心脏磁共振成像（cardiac magnetic resonance imaging，CMR）具有无创、分辨率高等优点，已成为评价心肌疾病的重要检查手段。近年来，随着磁共振技术的发展，CMR有了新的应用，如T1 mapping定量检测心肌特性技术，可以通过定量的T1值和细胞外容积值的改变反映心肌损伤的程度，为心肌缺血或梗死等的诊断、治疗提供新的参考值^[1]。本研究以中华小型猪为研究对象，制备成慢性心肌缺血动物模型，在造模前后检测心肌T1 mapping，对其定量值分析比较，为将来心肌慢性缺血或梗死研究提供新的参考指标。

1　材料与方法

1.1　研究对象

       采用13只实验用健康中华小型猪（体重18~30 kg），由北京通和生泰比较医学研究所动物实验中心提供（实验动物许可证号为SCXK（京）2015-004)。所有动物均接受与实验室动物使用和护理指南相一致的人文关怀。实验程序通过了中国医学科学院阜外医院实验动物委员会伦理委员会批准（伦理委员会批号：2013-1-25-973）。

       实验对象接受左前降支近中段交界区蛋白缩窄环植入术，造模术后7 d常规抗感染治疗（青霉素480万单位/d，肌肉注射），造模术后饲养4 w建成慢性心肌缺血小猪模型。

1.2　心脏磁共振扫描方法

       使用西门子Skyra 3.0 T磁共振仪扫描，将实验猪麻醉后仰卧位固定在木架上，贴接心脏电极片，扫描方向为自头向尾。（1）心脏定位扫描：进行二腔心，四腔心和短轴位（从心尖处开始扫描）的定位；（2）心脏电影：四腔心、两腔心及短轴位，包括心底-心尖共8层；(3)T1 mapping：短轴位心尖-乳头肌-心底共3层，两腔心中央1层；(4)负荷心肌灌注：以ATP 0.15 mg/(min•kg)药量泵入，同时行磁共振增强（对比剂使用方法见下文）行灌注扫描：左室短轴3层，四腔心1层；(5)高压注射对比剂，采用马根维显1 ml/10kg，盐水20 ml，5 ml/s的流率；ATP注入后3 min 30 s开始扫描；（6）延迟扫描：先追加对比剂，马根维显1 ml/10kg，2 ml/s流率，20 ml盐水，复制心脏电影层面，延迟10 min后扫描；(7)T1 mapping：短轴位3层，两腔心1层。

1.3　图像测量分析

       根据美国心脏病协会建议的心肌17节段分析法划定感兴趣区（region of interest，ROI），包含血池，不包含心外膜外脂肪组织。

       把扫描后的T1定量图传入到西门子公司Syngo Via后处理工作站上，采用ROI测量T1值，ROI大小平均为3~5 mm²。根据左室分段，选取各节段中央部分，无明显伪影的位置测量。左心室局部变薄及有延迟强化作为梗死区的特征影像变化，左室壁负荷灌注局部缺损及运动减弱但无延迟强化评判为心肌缺血状态。

1.4　统计学分析

       使用SPSS 23.0软件进行统计学分析，采用独立样本t检验或秩和检验，比较造模前后心尖与乳头肌层的心肌平扫T1平均值；比较造模前后乳头肌层心肌各段：前壁、前间壁、下间壁、侧壁、下壁的平扫T1平均值；比较造模后缺血及梗死区与正常区的心肌平扫T1平均值；统计增强后乳头肌层心肌各段T1平均值（均数±标准差）。采用95％可信区间，P<0.05认为差异有统计学意义。

2　结果

2.1　T1 mapping合格图像统计

       13只中华小型猪中，1只未参与实验即死亡，1只造模术后死亡，其余完成实验扫描，部分扫描图像结果有伪影存在，影响数据提取，去除，最后得到11只猪的资料，合格层面39层，平扫造模前心尖为3个层面，乳头肌为7个层面，平扫造模后心尖为6个层面，乳头肌为7个层面；增强扫描造模前心尖为4个层面，乳头肌为8个层面，增强扫描造模后心尖为2个层面，乳头肌为2个层面。

2.2　T1定量值统计分析

2.2.1　平扫造模前后心尖层与乳头肌层T1值

       12只正常猪造模前所有层面平扫心肌平均T1值为(1108.9±10.5) ms。正常猪与慢性心肌缺血模型猪心尖层初始T1值（即造模前后T1值）差异有统计学意义(P<0.05)，造模后T1值升高(P=0.008)；乳头肌层初始T1值造模前后无统计学差异(P>0.05)。造模前心尖与乳头肌层心肌T1值差异有统计学意义(P<0.05)，乳头肌层T1值高于心尖层，造模后两个层面差异无统计学意义(P=0.964)。见表1。

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表1  造模前后心尖和乳头肌两个层面的总平均初始T1值和95％置信区间
Tab.1  T1 values of the apex and the papillary muscle before and after modeling

2.2.2　造模前后乳头肌层心肌各段平扫T1值

       造模后乳头肌层心肌前壁、前间壁T1值升高，造模前后差异有统计学意义(P<0.05)。下间壁、侧壁、下壁造模前、后心肌T1值相对稳定，差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

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表2  造模前后乳头肌层心肌各段平均初始T1值及95％置信区间
Tab.2  T1 values of the different segments at the slice of papillary muscle before and after modeling

2.2.3　造模后心肌各段缺血与梗死区、正常区T1值

       10只小猪（1只无数据）共33个T1值测量点，观察左心室各节段缺血及梗死征象，发现缺血及梗死区T1值显著高于正常区，差异有统计学意义(P<0.05)。见表3、图1。

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图1  11号猪乳头肌层面造模后T1 mapping图及其延迟强化图。ROI 1：前间壁，缺血心肌；ROI2：前壁，缺血心肌，前壁和前间壁延迟强化；ROI4：血池；ROI5：侧后壁，正常心肌
Fig. 1  T1 mapping and LGE at the papillary muscle of the 11^th minipig after modeling. ROI 1: The anteroseptal ischemic myocardium; ROI 2: The antetheca ischemic myocardium, the myocardial late gadolinium enhancement (LGE) at the antetheca and anteroseptal myocardium; ROI4: Blood pool; ROI5: The posterior wall of normal myocardium.

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表3  造模后心室壁缺血或梗死区与正常区T1值
Tab.3  The comparsion between infarction and non-infarction at T1 result

2.2.4　乳头肌层面各段心肌增强后T1值

       正常猪增强后乳头肌层心肌各段平均T1值从前壁到下壁依次为（658.1±114.3） ms、(664.0± 129.4) ms、(642.7±113.2) ms、(677.8±125.1) ms、(613.0±51.2) ms，血池平均T1值为（420.1± 128.4） ms。具体见图2。造模后增强因小猪运动幅度大等原因，未进行T1 mapping扫描。

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图2  正常猪增强后乳头肌层心肌各段T1值
Fig. 2  T1 result of the different segments at the slices of papillary muscle in enhanced minipig.

3　讨论

       本研究总结了中华小型猪慢性心肌缺血模型造模前后扫描所见的心肌多个节段T1定量值。研究表明，无对比剂T1 mapping可以较准确地识别急性心肌梗死时受损心肌的水肿范围，其测得的T1值增高与细胞水肿和蛋白沉淀有关^[2]。

3.1　与既往猪MR T1 mapping的异同

       猪心脏解剖结构及冠脉供血等与人类较为接近^[3]，因此常选用猪作为心脏缺血模型动物。Hood等^[4]研究发现正常约克猪心肌平扫平均T1值为（960±96） ms，比笔者的研究结果（1050.2~1139.4 ms）较低，可能与研究实验条件、磁共振仪[他们使用的是1.5 T (Signa，GE Healthcare)，笔者用的是3.0 T (Skyra，Siemens)]、小猪品种不同等因素有关。

3.2　造模后小猪心肌T1值升高原因分析

       心肌急性损伤时，出现局部缺血或炎症，在周围形成可逆性间质水肿，使T1和T2值升高。钆剂延迟增强（Late gadolinium enhancement，LGE）可反映心肌炎性损伤的部位和程度^[5]。近年新出现的T1 mapping技术，不仅能检测水肿的程度，而且在每一个像素精确量化弛豫时间，达到局部定量检测，没有必要参考对比正常心肌或骨骼肌。相比于T2技术，它比较稳定，较少依赖于执行扫描和人员的主观评测^[6]。

       本实验中小型猪造模后T1值升高，尤其是在乳头肌层的前壁、前间壁，其前后差异有统计学意义，其原因是笔者在左冠状动脉前降支上中段行植入蛋白缩窄环手术，导致前壁、前间壁的心肌缺血及梗死^[7]，可见相应缺血或梗死区的心肌壁变薄，MR可见延迟强化。非缺血或梗死区造模前后心肌T1值差异无统计学意义，也可证明了T1 mapping技术的稳定性。

3.3　正常人体心肌T1值研究

       有较多研究健康人左室心肌T1值，Goebel等^[8]采用1.5 T MR研究显示正常人心肌平均T1值为（955±34） ms。刘明熙等^[9]采用3.0 T MR测得左室心肌从基底部到心尖部的平均初始T1值分别为（717.6±100.6） ms、(773.9±101.2) ms和（955.4±191.1） ms，而Florian等^[10]采用3.0 T MR测得T1值依次为1157.1 ms、1158.7 ms、1180.6 ms。从这些研究来看，虽然有差异，但均值多为950~1200 ms，与笔者的小猪结果相似。但从基底部到心尖部的正常人研究表明平扫值逐渐升高，而笔者的小猪研究结果显示乳头肌层稍高于心尖部，可能与受试者（人与猪）的心肌差异有关。

       本研究显示，增强后心肌T1值较增强前显著降低，与既往研究^[10,11,12]结果一致。

3.4　心肌梗死的心肌T1值研究

       Avinash等^[13]使用3.0 T磁共振仪扫描ST段抬高型心肌梗死13例和非ST段抬高型心肌梗死患者12例，结果显示ST段抬高型心肌梗死患者病灶区心肌平均T1值为1517 ms，远离病灶区心肌平均T1值为1214 ms；非ST段抬高型心肌梗死患者病灶区心肌平均T1值为1549 ms，远离病灶区心肌平均T1值为1262 ms。

       其病灶区数值较本研究造模后T1值（1362.7 ms）略高，可能与该研究选用的患者平均患病时间为13.6年、本研究在猪身上检测、在造模术后4 w即进行磁共振扫描有关，且本研究模型猪心肌病变除梗死外尚有缺血改变。

3.5　T1 mapping技术对诊断心肌缺血或梗死的意义

       此类研究实验条件（扫描仪器、扫描参数、感兴趣区、受试者一般情况）等不尽相同。心肌T1值的测量尚没有统一标准，目前不能明确正常人T1值的95％参考范围。

       笔者的研究结果显示模型猪心肌缺血或梗死后心肌T1值明显增高，与CMR延迟强化显示部位近似，借鉴动物研究结果，对临床定量诊断心肌缺血及梗死有一定的参考意义。对慢性心肌梗死进行定量检测是评估左心室功能损伤程度和发展到心力衰竭的一个重要参数^[14]。T1 mapping技术可以使心肌纤维瘢痕在不使用含钆造影剂的情况下得以检测，其精确度已经在实验和临床中被证实^[15]。延迟强化为诊断慢性心肌缺血的黄金标准，但T1 mapping技术表现出高精确度^[12]。

       本研究结果表明，在中华小型猪慢性心肌缺血模型中，T1 mapping技术可定量评价心肌缺血或梗死的程度。

3.6　本研究的局限性

       本研究样本量较小，且实验操作中小猪体位等难以控制，动物不能控制呼吸及心跳，均对图像质量有较大影响，只得到部分质量合格的心尖及乳头肌两个层面图像，对数据统计产生了影响，需要进一步增加样本量，优化实验技术，达到高质量图像，将能建立小猪正常及心肌缺血的参考标准T1定量值。