通过血管活性呼吸动作进行氧合敏感性心脏磁共振成像以无创评估冠状动脉微血管功能障碍

利用对氧合敏感的磁共振成像技术，我们可以随时间追踪心肌的氧合状态；通过呼吸动作干预生理过程，从而将该检测方法用于评估微血管功能及整体冠状血管功能。我们的技术采用内源性对比剂——脱氧血红蛋白，并结合具有血管活性的呼吸动作，而非使用药理性应激剂，来诱导可检测的变化，进而评估冠状血管功能。这种无需针刺和无应激负担的方法使我们能够在多种疾病中评估血管功能，尤其适用于射血分数保留的心力衰竭及其他非冠状动脉性缺血性疾病。

这将有助于建立一种诊断方法，为人体成像以及评估治疗干预的效果提供重要的临床信息。初学者在使用该技术时，应确保在扫描仪外先与受试者一起练习呼吸操作。此外，在实际扫描过程中，MRI 技术人员应密切观察实时扫描窗口和呼吸轨迹，以确保受试者能够准确且充分地完成过度通气和屏气动作。

现在，由麦吉尔大学健康中心的首席技术专家Maggie Leo为您演示该操作流程。首先，确保每位参与者均已通过所在机构的磁共振成像（MRI）安全性和兼容性问卷，该问卷应包含有关既往病史和手术史的问题。需明确参与者体内或手术部位是否存在植入物、装置或金属异物。

如适用，需获取妊娠检测结果。确认患者在进行MRI扫描前12小时内未使用血管活性药物和咖啡因。向受试者展示呼吸操作指导视频，并在MRI扫描室外对每位受试者进行一次练习：先进行60秒节律性过度通气，随后进行最大程度的自主屏气，同时对过度通气操作的表现给予反馈。

指导受试者在产生强烈呼吸欲望时恢复呼吸。在MRI控制台的标准bSSFP序列上增加重复时间和回波时间，并减小翻转角。创建两个OS序列：一个标记为OS base的基线序列，以及在执行呼吸操作期间连续采集的标记为OS continuous acquisition的序列。

在OS连续采集过程中，将TE从1增加至1.7。增加心动周期数量，直至采集时间接近4.5分钟。对于层面 prescription，应在长轴视图的舒张末期静止帧上进行规划。

采集两个短轴切面，一个位于心室的中段至基底段，另一个位于中段至心尖段。根据受试者具体情况调整序列参数。根据受试者心脏大小调整层间距的平均间隙，并确保切面位置准确。

必要时调整视野以避免卷褶伪影。应尽量将视野保持在360至400毫米之间。在长轴和短轴图像中，均应将匀场体积调整至紧贴左心室周围。

进行序列采集时，在呼气末屏气期间批准并运行该序列。根据心率和磁共振成像仪的情况，确保该基线OS序列持续约10秒。检查所采集序列的两个切面，观察是否存在呼吸运动、切面位置不佳或伪影等情况。

若需进行故障排除，当切面位置过于偏基底或偏心尖时，应相应调整预定的切面。若出现伪影，请检查相位和涂层方向。然后增大视野范围，并调整左心室周围的匀场区域。

进行序列规划时，复制切片位置并根据之前所示的OS基线图像调整容积。验证图像和切片位置，然后捕获周期。如适用，打开实时流窗口。

在控制室内，将存储有呼吸动作指令的 .mp3 文件的设备插入辅助输入端口，或将其放置在伸入磁共振成像（MRI）扫描仪的麦克风上方。或者，使用秒表计时，并通过连接至 MRI 扬声器系统的麦克风，口头指导受试者完成呼吸动作。同时启动 MRI 扫描仪上的 OS 连续采集序列以开始序列采集，并如前所述播放 .mp3 格式的呼吸指令文件。

若需手动指导受试者进行呼吸动作，请指示他们先吸气、再呼气，随后屏住呼吸10秒，并在听到节拍器发出提示音后立即开始过度通气。在过度通气进行至55秒时，提醒受试者深吸一口气，然后呼气并屏住呼吸。通过控制室的观察窗或磁共振成像（MRI）扫描仪的摄像头监测受试者节律性过度通气的执行情况，以确保其深呼吸动作执行充分。

如果使用呼吸囊，需在呼吸门控观察器上监测呼吸幅度峰值。若在初步指导后仍未能充分完成过度通气，则中止数据采集，并重新执行OS连续采集序列。在整个屏气过程中，通过监测MRI控制台上的呼吸带信号轨迹，或通过观察窗及摄像头目视观察，留意受试者是否出现任何微小呼吸。

当受试者在屏气结束后开始呼吸时，停止数据采集。采集结束后，询问受试者是否出现任何不良反应，并让受试者正常呼吸三分钟。全局B-MORE数据以可视化和定量方式显示。

从视觉上，生成了逐像素的彩色叠加图，以辅助评估心肌氧合的定量测量。心肌氧合储备评估显示，健康志愿者的心肌氧合水平整体稳定。在一位患有左前降支狭窄的患者中观察到局部心肌氧合下降，而在一位心力衰竭患者中则观察到心肌氧合的整体降低。

从定量角度，将健康志愿者与阻塞性睡眠呼吸暂停综合征、冠状动脉疾病、无阻塞性冠状动脉狭窄的缺血、射血分数保留的心力衰竭以及心脏移植术后患者之间的全球B-MORE值进行了比较。为确保整体获得良好的氧敏感（OS）图像，需牢记三点：第一，OS屏气期间的图像采集应在呼气末进行。

第二，图像本身应无任何伪影；第三，技术人员需在实时扫描窗口中进行观察，以确保过度通气和屏气操作的准确性和充分性。呼吸增强的氧敏感磁共振成像结果可轻松地与其他磁共振扫描指标（如组织特性与功能）相结合，因此整体上可作为一种非常强大的诊断方法，具有成本效益高、安全性好以及对临床决策极为重要的优势。