MYOCARDIAL T1 MAPPING BY A QUANTITATIVE SEGMENTAL APPROACH: NORMAL VALUES, EFFECTS OF AGING, AND GENDER DIFFERENCES

Background T1 mapping Cardiovascular Magnetic Resonance (CMR) allows for precise and quantitative characterization of the myocardial tissue, and it is significantly changing the clinical management of cardiological patients. It can be used as a diagnostic tool in various heart diseases such as fibrosis, iron overload or amyloid infiltration significantly reducing the necessity of biopic exams. The limit of these techniques is the dependence to the scanner and sequence used. Thus, each center should obtain their own normal values for T1 mapping. To the best of our knowledge, this is the first study that evaluates 16 segmental and global T1 normal values using a 1.5 T Siemens scanner, and MOLLI sequences analysed by cvi42 software. Objectives The aim of the study was to prospectively assess a population of healthy volunteers, using quantitative T1 mapping to obtain segmental and global T1 values of the myocardium and to evaluate the association between them and physiological variables of the included subjects. We then applied the reference values obtained in our Institute, compared to literature ones, in same illustrative cases for testing the clinical value of sex and age specific normal cut off values. Materials and methods Fifty healthy volunteers aged between 20-69 years, M: F= 1:1, underwent CMR without contrast agent. They had no cardiovascular risk factors, no history of cardiovascular or systemic diseases, and negative EKG. Basal, mid, and distal short axis slices were obtained with MOLLI sequences for the T1 quantification. The images were analysed using a commercially available software to evaluate T1 values in all 16 left ventricular AHA segments. A statistical analysis was then carried out to determine the presence of any association between T1 values and age, gender, wall thickness, and cardiac cycle phases. A p-value < 0.05 was considered statistically significant. A representative subset of the study population was selected to repeat the CMR protocol after 1 h and assess inter-study reproducibility; intra-operator and inter-operator reproducibility were also assessed on these patients to confirm the stability of the acquired data. These reproducibility studies included the definition of the Bland-Altman limits and the ICC of the various datasets. Results The subjects included in this study were 25 males and 25 females, age 20-69 years, 5 per decade (mean age 43.2 ± 13.9). The global T1 value in all subjects averaged at 993.2 ± 24.0 (945.2-1041.2 ms). Globally, there was no significant difference among the 3 slices considering all subjects; in males only, basal vs mid-ventricular section values showed a significant difference (p=0.01). Significantly lower mean T1 values were found in males at mid and distal levels (p=0.001 and p=0.009, respectively). The overall measured T1 values were lower in male than in female subjects (983.8 ± 20.5 vs 1002.5 ± 23.9; p= 0.004). A weak positive correlation was found with age (p=0.05). Greater wall thickness was found in male subjects (p<0.001 in all considered segments), but no statistically significant correlation between wall thickness and T1 values. The analyses concerning changes in T1 related to cardiac cycle phases showed a statistically significant difference (p=0.038). The reproducibility analyses showed good correlations (ICC>0.80 in all cases). Conclusions MOLLI sequences allow for a robust and reproducible quantification of segmental and global myocardial T1 values. In our study, the different values obtained during different acquisition phases suggest for implementing specific reference values, to avoid systematic errors in the identification of pathological findings. The obtained age- and gender-specific segmental values can be used by the Institute of Radiology in the University of Padua. By this way it is possible to optimize the quantitative T1 mapping technique for accurate myocardium characterization by MRI.

Background Nel contesto della risonanza magnetica cardiaca (CMR) il mapping T1 consente una caratterizzazione precisa e quantitativa del tessuto miocardico e sta cambiando la gestione clinica dei pazienti cardiologici. Può essere utilizzato nella diagnosi di patologie cardiache come fibrosi, sovraccarico di ferro o infiltrazione amiloide, riducendo la necessità di esami bioptici. Il limite di questa tecnica è la dipendenza dallo scanner e dalla sequenza utilizzata. Pertanto, ogni centro deve ottenere i propri valori normali per il mapping T1. Al meglio delle nostre conoscenze, questo è il primo studio che valuta i valori normali di T1 segmentali e globali utilizzando uno scanner Siemens da 1,5 T, sequenze MOLLI e software cvi42. Scopo dello studio L’obiettivo è stato valutare prospetticamente una popolazione di volontari sani, utilizzando il mapping T1 quantitativo per ottenere valori segmentali e globali del miocardio e valutarne l'associazione con le variabili fisiologiche. Abbiamo poi applicato i valori di riferimento ottenuti nel nostro Istituto, rispetto a quelli in letteratura, a casi esemplificativi per testare il valore clinico dei valori di cut off specifici per sesso ed età. Materiali e metodi 50 soggetti sani, età 20-69 anni, M:F=1:1, sono stati sottoposti a RMC senza mdc. Non avevano fattori di rischio cardiovascolare, né anamnesi di malattie cardiovascolari o sistemiche e un ECG negativo. Sono state ottenute sezioni basali, medie e distali ad asse corto con sequenze MOLLI per quantificare il T1. Le immagini sono state analizzate con un software presente in commercio per valutare i valori di T1 nei 16 segmenti AHA del ventricolo sinistro. È stata quindi svolta l'analisi statistica per valutare eventuali associazioni tra i valori T1 ed età, sesso, spessore di parete e fasi del ciclo cardiaco. Un valore p<0,05 è stato considerato statisticamente significativo. Un campione rappresentativo della popolazione in studio ha ripetuto il protocollo RMC dopo 1 ora per valutare la riproducibilità inter-studio; su questi pazienti si è valutata anche la riproducibilità intra- ed inter-operatore per confermare la stabilità dei dati acquisiti. Sono stati quindi definiti i limiti di Bland-Altman e l'ICC dei dataset. Risultati I soggetti inclusi sono 25 maschi e 25 femmine, 5 per decade di età tra 20 e 69 anni, (età media 43,2±13,9). Il valore T1 globale in tutti i soggetti era in media di 993,2±24,0 (945,2-1041,2ms). Globalmente, non vi è stata alcuna differenza significativa tra le 3 sezioni considerando tutti i soggetti; nei maschi, i valori della sezione basale rispetto a quella media hanno mostrato una differenza significativa(p=0,01). I valori medi di T1 erano significativamente più bassi nei maschi a livello medio (p=0,001) e distale (p=0,009). I valori globali di T1 misurati sono risultati inferiori nei maschi rispetto alle femmine (983,8±20,5 vs1002,5±23,9; p=0,004). È stata rilevata una debole correlazione positiva con l'età (p=0,05). Nei maschi vi era un maggiore spessore di parete (p<0,001 in tutti i segmenti considerati), ma non è stata rilevata una correlazione statisticamente significativa tra lo spessore e i valori di T1. Le analisi delle variazioni di T1 rispetto alle fasi del ciclo cardiaco mostravano una differenza statisticamente significativa (p=0,038). Le analisi di riproducibilità individuavano buone correlazioni (ICC>0,80 in tutti i casi). Conclusioni Le sequenze MOLLI consentono una quantificazione robusta e riproducibile dei valori T1 segmentali e globali. I diversi valori ottenuti durante le fasi di acquisizione suggeriscono l'implementazione di valori normali specifici, per evitare errori sistematici nell'identificare reperti patologici. I valori segmentali ottenuti, specifici per età e sesso, possono essere utilizzati dall'Istituto di Radiologia dell'Università di Padova.