心脏功能和猪梗塞疤痕大小的精密成像：利用超高场 MRI 在急性和慢性猪心肌梗死模型中的研究

研究背景

心脏磁共振影像学（MRI）是评估心脏功能和体积的准确且具有较高重复性的技术。近年来，超高场（ultrahigh-field，UHF）MRI 致力于提高信噪比 (SNR) 和图像分辨率。7T MRI 可能使临床指标精度提高，可早期检测功能障碍和评估治疗反应。然而，针对大型动物模型如猪的心脏功能和梗塞疤痕大小的精确测量，现有研究具有局限性，传统心脏 MRI 系统在图像质量和时间分辨率方面存在欠缺。

本研究的原因在于心脏病理改变会导致生理学上重要指标的改变，例如射血分数（ejection fraction，EF）和心肌质量。尤其是在心肌梗塞（Myocardial Infarction，MI）后，这些变化与患者的长期风险评估密切相关。因此，开发一种能够提供更高精度、可靠性和重复性的影像技术具有重要的科学价值和临床应用前景。

研究来源

本研究由大卫·洛尔(David Lohr)、阿勒娜·科尔曼(Alena Kollmann)、玛雅·比尔(Maya Bille)等人共同完成。作者们隶属于德国维尔茨堡大学附属医院的分子与细胞成像科。论文发表于 Communications Medicine，DOI为10.1038/s43856-024-00559-y。

研究细节

研究对 7 头雌性德国地方猪在心肌梗死前和心肌梗死后的三个时间点(3-4天，7-10天和大约60天)进行了扫描。实验采用了全身 7T 系统和三个在实验室内研发并制造的射频（RF）线圈，以适应动物的生长。

利用特定的 RF 硬件和 7T MRI，在急性和慢性梗死的猪模型中进行了纵向研究，提供了一致的血液组织对比和高信噪比，以测量心脏功能和低变异系数（COV）的射血分数（COVintra-observer: 2%，COVinter-observer：3.8%）和梗塞大小（COVintra-observer：8.4%，COVinter-observer：3.8%）。

实验方法

研究小组使用了 7T MRI 以及针对不同动物体重合理设计的三个 RF 线圈。通过手动分割方法分析了图像数据。此外，采用了含铁血黄素二氯化物 (Gadovist®) 的对比剂而开展了晚期钆增强(Late Gadolinium Enhancement, LGE)成像。

研究结果

研究展示了采用 7T MRI 在动物体重显着变化的条件下进行心脏功能评估和梗死区域大小测量的可行性。结果显示，相比传统的 1.5T 或 3T MRI，7T MRI 的 COV 显著降低，从而在射血分数和梗塞大小的测量中提供了更高的精度与一致性。

研究结论及意义

研究结论指出，虽然需要人工分割来达到最佳结果，但本研究定义了在 7T 下进行大型动物心脏研究的先进程序。超高场MRI 提供的科学价值和应用价值包括更早的功能障碍检测，治疗反应评估以及对大动物模型研究的深入理解。

研究特点

本研究的亮点在于解决了心脏功能和梗死疤痕评估的精密问题，体现了在心脏 MRI 领域中对大型动物研究方法的创新，以及对实验动物生长适应性的特殊仪器设计。

结合本文的研究概述，这项工作为心脏 MRI 领域带来了宝贵的资料，将为进一步提高诊断准确性和治疗干预的精度奠定基础。