This study sought to explore the potential role of noncontrast myocardial T1 mapping for detection of cardiac involvement in patients with primary amyloid light-chain (AL) amyloidosis.Cardiac involvement carries a poor prognosis in systemic AL amyloidosis. Late gadolinium enhancement (LGE) cardiac magnetic resonance (CMR) is useful for the detection of cardiac amyloid, but characteristic LGE patterns do not always occur or they appear late in the disease. Noncontrast characterization of amyloidotic myocardium with T1 mapping may improve disease detection. Furthermore, quantitative assessment of myocardial amyloid load would be of great value.Fifty-three AL amyloidosis patients (14 with no cardiac involvement, 11 with possible involvement, and 28 with definite cardiac involvement based on standard biomarker and echocardiographic criteria) underwent CMR (1.5-T) including noncontrast T1 mapping (shortened modified look-locker inversion recovery [ShMOLLI] sequence) and LGE imaging. These were compared with 36 healthy volunteers and 17 patients with aortic stenosis and a comparable degree of left ventricular hypertrophy as the cardiac amyloid patients.Myocardial T1 was significantly elevated in cardiac AL amyloidosis patients (1,140 ± 61 ms) compared to normal subjects (958 ± 20 ms, p < 0.001) and patients with aortic stenosis (979 ± 51 ms, p < 0.001). Myocardial T1 was increased in AL amyloid even when cardiac involvement was uncertain (1,048 ± 48 ms) or thought absent (1,009 ± 31 ms). A noncontrast myocardial T1 cutoff of 1,020 ms yielded 92% accuracy for identifying amyloid patients with possible or definite cardiac involvement. In the AL amyloidosis cohort, there were significant correlations between myocardial T1 time and indices of systolic and diastolic dysfunction.Noncontrast T1 mapping has high diagnostic accuracy for detecting cardiac AL amyloidosis, correlates well with markers of systolic and diastolic dysfunction, and is potentially more sensitive for detecting early disease than LGE imaging. Elevated myocardial T1 may represent a direct marker of cardiac amyloid load. Further studies are needed to assess the prognostic significance of T1 elevation.

BackgroundThe medium-term effects of Coronavirus disease (COVID-19) on organ health, exercise capacity, cognition, quality of life and mental health are poorly understood.MethodsFifty-eight COVID-19 patients post-hospital discharge and 30 age, sex, body mass index comorbidity-matched controls were enrolled for multiorgan (brain, lungs, heart, liver and kidneys) magnetic resonance imaging (MRI), spirometry, six-minute walk test, cardiopulmonary exercise test (CPET), quality of life, cognitive and mental health assessments.FindingsAt 2–3 months from disease-onset, 64% of patients experienced breathlessness and 55% reported fatigue. On MRI, abnormalities were seen in lungs (60%), heart (26%), liver (10%) and kidneys (29%). Patients exhibited changes in the thalamus, posterior thalamic radiations and sagittal stratum on brain MRI and demonstrated impaired cognitive performance, specifically in the executive and visuospatial domains. Exercise tolerance (maximal oxygen consumption and ventilatory efficiency on CPET) and six-minute walk distance were significantly reduced. The extent of extra-pulmonary MRI abnormalities and exercise intolerance correlated with serum markers of inflammation and acute illness severity. Patients had a higher burden of self-reported symptoms of depression and experienced significant impairment in all domains of quality of life compared to controls (p<0.0001 to 0.044).InterpretationA significant proportion of patients discharged from hospital reported symptoms of breathlessness, fatigue, depression and had limited exercise capacity. Persistent lung and extra-pulmonary organ MRI findings are common in patients and linked to inflammation and severity of acute illness.FundingNIHR Oxford and Oxford Health Biomedical Research Centres, British Heart Foundation Centre for Research Excellence, UKRI, Wellcome Trust, British Heart Foundation.

Abstract Background T2w-CMR is used widely to assess myocardial edema. Quantitative T1-mapping is also sensitive to changes in free water content. We hypothesized that T1-mapping would have a higher diagnostic performance in detecting acute edema than dark-blood and bright-blood T2w-CMR. Methods We investigated 21 controls (55 ± 13 years) and 21 patients (61 ± 10 years) with Takotsubo cardiomyopathy or acute regional myocardial edema without infarction. CMR performed within 7 days included cine, T1-mapping using ShMOLLI, dark-blood T2-STIR, bright-blood ACUT2E and LGE imaging. We analyzed wall motion, myocardial T1 values and T2 signal intensity (SI) ratio relative to both skeletal muscle and remote myocardium. Results All patients had acute cardiac symptoms, increased Troponin I (0.15-36.80 ug/L) and acute wall motion abnormalities but no LGE. T1 was increased in patient segments with abnormal and normal wall motion compared to controls (1113 ± 94 ms, 1029 ± 59 ms and 944 ± 17 ms, respectively; p < 0.001). T2 SI ratio using STIR and ACUT2E was also increased in patient segments with abnormal and normal wall motion compared to controls (all p < 0.02). Receiver operator characteristics analysis showed that T1-mapping had a significantly larger area-under-the-curve (AUC = 0.94) compared to T2-weighted methods, whether the reference ROI was skeletal muscle or remote myocardium (AUC = 0.58-0.89; p < 0.03). A T1 value of greater than 990 ms most optimally differentiated segments affected by edema from normal segments at 1.5 T, with a sensitivity and specificity of 92 %. Conclusions Non-contrast T1-mapping using ShMOLLI is a novel method for objectively detecting myocardial edema with a high diagnostic performance. T1-mapping may serve as a complementary technique to T2-weighted imaging for assessing myocardial edema in ischemic and non-ischemic heart disease, such as quantifying area-at-risk and diagnosing myocarditis.

Background

 Aortic stenosis (AS) leads to diffuse fibrosis in the myocardium, which is linked to adverse outcome. Myocardial T1 values change with tissue composition. 

Objective

 To test the hypothesis that our recently developed non-contrast cardiac magnetic resonance (CMR) T1 mapping sequence could identify myocardial fibrosis without contrast agent. 

Design, setting and patients

 A prospective CMR non-contrast T1 mapping study of 109 patients with moderate and severe AS and 33 age- and gender-matched controls. 

Methods

 CMR at 1.5 T, including non-contrast T1 mapping using a shortened modified Look–Locker inversion recovery sequence, was carried out. Biopsy samples for histological assessment of collagen volume fraction (CVF%) were obtained in 19 patients undergoing aortic valve replacement. 

Results

 There was a significant correlation between T1 values and CVF% (r=0.65, p=0.002). Mean T1 values were significantly longer in all groups with severe AS (972±33 ms in severe asymptomatic, 1014±38 ms in severe symptomatic) than in normal controls (944±16 ms) (p<0.05). The strongest associations with T1 values were for aortic valve area (r=−0.40, p=0.001) and left ventricular mass index (LVMI) (r=0.36, p=0.008), and these were the only independent predictors on multivariate analysis. 

Conclusions

 Non-contrast T1 values are increased in patients with severe AS and further increase in symptomatic compared with asymptomatic patients. T1 values lengthened with greater LVMI and correlated with the degree of biopsy-quantified fibrosis. This may provide a useful clinical assessment of diffuse myocardial fibrosis in the future.

This study sought to test the diagnostic performance of native T1 mapping in acute myocarditis compared with cardiac magnetic resonance (CMR) techniques such as dark-blood T2-weighted (T2W)-CMR, bright-blood T2W-CMR, and late gadolinium enhancement (LGE) imaging. The diagnosis of acute myocarditis on CMR often requires multiple techniques, including T2W, early gadolinium enhancement, and LGE imaging. Novel techniques such as T1 mapping and bright-blood T2W-CMR are also sensitive to changes in free water content. We hypothesized that these techniques can serve as new and potentially superior diagnostic criteria for myocarditis. We investigated 50 patients with suspected acute myocarditis (age 42 ± 16 years; 22% women) and 45 controls (age 42 ± 14 years; 22% women). CMR at 1.5-T (median 3 days from presentation) included: 1) dark-blood T2W-CMR (short-tau inversion recovery); 2) bright-blood T2W-CMR (acquisition for cardiac unified T2 edema); 3) native T1 mapping (shortened modified look-locker inversion recovery); and 4) LGE. Image analysis included: 1) global T2 signal intensity ratio of myocardium compared with skeletal muscle; 2) myocardial T1 relaxation times; and 3) areas of LGE. Compared with controls, patients had significantly higher global T2 signal intensity ratios by dark-blood T2W-CMR (1.73 ± 0.27 vs. 1.56 ± 0.15, p < 0.01), bright-blood T2W-CMR (2.02 ± 0.33 vs. 1.84 ± 0.17, p < 0.01), and mean myocardial T1 (1,010 ± 65 ms vs. 941 ± 18 ms, p < 0.01). Receiver-operating characteristic analysis showed clear differences in diagnostic performance. The areas under the curve for each method were: T1 mapping (0.95), LGE (0.96), dark-blood T2 (0.78), and bright-blood T2 (0.76). A T1 cutoff of 990 ms had a sensitivity, specificity, and diagnostic accuracy of 90%, 91%, and 91%, respectively. Native T1 mapping as a novel criterion for the detection of acute myocarditis showed excellent and superior diagnostic performance compared with T2W-CMR. It also has a higher sensitivity compared with T2W and LGE techniques, which may be especially useful in detecting subtle focal disease and when gadolinium contrast imaging is not feasible.

Background— Noncontrast magnetic resonance T1 mapping reflects a composite of both intra- and extracellular signal. We hypothesized that noncontrast T1 mapping can characterize the myocardium beyond that achieved by the well-established late gadolinium enhancement (LGE) technique (which detects focal fibrosis) in both hypertrophic (HCM) and dilated (DCM) cardiomyopathy, by detecting both diffuse and focal fibrosis. Methods and Results— Subjects underwent Cardiovascular Magnetic Resonance imaging at 3T (28 HCM, 18 DCM, and 12 normals). Matching short-axis slices were acquired for cine, T1 mapping, and LGE imaging (0.1 mmol/kg). Circumferential strain was measured in the midventricular slice, and 31 P magnetic resonance spectroscopy was acquired for the septum of the midventricular slice. Mean T1 relaxation time was increased in HCM and DCM (HCM 1209±28 ms, DCM 1225±42 ms, normal 1178±13 ms, P <0.05). There was a weak correlation between mean T1 and LGE ( r =0.32, P <0.001). T1 values were higher in segments with LGE than in those without (HCM with LGE 1228±41 ms versus no LGE 1192±79 ms, P <0.01; DCM with LGE 1254±73 ms versus no LGE 1217±52 ms, P <0.01). However, in both HCM and DCM, even in segments unaffected by LGE, T1 values were significantly higher than normal ( P <0.01). T1 values correlated with disease severity, being increased as wall thickness increased in HCM; conversely, in DCM, T1 values were highest in the thinnest myocardial segments. T1 values also correlated significantly with circumferential strain ( r =0.42, P <0.01). Interestingly, this correlation remained statistically significant even for the slices without LGE ( r =0.56, P =0.04). Finally, there was also a statistically significant negative correlation between T1 values and phosphocreatine/adenosine triphosphate ratios ( r =−0.59, P <0.0001). Conclusions— In HCM and DCM, noncontrast T1 mapping detects underlying disease processes beyond those assessed by LGE in relatively low-risk individuals.

Current cardiovascular magnetic resonance (CMR) methods, such as late gadolinium enhancement (LGE) and oedema imaging (T2W) used to depict myocardial ischemia, have limitations. Novel quantitative T1-mapping techniques have the potential to further characterize the components of ischemic injury. In patients with myocardial infarction (MI) we sought to investigate whether state-of the art pre-contrast T1-mapping (1) detects acute myocardial injury, (2) allows for quantification of the severity of damage when compared to standard techniques such as LGE and T2W, and (3) has the ability to predict long term functional recovery. 3T CMR including T2W, T1-mapping and LGE was performed in 41 patients [of these, 78% were ST elevation MI (STEMI)] with acute MI at 12-48 hour after chest pain onset and at 6 months (6M). Patients with STEMI underwent primary PCI prior to CMR. Assessment of acute regional wall motion abnormalities, acute segmental damaged fraction by T2W and LGE and mean segmental T1 values was performed on matching short axis slices. LGE and improvement in regional wall motion at 6M were also obtained. We found that the variability of T1 measurements was significantly lower compared to T2W and that, while the diagnostic performance of acute T1-mapping for detecting myocardial injury was at least as good as that of T2W-CMR in STEMI patients, it was superior to T2W imaging in NSTEMI. There was a significant relationship between the segmental damaged fraction assessed by either by LGE or T2W, and mean segmental T1 values (P < 0.01). The index of salvaged myocardium derived by acute T1-mapping and 6M LGE was not different to the one derived from T2W (P = 0.88). Furthermore, the likelihood of improvement of segmental function at 6M decreased progressively as acute T1 values increased (P < 0.0004). In acute MI, pre-contrast T1-mapping allows assessment of the extent of myocardial damage. T1-mapping might become an important complementary technique to LGE and T2W for identification of reversible myocardial injury and prediction of functional recovery in acute MI.

Quantitative T1-mapping is rapidly becoming a clinical tool in cardiovascular magnetic resonance (CMR) to objectively distinguish normal from diseased myocardium. The usefulness of any quantitative technique to identify disease lies in its ability to detect significant differences from an established range of normal values. We aimed to assess the variability of myocardial T1 relaxation times in the normal human population estimated with recently proposed Shortened Modified Look-Locker Inversion recovery (ShMOLLI) T1 mapping technique. A large cohort of healthy volunteers (n = 342, 50% females, age 11–69 years) from 3 clinical centres across two countries underwent CMR at 1.5T. Each examination provided a single average myocardial ShMOLLI T1 estimate using manually drawn myocardial contours on typically 3 short axis slices (average 3.4 ± 1.4), taking care not to include any blood pool in the myocardial contours. We established the normal reference range of myocardial and blood T1 values, and assessed the effect of potential confounding factors, including artefacts, partial volume, repeated measurements, age, gender, body size, hematocrit and heart rate. Native myocardial ShMOLLI T1 was 962 ± 25 ms. We identify the partial volume as primary source of potential error in the analysis of respective T1 maps and use 1 pixel erosion to represent "midwall myocardial" T1, resulting in a 0.9% decrease to 953 ± 23 ms. Midwall myocardial ShMOLLI T1 was reproducible with an intra-individual, intra- and inter-scanner variability of ≤2%. The principle biological parameter influencing myocardial ShMOLLI T1 was the female gender, with female T1 longer by 24 ms up to the age of 45 years, after which there was no significant difference from males. After correction for age and gender dependencies, heart rate was the only other physiologic factor with a small effect on myocardial ShMOLLI T1 (6ms/10bpm). Left and right ventricular blood ShMOLLI T1 correlated strongly with each other and also with myocardial T1 with the slope of 0.1 that is justifiable by the resting partition of blood volume in myocardial tissue. Overall, the effect of all variables on myocardial ShMOLLI T1 was within 2% of relative changes from the average. Native T1-mapping using ShMOLLI generates reproducible and consistent results in normal individuals within 2% of relative changes from the average, well below the effects of most acute forms of myocardial disease. The main potential confounder is the partial volume effect arising from over-inclusion of neighbouring tissue at the manual stages of image analysis. In the study of cardiac conditions such as diffuse fibrosis or small focal changes, the use of "myocardial midwall" T1, age and gender matching, and compensation for heart rate differences may all help to improve the method sensitivity in detecting subtle changes. As the accuracy of current T1 measurement methods remains to be established, this study does not claim to report an accurate measure of T1, but that ShMOLLI is a stable and reproducible method for T1-mapping.