在7T下使用B1匀场与3T磁共振成像的心脏功能和心肌应变分析

《The International Journal of Cardiovascular Imaging》：Cardiac function and myocardial strain analysis at 7T using B1 shimming in comparison to 3T magnetic resonance imaging

　　

由于发射B₁幅度的空间异质性，7特斯拉下的心脏磁共振成像（MRI）仍远未达到临床成熟。已提出不同策略来减轻可能导致检查时间显著增加的信号变化。本研究旨在建立一种使用单一B₁匀场组在7T下进行电影成像的高效工作流程，并探讨场强对容积和应变参数的影响。在3T和7T下对十名志愿者采集了长轴和短轴图像。在7T下，采集B₁图以计算单一B₁相位匀场向量，并将其应用于整个检查。图像质量评估由两名放射科医师进行。双心室容积参数由两名读片者评估。进一步使用特征追踪（feature tracking）评估双心室功能的峰值应变。7T下获取的长轴图像的图像质量和对比度劣于3T，但所有图像均被认为具有诊断可用性。与3T相比，7T轻微低估了左心室容积，差异保持在绝对值10%以下，因此具有极小的临床相关性。应变参数未受场强影响。单一B₁匀场组提供了无显著信号丢失的心脏激励模式。7T下中度的残余B₁变化和降低的心肌-血液对比度并未妨碍定量或诊断质量。结论：可在7T下实现用于心脏功能和应变分析的心脏电影成像的高效工作流程。

**论文解读：基于B₁匀场的7T与3T心脏磁共振成像的心功能与心肌应变对比研究**

**研究背景与问题**
超高频磁共振成像（ultra-high field MRI, 7T MRI）在体部成像中展现出临床潜力，但因其射频波长更短导致发射B₁⁺幅度存在严重空间不均匀性，心脏MRI在7T下仍未在临床应用中确立。不同策略（如静态平行发射（static pTX，即B₁⁺匀场）和动态平行发射（dynamic pTX，如spokes脉冲或k_T-point脉冲））被提出以减轻这些不均匀性，但动态pTX可能延长脉冲持续时间，增加回波时间（TE）和重复时间（TR），导致整体检查时间显著增加。心脏作为相对较小的器官，理论上可通过B₁⁺匀场在7T下实现均匀的B₁⁺幅度，但以往研究缺乏与3T的系统对比、专用射频优化及先进硬件（如单通道发射线圈）。此外，心肌应变分析（尤其是基于特征追踪（feature tracking, FT））在7T下尚未有报道。因此，本研究旨在：①建立尽可能短的7T专用静态B₁⁺匀场高效工作流程；②探究单一B₁⁺匀场值组能否提供可靠图像质量；③检验空间分辨率或场强对容积和心肌应变参数的影响。论文发表在《The International Journal of Cardiovascular Imaging》。

**主要技术方法**
研究人员前瞻性招募10名健康志愿者（27±4岁，7男3女，平均体重指数23.1±3.2 kg/m2），同一天内分别进行3T（MAGNETOM Prisma，使用标准32通道接收体部线圈）和7T（MAGNETOM Terra，使用8通道发射/32通道接收体部阵列线圈）扫描。7T下，采用静态B₁⁺相位匀场：基于2D FLASH序列获取三个横向层面的相对B₁⁺图，在包含左心室（LV）和右心室（RV）的感兴趣区（ROI）内通过最小化B₁⁺幅度的变异系数（CV）计算单一相位匀场向量，并应用于后续所有采集。图像序列包括2、3、4腔心及短轴（SA）叠层（覆盖LV），每种均以低分辨率（low-res）和高分辨率（high-res）采集。3T使用平衡稳态自由进动（bSSFP）序列，7T使用扰相梯度回波（GRE）序列。两名放射科医师独立评估图像质量（Likert 4分制），两名读片者使用cvi42软件进行双心室容积和峰值应变（全局纵向应变GLS、全局周向应变GCS、全局径向应变GRS）定量分析，并计算血-心肌对比噪声比（CNR）。统计采用重复测量广义线性模型和组内相关系数（ICC）。

**研究结果**

**B₁⁺相位匀场**
整个B₁⁺匀场流程（包括数据采集、传输、三个ROI勾画和优化）耗时4-5分钟。匀场前，CV均值为61.5±5.5%，发射效率（η_B1⁺）均值为36.8±5.8%。采用均匀性优化方案后，CV降至23.3±4.5%，η_B1⁺升至54.5±3.1%；效率优化方案下，CV降至38.5±8.2%，η_B1⁺升至66.1±2.2%。均匀性方案提供的单匀场组在心脏区域无显著信号丢失，但7T图像在心脏外区域仍存在信号变化。

**定性图像分析**
7T长轴图像的总体图像质量和对比度劣于3T（p<0.05），但所有图像均具有诊断可用性。短轴图像在7T低分辨率下的对比度较低。3T低分辨率图像在伪影行为（短轴和长轴）及长轴图像质量上优于高分辨率图像。7T与3T间在整体伪影行为上无显著差异。两名读片者间一致性良好，仅3T高分辨率长轴图像存在部分差异。

**定量图像分析**
与3T相比，7T下LV舒张末期容积（EDV）和收缩末期容积（ESV）显著较低（低分辨率：EDV差-10±6 ml，ESV差-7±4 ml；高分辨率：EDV差-10±8 ml，ESV差-6±5 ml），而LV心肌质量显著较高（低分辨率+13±7 g，高分辨率+13±6 g）。3T和7T下低分辨率与高分辨率之间在LV容积和质量上也存在显著差异。LV应变参数（GLS、GCS、GRS）无显著场强影响。RV仅在3T下低分辨率与高分辨率间在径向和周向应变上存在差异。血-心肌CNR在7T下约为3T的1/4。大多数容积参数的ICC为0.82-0.99，显示读片者间一致性优秀，仅射血分数（EF）部分为中等一致性。

**讨论与结论**
7T下使用单一B₁⁺相位匀场向量可提供无显著信号丢失的激励模式，残余B₁⁺变化（如1例高BMI志愿者左心房区域信号阴影）未妨碍定量或诊断。7T GRE序列心肌-血液对比度降低，尤其在长轴图像中，需更多轮廓修正，但短轴自动轮廓检测可靠。与bSSFP相比，GRE序列可能低估LV容积、高估质量，这与既往1.5T/3T研究一致。所有容积差异均低于绝对值10%，临床意义极微。应变参数不受场强影响，表明7T可提供与3T等效的应变分析能力。静态B₁⁺匀场无需修改临床序列，相比动态pTx具有操作简便的优势，而动态pTx（如2-spokes或4-k_T-point）虽能进一步改善均匀性但需额外校准。本研究局限性包括样本量小、仅包括健康志愿者、未涉及患者及除电影外的其他心脏磁共振序列。结论：研究人员实现了7T下快速高效的心脏电影检查工作流程，在功能和应变参数测量上与3T可靠一致，表明7T可常规进行双心室功能评估且无显著限制。