综述：心血管磁共振成像心脏脂肪——一篇最新技术综述

本综述系统阐述了心血管磁共振（CMR）脂肪-水分离（FWS）技术的物理原理、方法演变及临床应用。文章详细介绍了化学位移选择性成像（CHESS）、短T1反转恢复（STIR）及多回波Dixon（如IDEAL和VARPRO）等关键技术，强调了其在心肌脂肪浸润（ACM）、脂肪瘤样化生（LM）及心外膜脂肪（EAT）量化中的诊断价值。作者指出FWS与晚期钆增强（LGE）结合可精准区分纤维脂肪浸润与单纯纤维化，为心律失常性心肌病（ACM）和缺血性心肌病（ICM）的风险分层提供新视角。推荐从事心脏影像学、心律失常研究和心血管疾病管理的临床医生及研究者阅读。

　　

脂肪-水分离技术的物理基础

脂肪在组织中主要以三酰甘油（triglycerides）形式存在，其质子受电子云屏蔽，导致T1弛豫时间显著短于水，且氢质子共振频率略低于水分子。这种频率差异称为“化学位移”（chemical shift），其值通常取3.3–3.5 ppm（百万分之一）。化学位移是场强无关常数，但实际频率差（Δf）与磁场强度（B₀）成正比，计算公式为Δf = 3.5 ppm × B₀ (T) × 42.58 MHz/T。高场强下化学位移效应更显著，但伪影也更易放大。

脂肪成像技术演进

早期脂肪抑制技术如化学位移选择性成像（CHESS）通过脂肪选择性射频脉冲加扰相梯度实现脂肪信号抑制，但易受B₀/B₁不均匀性影响，且脂肪短T1特性可能导致信号恢复。STIR技术利用脂肪短T1特性在零点采集信号，但会无差别抑制所有短T1组织（如钆对比剂增强区域），且信噪比（SNR）较低。

1984年Dixon提出的两回波方法通过同相位（in-phase）和反相位（opposed-phase）图像加减生成“纯水”和“纯脂”图像，但无法校正场不均匀性导致的脂水互换。多回波Dixon技术（如IDEAL和VARPRO）通过多个回波时间（TE）采样联合场图估计，显著提高分离精度。VARPRO在线性（水脂信号幅值）与非线性（场不均匀性）参数分离中表现更优，尤其适用于心脏成像。结合相位敏感反转恢复（PSIR）LGE技术，可同步显示纤维化与脂肪浸润。

多回波Dixon兼容快速自旋回波（FSE）、梯度回波（GRE）和稳态自由进动（SSFP）序列。平衡SSFP（bSSFP）虽提供优异组织对比，但易产生带状伪影且需短TR，与多回波采集存在矛盾。最新进展包括自由呼吸运动校正、深度学习重建算法及脂肪分数（FF）映射，后者可校正T1/T2*衰减实现定量分析。

多回波FWS实践：采集协议

临床多采用GRE序列，3–4个回波采集，ECG门控分段采集，自由呼吸方案适用于难屏气患者。单次激发回波链读出结合单极梯度可减少伪影。典型1.5T参数：带宽约1000 Hz/像素，TE间隔2.2–2.5 ms，TR 10–12 ms。虽单回波图像噪声较高，但多回波重建通过信号平均补偿SNR损失。

电影成像中，bSSFP多回波方案需平衡TR与TE以避免稳态破坏，但会延长屏气时间（达20–27秒）。运动校正框架和压缩感知技术正逐步解决此问题。多回波Dixon还可与双反转恢复（DIR）黑血或PSIR LGE序列结合，提升右心室壁或纤维-脂肪相关性显示能力。

FWS的临床应用

非病理性心脏脂肪

正常心脏常见心外膜及心包外脂肪，老年人群中心肌内脂肪浸润发生率超50%，但无伴随纤维化或炎症时多为良性。常见部位包括右心室插入点、房室沟及房间隔（脂瘤样肥大）。

心脏肿瘤

CMR是心脏肿瘤评估金标准。传统脂肪抑制序列易因场不均匀性导致misregistration，而FWS提供全场均匀对比，结合T1/T2加权、灌注及LGE成像可精准鉴别脂肪瘤、脂肪肉瘤等病变。

慢性心肌梗死与缺血性心肌病

心肌梗死后脂瘤样化生（LM）与恶性室性心律失常（MVA）风险相关。成纤维细胞可向脂肪细胞转化，构成VT电路基质。LGE显示纤维化区域，FWS则同步凸显脂肪信号，二者结合可识别LM区域。

非缺血性心肌病

扩张型心肌病（DCM）中约13%患者存在纤维脂肪浸润，多呈中膜或心外膜分布，与LGE模式重叠，提示预后更差。心律失常性心肌病（ACM）中纤维脂肪替代是主要特征，现代FWS技术可清晰显示右心室/左心室受累区域，2023年ESC已将其纳入表型诊断标准。其他如Duchenne肌营养不良相关心肌病亦见类似改变。

心包与心外膜脂肪

心外膜脂肪（EAT）与冠状动脉疾病、心房颤动及射血分数保留性心衰（HFpEF）相关。其分泌的脂肪因子可促进心房纤维化与心律失常基质形成。3D FWS技术可实现EAT体积量化，深度学习算法已证明其预后价值。

冠状动脉磁共振血管成像

FWS生成的“纯水”图像可抑制冠状动脉周围脂肪，提升管腔显示效果。1.5T及3T场强下均证实其优于传统脂肪抑制技术（如SPIR），且无需对比剂即可实施。

结论

FWS CMR技术通过精准脂肪可视化与量化，为心血管疾病诊断、风险分层及机制研究提供强大工具。其与LGE的联合应用有望革新心律失常性疾病的临床管理策略。