0 前言

       心脏磁共振（cardiac magnetic resonance, CMR）成像由于具有表征心肌活性的能力，且具有无创、无辐射、多参数、任意角度成像等优点，现已发展成为一种重要的影像检查手段^[1]。CMR定量成像技术（T1 mapping和T2 mapping）可直接客观地对心肌特性进行量化，能更精确地检测心肌病变，该技术逐渐受到研究者的重视。近年来，T1 mapping技术研究报道较多，T2 mapping技术也在临床实践中迅速发展。T2 mapping以T2WI为基础，可定量精确测量T2时间，优势在于能准确地表征心肌水肿，并能在不使用对比剂或电离辐射的情况下尽早发现可逆性心肌疾病^[2]。在许多疾病中，T2弛豫时间增加可能是心肌损伤的第一征兆，并且经常先于症状的出现、射血分数的减低以及不可逆的心肌重构而发生改变。这种对病理改变的敏感性使T2 mapping值可与其他指标联合评估以提高诊断的可信度，甚至可能足以作为早期心肌疾病的单一标志物^[3]。

       T2值因心肌中水浓度的改变而发生变化，T2 mapping自最初用于研究心肌缺血性疾病和心肌再灌注以来，已在临床和试验中陆续应用于各种心肌损伤疾病^[4]。由于水肿与急性心脏移植排斥反应相关，该技术也有助于诊断心脏移植排斥反应。此外，由于新型化疗药物对心肌造成的不可逆性损伤，CMR也越来越多地被用于化疗患者早期心肌毒性的检查以及治疗后的监测。尽管T2 mapping技术已经发展成为新兴的影像诊断工具，但仍有一些因素限制了其在临床实践中的广泛应用。比如制订T2值参考范围的标准化、患者心率对图像的影响以及图像采集时间较长等^{[5, 6, 7]}。并且，作为一种先进的影像诊断手段，目前关于T2 mapping技术的研究报道较少。本文将归纳国内外最新研究进展，对T2 mapping技术的原理及其在心脏疾病中的临床应用进行总结阐述，并对其今后的技术革新进行展望，为临床早期诊断心脏疾病提供方法与思路，便于其尽早制订并完善治疗方案，改善患者的预后，提高患者的生存质量。

1 CMR T2 mapping技术介绍

1.1 技术原理

       CMR T2 mapping技术采用的是单次激发稳态自由进动序列（steady-state free precession sequence, SSFP），通过不同的T2拟定时间生成3张T2WI影像，每张影像的信号代表不同的回波时间，T2 mapping通过拟合两个参数方程到每幅图的相应像素而获得。根据函数计算产生T2值，通过后处理获得T2伪彩图，并采用不同的颜色表示T2值的高低，从而能够对局部和弥漫性心肌疾病进行视觉识别和定量分析^[8]。

1.2 技术特点与进展

       在CMR中，传统的T2WI使用涡轮自旋回波（turbo spin echo, TSE）读数和黑血（dark blood, DB）序列，这种方法会受到伪影的影响，造成图像显影不准确^[9]。并且，由于在低流量血液中，信号在血液-心肌界面处不被抑制，使得DB T2WI技术无法区分缓慢流动的血液和心内膜下水肿，导致传统CMR在心律失常中检测心肌水肿尤为困难^[10]。

       为了克服上述T2WI的局限性，产生了T2 mapping技术。T2 mapping技术利用不同屏气时间来获取多个分段图像进而生成横向弛豫曲线，然后进行包括地图配准在内的后处理，提高了空间分辨率，取代了传统单次成像方法。T2 mapping技术采用亮血（bright blood, BB）序列^[11]，它具备更高的准确性及高度可重复性，不易出现伪影和与流量相关的信号丢失^[12]。

       近来关于T2 mapping技术的创新主要集中在如何缩短T2 mapping技术采集图像的时间上，该创新主要通过K空间欠采样以及图像重建和信号共享来实现^[13]。将基于模型的迭代非线性反演加速弛豫测量技术（model-based accelerated relaxometry by iterative nonlinear inversion, MARTINI）与广义自校准部分并行捕获技术（generalized autocalibrating partially parallel acquisition, GRAPPA）相结合，形成的新技术GRAPPATINI可以在不到4 min的时间内获得全心的T2图像^[14]。现有研究还表明^[15]，将人工智能技术中的卷积神经网络与K空间欠采样相结合，可以在不损害机器性能的情况下进一步加快T2 mapping的捕获速度。这些发展提供了更加方便快捷的检查技术手段，为T2 mapping更多的临床可行性应用打开了大门。但是在广泛的临床使用之前，也需要进一步的研究来验证其的准确性和精确性。

2 CMR T2 mapping技术的临床应用

2.1 心肌缺血

       急性心肌梗死或梗死后缺血心肌的再灌注过程中，由于冠状动脉闭塞，导致水从间质空间到细胞内空间的重新分布，造成细胞内水分增多，打破了Na+/K+泵的平衡状态^[16]。在急性心肌梗死中，AAR（area at risk）被定义为无再灌注的潜在梗死区域（由闭塞的冠状动脉灌注的区域）。AAR可分为两个部分，一个是坏死的核心区域（无存活的梗死区），另一个是周围有存活心肌的区域（无存活的非梗死区）^[17]。有临床研究表明^[16]，急性心肌梗死区域的T2值明显超过未梗死区域，T2 mapping对心肌水肿的显示具有很高的敏感度和特异度，是表征这些梗死区域和梗死周围区域的理想成像方式。

       在急性缺血性心肌损伤的CMR检测中，缺血区域心肌T2值增高可发生于对比剂延迟强化MRI出现高信号及实验室检查肌钙蛋白升高前，证明T2 mapping技术可有助于在急性心肌梗塞发生早期不可逆损伤之前作出临床诊断和干预。由于心肌水肿发生在缺血早期，这种高敏感性有望评估非ST段抬高型心肌梗死或肌钙蛋白正常的急性胸痛患者^[18]。

       缺血再灌注通过增加心肌间质含水量进一步改变心肌液体平衡，导致细胞和血管损伤后心肌含水量净增。FERNÁNDEZ-JIMÉNEZ等^[19]对猪的研究表明，在缺血再灌注损伤中，水肿在再灌注后2 h达到高峰，一日内恢复常态，七日内重回巅峰。T2时间与心肌含水量的相关性，表明T2 mapping可作为动态监测缺血再灌注损伤的一种手段。同时，T2 mapping也有助于检测再灌注的常见并发症，如微血管梗阻和心肌内出血。在犬脑梗死模型上的研究^[20]表明，心肌内出血与出血区持续水肿和细胞炎症反应有关，再灌注8周后，T2时间延长。T2 mapping对心肌内出血的诊断有很高的准确性，有望成为T2^* mapping的替代诊断技术^[21]，这证明T2 mapping在再灌注治疗预后中具有独特的优势。然而，上述研究有一个不可忽略的缺陷。尽管犬再灌注心肌梗死模型已成功用于研究人类心肌梗死病理方面，研究者的实验对象仅限于动物而非人类。因此，在解释以及运用这些实验结论时，需要认识到人类和动物之间的生理差异。

2.2 心肌炎

       心肌炎是指以炎性细胞浸润、水肿、充血、坏死及纤维性瘢痕形成为主的各种原因引起的心肌炎症性病变^[22]。心肌炎是心源性猝死和心力衰竭的主要原因，尽管技术在不断进步，它的诊断仍然具有较大挑战性。心内膜心肌活检（endomyocardial biopsy, EMB）是诊断心肌炎的金标准，但它是一种侵入性方法，且可能由于操作者技术水平参差不同而产生误差，其精确度是有限的^[23]。鉴于其风险和局限性，CMR已成为心肌炎的重要诊断工具。

       临床研究显示，急性心肌炎患者T2值升高，可发现传统“路易斯湖标准”无法检测到的急性心肌炎病例^[24]。SPIEKER等^[25]研究发现，在心内膜心肌活检标本中，T2 mapping可准确地区分炎症心肌和健康心肌，并且T2 mapping的准确性优于钆延迟强化（late gadolinium enhancement, LGE）、整体心肌T1 mapping和细胞外容积分数（extracellular volume fraction, ECV）。然而，该试验选用的患者仅在室间隔右心室侧进行EMB采样检测。选择性右心室活检取样可能会遗漏部分病例，单室诊断的准确性低于双室活检，可能会造成后续实验数据的误差，这是该研究的一大局限性。还有研究指出，与常规的MRI扫描序列相比，T2 mapping是目前唯一一个差异具有统计学意义的活动性心肌炎诊断序列，且T2值＞60 ms具有较高的敏感度^[26]。综合考虑，量化心肌T2值可能有助于无创检测心肌炎症。对心肌炎患者来说，T2 mapping是一个重要的检测工具。

2.3 新型冠状病毒肺炎

       心肌损伤在新型冠状病毒肺炎（corona virus disease 2019, COVID-19）患者中并不少见，其发病机制复杂，包括病毒直接毒性、不受控制的免疫激活、应激性心肌病、血栓形成和微血管疾病等^[27]。据报道，在COVID-19住院患者中心肌肌钙蛋白T（troponin T, cTnT）水平升高的比率为7%至36%，并且与心血管疾病的较高患病率有关^[28]。但除非临床诊断怀疑急性心肌梗死，美国心脏病学会不建议对新冠肺炎患者进行cTnT水平的常规检测。在这种情况下，早期发现心肌受累可以及时进行靶向对症治疗，并减少感染及心脏后遗症的发生。CMR可以通过对心脏、肺血管和肺实质的综合评估来排除COVID-19患者的血栓栓塞并发症并且监测后续肺部疾病的进展，定量分析能提供独特的定量数据，对心肌T1和T2的弛豫时间变化进行分析。

       GALEA等^[29]对27名活动性新冠肺炎并心脏受累的患者进行CMR常规及定量成像检查，结果发现约33.3%的患者影像表现与急性心肌炎一致，最突出的CMR特征是心肌T2值的增高（14/27名患者），另一种独特的病理CMR图像（在4例中观察到）显示出孤立的T2升高，而LGE、初始T1和ECV没有明显改变。该研究通过T2值的特异性升高表明T2值是活动期COVID-19患者中普遍的CMR成像生物标志物，也印证了T2 mapping是心肌损伤的最佳预测指标。然而，该试验中患者没有进行心内膜心肌活检，因此不能明确证实新冠肺炎导致心肌炎的诊断。并且，该试验选取的对象不包括无症状COVID-19患者，这对疾病的早期诊断和临床决策有一定的影响。

2.4 扩张型心肌病

       扩张型心肌病（dilated cardiomyopathy, DCM）常合并心律失常、猝死等并发症，预后不良，是一种以心室腔扩张并收缩功能障碍为特征的不可逆性心肌疾病。无论左室功能障碍程度如何，慢性DCM患者的心肌T2弛豫时间均明显延长^[30]。

       大部分DCM患者的心肌中有炎症已久为广大学者所熟知，SPIEKER等^[25]研究表明与EMB相比，T2 mapping可无创评估DCM患者是否存在心肌炎症，该研究结果表明，DCM患者的心肌总体T2值较健康对照组有明显上升，EMB样本中炎性心肌较非炎性心肌T2值显著升高；并且T2值升高在心肌下壁和侧壁节段中最为突出。T2时间延长并不局限于EMB上有炎症的患者，因为EMB是基于白细胞数来诊断炎症。从理论上讲，在没有相关炎性细胞存在的情况下也可能产生心肌水肿。短暂性缺血发作的微血管功能障碍可能会额外影响心肌T2值^[30]。在已有研究中，无法确定哪个因素对DCM患者T2值升高影响最大。还需要进一步病理研究来确定DCM患者T2值升高的确切原因。目前的T2 mapping可检测DCM患者的炎症水肿心肌，也可更准确地识别需要EMB的患者。因此，临床医生可以基于T2值对DCM进行进一步的诊断、分层和监测，从而制订更为合理的治疗方案。

2.5 肥厚型心肌病

       肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy, HCM）是遗传性心肌病的一种常见类型，是导致青少年心源性猝死的主要原因。有研究表明^[31]，HCM患者非肥厚的心肌节段尽管收缩性保持不变，但T1和T2值显著升高。这表明在HCM中，组织重塑先于功能重塑，而定量成像技术则能够在疾病的早期作出诊断。T2时间延长的程度随着肥厚严重程度的增加而增加，这种联系比T1时间延长更为明显。胶原积聚、缺血或心肌肥厚引起的微血管功能障碍和毛细血管内皮功能障碍所引起的游离水的增加可能影响心肌水肿和T2弛豫时间。

       由于心血管并发症（包括心源性猝死和心律失常）的影响，HCM对竞技运动员的风险评估具有一定参考意义。左心室肥厚是“运动员心脏”的常见形态学特征，它是一种生理性适应，可分为力量训练伴随着的向心性肥大改变（压力超负荷）和耐力训练伴随着的离心性肥大改变（容量超负荷）。GASTL等^[32]分析对照了42名HCM患者与13名力量训练运动员的CMR成像图及参数值，结果示伴有或不伴有流出道阻塞的HCM患者T2值升高，而“运动员心脏”的T2值则为正常，研究表明T2 mapping有助于鉴别力量训练引起的左室肥厚与HCM。由于该试验只纳入了符合标准的男性运动员，而性别差异会导致身体机能差距，后续研究还需拟合女性运动员纳入标准，进一步观察“运动员心脏”与HCM患者的T2值差异。

2.6 心脏移植术后并发症的监测

       心脏移植是治疗终末期心脏疾病的首选方案，不仅可以提高患者的生存率，而且有益于患者追求更好的生活质量。术后并发症是影响患者存活和生存质量的主要因素，同种异体心脏移植血管病变是心脏移植术一年后的常见并发症^[33]。组织学结果表明，心脏移植后患者早期心肌纤维化会增加，并且可能会随着时间的推移而进一步发展。移植心脏状态常规监测主要依赖频繁的创伤性技术，不仅创伤性强、耗时长、费用高，而且并发症多，最主要的是它依赖采样部位进行诊断，因此往往会因为局部排异反应未能被发现而导致移植失败。

       早期动物实验和人体研究都表明，心肌T2弛豫时间可以作为评估心脏移植排斥反应的一个有价值的指标。SNEL等^[34]研究发现，与对照组相比，心脏移植后的患者T2值较高；其中，活检阳性患者对比活检阴性患者的T2值进一步升高，提示心脏移植患者较高的T2值可能与移植过程中的炎症变化有关。然而，由于心脏移植术后并发症开始发病时间较长，T2 mapping在早期发现心脏移植排斥反应的临床适用性方面有待进一步研究。另有研究表明^[35]，将心肌T2值与ECV相结合，形成多参数工作流程，能够消除63%经CMR和EMB检查结果均为正常的心脏移植后排异的假阴性患者。结合患者年纪、整体T2值和整体ECV的多参数方法可以高精度诊断急性排斥反应患者。

2.7 肿瘤治疗后相关心肌损伤

       许多癌症治疗方法，如蒽环类、人表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2, Her-2）/neu抑制剂等新型免疫疗法和放疗均可引起心肌损伤，心血管疾病逐渐成为癌症患者和癌症幸存者发病和死亡的主要原因^[36]。蒽环类药物可有效治疗一些癌症，然而在治疗早期即有可能会导致线粒体水肿和心肌细胞空泡化。癌症治疗导致的左室心肌损伤，常通过左室射血分数的降低来识别^[37]。事实上，当检测到左室射血分数的变化时，心肌组织的损害已经广泛发生。

       一项使用T2 mapping技术的动物实验研究发现^[38]，蒽环类药物对猪产生可逆性心肌毒性损伤的最早标志是T2值的升高，这与该类药物治疗后所导致的心肌水肿有关，并且此项研究得到了组织病理学的验证。此外，还有研究^[39]对蒽环类药物治疗癌症6个月后患者的心脏功能情况进行随访，结果表明T2值在化疗结束后显著升高，而左室心肌质量、ECV、T1值均无明显变化。T2 mapping技术可研究化疗药物对心肌的不良影响，成为新抗肿瘤药物导致早期可逆性心肌损伤的一个有价值的指标。然而，该研究中T2值的升高无明显特异性，并与左室收缩功能的任何参数都不相关，未能有效预测患者以后左室射血功能的恢复情况。并且，在相对较短的随访时间内，心脏毒性发生率很低，这意味着所观察到的亚临床时间变化对临床结果的影响尚未确定，在得出确切结论之前需要进一步验证。

2.8 其他

       心血管疾病是慢性肾病和终末期肾病患者发病率和死亡率升高的主要危险因素，终末期肾病患者经血液透析治疗后左室质量指数降低^[40]。与上文研究^[19]一致，即全身体液状态可能会显著影响心肌T2时间。

       结节病是一种病因不明的慢性炎症性疾病，以非干酪性颗粒组织浸润为特征，约25%的系统性结节病患者合并心脏受累^[41]，此病增加了心衰及心脏性猝死的风险。活动性心脏结节病患者的T2时间延长，也有研究表明该病T2值的变化与心电图异常有关^[42]。T2 mapping可作为早期心脏结节病伴室壁运动异常的诊断工具，在疾病的晚期也可作为多灶性LGE的辅助工具。抗炎治疗后，心肌T2舒张时间和心电图异常变化显著减少，因此T2 mapping还可用于监测结节病的治疗效果。

       血色病或频繁输血可能会导致铁超载，由此产生的心脏铁超载会导致心力衰竭和致命的心律失常。T2^* mapping具有高度特异性，对心、肝铁含量可进行定量的评价。SNEL等^[34]的研究表明，心肌铁超载患者心肌T2与T2^*时间有较强的相关性。

       随着疾病的进展，自身免疫性风湿性疾病如系统性红斑狼疮、系统性硬化症、抗中性粒细胞胞浆抗体相关性血管炎、类风湿关节炎、特发性炎性肌炎等逐渐累及心包和心肌。对于多系统疾病和严重肾脏受累的患者，应谨慎使用对比剂，以免引起肾源性系统性纤维化疾病^[43]。T2 mapping的关键优势在于其能在疾病恶化出现临床症状之前识别可逆的心肌异常，是一个有价值的监测工具。所以早期和可逆性心肌损伤的患者，T2 mapping是首选的非对比剂成像方式。

       围产期心肌病（peripartum cardiomyopathy, PPCM）是一种围产期人群伴发左心室收缩功能下降相关的疾病，一项在PPCM患者中使用T2 mapping技术的研究^[44]表明，与健康对照组相比，PPCM患者的T2弛豫时间显著延长，并且6个月后的随访证明T2值可以预测左心室功能障碍的持续性，这表明T2 mapping可用作PPCM患者的预后指标。

3 小结

       综上所述，T2 mapping作为一种非侵入性MRI扫描技术，能够快速、高质量获取心肌T2图像，并进行定量评估分析，弥补了传统MRI主观性评价的缺点，使诊断趋于客观精准化。但鉴于T2 mapping的技术特性，仍然有一些问题需要进一步研究探讨。首先，在不同的医院、扫描机器、场强之间需要制订特定的T2值参考范围；其次，T2 mapping技术在心脏疾病中的研究尚不充分，直接的组织病理学证据较少；最后，CMR检查成像时间较其他检查较长，且需要患者严密的呼吸配合。T2 mapping技术仍处在研究阶段，尚未广泛应用于临床，在评估心脏疾病的可靠性及临床适用性方面仍需要进一步研究。

       T2 mapping为常规扫描序列及其他新型序列增加了关于心肌水肿的特异性、互补性信息，对心肌疾病的诊断、危险分层及监测治疗效果等有不可替代的诊断效能。未来应在制订T2值参考范围方面趋向统一、标准化，在不延长检查时间的基础上避免其他因素对成像的影响。并且，应对多种心脏疾病进行大样本研究，目前需要更多的研究结果和预后数据来巩固T2 mapping技术在临床实践中的作用。T2 mapping技术正在稳步推进，随着研究的深入及逐步的大量临床应用，在精准医疗背景下，T2 mapping独特的诊断价值将会有更加广阔的前景。