心血管磁共振成像

心血管磁共振成像 （cardiovascular magnetic resonance，CMR^[1]）簡稱心臟磁共振^[2]，是一種評估心血管系統的功能與結構（形態、功能、組織、灌注、血流）的一種非侵入式醫學成像技術。它運用磁共振成像基本原理，針對心血管系統成像的特殊困難，優化現有的MRI成像技術，使其具有臨床價值。優化序列設計的重點主要在心電門控和快速成像技術兩方面。結合這些不同的技術，組成的方案就能對心血管系統中的主要功能、形態和結構等進行評估。

歷史和命名

核磁共振 (NMR) 現象最初是由物理學家拉比在對在分子束(1938)研究中發現, 隨後布洛赫和珀塞爾將它推廣到了固體和液體中(1946)。這兩項工作分別被授予1944年和1952年的諾貝爾獎。對縱向馳豫時間和橫向馳豫時間的進一步研究，產生了核磁共振波譜學。1973年，第一個基於核磁共振原理產生的簡單圖像面世。緊接着在1977年，利用核磁共振原理，第一個醫學圖像也產生了，此技術在20世紀80年代初應用在臨床上。1984年，核磁共振(NMR)成像更名為磁共振成像(MRI)。磁共振成像速度比較慢，容易產生移動偽影。由於呼吸和心跳運動的影響，早期磁共振成像不能對心臟進行成像。隨後，技術的發展利用心電門控、快速成像技術和屏氣等方法，解決了呼吸和心跳引起的成像困難。近期，心血管磁共振成像(CMR)技術漸趨成熟和複雜。目前，CMR技術已可以為心臟作電影成像，也可以無創性地為心肌定性，辨別它正常與否（例如，CMR可以分辨心肌的脂肪浸潤、水腫、鐵含量、急性心肌梗塞或纖維化）。

隨着磁共振成像和心血管影像應用變得越來越複雜，臨床應用越來越重要，心血管核磁共振學會(SCMR)便應運而生。[1] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） SCMR 成立於1996年，該學會代表了在心血管磁共振研究和應用領域工作的醫生，科學家和技術專家，並作為他們的倡導者。作為一個獨立的機構，學會目的是希望通過教育、質量控制、研究和培訓等方法，致力於進一步推動並發展心血管磁共振技術的研究和臨床應用。其學術期刊Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance(JCMR)於1999年發表，並在2008年開放給非會員閱覽。「心血管磁共振」 (CMR)逐漸成為這一領域的代名詞。

物理

CMR的成像原理與其他磁共振成像技術基本原理類似，其關鍵點是利用心電門控技術，把數據採集的時間控制在心臟跳動周期的某一時段之內。大多數的CMR技術，都以身體水分子中的氫原子（一種化學元素）作為磁共振信號源，因為它在人體內的含量最豐富。CMR不使用電離輻射，它使用磁場的改變和射頻(RF)脈衝，由於脈衝與病人自身的氫原子核間的共振現象，病人吸收了射頻能量。當這些能量發出時，通過線圈的檢測，轉換成電信號，再利用算法將其轉換成圖像。

技術

CMR包括了多種不同的技術。把這些技術結合起來便可以對心臟和血管系統進行綜合評估。例子如下：

不使用造影劑顯示心肌疤痕或脂肪

此應用通常會使用快速自旋迴波序列，此技術會產生靜止、高分辨率、有黑血效果的圖像。在某些情況下，通過這些圖像內不同組織之間的內在對比度可以識別異常心肌。

心臟功能電影成像

心肌的電影圖像可以利用實時CMR成像技術得到，但此方法圖像質量有限。最普遍的方法是通過使用心電門控及k-空間分段採集方法，在多個心動周期內來獲得一個心動周期每個階段的圖像。該技術形成了利用CMR進行心臟功能評估的基礎。這些方法產生的是亮血圖像，其中的（亮）血與（黑）心肌之間的對比度可以幫助區分血和心肌。此技術通常會採用平衡穩態自由進動(SSFP)序列，亦被稱為TrueFISP、b-FFE或Fiesta，不同的廠商對它有不同的稱呼。

利用SSFP得到的四腔心圖像

梗塞對比成像

在注射造影劑後5到10分鐘，心肌的疤痕能得到清晰的呈現。MRI所採用的造影劑通常是包含釓的DTPA。利用特殊的技術--翻轉恢復梯度回波序列，正常的心臟肌肉表現為黑色，而梗死區域呈現明亮的白色。

灌注

在缺血性心臟病的病人中，心臟肌肉會由於冠狀動脈狹窄而缺氧（特別是在壓力下），從而產生心絞痛。檢查此類病人，會給他們注射腺苷(adenosine)及造影劑，由於腺苷的作用，冠狀動脈狹窄處出現短暫的灌注不足，造影劑通過冠狀動脈灌注到心肌而產生的信號增強效應也減小。從而在CMR的圖像中，正常的心肌與缺血的心肌產生對比。這種方法可以幫助了解心肌是否存在灌注不足，以及它發生的位置，幫助指導冠狀動脈狹窄的治療方案。

其他應用

在心血管疾病的臨床診斷中，CMR能發揮很大的作用。相比其他的醫學成像方法，CMR的優勢在於成像質量高、非侵入性、準確、無電離輻射；其缺點是費用高，採用的地方不多，需要專業的操作者，技術亦缺乏大量的臨床結果(clinical outcome)。

兒童先天性心臟病

先天性心臟缺陷是兒童出生缺陷類型中最常見的一類，準確的診斷對正確的治療計劃至關重要。CMR可以不使用X射線和不侵入人體，並且提供關於先天性心臟病機理的全面信息。它很少被當做唯一的先天性心臟病檢測手段，通常與其他技術一起結合使用。一般來說：選用CMR作臨床檢查是基於以下幾個理由：1）當超聲心動圖不能提供足夠的診斷信息；2）替代有風險的心導管術，包括運用X-射線技術產生的輻射；3）提供CMR特有的心血管信息，例如：血流速度和識別心臟腫瘤；4）當臨床評估和其他診斷測試結果不一致時。

例如，CMR在以下病例的診斷中起很大的作用：四聯症、大動脈轉位、主動脈縮窄、單心室心臟病症、異常的肺靜脈、心房間隔缺損，馬凡氏綜合徵、血管環、冠狀動脈起源異常及心臟腫瘤等。

運用CMR檢查兒童，通常持續15至60分鐘。為了避免圖像模糊，孩子在測試時必須保持不動，一般來說，大多數7歲或以上的兒童可以很好的跟醫生合作。如果孩子不合作，可以通過其他的方式確保檢查成功，例如經過適當的安全檢查，父母可以進入MRI掃描儀的房間，陪伴他們的孩子完成檢查；一些中心會通過讓孩子聽音樂和看電影來減少他們的焦慮和提高合作度；如果孩子不合作，就必須使用全身麻醉或鎮靜藥物；對於非常年幼的嬰兒，可以在他們熟睡的時候進行檢測。

不同的磁體類型

CMR掃描儀必須很先進。對於心臟成像，開放磁體不是很適合，因為它們不能很好地應對心跳的影響。現在主要應用兩種磁場強度的掃描儀--1.5T 和3T。3T的優勢在於它的高信噪比，它在灌注成像中具有特別的優勢。但3T的缺點是太貴以及潛在的影響圖像質量的偽影。

培訓

CMR的培訓正在快速的發展，也已變得正規化。培訓現在是分階段，並開始有資格認證。任何人如果考慮選擇CMR作為他的事業，培訓的資源可以在這裡找到here

參考

^ 馮長靜, 楊旗. 心血管磁共振成像機遇與挑戰——中國十年來發展成果及展望 [J] . 磁共振成像, 2022, 13(10) : 66-70,78. DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2022.10.009.
^ 張華瑩, 朱樂怡, 趙世華, 等. 2022年心臟磁共振研究進展 [J] . 磁共振成像, 2023, 14(6) : 133-138,144. DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2023.06.024.
^ Case of the Week Number 06-01. Left Atrial Myxoma. Society for Cardiovascular Magnetic Resonance. 2016-10-21 [2016-12-02]. （原始內容存檔於2009-01-16）.