MRI在心血管领域的应用价值日益提升，心脏磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)扫描不仅无电离辐射，且与超声、CT及核素等常见的无创性检查相比，其空间和时间分辨率的组合堪称最佳。CMR具有大视野、多成像序列、高度的组织分辨力及不断呈现的新方法、新技术，能对心脏形态、功能、心肌灌注、血管造影、动脉斑块及分子显像等进行较为全面检查。

心脏本身快速跳动，成像时间有限，要采集清晰、动态的影像常用梯度回波脉冲序列，包括扰相梯度回波(spoiled gradient echo，SGRE)脉冲序列和平衡稳态自由进动脉冲序列；同时，由于快速自旋回波脉冲序列具有优良的软组织对比，且不易发生磁敏感伪影，具有良好的静态成像效果。

在传统的自旋回波脉冲序列的采集过程中，通过紧随90°激发脉冲的一个180°重聚脉冲产生一个自旋回波信号。快速自旋回波脉冲(fast spin echo，FSE)序列，则在90°脉冲后应用多个180°重聚脉冲产生多个回波。每个自旋回波由于磁场不均匀性而失相位，这种失相位又被下一个180°脉冲反转，产生另一个相应的自旋回波。施加不同的相位编码给每个回波后进行数据采样，进行一条k空间线的填充。每个激发脉冲得到的回波数即为回波链长度，也称为加速因子，可以定义脉冲序列加速的程度。在心脏大血管成像时，FSE序列常联合双反转黑血磁化准备方案，来获得心脏和大血管的解剖像。

采用梯度回波成像进行心脏大血管成像时，重复时间(repetition time，TR)往往很小，远小于血液或心肌组织的T ₂弛豫时间。这也就导致每个激发脉冲产生的横向磁化被采集后，在下个激发脉冲施加时仍然存在，这就会导致下一个TR信号采集被增强或者减弱。在扰相梯度回波脉冲序列中，在每个TR末期施加扰相梯度或使用激发脉冲扰相技术使得信号失相位，避免残余横向磁化矢量对随后的TR内信号造成干扰。

在SGRE脉冲序列中，激发脉冲的可变翻转角与TR、回波时间(echo time，TE)共同决定了图像的对比。翻转角对于梯度回波技术来说非常重要，能够使TR降低到比自旋回波TR小得多的值。通常选择小的翻转角(常小于30°)。虽然在磁化矢量翻转过程中，仍有部分Z轴矢量偏移至X-Y平面，但只有最初产生很少的横向磁化矢量，Z轴的残余磁化矢量能够很快回到均衡值，这样降低了TR。这种小偏转角的成像方式是SGRE脉冲序列的成像基础。

平衡稳态自由进动序列(balanced steady state free precession，bSSFP)脉冲序列是在每个TR的末期设计确保下一个激发脉冲施加前，横向磁化矢量不被损毁而回到原来相位。之后它被带到下一个TR，叠加于下一个激发脉冲产生的横向磁化矢量中。这样在一定数量的重复后，磁化状态达到稳态，来自数个连续的TR的横向磁化矢量组成强大的信号。

bSSFP脉冲序列的对比度和组织的T ₂／T ₁比值有关，液体和脂肪组织相对于其他组织呈现高信号。由于横向磁化矢量来源于几个TR的叠加，bSSFP脉冲序列的信号幅值比SGRE脉冲序列大得多，但这也造成图像的信号噪声比(signal-to-noise，SNR)和对比噪声比(contrast-to-noise，CNR)均高于SGRE脉冲序列。如果磁场不均匀，则来自不同TR的横向磁化矢量会产生相互抵消，从而在图像中易形成黑色的条带。因此，在bSSFP脉冲序列中，提高感兴趣区(ROI)的磁场均匀度十分重要。这可以利用个体特异性的动态匀场来完成，它可以利用梯度磁场来校正由患者个体诱发的磁场不均匀。

可以用来观察先心病和胸主动脉疾病的心脏和大血管形态。一般采用快速自旋回波或反转恢复技术来获得心脏的图像，在心肌或大血管内没有运动的或者缓慢运动的质子表现为高信号，而心腔和大血管中快速流动的血液由于运动出了成像层面，没有暴露于激发脉冲之下，导致信号流空，得到黑血图像。

亮血成像序列包括SGRE、bSSFP及回波平面成像GRE等，扫描得到图像上血池和心血管腔的信号明亮，相对于邻近心肌信号稍高。扫描过程中也能识别由于血流湍流产生的相关体素失相位。

呼吸运动控制能够通过患者屏气或呼吸门控的方式来补偿。心肺疾病患者屏气时间相对缩短，这一定程度限制了屏气方法的使用。呼吸门控的方法通过弹性呼吸带或呼吸压力垫间接追踪膈肌运动，从而减少落在预设窗口外的采集。在临床实际扫描中，大多数患者采用屏气联合快速成像的采集方法。

心脏的运动十分复杂，在长轴方向上存在纵向缩短，在短轴方向上存在径向收缩及旋转。利用同步脉冲在多个心跳周期内同一时像采集信号。血氧监测仪、外周脉冲监测等，均可以用来监测同步心脏运动，但最可靠的方法是心电(electrocardiograph，ECG)门控。将ECG电极和导线连接至胸壁获得ECG信号，检测同步脉冲，完成MR数据采集，在多个心动周期的相同时相，完成心脏影像的采集。

在早期CMR的图像采集中，每个心跳仅能获得一条k空间线，采集效率极低。后来出现了分段填充k空间的方式，提高了采集图像的效率。通常分段采集的技术应用于SGRE或bSSFP脉冲序列进行并行成像。随着MRI系统软硬件的提升，射频线圈通道数增加，出现了并行采集技术，成倍缩短了采集时间，或在相同的采集时间内成倍增加空间分辨率。并行成像的采集方式降低了信噪比，因此并行采集方式更适用于bSSFP脉冲序列等高信噪比序列。

电影成像相对于静态成像，是获得单个层面心动周期内不同时像的一系列图像，用于评价心脏室壁运动的情况和心脏的整体功能。由于需要很短的TR，因此心脏电影序列只能通过梯度回波脉冲序列来完成。常规电影序列成像往往需要采集多个心动周期的信号，每个心动周期只采集各个时相相对应k空间的某一时段，及k空间分段采集。同步化方式又分为前瞻性门控和回顾性门控。

前瞻性门控，即ECG触发，QRS波群后立刻以最短延迟开始数据采集，当接收到下一个R波的同步脉冲时，停止数据采集。该方法需要估计患者的平均R-R间期，同时由于系统需要等待下一个触发脉冲，在心动周期的末端会丢失10%～20%的数据采集。

回顾式门控，即同步记录脉冲过程中与R波重合的TR。在全部采集结束后，所有TR采集得到的MR数据分配到心动周期的不同时像，组成相应的k空间。但这个过程要求患者心律整齐，否则在每个R-R间期分配的k空间数据线将不尽相同。对于偶发的心律不齐，可对过长或过短的R-R间期进行拒绝即可，但如果存在大量心律不齐，则拒绝数据的方法不可行。

心脏电影通常是在单次屏气中完成至少一层图像采集，序列的选择需要考虑磁场强度的不同，进行不同设计。在1.5T场强中，由于bSSFP序列在血液和心肌组织间存在固有高对比，因此被广泛使用。在3.0T场强中，磁敏感伪影限制了bSSFP序列的应用，而常常采用SGRE序列较多。

心肌灌注成像(myocardial perfusion imaging，MPI)用于评价心肌血流的供应，这对于评估缺血性心肌病的诊断十分重要。在静脉注射造影剂后，在连续心跳采集同一解剖位置和心动周期的多幅图像，正常心肌被灌注时心肌信号强度增加，灌注减低的区域可以被探测。通常，采用几个短轴图像和一个长轴图像涵盖包括心尖的左心室。完整的心肌灌注显像分为静息显像和负荷显像两部分，在进行心肌负荷灌注时，在扩血管药物如小剂量腺苷三磷酸(ATP)或腺苷作用下，正常冠状动脉快速扩张而病变血管扩张不明显，病变血管供应的心肌血流量下降，从而出现心肌信号减低，即冠状动脉的“窃血”现象。在MPI序列扫描时，需要最小化心脏运动和呼吸运动的影响，最大化造影剂对于图像增强的效果。因此，最理想的MPI图像是在没有运动的心脏平面上，显示信号随造影剂灌注心肌组织的时间上升或下降。

MPI图像需要快速采集，常采用单次激发技术配合SGRE脉冲序列、bSSFP脉冲序列或回波平面成像(EPI)脉冲序列来完成。由于这三种序列无需等待残余横向磁化衰减，故可以使用很短的TR加快成像速度。

常规报告心肌灌注缺损的方法是视觉评价心肌灌注动态图像，心肌血管灌注减低区域表现为信号强度相对减低，称为灌注缺损。也可以在动态的每帧图像上画出ROI，确定心肌和左心室血池内的区域，然后可以生成相应区域的造影剂动态摄取线，描述造影剂通过心肌的过程。

钆造影剂延迟强化(late gadolinium enhancement，LGE)是在静脉注入钆造影剂后，利用反转恢复序列获得T ₁WI的图像。钆造影剂可以改变组织的弛豫时间，这一改变正比于局部组织中钆造影剂的浓聚程度。造影剂在经过血液静脉注射后，经过血液循环进入血管外细胞间隙内累积后缓慢洗脱。在病变区域造影剂会更慢地回到血管内，从而保持了较高的造影剂浓度。在T ₁WI图像上，相比于周围正常活性的心肌，病变区域的心肌信号强度明显增高，这种高信号的区域称为LGE。

依据延迟时间的长短，心肌钆造影剂强化可以分为早期钆造影剂增强(early gadolinium enhancement，EGE)和LGE。两者的唯一区别在于，静脉注射造影剂后采集时间不同，通常EGE的采集时间为注射造影剂后5min，而LGE则在10min以上。LGE常用于识别心肌瘢痕和心肌纤维化。在急性或陈旧心肌梗死的患者中，识别病变的心肌是CMR重要的临床应用。由于CMR出色的空间分辨率，故LGE评估心肌活性相比于其他成像方法更具优势。EGE可以用于评估微血管阻塞(microvascular obstruction，MVO)，在成像时，非MVO区域均出现显著的T ₁信号缩短，在合适的反转时间下，表现为信号增强区域内的信号减低区。需要注意，一段时间后MVO区域可以通过邻近的组织被动扩散造影剂，引起T ₁信号减低。因此LGE可能会低估MVO的范围。因此，EGE是LGE的重要补充。

心脏大血管本身结构较为复杂，其正常轴向与身体本身所在轴向方向不一致，通常需要进行多个方位不同层面的成像才能准确显示其结构，除常规的轴位、冠状位、矢状位平面以外，尤其在一些复杂的先天性心脏病中，还需要特殊成像平面进行辅助。CMR具有任意方向切层的能力，操作者可根据具体情况任意选择切层方位，以利于最佳显示心脏解剖结构或病变的细节(图1-4-1～图1-4-3)。

一般经采集与心脏膈面相平行的层面而得到，也可以通过采集从二尖瓣中点到左心室心尖连线的平面得到。该平面上可以很好地显示四个心房、心室腔，以及房、室间隔，二尖瓣和三尖瓣的观察也以此平面为佳(图1-4-4)。

这里指左心室两腔心，横断位图像为定位像采集平行于二尖瓣瓣环中点到左心室心尖连线层面获得。对左心室流入道及二尖瓣显示佳，对左心室功能分析具有一定的价值(图1-4-5)。

也称为三腔心，经过心尖部，在基底部短轴切面电影图像上连线二尖瓣中点及主动脉瓣中点定位获得。主要显示主动脉根部、左心室、左心房、二尖瓣、主动脉瓣等解剖结构(图1-4-6)。

一般在获取其他左心室长轴方向图像后，通过选择与其垂直的层面而得到，该平面能够很好地显示心肌及室间隔诸节段，是评价心功能和室壁节段运动所必需的层面(图1-4-7)。

通过采集平行于右心室流出道和肺动脉主干的层面获得。将肺动脉长轴和肺动脉汇合部在同一层面上显示。可以为肺动脉狭窄或闭锁提供重要的诊断依据(图1-4-8)。

在心脏疾病中，心肌的纤维化是重要的病理过程，也是判断疾病的重要预后指标。在造影剂增强后，由于纤维化区域的毛细血管密度减低而引起造影剂流出减少，从而导致纤维化区域的钆浓度增加，通过反转恢复序列将正常心肌抑制为低信号后，纤维化的部分表现为局部的高信号。故此，钆造影剂延迟强化(late gadolinium enhancement，LGE)可以识别纤维化。但LGE依赖纤维化心肌与正常心肌之间的对比，对弥漫纤维化不敏感，不能对纤维化的程度进行定量的评估。

高分辨率纵向弛豫时间定量成像(T ₁mapping)技术可以弥补上述缺陷。T ₁mapping技术基于反转恢复或饱和脉冲激发，在纵向磁化矢量恢复的不同时间进行信号采集，通过后处理得到定量的T ₁值。基于反转恢复的T ₁mapping序列包括Look-Locker、MOLLI、shMOLLI技术；基于饱和恢复脉冲的序列包括 SASHA、MLLSR、SAPPHIRE 技术。

细胞外容积(extracellular volume，ECV)是通过注射钆造影剂前后分别进行T ₁mapping扫描，经过血细胞比容(haematocrit，Hct)校正后获得。其计算公式如下：

其中T ₁pre和T ₁post分别为注射造影剂前后的T ₁值。得到的ECV结果可以直接量化纤维化的范围及严重程度。近年来，T ₁mapping在心血管疾病中的应用范围逐渐扩大，在心肌病、铁沉积、心肌梗死、心力衰竭、先心病和主动脉疾病等方面均有进展。2013年国际心脏磁共振学会和欧洲心脏学会磁共振工作组共同制定了专家共识，对于T ₁mapping和ECV技术给予了标准化指导，推进了其向临床的转化(图1-4-9)。

心肌水肿或铁沉积可以引起心肌组织横向弛豫时间改变，横向弛豫时间定量成像(T ₂mapping)技术能够量化组织的T ₂值，对相关疾病的诊断具有重要的提示作用。常用的T ₂mapping技术有三种，包括回波自旋回波序列(multi echo spin echo，MESE)、稳态自由进动序列(steady-state free pression sequence，SSFP)以及梯度自旋回波序列(gradient spin echo sequence，GRE)，其中GRE序列成像最为快速、稳定(图1-4-10)。

T ₂值的升高主要与心肌水肿有关，故T ₂WI黑血序列、早期对比强化(early gadolinium enhancement，EGE)和 T ₂mapping序列均可以发现心肌水肿。上述集中序列检测心肌水肿的能力并没有差异，但T ₂mapping的可重复性最高。但因T ₂mapping尚处于研究阶段，目前尚缺少正常与病变心肌之间明确的诊断阈值。

四维血流成像(4D FLow)可以无创地对心脏和大血管的血流情况进行定性和定量分析。在扫描过程中，其对于三个相互垂直的维度进行编码，并通过扫描获得三个方向相位流速的编码电影。扫描得到的图像经过后处理后，能够动态三维显示心腔和主要动脉内的血流特征，准确测量各个位置的方向、速度、剪切力等重要参数。在先心病、瓣膜病、肺动脉高压及主动脉病变等方向的研究尤其突出。不少研究发现，局部微小的形变可以引起局部血流方式巨大的变化，提示4D Flow技术在评估局部的瓣膜病变或狭窄等方面具有巨大作用。但目前4D Flow序列扫描时间长，若利用其他采集技术缩短扫描时间，则可对不能耐受扫描或心跳和呼吸不规律的患者具有重要意义(图1-4-11)。

全心磁共振冠状动脉成像(whole heart MR coronary angiography，WH-MRCA)技术主要采用自由呼吸下的三维稳态自由进动序列(steady state free precession，SSFP)，在扫描过程中依靠组织 T ₁、T ₂弛豫时间的比值差别、脂肪抑制信号和T ₂预脉冲来分辨冠状动脉中血液、心肌和心包脂肪信号。其扫描过程具有无创、无电离辐射、无造影剂注射的优点。其中无造影剂增强是MRCA相较于冠脉CTA的优势之一，但有相关研究发现，造影剂增强的MRCA的诊断效能高于非造影剂增强的MRCA。而且3.0T相较于1.5T的MRCA诊断特异性更高。目前，诊断冠心病的最理想无创方式是冠状动脉CTA，联合核素心肌显像或CMR，随着MRCA技术不断更新优化，有望于MR心肌灌注联合应用与冠心病诊断，做到一次检查中同时获得冠状动脉及心肌活性的信息(图1-4-12)。

应变(strain)指物体相对的形变，心肌在心脏不停运动的过程中发生形变。目前，射血分数是临床上最常用的心脏收缩功能的指标，但它也有一定的局限性，其不能分节段反映心肌不同位置的应变，无法对于局部早期的舒张功能受损进行评估，因此心肌应变技术应运而生。

心肌应变技术的基础是磁共振特征追踪，其常采用的技术包括心脏磁共振标记(CMR-tagging)技术和磁共振特征追踪技术(feather tracking CMR)。心肌应变技术对于缺血性心脏病、非缺血性心脏病以及先天性心脏病的诊断、治疗和预后的判断均有独特的价值。但目前还缺乏统一的临床标准，尚未得到完全普及。

CMR优势在于无电离辐射，具有类似超声心动图的任意平面成像能力，而且其多参数、多序列成像能力是任何其他成像方法都无法比拟的。同时，其多参数成像能力，使其具有全面评估心血管结构、功能、心肌灌注的能力。现阶段其最重要的临床价值一是评估心脏结构和功能；二是具有分辨组织特性的能力，特别是结合LGE识别纤维化组织的能力，在判断疾病的预后和危险分层中发挥着重要的作用。目前临床常见的CMR技术主要用于肉眼可分辨的结构、功能和组织学变化方面。日新月异的CMR新技术则能够揭示疾病的早期病理生理变化，将在疾病的早期诊断、预后判断和危险分层中发挥重要指导作用。