心脏磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)以其无创、分辨率高的特点，已经广泛应用于临床评价心脏功能及结构。以往的CMR延迟强化(late gadolinium enhancement，LGE)只能定性或半定量显示心肌的局部病变，对于心肌弥漫性病变的检出存在较大局限性。T1 Mapping技术能定量反映心肌的组织特征，通过测量初始T1值与注射对比剂增强后T1值，可检测心肌水肿、纤维化、脂肪浸润、铁沉积等病理改变。

1　T1 Mapping扫描序列

       T1 Mapping成像可通过反转恢复(IR)或饱和恢复(SR)序列来实现。目前其临床应用多是基于IR序列的采集方法，特别是改良的Look-Locker反转恢复(modified Look-Locker IR, MOLLI)序列。

       最初的T1 Mapping IR序列是由Look和Locker(LL)提出的，它是在准备脉冲施加后，在T1弛豫曲线的多个时间点上进行连续取样，但心脏的搏动不允许按逐个体素分别进行T1 Mapping成像，同时也会降低空间分辨率^[1]。

       Messroghli等^[2]在2004年提出了改良的Look-Locker反转恢复序列，即MOLLI序列。标准的MOLLI序列是在第1个与第2个反转脉冲后采集3幅图像，第3个反转脉冲后采集5幅图像，2个反转脉冲之间的3次心动周期用于T1磁化矢量的恢复；根据心电门控(ECG)在舒张末期进行数据采集，用17次心动周期采集完成11幅图像，用符号表示为：3(3)3(3)5。图像的采集过程依赖于心率，使用小角度激励能减少患者间心率不同带来的影响^[3]。MOLLI序列优势是可重复性高、信噪比高，但缺点在于采集时间较长，对于一些患者难以完成屏气要求。此外，由于MOLLI采用稳态自由进动序列(SSFP)进行读出，所以结果是恢复时间T1^*，这低于真实的T1值^[4]。采用选择性SSFP读出时，T1^*图像也可用于对有流动血液进入的血池的分析，进而来计算细胞体积分数(extracelluar volume fraction，ECV)。

       有研究者提出新的MOLLI拟合算法(inversion group (IG) fitting)^[5]，允许任意反转组与间歇期的结合(无间歇期)，采集模式为5(0)3或1(0)2(0)3(0)5，在8次心跳或11次心跳内采集图像。这种新技术能缩短扫描时间，增加覆盖率，因此也会减少一些患者图像的运动伪影。但与传统的MOLLI相比，它的图像精度会降低。

       另一种缩短扫描时间的方法是缩短的MOLLI序列(shortened MOLLI，ShMOLLI)^[6]，采集方式为5(1)1(1)1，共需9次心跳，ShMOLLI序列的优势在于采集时间短、图像分辨率高，但Roujol等^[7]研究表明ShMOLLI与MOLLI序列均会低估心肌T1值。

       T1 Mapping常用的SR序列采集方法有饱和恢复单次激发采集(saturation recovery single shot acquisition，SASHA)，其采集需单次屏气，在10次心动周期内完成，即饱和恢复曲线的多个时间点连续采集10幅图像，第1幅图像是在磁化准备前获得的，之后的图像是在饱和脉冲后不同的恢复时间点采集，Chow等^[8]研究表明SASHA序列T1值的准确度不受绝对T1值、T2值、心率及翻转角的影响。SASHA序列与MOLLI和ShMOLLI相比准确度较高^[7]，但信噪比(SNR)会减低，此外，更多的伪影也会降低精度^[9]。

2　初始T1值及增强后T1值

       T1 Mapping技术包括初始(增强前)T1 Mapping及增强后T1 Mapping。

       初始T1 Mapping是以非注射对比剂的扫描方式，测量心肌的T1值，该技术可重复性高，不受对比剂注射的影响，适用于肾功能不全或对比剂过敏的患者。

       增强后T1 Mapping是通过注射0.15~0.20 mmol/kg剂量的钆对比剂，注射后至少15 min采集T1 Mapping图像^[9]，测量心肌增强后T1值，但增强后T1值受多种因素影响^[10]，如对比剂剂量、浓度、注射速率及注射后采集时间等。

3　T1 Mapping的临床应用

       心肌组织初始T1值的增加出现在两种情况：(1)心肌损伤或心肌炎症导致的细胞水肿或细胞坏死；(2)心肌淀粉样变性或纤维化(心肌梗死瘢痕、肥厚型心肌病、扩张型心肌病等)导致的细胞外间隙扩张^[11]。而T1值的减低见于心肌脂肪浸润(如Anderson-Fabry病)及心肌铁沉积性疾病。

3.1　心肌炎(myocarditis)

       诊断心肌炎的组织特征包括心肌水肿、充血及坏死或纤维化^[12]。心内膜下活检是确诊心肌炎的重要方法，但它可能会引起并发症或不良后果。近年来CMR已成为诊断可疑心肌炎患者优先选择的无创性检查^[13]，但心肌炎累及全心时常规CMR很难发现，而定量T1 Mapping可以诊断累及全心的弥漫性心肌炎。Ferreira等^[14]研究表明急性心肌水肿节段的初始T1值(1113 ms)高于正常心肌节段(944 ms)(1.5 T ShMOLLI)，并发现初始T1 Mapping诊断急性心肌水肿的准确性较T2W-CMR高。

3.2　心肌梗死(myocardial infartion，MI)

       急性MI期心肌细胞以水肿为主，慢性MI期随着细胞外胶原增加，心肌细胞被瘢痕或纤维替代。急性和慢性心肌梗死时T1的变化不同，初始T1 Mapping能在心肌节段水平评估急性心肌损伤的程度^[15]，其检测急性MI敏感性和特异性分别为96%、91%^[16]。慢性MI心肌节段的初始T1值(1314 ms)高于正常心肌节段(1099 ms)(3.0 T MOLLI)^[17]，而增强后T1 Mapping检测慢性MI的敏感性和特异性较急性MI高^[16]。Dall'Armellina等^[15]研究发现MI时心肌T1值与局部心肌运动功能有关，无运动与运动减低的心肌节段初始T1值均高于正常运动的心肌节段(分别为1368 ms、1299 ms、1196 ms)，在微小心肌梗死的患者中，T1 Mapping检测心肌损伤的能力优于T2WI。

3.3　心肌淀粉样变性(cardiac amyloidosis，CA)

       淀粉样变性是由于蛋白质错误折叠形成不溶性纤维，积聚在细胞外间隙并破坏许多组织器官的结构和功能的系统性疾病，心脏是原发性轻链(AL)淀粉样变性最常受累的器官^[18]。近年来已经证实CMR，特别是LGE，是发现淀粉样变性累及心脏的方法。然而，系统性淀粉样变性患者常合并肾功能不全，由于有肾源性系统性纤维化的风险，钆对比剂的使用受限^[19]。初始T1 Mapping是一种相对快速简单的扫描方式，Karamitsos等^[20]研究表明CA患者的心肌初始T1值(1140 ms)明显高于正常组(958 ms，P<0.001)和主动脉瓣狭窄患者(979 ms，P<0.001)(1.5 T ShMOLLI)，甚至在不确定淀粉样变性是否累及心脏时，心肌初始T1值也会增加(1048 ms)(图1)。

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图1  心肌淀粉样变性患者T1Mapping图，左室壁心肌初始T1值呈弥漫性增高(1413 ms)
图2  肥厚型心肌病患者初始T1 Mapping图，室间隔心肌肥厚，且初始T1值(1365 ms)明显高于左室侧壁心肌(1281 ms)
图3  扩张型心肌病患者初始T1 Mapping图，前间隔及下间隔心肌T1值增高(箭头)，分别为1351 ms、1373 ms
图4  肌营养不良患者T1 Mapping图，左室前侧壁心肌初始T1值增高(1291 ms)(箭头)。正常对照组左室壁心肌初始T1值为1248 ms, 3 T MOLLI
Fig. 1  T1 Mapping in cardiac amyloidosis patient, the native T1 of left ventricular wall was diffuse increased (1413 ms).
Fig. 2  T1 Mapping in HCM, ventricular septal myocardial hypertropthy, and the native T1 value (1365 ms) was higher than LV lateral wall (1281 ms).
Fig. 3  T1 Mapping in DCM, the anteroseptal and inferoseptal T1 was increased (arrow), 1351 ms, 1373 ms, respectively.
Fig. 4  T1 Mapping in muscular dystrophy patient, the LV anterolateral wall native T1 was increased (1291 ms)(arrow). The native T1 value of left ventricular wall in bealthy volunteer was 1248 ms, 3 T MOLLI.

3.4　肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)

       HCM患者会出现局部或弥漫性的心肌纤维化^[21]，通常可以通过LGE-CMR评估，LGE多表现为肥厚心肌的斑片状或多发心肌中央强化^[22]，且LGE的诊断是依据局部损伤心肌与正常区心肌的对比，只能显示局灶性或严重的心肌纤维化，因此很难检测弥漫性心肌纤维化。定量T1 Mapping技术能更好地评价心肌纤维化严重程度，尤其是早期轻度的心肌纤维化^[23]。初始T1 Mapping为最简单易行的技术，可用于非增强评估HCM心肌纤维化，Dass等^[24]研究表明HCM患者心肌的初始T1值高于正常者(分别为1209 ms、1178 ms，P<0.05，3.0 T ShMOLLI)，每个心肌节段的T1值与LGE呈正相关(r=0.32，P<0.005)。增强后T1 Mapping能无创性定量评估弥漫性心肌纤维化，Ellim等^[25]测量的HCM患者增强后心肌T1值(498 ms)低于正常组(561 ms)(1.5 T)，但增强后HCM肥厚心肌与非肥厚心肌的T1值无差别(分别为503 ms、497 ms，P=0.7)，证实了弥漫性心肌纤维化(图2)。

3.5　扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)

       DCM患者通常由于胶原积聚在心肌细胞外间隙，而导致不可逆的心肌纤维化^[26]，可通过T1 Mapping技术定量检测。Puntmann等^[27]研究表明DCM患者心肌初始T1值高于正常组(分别为1239 ms、1070 ms，P<0.01，3.0 T MOLLI)，初始T1 Mapping诊断DCM的敏感性为100%，特异性为96%，诊断准确度98%，而增强后20 min，T1值DCM组低于正常组(分别为355 ms、440 ms，P<0.01)。Mordi等^[28]研究了早期DCM患者(LVEF 45%~55%)与运动生理适应者(LVEF 45%~55%)的心肌T1 Mapping，发现早期DCM患者心肌初始T1值较运动者高(分别为1017 ms、957 ms，P<0.001，1.5 T MOLLI)，T1 Mapping可应用于鉴别早期DCM患者与运动员心脏(图3)。

3.6　Anderson-Fabry病(Anderson-Fabry disease，AFD)

       AFD是由于α-半乳糖苷酶A缺乏，导致鞘糖脂积聚在多个组织器官的细胞内，心脏受累较常见，表现为左室壁向心性肥厚，AFD进一步发展的典型特征为心肌纤维化，首先局限于左室基底段下侧壁的中层心肌，进而蔓延至透壁纤维化^[29]。由于脂质能缩短心肌的T1值，AFD患者室间隔初始T1值较正常志愿者低(分别为882 ms、968 ms，P<0.001，1.5 T ShMOLLI)，心肌节段分析显示有些AFD患者的左室下侧壁会出现T1值正常或增高，与局部纤维化相关^[30]。Pica等^[31]发现AFD患者(有、无左室壁增厚)组初始T1值低于正常对照组(分别为853 ms、904 ms、968 ms，P<0.001)，左室壁增厚之前T1值的降低与早期超声测得左室舒张或收缩功能改变相关。

3.7　其他系统性代谢类疾病(肌营养不良症、甲状腺功能减退症、糖尿病等)

       很多系统性疾病会累及心脏，导致心肌结构或功能发生变化。肌营养不良症患者心脏受累时可进展为心肌纤维化，有研究表明Duchenne型肌营养不良症心脏受累患者的心肌初始T1值(1045 ms)高于对照组(988 ms，P=0.001)^[32](图4)。Gao等^[33]研究发现甲状腺功能减退症(hypothyroidism，HT)患者的心肌初始T1值高于正常对照组，尤其是有心包积液的HT患者，其初始T1值(1216 ms)高于无心包积液的HT患者(1148 ms)，且T1值的增加与游离三碘甲腺原氨酸(FT3)呈明显负相关(r=-0.55，P<0.001)，因此T1 Mapping可用于评价HT导致的弥漫性心肌损伤。T1 Mapping技术还可定量评估糖尿病患者心肌纤维化的程度，糖尿病患者心肌增强后T1值明显低于正常者(分别为425 ms、504 ms，P<0.001)^[34]。

4　T1 Mapping技术的局限性

       T1 Mapping技术可定量评估心肌组织的变化，但尚存在一些局限性，不同磁场强度及T1 Mapping扫描序列下获得的T1值明显不同，增强后T1值的测量还受对比剂注射剂量、测量时间等影响，缺乏标准的成像及后处理方法，因此很难进行纵向随访及不同研究中心结果间的对比。测量心肌T1值时还会受部分容积效应的影响，如心肌-血池交界或心肌-脂肪交界处^[4]。尽管有不足之处，T1 Mapping技术以其无创定量的优势可作为常规CMR检查的一部分，应用于临床怀疑心肌病的患者。