稳定的参数，即TD占RR间期(心率)的百分比。本研究成功组的TD/RR间期为(55.77±5.51)%，即选择RR间期的50%～60%的时间节点(心室舒张中晚期)作为TD时间更稳定、合理，成功率也更高。TD/RR间期作为一个相对稳定的参数，也更便于临床实践操作，但还需更多临床实践加以验证。

总之，对中国正常人群进行IVIM成像可行，成功率的影响因素包括心率、TD和TD/RR间期，心率与TD呈负相关，TD/RR间期是一个相对稳定的调节参数。