目的1、通过流体模型,验证3T MRI相位对比法(PC-MRI)对血流动力学信息的反映能力,包括流向信息,流速测量的稳定性及准确性,优化选择正确的速度编码及速度编码方向,旨在为心血管疾病MRI血流动力学检查的临床应用提供依据。2、通过3T PC-MRI定量测量法洛四联症(TOF)术后远期随访患者肺动脉血流,并与超声心动图结果进行相关分析,旨在评价PC-MRI测量的肺动脉返流与右室容量及右室收缩功能的关系。3、通过3T PC-MRI对TOF术后远期随访患者三尖瓣血流评估,与超声心动图结果进行对照研究,探讨PC MRI评价TOF术后远期随访右室舒张功能的准确性,同时探讨三尖瓣血流评估结果与右室容量的关系。材料与方法1、自制流体模型一个。将流体模型中心置于线圈中心,平行放置的塑胶管与磁体长轴一致。常规横断面FSE T2WI及横断面FastCine PC序列。FastCine PC序列的扫描参数为TR/TE=自动选择最小重复时间/Min full,翻转角20°,FOV:200mm×200 mm,矩阵大小:256×256,ETL:1,激励次数:1,带宽:31.25khz。扫描层厚5.0mm,扫描时相为30个相位。采用一健康志愿者心率作为该序列的模拟心率(平均为73次/分)。进行以下FastCine PC序列扫描:第一组:固定流率2 ml/s,固定速度编码(velocity encoding,Venc)为100 cm/s。速度编码方向分别选择ALL,Slice,AP(前后),RL(右左),SI(上下),得到5组数据。第二组:固定流率2 ml/s,固定速度编码方向为Slice。速度编码值从20cm/s-200 cm/s逐渐递增,间隔为20 cm/s。共扫描得到10组数据。第三组:固定速度编码150 cm/s,固定速度编码方向为Slice。注射流率选择0 ml/s,及1 ml/s-5 ml/s逐渐递增,间隔为0.5 ml/s。共扫描得到10组数据。扫描所得数据使用segment软件进行分析。固定注射流率2 ml/s,固定速度编码方向为Slice,不同速度编码值时PC-MRI测得的流速与真实值之间的比较采用单样本t检验。固定速度编码150 cm/s,固定速度编码方向为Slice,不同注射流率时PC-MRI测得的流速与相应注射流率对应流速真实值之间的比较采用配对样本t检验。PC-MRI测量流速与注射流率进行相关分析,关联程度用Pearson相关进行检验,计算相关系数r。P＜0.05,认为具有统计学意义。2、2008年03月至2009年02月在广东省人民医院一个月内先后进行了心脏超声心动图及心脏MRI检查,进行TOF根治术随访共42例病人(男26例、女16例、年龄10～51岁、平均年龄18.7岁)。磁共振主要扫描序列及相应参数:电影Fiesta扫描序列(TR/TE=Minimum/Minimum,翻转角45°,带宽125 kHz,FOV35 cm×35 cm,矩阵大小160×224,扫描层厚8.0mm,层间距0 mm,激励次数1,phase FOV 0.75-1,扫描时相为20个相位)包括左室垂直长轴电影,四腔心电影,右室垂直长轴电影,多层短轴电影、三腔心及右室流出道电影;FastCine PC序列(TR/TE=自动选择最小重复时间/Min full,翻转角20°,带宽31.25 kHz,FOV40 cm×40 cm,矩阵大小256×128,扫描层厚5.0mm,激励次数1,Venc 150cm/s并在此基础上进行适当增加,以避免相位混淆。扫描时相为30个相位)进行肺动脉、主动脉、二尖瓣及三尖瓣血流测量,在血流方向上施加速度编码梯度场。将所有图像数据传至AW4.3 MR工作站,使用reportcard软件进行数据分析。PC-MRI测量肺动脉返流严重程度(轻度、中度、重度)与超声心动图显示肺动脉返流严重程度(轻度、中度、重度)进行相关分析,关联程度用Spearman等级相关进行检验,计算相关系数r_s。判断PC-MRI与超声心动图比较对肺动脉返流严重程度分级(轻度、中度、重度)的符合程度,计算kappa值。PC-MRI测量得到的肺动脉返流分数(PRF)、肺动脉平均反向血流量(ANF)分别与超声心动图测量的肺动脉返流面积进行相关分析,关联程度用Spearman相关进行检验,计算相关系数r_s。进行右室流出道补片组与跨瓣环补片组PC-MRI测量得到的PRF及肺动脉ANF比较,用Mann-Whtiney U检验进行检验。心功能不同分级时,PC-MRI测量得到的PRF及肺动脉ANF的比较,用Mann-Whtiney U检验进行检验。PRF与右室舒张末容积指数(RV-EDVI)、右室收缩末容积指数(RV-ESVI)、右室射血分数(RV-EF)、右室每搏量(RV-SV)的相关关系,关联程度用Spearman相关进行检验,计算相关系数r_s。以PRF不同严重程度(轻度、中度、重度)分组,比较不同分组间RV-EDVI、RV-ESVI、RV-EF、RV-SV差异有无统计学意义,用Kruskal-Wallis H检验统计量进行检验。P＜0.05认为具有统计学意义。3、2008年03月至2009年02月共42例进行了心脏超声心动图及心脏MRI检查的TOF随访病人中,将其中27例同时进行了二尖瓣及三尖瓣PC-MRI的病人资料纳入本阶段研究。使用Segement软件进行二尖瓣及三尖瓣数据分析,可得到三尖瓣E波峰值流速(Evelocity)、A波峰值流速(Avelocity)及E波峰值流率(Eflow)、A波峰值流率(Aflow)。PC-MRI测量的E波峰值流速(Evelocity)、A波峰值流速(Avelocity)分别与超声心动图测量的E波和A波峰值流速(Ev及Av)进行相关分析,关联程度用Pearson相关系数进行检验。Evelocity/Avelocity及Eflow/Aflow比值分别与超声心动图测量比值进行相关分析。Evelocity/Avelocity及Eflow/Aflow比值分别与超声心动图测量Ev/Av比值配对样本t检验。按照E/A＞1(无舒张功能障碍)及E/A≤1(有舒张功能障碍)分为两组,分别比较PC-MRI两种测量方法与超声心动图结果符合程度。按照E/A＞1(无舒张功能障碍,设为0组)及E/A≤1(有舒张功能障碍,设为1组)分为两组,比较PC-MRI两组间RV-EDVI、RV-ESVI、RV-EF及RV-SV统计学差异,用Mann-Whtiney U检验进行检验。P＜0.05认为具有统计学意义。结果1、第一组:速度编码方向Slice能正确反映液体流动方向信息,包括前向流动为低信号,反向流动为高信号。而速度编码方向为ALL者,前向及反向液体流动均显示为高信号改变,不能正确反映血流信息。速度编码方向为AP和RL者,相位图像上无模拟血管显示。速度编码方向为SI者,显示结果与Slice一致。第二组:固定流率2ml/s,固定速度编码方向为Slice时,速度编码设置为20、40、60、80 cm/s时,前向及反向流动为表现为不同程度相位混淆。速度编码为20 cm/s时,流动方向表现完全反转,前向流动表现为高信号,反向流动表现为低信号,但信号均较弱,与周围背景对比较差。而速度编码设置为40、60、80 cm/s时表现为前向流动低信号内出现不同程度高信号,而反向流动高信号中出现不同程度低信号。速度编码设置为100、120、140、160、180、200 cm/s时,均可正确显示前向流动液体低信号及反向流动高信号。速度编码设置为100cm/s-200 cm/s时测得的前向及反向流速与流速真实值之间差异无统计学意义(t=1.218,P=0.249)。在速度编码设置为100 cm/s-200 cm/s时,1个模拟心动周期内,PC-MRI能够稳定测量流速。第三组:固定速度编码150 cm/s,固定速度编码方向为Slice时,不同注射流率与流速关系。注射流率在3.5 ml/s-5 ml/s,可见明显相位混淆伪影。注射流率分别为0、1、1.5、2、2.5及3 ml/s时前向及反向流速PC-MRI测量值与注射流率呈线性相关关系,流速随注射流率增加而增大(r=0.999,P＜0.001)。不同注射流率PC-MRI流速测量值与流速真实值之间差异无统计学意义(t=0.100,P=0.922)。2、对肺动脉返流严重程度(轻度、中度、重度)的测量,PC-MRI与超声心动图结果具有明显正相关性(r_s=0.606,P＜0.001)。超声心动图显示轻度肺动脉返流10例,32例为中度,无重度肺动脉返流。而MRI分别显示轻度、中度、重度肺动脉返流分别为10例(23.8%),8例(19.0%)及24例(57.1%)。把肺动脉返流分为轻度及中重度两组,PC-MRI与超声心动图的符合程度kappa值为k=0.606(P＜0.001),两者的符合程度较好。MR能够进一步把超声心动图中重度返流区分开来。PC-MRI测量PRF与超声心动图测量的肺动脉返流面积具有正相关关系,但相关性并不密切(r_s=0.438,P=0.004)。PC-MRI测量肺动脉ANF与超声心动图测量的肺动脉返流面积具有明显正相关性(r_s=0.559,P＜0.001)。右室流出道补片组为12例(28.6%),跨瓣环补片组26例(61.9%),1例为带瓣管道,3例术式不清楚。右室流出道补片组及跨瓣环补片组PRF中位数分别为7.96%、48.60%,与右室流出道补片组相比,跨瓣环补片组的PRF更高(u=52.000,P=0.001)。两组肺动脉ANF中位数分别为5.45 ml/beat、45.70 ml/beat,跨瓣环补片组ANF更多(u=55.000,P=0.002)。42例中32例术后心功能评估为Ⅰ级,9例心功能评估为Ⅱ级,1例心功能评估为Ⅲ级。心功能Ⅰ级与Ⅱ级组PC-MRI测量得到的PRF及ANF差异无统计学意义(u=86.000,P=0.068;u=100.000,P=0.166)。更多的PRF伴随着更大的RV-EDVI及RV-ESVI,PRF与RV-EDVI及RV-ESVI具有正相关关系(r_s=0.500,P=0.001;r_s=0.518,P＜0.001);PRF与RV-EF、RV-SV无明确相关关系(r_s=0.055,P=0.730;r_s=0.248,P=0.113)。以PRF不同严重程度(轻度、中度、重度)分组,RV-EDVI、RV-ESVI三组间差异有统计学意义(x~2=12.530,P=0.002;x~2=13.173,P=0.001),轻度、中度及重度组RV-EDVI中位数分别为89.45 ml/m~2、108.05 ml/m~2及133.50 ml/m~2,平均秩次分别为10.60、19.38及26.75;轻度、中度及重度组RV-ESVI中位数分别为50.40 ml/m~2、64.85 ml/m~2及81.30 ml/m~2,平均秩次分别为10.05、20.13及26.73,说明随着肺动脉返流严重程度加重,右室舒张末及收缩末容积增大。但三组间RV-EF、RV-SV差异无统计学意义(x~2=0.032,P=0.984;x~2=4.292,P=0.117)。3、PC-MRI时间-流速曲线及时间流率-曲线均可清晰显示通过三尖瓣和二尖瓣的E波及A波。PC-MRI测量的Evelocity与超声心动图测量的E波峰值流速(E)无明显相关关系(r=0.212,P=0.289);PC-MRI测量的Avelocity与超声心动图测量的A波峰值流速(A)具有正相关关系,但相关性并不密切(r=0.427,P=0.026)。PC-MRI测量三尖瓣的E波和A波峰值流速较超声心动图结果低(P＜0.05)PC-MRI测量的Evelocity/Avelocity,Eflow/Aflow比值与超声心动图测量E/A比值具有明显正相关性(r=0.560,P=0.002;r=0.542,P=0.003)。PC-MRI测量结果Evelocity/Avelocity及Eflow/Aflow比值分别与超声心动图测量E/A比值相比,差异无统计学意义(均数分别为1.29,1.39,1.41;t=1.624,P=0.116;t=0.182,P=0.857)。Evelocity/Avelocity及Eflow/Aflow比值配对比较差异同样无统计学意义(t=1.612,P=0.119)按照E/A＞1(无舒张功能障碍)及E/A≤1(有舒张功能障碍)分为两组,结果显示MRI流速比值(Evelocity/Avelocity)、流率比值(Eflow/Aflow)与超声心动图符合程度较好(k=0.697,P＜0.001;k=0.571,P=0.003)。对于超声心动图判断有舒张功能障碍的6例病人,流速比值可检出5例(5/6),而流率比值可检出4(例4/6)。而对于超声心动图判断为无舒张功能的21例病人,PC-MRI两种方法均可检出其中19例(19/21)无舒张功能障碍组(0组)及有舒张功能障碍(1组)RV-EDVI中位数分别为129.25 ml/m~2、93.10 ml/m~2;RV-ESVI中位数分别为72.20 ml/m~2、47.80 ml/m~2,无舒张功能障碍组具有更大的RV-EDVI及RV-ESVI(u=34.000,P=0.046;u=29.000,P=0.023)。无舒张功能障碍组(0组)及有舒张功能障碍(1组)RV-EF、RV-SV中位数分别为41.00%、79.60ml及38.20%、63.40 ml,差异无统计学意义(u=69.000,P=0.956:u=58.000,P=0.507)。结论1、选择正确的速度编码方向,能够准确反映质子流动的方向;正确的速度编码是准确测量血流动力学信息的重要保证,在一定的范围内,可优先选择较大的速度编码值,以避免相位混淆带来的错误信息;3T PC-MRI能够稳定、准确的测量流速信息。本次实验结果证实,3T PC-MRI能够在复杂组织界面准确进行血流动力学信息测量。2、3T PC-MRI测量肺动脉返流严重程度与超声心动图有很好相关性,同时可提供定量测量信息。3T PC-MRI能准确反映右室流出道补片及跨瓣环补片手术所致肺动脉血流动力学差异。肺动脉返流程度与RV-EDVI及RV-ESVI密切相关,随着返流严重程度加重,RV-EDVI及RV-ESVI增大,但RV-EF保持稳定。3、3T PC-MRI能够正确显示三尖瓣波群形态,能够分辨出E波及A波。PC-MRI测量的E波及A波峰值流速均较超声心动图测量结果低。PC-MRI最大峰值流速比值及流率比值能够正确判断右室舒张功能,特别是判断无舒张期功能障碍与超声心动图结果更为符合。PC-MRI峰值流速比值判断有舒张功能障碍组的RV-EDVI及RV-ESVI较无舒张功能组小,可能代表心室肌肥厚为主的病理改变。