T1 mapping是高分辨率縱向弛豫時(shí)間定量成像的簡稱，T1 mapping 技術(shù)的原理是在多個(gè)心動(dòng)周期同一時(shí)相的不同反轉(zhuǎn)時(shí)間（Inversion Time，TI）下采集圖像，定量測(cè)定心肌每個(gè)體素的T1 值，計(jì)算心肌組織的平掃T1值（Native T1）及細(xì)胞外間質(zhì)容積分?jǐn)?shù)(Extracellular Volume ,ECV)，可定量地評(píng)估心肌病彌漫性病變過程，在心臟疾病診斷方面表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

心肌T1-Mapping根據(jù)打藥和不打藥分為：

Native T1：初始T1，增強(qiáng)前T1值，指心肌組織未給予對(duì)比劑情況下的縱向弛豫時(shí)間。

Enhancement T1：增強(qiáng)后T1，指心肌組織給予對(duì)比劑后的縱向弛豫時(shí)間。

T1 Mapping序列: 臨床上心肌T1mapping掃描序列主要有反轉(zhuǎn)恢復(fù)（inversion recover，IR）、飽和恢復(fù)（saturation recovery，SR）及兩者聯(lián)用的序列、多重復(fù)反轉(zhuǎn)恢復(fù)時(shí)間成像技術(shù)（look locker）、多回波時(shí)間成像技術(shù)（multi-time of echo）和多翻轉(zhuǎn)角（multi-flip angle）T1加權(quán)成像技術(shù)。

反轉(zhuǎn)恢復(fù)法（Inversion Recovery, IR）：根據(jù)不同的TI（Inversion Time）組織的信號(hào)強(qiáng)度不同, 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在一個(gè)TR內(nèi)，采集多個(gè)TI值的信號(hào)強(qiáng)度，在根據(jù)公式解方程，計(jì)算出組織的T1值。掃描通過多次激發(fā)獲得完整的3D數(shù)據(jù)集，每一次激發(fā)都是在相同的心臟周期階段進(jìn)行的,因此比較耗時(shí)間。

反轉(zhuǎn)恢復(fù)多激發(fā)脈沖序列采集模式

Look locker: 這個(gè)序列是由Look和Locker兩個(gè)學(xué)者在1970年發(fā)明的單脈沖序列，后人以他們的名字命名，首先施加一個(gè)反轉(zhuǎn)恢復(fù)IR脈沖，然后在多個(gè)反轉(zhuǎn)時(shí)間點(diǎn)TI（Inversion Time）上采集信號(hào)。

在心臟T1 mapping序列中，目前主要有這幾個(gè)序列：

MOLLI（Modified Look-Locker Inversion Recovery）

shMOLLI（ shortened Modified Look-Locker Inversion Recovery）

SASHA（Saturation Recovery Single-Shot Acquisiton）

SAPPHIRE                                                                                             

Modified Look-Locker Imaging（MOLLI）序列：MOLLI序列是英國利茲綜合醫(yī)院的Daniel R. Messroghli等于2004提出的，改進(jìn)了Look-Locker反轉(zhuǎn)恢復(fù)。通過心電門控（ECG），由R波觸發(fā)180°脈沖，隨后在心臟舒張末期進(jìn)行圖像采集,由三個(gè)連續(xù)的心電門控反轉(zhuǎn)恢復(fù)準(zhǔn)備LL序列(L1、LL2、LL3)在一次閉氣內(nèi)掃描完成，這三個(gè)序列在反轉(zhuǎn)脈沖之后的連續(xù)心臟跳動(dòng)的舒張末期分別進(jìn)行3-3-5個(gè)單次采集（這個(gè)為常用的MOLLI序列采集模式）,每個(gè)L序列的T時(shí)間為反轉(zhuǎn)脈沖到采集k空間第一幅圖像的時(shí)間,根據(jù)有效T時(shí)間重新排列，使得圖像類似于一次采集得出的在每兩個(gè)L序列之間有3個(gè)無數(shù)據(jù)采集的心動(dòng)周期，從而使得向磁化矢量完全恢復(fù)平衡。與LL序列相比，MOLLI序列在心動(dòng)周期固定時(shí)相采集數(shù)據(jù)，并且可以將不同LL序列的數(shù)據(jù)集融合成一個(gè)數(shù)據(jù)集來分析，不但縮短了掃描時(shí)間，使其測(cè)得的 T1值更加精確、重復(fù)性高。心臟增強(qiáng)后的T1值測(cè)量采用MOLLI序列4s（1s）3s（1s）2s的模式掃描。

 

如上圖解釋一下MOLLI序列采集模式為（3-3-5）,使用180°脈沖與35°（或50°）脈沖組合，在17次心動(dòng)周期中的三次反轉(zhuǎn)中分別采集3、3、5共11幅圖像。多次反轉(zhuǎn)的策略使得采樣結(jié)果更加穩(wěn)定，從而使T1值更加精確。

ShMOLLI序列：針對(duì)MOLLI序列采集時(shí)間較長的問題，牛津大學(xué)臨床磁共振研究中心的Stefan K Piechnik等于2010年提出了shMOLLI序列。shMOLLI序列與MOLLI相同，采用反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列。SHMOLLI序列僅進(jìn)行5-1-1次采集，并且第1個(gè)L序列之后僅有1個(gè)無數(shù)據(jù)采集的心動(dòng)周期，此時(shí)縱向磁化矢量可能并未完全恢復(fù)平衡狀態(tài)，因此需根據(jù)進(jìn)一步的線性估計(jì)來確定第2、3個(gè)L序列中獲得的數(shù)據(jù)是否有效。若有效，則3個(gè)L序列中采集的數(shù)據(jù)均可以用來做T1值的計(jì)算:反之，只有前5次采集的數(shù)據(jù)用來做T1值的計(jì)算。

SASHA（Saturation Recovery Single Shot Acquisition序列：是由加拿大艾伯塔大學(xué)的Kelvin Chow等于2014年提出的一種飽和恢復(fù)序列（Saturation Recovery, SR），可在多次心動(dòng)周期內(nèi)對(duì)圖像進(jìn)行連續(xù)采集。SAHA序列是在飽和脈沖之前添加可變的觸發(fā)延遲（Trigger Delay ，TD），使所有圖像的心臟相位保持一致，飽和射頻脈沖到圖像采集之間為飽和恢復(fù)時(shí)間（Saturation Recovery Time，TS），SASHA序列由1次屏氣過程中的10個(gè)心電門控單次采集平衡穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)圖像組成。第1幅圖像無磁化準(zhǔn)備脈沖，采集平衡狀態(tài)下的信號(hào)強(qiáng)度(即M0)，而余下的9幅圖像均由不同的飽和恢復(fù)時(shí)間(TS)的飽和脈沖激發(fā)，從而產(chǎn)生不同T1權(quán)重的對(duì)比。

SAPPHIRE序列

由于SASHA序列采用的是飽和脈沖，導(dǎo)致信號(hào)在恢復(fù)過程中動(dòng)態(tài)范圍較小，因而不利于T1的計(jì)算。針對(duì)該問題，美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Sebastian Weingartner等提出了SAPPHIRE序列。該序列將飽和恢復(fù)與反轉(zhuǎn)恢復(fù)相結(jié)合，在心電門控R波之后立即施加飽和脈沖以消除之前的磁化，隨后施加反轉(zhuǎn)脈沖使信號(hào)反轉(zhuǎn)，并在反轉(zhuǎn)恢復(fù)的過程中進(jìn)行采集。每次反轉(zhuǎn)脈沖的施加時(shí)間不同，從而得到不同反轉(zhuǎn)時(shí)間的9幅圖像。

 

Combined Saturation/Inversion Recovery Sequences for Improved Evaluation of Scar and Diffuse Fibrosis in Patients with Arrhythmia or Heart Rate Variability

幾種常見T1mapping序列中，改進(jìn)的Look-Locker反轉(zhuǎn)恢復(fù)（modified Look-Locker inversion recovery，MOLLI）序列是最可靠的常規(guī)應(yīng)用序列,可重復(fù)性和穩(wěn)定性都很高。shMOLLI序列（shortened modified Look-Locker inversion recovery，ShMOLLI）是基于MOLLI序列的改進(jìn)序列，對(duì)于心率以及屏息時(shí)間的要求減低，測(cè)量精確度也有所下降，適用于心律不齊或者不能長時(shí)間屏息者. 與MOLLI和shMOLLI序列相比，SHSHA序列的準(zhǔn)確性更高，不受心率及T2值的影響，但精確性和信噪比較低. 與SASHA相比，SAPPHIRE序列的準(zhǔn)確性更高，計(jì)算所得的Native T1值相似。

 

下面這篇文章研究了這四種方法MOLLI、ShMOLLI、SASHA和SAPPHIRET1值的準(zhǔn)確性、精密度和重復(fù)性的比較，大家有興趣可以閱讀全文。

 

Roujol S, Weing?rtner S, Foppa M, Chow K, Kawaji K, Ngo LH, et al. Accuracy, precision, and reproducibility of four T1 mapping sequences: a head-to-head comparison of MOLLI, ShMOLLI, SASHA, and SAPPHIRE. Radiology 2014;272:683–689.

 影響增強(qiáng)T1 mapping圖像質(zhì)量的因素，除了心律及掃描相關(guān)因素外，還與被檢查者身體脂肪含量、腎功能、血細(xì)胞比容、增強(qiáng)后掃描時(shí)間及對(duì)比劑（劑量，濃度，水交換率）有關(guān)。增強(qiáng)T1值的測(cè)量還會(huì)受到釓基的腎清除率和血流量的影響，因此需要對(duì)血液T1值進(jìn)行校正。

ECV（Extracellular Volume）是指細(xì)胞外基質(zhì)容積占整個(gè)心肌組織容積的百分比，是一種對(duì)細(xì)胞外空間釓基（Gd3+）的直接測(cè)量，獲得心肌及血液在對(duì)比劑注射前及以后的T1值，并且從血液標(biāo)本中獲得血細(xì)胞比容(HCT，當(dāng)對(duì)比劑在血液和心肌細(xì)胞外間隙中的濃度達(dá)到平衡時(shí)，通過公式就可以來計(jì)算心肌ECV，正常人心肌ECV在0.21-0.25(15T&3.0T)左右。

ECV = （ΔR1myocardium / ΔR1blood） × （1 ? Hct）

正常人體心肌細(xì)胞外基質(zhì)主要由膠原支架構(gòu)成(8C％ I型膠原和11％III型膠原)，內(nèi)有蛋白聚糖、黏多糖及其他纖 維母細(xì)胞與免疫細(xì)胞間的基質(zhì)。

影響ECV的因素：磁場(chǎng)強(qiáng)度、序列、對(duì)比劑、病人因素（比如年齡、性別、運(yùn)動(dòng)、心率等）疾病類型和圖像后處理細(xì)節(jié)等因素的影響。

ECV的正常值

心臟磁共振成像（cardiac magnetic resonance imaging，CMR）技術(shù)發(fā)展迅速， 在評(píng)估心功能及顯示心肌組織特性上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，LGE技術(shù)用于評(píng)價(jià)心肌疾病到T1mapping定量測(cè)量心肌組織信號(hào)的改變，再到反映細(xì)胞外容積改變的ECV測(cè)量，磁共振對(duì)心肌病變的組織學(xué)改變的定量判斷有了顯著進(jìn)步。與常規(guī)的LGE-CMR相比，T1mapping和ECV更具有量化細(xì)胞外基質(zhì)擴(kuò)展程度的優(yōu)勢(shì)，在于能評(píng)估心肌纖維化程度，且更早、更靈敏。 

1）T1 mapping 技術(shù)最主要的優(yōu)勢(shì)是通過定量的T1 值和細(xì)胞外容積（Extracellular Volume，ECV）的改變來反映心肌損傷的程度，而延遲強(qiáng)化技術(shù)雖可測(cè)量心肌梗死的范圍，但始終無法對(duì)其損傷程度進(jìn)行定量評(píng)估。

2）損傷心肌的纖維化程度必須達(dá)到一定的閾值，才能表現(xiàn)出明確的延遲強(qiáng)化，因此，延遲強(qiáng)化技術(shù)對(duì)早期心肌纖維化的顯示欠佳；而T1 mapping 技術(shù)可通過T1 值的改變敏感檢測(cè)到處于早期纖維化的心肌。

3）延遲強(qiáng)化對(duì)彌漫性心肌纖維化的診斷效能不高， T1 mapping技術(shù)無論損傷是局限性還是彌漫性，通過測(cè)得的增強(qiáng)前后心肌T1 值更加客觀且有臨床價(jià)值。

間隔類型：可以自定義系統(tǒng)將在一個(gè)間隔內(nèi)采集相應(yīng)的拍數(shù)，一個(gè)間隔的采集將持續(xù)指定的秒數(shù)。

暫停間隔類型：可以自定義暫停間隔，系統(tǒng)將在一個(gè)間隔內(nèi)暫停指定的拍數(shù)（秒）。

T1-Mapping后處理：心臟掃描完T1 mapping后，對(duì)角滾動(dòng)屏幕會(huì)自動(dòng)生成T1值的圖，另外我們可以添加偽彩圖。定量分析T1 mapping圖像，手動(dòng)勾畫ROI分別勾畫增強(qiáng)前、后基底段、乳頭肌水平和心尖段圖像左心室心內(nèi)膜和心外膜邊界，軟件自動(dòng)計(jì)算并輸出該層面勾畫的閉合范圍內(nèi)增強(qiáng)前、后心肌的平均T1值，測(cè)量時(shí)盡量避開左心室血池（接近心內(nèi)膜）及心包脂肪（接近心外膜）等可能產(chǎn)生部分容積效應(yīng)的區(qū)域，計(jì)算ECV，需要在軟件上進(jìn)行處理。

通過感興趣區(qū)域（ROI）得到數(shù)據(jù)，在任務(wù)欄中，單擊“更多”下拉菜單“時(shí)間強(qiáng)度顯示”，然后選擇平滑多邊形或徒手畫。在測(cè)量的區(qū)域上繪制調(diào)整ROI，這樣更加精準(zhǔn)。

如果繪制ROI后強(qiáng)度窗口未打開，可以右鍵單擊ROI并選擇強(qiáng)度Intensity window打開。在Intensity窗口的右下角，單擊下拉箭頭并選擇TI（毫秒）。將顯示每個(gè)TI圖像的ROI測(cè)量值和T1松弛曲線。

ECV值必須要在ISP上處理計(jì)算得，需要輸入患者的紅細(xì)胞壓積來計(jì)算ECV分?jǐn)?shù)（%）

用于檢測(cè)局部和彌漫性心肌纖維化、肥厚性心肌病、心肌炎、缺血性心肌病，擴(kuò)張型心肌病，主動(dòng)脈瓣狹窄，先天性心臟病及肺動(dòng)脈高壓等。

傳統(tǒng)心臟核磁共振圖像計(jì)算心肌梗死范圍

急性前壁心肌梗死患者（A）心肌危險(xiǎn)區(qū)（圍手術(shù)期）（B）最終心梗范圍（3個(gè)月）

T1Mapping圖像計(jì)算心肌梗死范圍

左圖白色箭頭為心肌梗死區(qū)，紅色箭頭為心肌梗死周邊損傷區(qū)，黑色箭頭為遠(yuǎn)離心肌梗死區(qū)，心肌危險(xiǎn)區(qū)和最終心梗范圍可通過不同的T1Mapping值定量分析，并可計(jì)算ECV。右圖為LGE圖像可見心內(nèi)膜下延遲強(qiáng)化，

Jeremy R. Burt, MD2 Stefan L. Zimmerman, MD Ihab R. Kamel, MD, PhD Marc Halushka, MD, PhD David A. Bluemke, MD, PhD RadioGraphics 2014; 34:377–395

這篇文章探討應(yīng)用心臟磁共振（CMR）評(píng)估先天性心臟病相關(guān)肺動(dòng)脈高壓（PAH-CHD）患者左心室重塑的價(jià)值。采用LGE和T1mapping的方法，結(jié)論顯示 PAH-CHD發(fā)生心肌纖維化后左心室射血分?jǐn)?shù)更低，且采用值診斷心肌纖維化效能較高；而ECV可早期發(fā)現(xiàn)及定量分析左心室非LGE區(qū)心肌結(jié)構(gòu)變化。

T1 mapping成像T1值測(cè)量。  LGE 前、下RVIP區(qū)典型的心肌中層三角形LGE（箭），B.向室間隔中部蔓延的心肌中層線樣LGE（箭）

MRI延遲增強(qiáng)及T1 mapping技術(shù)評(píng)估先天性心臟病相關(guān)肺動(dòng)脈高壓左心室重塑的價(jià)值中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志2019年第27卷第8期

這篇文章研究目前新冠肺炎治愈后心電圖和心臟生物標(biāo)記物表現(xiàn)正常的患者是否仍然可能存在心臟方面的問題。結(jié)論：新冠肺炎治愈后的患者即使無心臟異常表現(xiàn)，仍然可能存在潛在的心肌損傷，可通過心肌ECV檢查及心肌應(yīng)力成像檢測(cè)發(fā)現(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)組為40例患者，分三組（健康對(duì)照組、中度COVID-19組和重度COVID-19組），分為兩個(gè)亞組，中度新冠肺炎組24例，重癥新冠肺炎組16例，全部無心臟病史，無心臟癥狀，心電圖無異常，心肌酶無異常。對(duì)照組為25例健康志愿者。研究結(jié)果:兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組的心肌細(xì)胞外容積與對(duì)照組相比都顯著升高，同時(shí)心肌應(yīng)力都顯著降低。

發(fā)表在Radiology上的文章Elevated Extracellular Volume Fraction and Reduced Global Longitudinal Strains in Patients Recovered from COVID-19 without Clinical Cardiac Findings

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