心脏磁共振评估疑似心脏血栓:常规和新兴技术

摘要

本文的目的是描述如何使用心脏磁共振来评估和诊断疑似心脏血栓。该方法将描述数据采集以及过程前和过程后协议。

摘要

我们提出了传统的心脏磁共振(CMR)协议,用于评估疑似血栓,并突出新兴技术。某些磁共振 (MR) 序列上出现质量有助于区分血栓和肿瘤等相互竞争的诊断。血栓的T1和T2信号特性与血红蛋白特性的演变有关。血栓通常不增强后对比管理,这也有助于从肿瘤分化。我们还强调了 T1 映射在血栓评估中新出现的作用,它可以在诊断方面增加另一级别的支持。在任何 CMR 检查之前,患者筛查和面谈对于确保安全性和优化患者舒适度至关重要。技师和患者在检查期间进行有效的沟通,可促进适当的呼吸保持技术和更高质量的图像。量次处理和结构化报告有助于确保放射科医生回答订购服务的问题并有效地传达这些结果。最佳 MR 前安全评估、CMR 检查执行以及检查后处理和报告,允许在评估疑似心脏血栓时提供高质量的放射服务。

引言

心脏磁共振(CMR)成像是评价心血管功能和病理学的重要诊断方式。技术进步可缩短采集时间,提高空间和时间分辨率,以及更高质量的组织表征。这些进展在心脏质量评估中特别有用。

回声心动图仍然是心脏质量初始评估的第一线成像模式,特别是关于质量位置、形态和生理影响。然而,超声心动图受到组织特性差、视野受限和操作员依赖图像质量的限制。心脏计算机断层扫描 (CT) 通常用作评估心脏质量的二线成像模式。与其他方式不同,心脏CT的优点包括出色的空间分辨率和卓越的钙化检测能力。心脏CT的主要缺点是患者暴露于电离辐射。其他限制包括时间分辨率降低和软组织对比度分辨率降低。CMR正在成为表征在超声心动图或CT上检测到的心脏质量的宝贵工具。与CT相比,CMR不会使患者暴露在电离辐射下。此外,CMR可用于治疗和手术规划1,2。

血栓是最常见的心脏质量。心脏血栓最常见的位置是左心房和左心房附属,特别是在心房颤动或功能失调的左心室1,3。血栓的诊断对于预防栓塞事件以及确定抗凝的需要非常重要。CMR 可以协助确定血栓的敏锐度。急性血栓通常表现出中间T1和T2加权信号强度相对于心肌,由于大量的含氧血红蛋白。亚急性血栓中的美血红蛋白含量增加,导致T1加权信号强度降低,而T2加权信号强度增加。与慢性血栓,血红蛋白和水被纤维组织取代,导致降低T1和T2加权信号强度1,2,3。

血管组成给出了心脏血栓的内在组织特征,可以通过对比增强的CMR来利用,从而辅助血栓与其他心脏肿瘤^的分化4。有组织的血栓不会增强,而真正的心脏病变增强后对比成像由于存在肿瘤内血管3。动脉灌注成像允许实时评估质量内的血管性,并且对于区分血栓和肿瘤至关重要。质量内的灌注也可用于从肿瘤血栓中划定平淡的血栓。与可能受运动伪影约束的其他模式不同,Cine 成像具有优势,实时门控灌注成像提供的时间分辨率提高了检测增强^{功能 5}的灵敏度。

T1 映射是一种 MR 技术,它允许预对比度原生 T1 放松时间和后对比度细胞外体积计算,以检测组织中的病理变化。通过向 CMR 添加定量维度,T1 映射可以帮助区分各种疾病过程和正常心肌。一个新兴的应用是心脏质量的表征和从心脏血栓中描述质量。先前在1.5 T Aera XQ扫描仪上进行的研究已经报告本地T1放松时间最近血栓(911 × 177 ms)和慢性血栓(1,169 × 107 ms)⁶。其他相关的原生T1放松时间包括脂肪瘤(278 × 29毫秒)、钙化(621 × 218 ms)、黑色素瘤(736 ms)和正常心肌(950 × 21 ms)。这些数据表明,T1映射可以添加定量信息到非对比检查,在设置禁忌到IV高岭土可能是非常有用^的6,7。

对比度增强型CMR在检测左心室血栓方面得到了很好的验证。与直胸(分别为23%和96%)和直食管(分别为40%和96%)的超声心动图相比,它为左心室血栓的检测提供了最高的灵敏度和特异性(分别为88%和99%)^8.目前,没有大型研究验证CMR在评估心脏其他腔室血栓的^效用。

尽管 CMR 与评估心脏质量的其他成像模式具有许多优点,但也存在局限性。CMR 与心脏 CT 一样,依赖于心电图门控。这可能导致严重心律失常患者的伪影和图像退化。当扫描难以遵守呼吸保持要求的患者时,图像质量也会降低。然而,更快的采集时间和呼吸门控技术允许在自由呼吸期间获得高质量的图像。某些植入设备的存在是CMR的禁忌,并作为一个主要缺点,虽然MR兼容植入设备的数量正在增加1,2。

总之,特定的CMR序列可用于开发用于评估疑似心脏血栓的专用MR成像方案。此处介绍的方法将提供用于评估疑似血栓的 CMR 数据的说明。将讨论程序前筛选、序列选择、故障排除、后处理、体积分析和报告生成。

研究方案

以下协议遵循部门临床指南,并遵循该机构的人类研究伦理准则。

1. 准备MRI数据采集

1. 进行安全检查。
   1. 评估肾损伤⁸.
      1. 避免在有第4或5期慢性肾病(估计肾小球过滤率<30 mL/min/1.71 m²⁾的患者中避免与慢性透析、慢性透析的终末期肾病患者以及已知或由于NSF的担心,怀疑是急性肾损伤。
   2. 确定镇化的必要性⁹。
      注:中度镇药或一般麻醉允许完成对患有焦虑或幽闭症或儿科患者的检查。
      1. 在扫描幽闭症患者之前,口服至1毫克的洛拉西潘片剂。药物管理后驾驶或机械操作是禁忌的。
   3. 评估植入设备⁹。
      1. 仔细检查患者的病史和安全,以确定在 CMR 环境中可能有害的植入设备或创建图像伪影。
      2. 确定患者植入设备的 MR 兼容性。每个案例都经过风险和收益审查。如果要在非 MR 安全设备患者中执行 CMR,则检查期间需要适当的人员在场。
      3. 获取放射成像仪,以协助筛选,特别是当眼睛内有金属碎片的可能历史时,轨道放射成像仪。用眼睛向上、向下看和横向视图执行前视仪。
2. 提供患者说明。
   1. 提供呼吸^说明10。
      1. 在结束期满时执行呼吸保持,因为与吸气保持相比,重复性更高。对于 CMR,使用典型的呼吸保持命令:"吸入,呼气,停止呼吸"。
      2. 为患者提供连接到技师麦克风的耳机,以便有效地传达命令。
      3. 当患者因镇气或医疗状况无法在检查中屏住呼吸时,执行自由呼吸协议。自由呼吸协议将平均值(激励)数增加到 4,并允许获得足够的自由呼吸图像采集。可以从典型的扫描仪考试库中选择免费呼吸协议。
3. 设置生理^监测10。
   1. 将心电图 (ECG) 引线置于左胸的最佳位置,并确认足够的心电图信号。
4. 将患者置于 MRI 扫描仪上。
   1. 确保选择适当的表面线圈尺寸,以最大化心脏上的信噪比。通常选择专用心脏线圈以获得最佳性能。噪声信号与图像质量直接相关,在扫描过程中具有视觉可见度
   2. 减少视场以保持足够的空间分辨率。FOV 在扫描仪设置中直接更改,并且取决于患者大小

2. 获取 MRI 数据 [无 IV 对比度限制和 IV 对比度的心脏 MR] 聚焦扫描,以评估潜在的心脏血栓

注:基本的扫描序列通常由 MRI 技术专家从每个 MRI 扫描仪上存在的扫描库中加载。标准心脏扫描处方和方向也被认为是MRI技师的常规操作任务。

1. 获得 Scout T1 加权快速自旋回波,包括跨轴定定堆栈¹。
   注:这是每次 MRI 检查的第一次扫描,并允许使用空间定位规定进一步的序列。
2. 获得明亮血液,Cine SSFP梯度回声 – 轴向堆栈与全心脏覆盖。此序列提供了与其他放射学研究最一致的质谱和相关性。
   1. 根据需要获取短轴、2 腔室、3 腔室和 4 室平面,具体取决于临床适应症。扫描平面处方在Boegart¹¹中详细讨论。
      注:这些采集不依赖于流效应,这些效应允许短TR,提高时间分辨率,并允许确定血栓的流动性。由于心肌和血池之间的内在对比特性,SSFP 提供高 SNR 和 CNR。
3. 执行组织表征模块1,2,3,11,12。
   1. 获得黑血三重反转恢复。
      注:这为确定质量的大小和范围提供了出色的对比度分辨率。它可用于描述与质量或囊性成分相关的心肌水肿,并检测质量中的脂肪。
      1. 获得黑血双反演恢复,如果有一个明亮的脂肪信号的好处。这是作为一个单独的序列运行在大多数CMR扫描仪序列库中,其中血池和心肌信号是空的,而脂肪保持明亮。
4. 执行第一通动脉灌注模块1,2,3,11,12 。
   1. 获取 T1 加权脂肪饱和体积对比度增强图像;轴向平面通常最普遍用于质量可视化。
      1. 在以3⁄4 mL/s注射0.05~0.1毫摩尔/千克的对比管理期间开始成像。
      2. 图像,直到对比度通过LV心肌膜(40~50心跳)。
         注:血管肿瘤在灌注序列中增强,而血栓不增强。
5. 执行后高岭多利度延迟生存模块1,2,3,11,12 。
   1. 获得相位敏感反转恢复(PSIR),(注射后10分钟)6~8毫米切片,反转时间设置为空血栓,以区分血栓与肿瘤,或划定周围或与肿瘤相关的血栓。
      1. 设置扫描"时间反转"(TI 时间),该扫描根据高岭土动力学实时变化,通常设置为 200-450 ms,温度为 1.5 T;3T 时 300~550 ms.为每个 PSIR 序列运行设置新的 TI 时间到扫描仪中,这通常高于基于高岭动力学的前一时间。
         注:可以进行串行成像,以区分低渗透肿瘤坏死核和血栓。这是通过在多个时间点重复PSIR序列来评估具有关注区域的高岭土动力学。
6. 考虑获得新兴序列13,14,15,16,17,18,19。
   1. 获取本机 T1 映射(多个可用协议)。
      注:例如,使用单次镜头反转恢复读出 5(3)3 方案:反转后跟 5 个采集检测信号、3 个恢复心跳、一个额外的反转,然后是 3 个心跳。
   2. 获取后对比度 T1 映射(细胞外体积分数)。
      注:后对比度细胞外体积 (ECV) 表示基于高岭土的细胞外空间大小的测量,主要反映间质疾病。ECV的计算方法是通过比较静脉注射和血泊在静脉注射前和之后放松性的变化。血清血红肿是计算ECV所必需的。
   3. 获取 T2 映射。
      注:T2 映射可以从亮血 T2 预置 SSFP 序列派生。精确应用 T2 映射需要正常 T2w 信号的参考范围;然而,心肌T2信号的住院间大变异性会影响结果的解释。
   4. 获得心脏触发的3D变质梯度回波采集,名为3D-QALAS(3D定量)。
      注:此序列使用带有 T2 准备的交错外观锁采集序列,并且已被证明是单次呼吸保持的心肌 T1 和 T2 映射的可行选项。

3. 核磁共振成像数据分析

1. 执行后处理^2,20.
   1. 使用 FDA 批准的软件来处理数据,作为 MRI 系统的一部分或在单独的工作站上处理。
      注:后处理由心脏MRI医生执行或监督,并在报告中适当记录。
2. 评估心室。
   1. 执行全局和分段功能以及墙动的可视化分析。在所有获得的平面上查找任何壁运动异常。
   2. 对心室体积和壁厚进行定量分析。确保左心室心肌没有异常增厚(>13 mm)或变薄,这可能暗示潜在的病理学。
3. 评估 T2 加权成像。
   1. 目视分析以检测或排除指示水肿的心肌信号强度增加的区域。在心脏血栓评价中,血栓在亚急性时期可增加T2w信号强度,在慢性期间可降低T2w信号强度。
   2. 如果需要,对 T2 信号强度比执行半定量分析。使用图片存档和通信软件 (PACS),在 LV 心肌的一部分上绘制 ROI,并将 LV T2 信号与骨骼肌 ROI 信号进行比较。这在排除心肌炎方面非常有用。
4. 评估灌注成像。
   1. 执行视觉分析以确定相对低灌注的区域。在心脏血栓评估中,对相关质量进行仔细分析,以求任何内部后对比度增加的信号,这表示对血栓,并表明血管肿瘤的存在。
5. 评估心肌和任何可疑质量内的晚期高岭土增强 (LGE) 成像。
   1. 执行可视化分析,以评估 LGE 的存在和模式。内部LGE的固有区域预计在血栓内。然而,在血栓的外缘上可以看到LGE的细线性分量。
   2. 对 LGE 的位置和范围进行可视化分析。
   3. 使用 T1 映射执行定量分析。使用后处理软件。运动校正序列用于分析。绘制一个感兴趣的区域对群众的兴趣和心肌区域的关注,并记录相关的T1放松时间。
      注:通过提供对比前T1放松时间的定量评估,这有可能有助于区分血栓和肿瘤。
6. 生成报告^20,21。
   1. 包括一般学习信息。
      1. 记录学习现场、扫描仪信息,包括制造商和型号、现场强度和软件平台。
      2. 记录患者人口统计数据。
      3. 记录患者 ID、性别和出生日期。
      4. 记录转诊医生和服务。
   2. 包括学习绩效信息。
      1. 记录考试的日期和时间、相关人员、检查指示和使用的顺序列表。
      2. 记录患者病史和风险因素。
      3. 记录身高、体重、心率和心电图解释。
      4. 记录施用的造影剂、路线和剂量。
      5. 记录镇颤的量、类型、路线和镇化剂量(如果适用)。
   3. 报告心血管成像功能。
      1. 根据定性和定量评估描述心脏大小和功能。
         1. 报告心脏质量并描述位置、解剖关系、三维大小和形态。
         2. 报告质量的 T1 和 T2 加权信号特征。传统上,血栓总线具有低 T1 和 T2 信号。然而,T2w信号可以随血液制品的年龄而变化。
         3. 报告质量的第一次通灌注模式。血栓不应有内部灌注。
         4. 报告质量的晚期高岭土增强模式。Thrombus 通常没有内部 LGE,但在外围可能有细线性 LGE 信号。
         5. 报告电影成像的群众运动及其对心肌收缩性的影响。
         6. 提供结论性陈述,将调查结果综合到全面印象中

结果

专为评估和诊断心脏血栓而设计的 CMR 协议包括患者筛查和制备、利用特定序列采集数据、数据后处理和报告生成。给定序列的特定信号特性可以高精度地推断出心脏血栓的诊断,并将其与心脏肿瘤的相互竞争诊断区分开来。表 1重点介绍了通常用于评估心脏血栓的常规和新兴 CMR 序列。

心脏血栓信号低,缺乏内部灌?...

讨论

随着诊断成像的质量和频率的不断提高,在为不相关的适应症进行成像时,发现偶然的心脏质量并不罕见。心脏肿大的患者通常是无症状的,如果存在,症状通常是非特异性的。

心脏血栓的诊断不仅对区分血栓与良性或恶性心脏肿瘤很重要,而且对于确定抗凝和预防栓塞事件1的必要性也具有重要意义。在疑似心脏血栓患者中,使用特定方案的单一成像模式选项可以?...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
MRI Scanner	Siemens Healthcare Erlangen, Germany	Magnetom Aera 1.5 Tesla	MRI scanner that will be used for the demonstration
Post processing software	Medis The Netherlands	Qmass software	post processing software for ventricular volumetric and T1 mapping analysis
Scanner processing software	Siemens Healthcare Erlangen, Germany	Myomaps	Scanner sequence package and post processing software