《Magnetic Resonance Imaging》：Comparison of semi-automatic myocardial scar segmentation methods on black-blood late gadolinium enhancement images
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目的：心肌瘢痕量化是患者预后评估的关键。黑血晚期钆增强（LGE）成像通过同时置零血液与心肌信号，改善了瘢痕可视化，解决了亮血LGE中血液-瘢痕界面对比不足的问题。由于半自动方法缺乏共识，瘢痕分割常依赖手动操作，耗时且依赖操作者。研究人员在配准的亮血与黑血LGE
目的：心肌瘢痕量化是患者预后评估的关键。黑血晚期钆增强（LGE）成像通过同时置零血液与心肌信号，改善了瘢痕可视化，解决了亮血LGE中血液-瘢痕界面对比不足的问题。由于半自动方法缺乏共识，瘢痕分割常依赖手动操作，耗时且依赖操作者。研究人员在配准的亮血与黑血LGE图像上评估半自动瘢痕分割算法。方法：纳入20例缺血性心脏病患者。在1.5 T系统于舒张中期采集屏气短轴2D全心联合亮血与黑血SPOT及参考PSIR图像。两名专家在两类图像上手动分割左心室壁与瘢痕。在黑血SPOT图像上应用n-SD（n取2至15）、FWHM与Otsu阈值法。测量所有分割的骰子相似系数（DSC）、瘢痕范围、体积及透壁程度。结果：手动瘢痕分割在SPOT上的组内（DSC：87.9%[85.1%–88.8%]）与组间（87.3% [79.4%–89.4%]）DSC均高于PSIR。SPOT与PSIR的瘢痕范围与体积一致，一致性中度至良好（0.59 < ICC < 0.77）。6-SD获最高DSC（81.3%[73.7%–76.8%]），7-SD、8-SD与3-SD分别给出最准的瘢痕范围（偏倚(SD)：?0.8%(9.6%)）、体积（偏倚(SD)：0.5 mL(7.1 mL)）与透壁程度（偏倚(SD)：?0.29%(10.70%)）。结论：为亮血成像开发的常规半自动瘢痕分割算法可用于黑血成像。需在更大人群中验证以确定并优化最准确方法。
研究背景与动机
心肌组织评估在缺血与非缺血性心肌病中对预后判断与疗效指导至关重要，其中瘢痕的有无、范围与分布是心脏事件风险的关键预测因子，也是构建心脏数值孪生模型与指导房/室性心律失常导管消融的核心要素。晚期钆增强心脏磁共振（LGE-CMR）是瘢痕显示与组织定性的金标准，常规反转恢复或相位敏感反转恢复（PSIR）等亮血序列通过置零健康心肌信号获得瘢痕-健康心肌对比，但在血液-瘢痕界面常因对比不足而漏诊微小或心内膜下瘢痕。黑血（及灰血）技术通过置零健康心肌并部分或完全抑制血液信号以提升瘢痕-血液对比，却因缺失解剖边界信息而难以直接提取瘢痕透壁度与范围。手动分割耗时且操作者依赖，常规基于阈值的半自动方法（n-标准差法 n-SD、半高全宽法 FWHM）多在亮血图像验证，黑血场景应用稀少。新型SPOT（Scar-specific imaging with Preserved myocardial visualizaTion）序列单次采集配准的亮血与黑血LGE，亮血提供心内/外膜解剖、黑血强化瘢痕显影，为“在黑血图像上半自动分割瘢痕”提供了可能。研究人员据此提出三问：黑血SPOT手动分割是否比亮血PSIR可重复性更高？两者瘢痕量化参数是否一致？亮血常规半自动阈值法能否迁移至黑血？论文发表于《Magnetic Resonance Imaging》。
主要关键技术方法
回顾性纳入2021年3月至2023年6月某院20例已知慢性缺血性心脏病患者（90%男性，年龄50–75岁，共135张图像），使用1.5 T西门子MAGNETOM Aera系统，钆特酸葡胺0.2 mmol/kg注射后12分钟采集屏气短轴2D SPOT（联合亮血+黑血）与匹配PSIR参考图。左心室壁心内/外膜由两名专家在亮血SPOT与PSIR上手描（排除乳头肌与小梁），间隔两月重复以获得组内/组间手动集；瘢痕在黑血SPOT与PSIR上手描。半自动流程为：将亮血SPOT所得左室壁轮廓传播至黑血SPOT，依次运行n-SD（n=2–15，远隔心肌ROI定均值+标准差）、FWHM（梗死内ROI定最大信号强度25%与50%阈值）、Otsu阈值（仅限左室壁内自动二分类）。用MUSICardio软件与Python 3.13实现，以DSC评价空间重叠，以ICC与Bland–Altman评价瘢痕范围（占左室壁%）、体积（mL）、透壁程度（centerline chord法）的一致性。
研究结果
3.1 左心室壁分割：左室壁手动DSC在SPOT与PSIR基底段最高；全局组内DSC SPOT 83.5% vs PSIR 84.1%，组间79.5% vs 81.8%，PSIR略优但差幅小。左室体积组内ICC SPOT 0.98、PSIR 0.98，组间SPOT 0.74、PSIR 0.88，表明亮血解剖勾画两者均可靠。
3.2 瘢痕分割
3.2.1 手动分割：黑血SPOT手动瘢痕组内DSC 87.9%、组间87.3%，显著高于PSIR的81.8%与80.3%。瘢痕范围、体积、透壁度在SPOT上组内ICC 0.90–0.94、组间0.87–0.89，均达良好-优秀；PSIR仅中度（0.62–0.78）。SPOT与PSIR手动量化偏倚小（范围偏倚≤2.92%，体积≤2.90 mL，透壁≤11.26%），ICC 0.59–0.77，证实两序列临床参数可比。
3.2.2 半自动分割：平均耗时n-SD 4.75 s、FWHM 4.75 s、Otsu <1 s。DSC中位数6-SD最高（81.3%），Otsu 78.2%，FWHM-50% 74.1%，FWHM-25%仅57.7%；n>8时DSC递减。量化偏倚方面，7-SD瘢痕范围偏倚?0.8%±9.6%（ICC 0.62），8-SD体积偏倚0.5±7.1 mL（ICC 0.75），3-SD透壁偏倚?0.29%±10.70%（ICC 0.67）；Otsu与FWHM-50%偏倚更大。结论指向n-SD（6–8 SD）整体最优但未全面碾压。
讨论浓缩
研究人员指出，SPOT黑血模块同时置零健康心肌与血液，提升瘢痕-血液对比，使小/心内膜下瘢痕边界更清，从而降低手动勾画歧义；亮血bSSFP模块保留心内/外膜解剖，使左室壁轮廓可跨模态传播，构成“解剖+瘢痕”双对比闭环。SPOT与PSIR瘢痕范围/体积/透壁度偏倚小且ICC中度以上，说明黑血不扭曲瘢痕负荷估计，且可重复性更优。半自动法中原为亮血设计的n-SD、FWHM、Otsu均可嫁接到黑血SPOT（轮廓传播后），6-SD得最高DSC与最接近中位透壁度，7-/8-SD贴近范围/体积真值，最佳n值（6–8）略高于文献亮血常用5-/6-SD，源于黑血信号分布差异；Otsu与FWHM可用但偏倚大。作者明示局限：无组织学验证、仅慢性缺血人群、手动参考仍带观察者偏倚、半自动自身可重复性未评、单中心小样本、呼吸运动致极端基底/心尖片剔除。讨论强调黑血半自动分割当前应定位为“省时与标准化辅助”，终检仍需专家把关。
结论翻译
配准亮血与黑血SPOT LGE成像兼具改善的心肌瘢痕可视化（黑血对比）与解剖信息（亮血对比）。目标为比较SPOT上手动与半自动瘢痕分割算法。黑血SPOT手动瘢痕分割比金标准亮血PSIR可重复性更高，且给出相似的瘢痕范围、体积与透壁程度。亮血图像使用的常规半自动瘢痕分割算法可用于黑血并获与手动一致的分割。n-SD法（高n值6至8）相较手动分割一致性最优但未明确超越其余方法。因此分割表现仍具患者依赖性。
