0 引言

       《中国ST段抬高型心肌梗死救治现状及应用对策》专家共识^[1]指出，急性心肌梗死是危害我国国民健康的重大疾病，特别是老年ST段抬高型心肌梗死（ST-segment elevation myocardial infarction, STEMI）患者，即使通过溶栓或直接经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention, PCI）执行了紧急血运重建，但病死率仍高居不下。研究^{[2, 3]}表明，部分STEMI患者心肌梗死内部出现微血管阻塞（microvascular obstruction, MVO），加剧了缺血再灌注后的心肌损伤，因此精准识别MVO将直接影响预后治疗方案的设计与执行^[4]。心脏磁共振（cardiac magnetic resonance, CMR）对比增强平衡稳态自由进动（contrast enhancement-steady state free precession, CE-SSFP）电影序列具有时间分辨率高，信号对比度强的优势，可动态捕捉、观测梗死心肌内MVO的发生与发展^{[5, 6, 7]}，适用于快速、无创、“一站式”对MVO进行诊断评估，对STEMI患者的预后治疗至关重要。

       微血管阻塞直接导致冠状动脉的“无复流”现象发生，继发心外膜与微血管血流灌注不同步^[8]。不同的影像技术均可用于MVO的识别与诊断，不仅能准确识别梗死面积、心肌水肿、存活心肌，还能对整体和节段的左心室功能进行评估。CMR静息态灌注（resting-state perfusion weighted imaging, rs-PWI）可多平面动态观察注射对比剂后早期正常和梗死心肌的信号差别，特别是存在MVO时，早期MVO是梗死核心中的低信号^[9]。晚期钆对比增强（late gadolinium enhancement, LGE）序列，由于缓慢的钆对比剂洗脱和局部蓄积，梗死心肌与正常非梗死心肌比较表现为高信号，在高强化区内的中心低强化区对应的是MVO^[10]。然而，rs-PWI序列对患者自身血管条件要求较高，部分患者不能耐受高流速的对比剂高压注射，一定程度限制了应用范围。而伴发MVO的STEMI患者病情急且重，在不断的呼吸配合检查流程中，若不能坚持到最后就失去了LGE序列对疾病的有效诊断。CE-SSFP序列是CMR“一站式”检查中的重要组成部分，已广泛应用于心肌水肿、存活心肌的定性、定量评价。本研究针对老年合并MVO的STEMI患者行CE-SSFP电影序列，结合序列参数分析，试评价其对MVO的诊断效能，为临床预后诊疗提供量化指标。

1 材料与方法

1.1 一般资料

       回顾性分析2016年9月至2023年3月首都医科大学宣武医院收治的STEMI患者50例（STEMI组），男41例，女9例，年龄60~82（71±11）岁。全部入组患者于PCI术后一周内行CMR检查，患者纳入标准^[11]：（1）持续性心肌缺血症状，胸痛时间大于30 min；（2）相邻心电图导联显示ST段抬高至少大于0.1 mV，或出现左束支传导阻滞；（3）出现病理性Q波；（4）肌钙蛋白I大于0.02 μg/L。排除标准^[12]：（1）陈旧性心肌梗死、心力衰竭、冠状动脉旁路移植术后；（2）房颤、室性心律失常、心源性休克；（3）既往非缺血性心肌病史。健康对照组均来自首都医科大学宣武医院健康体检中心，选取50例志愿者执行CMR检查，男35例，女15例，年龄58~80（69±11）岁。健康对照组纳入标准：（1）无心脏疾病家族史；（2）无心肌缺血症状；（3）血液生化心梗指标检测结果无异常。健康对照组排除标准：有相关心脏基础疾病者。本研究遵守《赫尔辛基宣言》原则，经首都医科大学宣武医院医学科研伦理审查委员会批准，免除受试者知情同意，审批文号：D2014044。

1.2 图像数据采集

       数据采集应用德国西门子3.0 T磁共振扫描仪（Siemens Magnetom Verio），配合8通道体表线圈，患者仰卧位，保持平静呼吸，连接适配MRI的心电监护和呼吸门控。CMR成像包含了定位像模块，结构像模块，心功能电影成像模块，以及晚期钆对比剂增强成像模块。心脏定位像模块、结构像模块与本文研究相关性不强，属于标准扫描流程，参数不再赘述。心功能电影成像模块采用CE-SSFP序列，具体参数：TR 3.4 ms，TE 1.7 ms，翻转角50°，有效视野256 mm×340 mm，空间分辨率1.4 mm×1.8 mm，层厚8 mm，时间分辨力40 ms。LGE成像模块采用相位敏感反转恢复序列：TR 904 ms，TE 2 ms，翻转角20°，有效视野360 mm×360 mm，空间分辨率1.9 mm×1.4 mm，层厚6 mm。研究使用对比剂为钆喷酸葡胺注射液（北陆药业，国药准字H10860001），对比剂剂量0.2 mL/kg。

1.3 图像后处理分析

       数据分析应用西门子离线后处理工作站（Siemens Syngo MR B17 Argus）软件，半自动计算左心室射血分数、舒张末期容积、收缩末期容积等心功能参数。应用Circle CVI⁴²商业软件[版本5.12.1 (1686), Circle Cardiovascular imaging Inc, Calgary, Alberta, Canada]计算水肿心肌、梗死心肌分别占左心室心肌的比例，单位以“%左心室容积”（% left ventricular volumn, %LV）表示。钆对比剂注射后采集CE-SSFP电影序列，用于计算水肿心肌^[13]。在左心室短轴位上远端心肌处标注2~3个体素大小的感兴趣区，以大于2倍标准差（standard deviation, SD）（2SD）为参考基准，确定CE-SSFP序列上显示的水肿心肌范围^[14]。钆对比剂注射10 min后采集LGE序列，计算梗死心肌^[8]，按上述操作于短轴位远端心肌放置感兴趣区，以大于5倍SD（>5SD）为参考，确定梗死心肌范围^[15]，如图1所示。LGE序列心肌梗死区域表现为对比增强的高信号，定义MVO为LGE高信号中包含的低信号区域^[16]。参照美国心脏协会（American Heart Association, AHA）标准^{[17, 18]}，将左心室分为17节段，考虑冠状动脉造影结果，梗死心肌节段要符合罪犯冠状动脉所分布的区域从而进行判定，反之对侧即为远端心肌节段，如图2所示。与此同时，观测CE-SSFP 电影序列相同层面高信号中是否存在低信号的MVO，若存在则人工标注记录为阳性节段，若无则为阴性节段。

1.4 图像质量评价与诊断效能

       由两名具有10年以上CMR影像经验的主治放射诊断医师对图像进行定性、定量评价，若意见不一致，则请具有15年以上工作经验的副主任医师进行协商，意见统一后记录。（1）记录CE-SSFP电影序列对STEMI组和健康对照组整体水平的图像质量定性评分：1分为图像伪影严重，图像边界不清；2分为图像整体噪声大，存在中度伪影；3分为图像整体对比度良好，结构较清晰，与周围组织对比度较好；4分为图像整体对比度良好，结构清晰；5分为优质图像。（2）记录CE-SSFP电影序列对STEMI组和健康对照组分别显示心肌、血池的信噪比（signal-to-noise ratio, SNR），以及心肌与血池的对比噪声比（contrast-to-noise ratio, CNR）^[19]的定量数据。（3）以局部节段水平记录MVO诊断的检出率，CE-SSFP电影序列以SD法和人工判定法进行同步评价。SD法由软件自动生成局部节段水平的赋值，0代表阴性节段，1代表阳性节段。人工标注以双盲法要求上述两名诊断医师对MVO进行节段水平判断，0代表阴性节段，1代表阳性节段。（4）以LGE节段水平为“金标准”^[20]绘制受试者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲线评价CE-SSFP电影序列对MVO的诊断效能。（5）比较两医师评价的组内和组间一致性。

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图1  男，81岁，诊断为右冠状动脉近端完全闭塞，左心室下壁透壁梗死伴微循环阻塞。1A：对比增强平衡稳态自由进动序列显示梗死心肌区域；1B：晚期钆对比增强序列显示梗死心肌区域；1C：梗死心肌区域为图中红色实线所包含范围，对侧蓝色方框为远端心肌感兴趣区。
Fig. 1  An 81-year-old male had complete occlusion of the proximal right coronary artery and transmural infarction of the left ventricular inferior wall with microvascular obstruction. 1A: Contrast enhancement-steady state free precession shows the infarcted myocardial area; 1B: Late gadolinium enhancement shows the infarcted myocardial area; 1C: The infarcted myocardial area is included in the red solid line in the figure, and the contralateral blue box is the remote myocardial area of interest.

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图2  男，69岁，诊断为回旋支近端重度狭窄（红箭所示）。1A：对比增强平衡稳态自由进动序列对梗死心肌的显示（红箭头所示）；1B：晚期钆对比增强序列对梗死心肌的显示（红箭头所示）；1C：参照美国心脏协会牛眼图进行节段水平后处理分析，蓝色节段为梗死节段。
Fig. 2  A 69-year-old male, severe stenosis of the proximal circumflex artery (red arrowhead). 1A: Display of infarcted myocardium by contrast enhancement-steady (red arrow); 1B: Display of infarcted myocardium by late gadolinium enhancement (red arrowhead); 1C: Segment level post-processing analysis based on American Heart Association bull's eye map, blue represents the infarct segment.

1.5 统计分析

       采用离线统计软件（MedCalc 15.6.1）进行数据处理与分析，STEMI组和对照组的一般资料数据为连续变量，包含临床资料、心功能资料、影像资料、图像定量质量评价等，图像定性质量评价为分类变量。连续变量进行正态分布检验后采用x¯±SD表示，分类变量采用%表示。两组数据间比较采用独立样本t检验或卡方检验。预测诊断价值分析采用ROC曲线。一致性评价应用组内相关系数（intra-class correlation coefficient, ICC）进行比较，ICC>0.75代表一致性好，0.4≤ICC≤0.75代表一致性良好，ICC<0.4代表一致性较差。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

       STEMI组患者，年龄（71±11）岁，体质量指数（26±3）kg/m²，心率（69±10）次/分，舒张末期容积（79±10）mL，收缩末期容积（42±6）mL，射血分数45%，水肿心肌（26±4）%LV，梗死心肌（11±2）%LV。与健康对照组相比，STEMI组糖尿病患者、高脂血症患者、吸烟患者比例较高（P<0.05）；舒张末期容积、收缩末期容积、射血分数较低（P<0.05），如表1所示。

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表1  STEMI组与健康对照组的一般资料
Tab. 1  Comparison of clinical data between STEMI group and healthy volunteer group

2.2 图像质量评价

       50例STEMI患者和50例健康对照组均顺利完成CMR检查，STEMI组1例患者因屏气不佳定性评价为1分，STEMI组和健康对照组各有1例因患者自身体重较大，图像噪声明显，评分为2分，剩余STEMI组48例患者和健康对照组49例的CMR影像均可达到诊断水平，且两组间差异无统计学意义（P>0.05），如表2所示。

       STEMI组心肌SNR略低于健康对照组，差异无统计学意义（P=0.673）；血池的SNR，STEMI组显著低于健康对照组（P<0.001）。显示，CE-SSFP电影序列显示，STEMI组心肌与血池的CNR高于健康对照组，差异具有统计学意义（P<0.001），如表2所示。

       两名医师对心肌SNR、血池SNR、心肌与血池的CNR等参数评价的组间一致性较高，ICC值分别为0.91，0.85，0.89，结果均大于0.75。

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表2  CE-SSFP序列的图像质量评价
Tab. 2  Image quality evaluation of CE-SSFP sequences

2.3 MVO诊断效能

       48例STEMI患者共计816个节段纳入分析，LGE有效识别>5SD的阳性节段95个，阴性节段721个。CE-SSFP电影序列有效识别大于2SD的阳性节段197个，阴性节段619个；诊断医师定性识别阳性节段220个，阴性节段596个。以LGE的5SD为基准，CE-SSFP电影序列人工识别MVO的敏感度为91.38%，特异度为91.88%，约登指数为0.833；以2SD评价MVO的敏感度为90.23%，特异度为89.94%，约登指数为0.802。针对CE-SSFP电影序列，两种方法的曲线下面积分别为0.931和0.909，如图3所示。

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图3  对比增强平衡稳态自由进动序列对微循环阻塞的诊断效能。
Fig. 3  Diagnostic performance of contrast enhancement-steady state free precession sequence for microvascular obstruction.

3 讨论

       本研究应用CMR CE-SSFP电影序列评价老年STEMI患者缺血再灌注后的MVO，结果显示CE-SSFP序列可获得优质的图像质量，注射对比剂后心肌与血池的CNR显著提高，利于MVO的动态显示。诊断医师通过CE-SSFP序列可敏锐捕捉MVO的发生与发展，对临床预后评价起到重要的支撑作用。

3.1 CE-SSFP序列成像特点

       CMR具有“一站式”成像特点，多模块序列的结合可从心肌结构、运动、组织特征等方面综合进行评价，是STEMI患者缺血再灌注后必不可少的检查项目之一^[21]。近年来，随着影像技术的发展，研究证实MVO首先出现在梗死核心的中央区域，随时间逐步向心外膜以“瀑布式”渗透、延伸^{[22, 23]}。LGE序列是检测并定量MVO的最佳影像检查方式^[24]。本文选取老年STEMI合并MVO患者作为研究对象，CMR的采集时间窗为直接PCI后一周内，属于急性炎性水肿期，梗死区域内异质性病理结构交杂混合，可包含水肿、出血、炎性细胞浸润、梗死心肌和健康心肌等多种组织成分。此时加入CE-SSFP序列对MVO进行动态评估，可弥补因MVO体素较小（部分容积效应导致信号异常平均）的漏诊情况发生^[25]。同时，LGE序列成像属于空间上短轴位、四腔心、两腔心的心肌二维切片静态图像。CE-SSFP电影序列是CMR扫描模块中重要的组成部分，既往主要功能在于动态捕捉左心室由舒张期到收缩期这一完整心动过程，用于评价心肌功能。本文结合LGE序列，发现CE-SSFP可在空间上协同检出MVO，显著提高临床诊断效能。HANSEN等^[26]研究通过动物模型，在组织病理学上验证CE-SSFP可用于评价心肌水肿，与病理组织染色结果无显著偏差，结合LGE序列支持使用CE-SSFP序列进行亚急性期心肌梗死的有效评估。RAFF等^[27]对80例急性心肌梗死患者的MVO整体检出率与影响范围进行研究，结果显示与LGE序列的相关一致性分别为0.96和0.88。这提示本文应用CE-SSFP评估MVO具备可行性，但上述研究仅描述了电影序列的扫描参数，对序列原理、采集过程，以及影响图像质量的质控因素尚未描述。因此，本文试通过扫描策略中重要参数的分析，结合质控因素逐一展开技术探索。

3.2 CE-SSFP序列原理及图像质量评价

       CE-SSFP序列临床扫描需基于原理的三个层面。第一，结构上平衡，即层面选择梯度、相位编码梯度、频率编码梯度均呈大小相同，方向相反的平衡状态^[28]。以平衡稳态持续采集图像信号，不仅序列稳定且SNR会显著提高。本文研究中STEMI组与对照组均获得了较高的图像质量，在心肌、血池、心肌与血池的对比上也获得了较高的SNR和对比度，这是保证CMR采集流程顺利推进的前提条件。第二，融合回波。CE-SSFP采集的信号是各种回波融合的信号，信号强度大，SNR优于常规梯度回波，且三个梯度场完全平衡，因此对心肌血池内的血液具有补偿作用，能够更好地显示MVO与心肌、与血池的对比。第三，与SSFP回波对比，CE-SSFP序列产生的是T2/T1对比^[29]，比值越大图像信号强度越高。本文通过对比增强后采集心脏电影序列，利用钆对比剂降低组织T1弛豫时间，使得心肌组织信号进一步提升。本文研究结果显示STEMI组的心肌与血池CNR较对照组显著提高，也为MVO的组织结构在CE-SSFP序列中由血池至心外膜逐步显示“白-黑-灰”做出了重要铺垫。相比LGE序列，MVO在梗死心肌中以心内膜向心外膜延展，但由于LGE序列血池为低信号（即“黑”），MVO也为低信号，这就大大增加了信号被平均的可能，以至于出现部分的漏诊。

3.3 CE-SSFP序列图像采集和MVO的有效识别

       CE-SSFP电影序列采集同样易受到个体因素的干扰而导致失败，特别是磁共振兼容心电信号的采集。CE-SSFP采用回顾式心电采集方法，在一个心动周期内连续采集数据。实际应用中，每个心动周期内连续采集12~16个“像格”图像，然后将“像格”数据填充至K空间线内以“a”标记，第二个节段则以“b”标记，最终将获得12~16幅完整图像，再通过后处理插值技术，形成固定帧的电影序列。既往研究表明^[30]，STEMI合并MVO有30%~50%的患者即使成功接受PCI血管再通，仍会出现心电信号ST段不回落的情况。如果CE-SSFP的图像采用256个频率方向编码，设定75%的相位编码，那么填充K空间则需要64条线完成，因此至少需患者5个心动周期才能顺利采集完成。本文中为适应老年STEMI患者的ST段不完全回落，将“像格”适当增大至上线（即16），以此减少采集时间，降低心动周期采集数目，尽可能达到同一期相填充至同一条K空间线上。实践表明，“像格”不能无限提高，一方面由于磁共振的射频性能受限，回波间隔最低保持在2 ms左右；另一方面运动伪影也会随即严重，导致图像质量下滑。本文STEMI组患者平均心率为（69±10）次/分（<75次/分），还可适当调整增大平均激励次数，以减少患者屏气时间。因此，CE-SSFP电影序列因MVO的存在需结合患者个体化情况，适当调整参数，方能保障临床诊断。

3.4 CE-SSFP序列的质控因素

       本文研究最后结合CE-SSFP电影序列的质控因素，展开了针对MVO诊断效能的研究。首先，要明确CE-SSFP序列在每1个心动周期内需要采集的K空间线条数目。CE-SSFP以节段采集的方式填充K空间，需根据患者心率特点适当调整。当心率较低时，心肌运动的冻结窗在舒张末期，而当心率较快时则冻结出现在收缩末期^[30]。K空间线条数目过长、过短时均会导致1个心动周期无法采集稳定的数据，导致图像模糊。这也从侧面解释了对于MVO的诊断敏感性和特异性均有待进一步提高。本文研究中两名医师双盲评价，以节段水平为基准，记录CE-SSFP检出MVO的阳性节段，敏感度为91.38%，特异度为91.88%，约登指数为0.833，曲线下面积0.931，结果高于以2SD的阈值识别。究其原因，正是由于K空间填充后的插值计算，导致了MVO信号特征被加权平均，若仅略低于2SD，阈值也会将其排除在外。其次，是心率。就心率而言，CMR门控技术实质上是在绝对运动中寻求相对静止^[31]。理论上，距离R波相同时间段时心脏应该处于相同的运动时相，但MVO会导致ST段回落不全，这意味着每个心动周期的时间也在改变，距离R波相同时间点的心肌并非同一时相。因此，这也是导致诊断效能降低的原因之一。最后，局部匀场。CE-SSFP电影序列的回波时间极短，所采集的回波信号由自由感应衰减信号和射频回波信号组成，对磁场均匀度要求高。因此完善磁场均匀度，才能确保射频脉冲的中心频率和质子的进动频率最大限度地重叠，保证亮血信号的产出。

3.5 本研究的局限性

       本文研究具有以下局限性：（1）本文为单中心研究，样本量较小，男女比例不均，可能会对数据结果产生偏倚，未来还需大样本量的多中心研究进行进一步分析；（2）本研究仅纳入了老年STEMI伴发MVO组群，还需纳入更多年龄层、更为广泛的人群以探究CE-SSFP序列的普适性；（3）本研究为横断面研究，没有进行纵向研究以观察合并MVO的STEMI老年患者是否会出现严重心衰等。

4 结论

       综上所述，老年STEMI合并MVO患者临床较为常见，为使患者PCI后更多获益，完善的CMR扫描采集流程和策略、对CE-SSFP电影序列重要参数的掌握与运用是满足临床个体化、精准影像评估的有效途径^[32]。MVO的发病机制是复杂的，且多种机制共同参与，及时、准确地有效识别，是制订预后治疗策略的第一步。