CMR-FT技術(shù)在心肌疾病中應(yīng)用的研究進(jìn)展

姜 珊，李迎春，趙新湘

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院放射科,昆明650101)

心臟疾病占全世界死亡原因的30.9%[1]，目前針對(duì)心臟疾病的治療戰(zhàn)略已轉(zhuǎn)向預(yù)防和早期發(fā)現(xiàn)。在非侵入性診斷技術(shù)中，心臟磁共振成像(cardiovascular magnetic resonance，CMR)因具有良好的圖像質(zhì)量、較高的空間和時(shí)間分辨率、較寬的視野、不受解剖層面限制以及可重復(fù)性等特質(zhì)成為診斷心臟疾病的黃金標(biāo)準(zhǔn)。自1988年Zerhouni等[2]開創(chuàng)通過心肌標(biāo)記技術(shù)檢測(cè)心肌應(yīng)變開始，許多方法被用于評(píng)估心肌應(yīng)變功能，心臟磁共振特征跟蹤(CMR-feature tracking，CMR-FT)技術(shù)是一種利用心肌形變進(jìn)行整體和節(jié)段功能分析的一種定量測(cè)量心肌應(yīng)變的新技術(shù)。CMR-FT采用不同的心肌應(yīng)變數(shù)值如縱向、徑向以及周向應(yīng)變值評(píng)估心臟的整體和節(jié)段性功能，應(yīng)變值實(shí)際上是心動(dòng)周期不同部分的心肌起始心肌長度與最終心肌長度之比[1]?；贑MR掃描的無創(chuàng)性和操作的簡(jiǎn)便性，使CMR-FT在各類心臟疾病，尤其是心肌疾病中的應(yīng)用日益增加?，F(xiàn)對(duì)CMR-FT技術(shù)在心肌疾病中的應(yīng)用及研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 CMR-FT的技術(shù)原理

心肌應(yīng)變是指心肌纖維從舒張期末的初始長度到收縮期末的最大長度的變形程度，以百分?jǐn)?shù)表示。根據(jù)方向可以計(jì)算出心肌形變：縱向、徑向和環(huán)向應(yīng)變。縱向應(yīng)變表示心肌纖維沿長軸從基底部到心尖部的縱向長短變換，用負(fù)值表示；徑向應(yīng)變表示心肌纖維沿短軸在心臟舒張、收縮期間室壁厚度的變換，用正值表示；環(huán)向應(yīng)變是指沿短軸運(yùn)動(dòng)同一層面心肌纖維長短的變化，以負(fù)值表示；應(yīng)變率表示這些變形發(fā)生的速率；扭轉(zhuǎn)力是指心肌纖維沿基底部順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和心尖部逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)相對(duì)于一個(gè)固定的心肌中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的角度，與環(huán)向應(yīng)變的切變角有關(guān)。CMR-FT是一種追蹤心肌運(yùn)動(dòng)的定量后處理技術(shù)，基于臨床心臟磁共振最常用的序列標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)自由旋進(jìn)掃描得到的電影序列，使用心臟標(biāo)準(zhǔn)長軸及短軸電影，無須注入對(duì)比劑，通過后處理軟件簡(jiǎn)單、方便的勾畫出圖像上的心內(nèi)膜、心外膜，再通過計(jì)算得出心肌應(yīng)變和應(yīng)變率等參數(shù)。目前CMR-FT技術(shù)多使用CVI42軟件中的tissue tracking模塊[3]。

2 CMR-FT與其他應(yīng)變技術(shù)的區(qū)別

2.1 心肌標(biāo)記技術(shù) 心肌標(biāo)記技術(shù)是最早應(yīng)用于CMR的應(yīng)變技術(shù),其是在常規(guī)電影序列前采用空間磁化調(diào)制技術(shù)，從心尖至心底以短軸層面連續(xù)掃描成像,覆蓋整個(gè)心臟，在末端舒張期的心肌組織上創(chuàng)建暗線，這些暗線在心臟循環(huán)中持續(xù)存在，在舒張末期排列規(guī)則，在收縮期變形、扭曲，收縮末期最為明顯。通過描述、測(cè)定單根標(biāo)記線的曲度形變和相鄰標(biāo)線的間距變化，精確分析和顯示各個(gè)微細(xì)節(jié)段及肌壁內(nèi)不同層面的收縮異常改變，這項(xiàng)技術(shù)的成像序列和后處理方法已經(jīng)過廣泛開發(fā)和改進(jìn)[4]。心肌標(biāo)記技術(shù)的評(píng)估依賴于視覺的判讀,因此有很大的主觀性,易受讀片者工作經(jīng)驗(yàn)影響。雖然心肌標(biāo)記技術(shù)可進(jìn)行半定量化分析,但也僅適用于室壁增厚或心肌向內(nèi)的運(yùn)動(dòng),不能診斷心肌變形,如旋轉(zhuǎn)或圓周樣的縮短運(yùn)動(dòng)。心肌標(biāo)記技術(shù)采集的網(wǎng)格圖像信噪比低，且易在心動(dòng)末期消失，獲取圖像需要長時(shí)間的呼吸控制，后期處理軟件也有一定的局限性。此外，每一種心肌標(biāo)記技術(shù)都需要獲得額外的序列。以上因素限制了心肌標(biāo)記技術(shù)在臨床的應(yīng)用[5]。

2.2 超聲斑點(diǎn)成像追蹤技術(shù)(speckle tracking echocardiography，STE) STE是用于超聲的一種應(yīng)變技術(shù)，通過追蹤心肌中產(chǎn)生的散斑回聲，檢測(cè)每一幀的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而直觀觀察心臟的形變，再通過后處理分析獲得心肌的一系列應(yīng)變參數(shù)。STE可被多種因素影響，包括信號(hào)的缺失、混響、噪聲干擾以及角度依賴的限制，STE圖像分辨率欠佳，不能良好地顯示心內(nèi)膜面。應(yīng)變和應(yīng)變率的計(jì)算依賴于圖像，由于超聲波的遠(yuǎn)端圖像質(zhì)量差，近端圖像質(zhì)量好，散斑回聲被追蹤的準(zhǔn)確性和再現(xiàn)性不一致，尤其是想要精確到心肌節(jié)段，準(zhǔn)確度則更低，且該技術(shù)在低回聲窗口下很難進(jìn)行[6]。

與上述兩種應(yīng)變方法相比，CMR-FT的優(yōu)勢(shì)在于不需要額外的序列，常規(guī)電影序列就能獲得視野廣闊和質(zhì)量更好的圖像，并具有再現(xiàn)性。CMR-FT對(duì)心臟整體的房室體積和功能有更精確和可重復(fù)的評(píng)估。

3 CMR-FT技術(shù)的臨床應(yīng)用

3.1 在缺血性心肌病中的應(yīng)用 冠心病是冠狀動(dòng)脈血管發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化性病變，從而引起血管腔狹窄或阻塞，造成心肌缺血、缺氧或壞死，從而導(dǎo)致心臟疾病。Schuster等[7]研究了缺血性心肌病患者負(fù)荷多巴酚丁胺后的應(yīng)變發(fā)現(xiàn),CMR分析室壁運(yùn)動(dòng)依賴于觀察者的經(jīng)驗(yàn)，易出現(xiàn)錯(cuò)誤。對(duì)心肌室壁運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量CMR-FT分析，無論觀察者的經(jīng)驗(yàn)如何，都可以提高負(fù)荷低劑量多巴酚丁胺后缺血性心肌病診斷的準(zhǔn)確性。對(duì)負(fù)荷不同劑量多巴酚丁胺的缺血性心肌病患者進(jìn)行應(yīng)變檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，CMR-FT可以敏感地發(fā)現(xiàn)健康者負(fù)荷中間劑量的多巴酚丁胺后，左心室心肌環(huán)向、徑向等參數(shù)的改變[8]。另一研究發(fā)現(xiàn)，CMR-FT可以量化缺血性心肌病患者靜息狀態(tài)和負(fù)荷低劑量多巴丁胺后心室壁運(yùn)動(dòng)的變化，并可對(duì)缺血性心肌病患者的生存能力進(jìn)行定量評(píng)估，所有參數(shù)在靜息狀態(tài)和負(fù)荷低劑量多巴丁胺下都有較大變化，其中右心室縱向最明顯，左心室環(huán)向最小，且CMR-FT的正常值范圍與左心室功能改變繼發(fā)的血流動(dòng)力學(xué)變化密切相關(guān)[9]。Schneeweis等[10]對(duì)冠心病患者行中高劑量多巴酚丁胺負(fù)荷下CMR-FT檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，環(huán)向以33.2%為臨界值鑒別正常節(jié)段和狹窄節(jié)段的靈敏度為75%，特異度為67%。對(duì)急性心肌梗死患者的研究發(fā)現(xiàn)，患者左心室整體環(huán)向應(yīng)變(globle circumferential strain，GCS)和整體徑向應(yīng)變(globle radial strain，GRS)與梗死面積具有高度相關(guān)性，說明CMR-FT技術(shù)在不增強(qiáng)的情況下可通過心肌應(yīng)變的測(cè)值，客觀評(píng)估心肌梗死面積[11-12]。

3.2 在非缺血性心肌病中的應(yīng)用

3.2.1 肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM) HCM是一種常見的遺傳性心肌病，其是指在排除其他疾病導(dǎo)致心臟負(fù)荷增大引起室壁增厚的前提下，左心室壁發(fā)生不明原因的肥厚(肥厚可發(fā)生在心底到心尖的任何部位，可局限可廣泛)。肥厚心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)紊亂、肥大以及纖維化可導(dǎo)致相應(yīng)節(jié)段心肌運(yùn)動(dòng)異常[13]。Smith等[14]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生心血管事件的HCM患者整體及徑向應(yīng)變均低于未發(fā)生心血管事件的HCM患者，心肌應(yīng)變可早于左心室射血分?jǐn)?shù)反映心肌損害，并與預(yù)后相關(guān)。Hinojar等[15]研究HCM患者心肌應(yīng)變和心肌張力與左心室纖維化和肥大程度的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，HCM患者左心室應(yīng)變值均減低，表明左心室肥大與LGE(late gadolinium enhancement)程度均是左心室應(yīng)變值減低的預(yù)測(cè)因子。Orwat等[16]研究發(fā)現(xiàn)，CMR-FT和STE兩種測(cè)量方式獲得的HCM患者的左心室徑向具有一致性，而環(huán)向和應(yīng)變速率不一致，與應(yīng)變率比較，左心室峰值應(yīng)變測(cè)值可重復(fù)性高。說明在HCM中使用CMR-FT進(jìn)行心肌應(yīng)變?cè)u(píng)估可能成為疾病管理的重要工具，CMR-FT簡(jiǎn)單易操作的特性也支持了這一觀點(diǎn)。

3.2.2 心臟淀粉樣變性(cardiac amyloidosis,CA) CA是不同類型淀粉樣病變侵犯心臟所致的一種限制型心肌病，主要表現(xiàn)為心室壁增厚、心腔縮小及心室舒張功能異常。Nucifora等[17]發(fā)現(xiàn)，CA具有特定的左心室旋轉(zhuǎn)力學(xué)應(yīng)變值，CA患者LGE的范圍對(duì)左心室旋轉(zhuǎn)力應(yīng)變有顯著影響。Williams等[18]研究發(fā)現(xiàn)，CMR-FT可以部分評(píng)估CA心肌纖維化的程度。

3.2.3 擴(kuò)張型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM) DCM是一種原因未知的原發(fā)性心肌病，其特征是單側(cè)或雙側(cè)心室擴(kuò)大并伴有心室收縮功能障礙。采用CMR-FT對(duì)DCM患者進(jìn)行研究，并將其與射血分?jǐn)?shù)及心肌纖維化相聯(lián)系發(fā)現(xiàn)，環(huán)向和徑向應(yīng)變能有效分析DCM患者的心肌功能并與健康人相鑒別，且徑向應(yīng)變?cè)贒CM患者中顯示出獨(dú)立的預(yù)后價(jià)值，其價(jià)值超過N端-B型腦鈉肽前體、射血分?jǐn)?shù)以及LGE，提示CMR-FT是除臨床參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)CMR外，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分層的有效方法[19-20]。

3.3 在心力衰竭中的應(yīng)用 心力衰竭是心臟收縮功能或舒張功能發(fā)生障礙，不能將靜脈回心血量充分排出心臟，導(dǎo)致靜脈系統(tǒng)血液淤積，動(dòng)脈系統(tǒng)血液灌注不足，從而引起心臟循環(huán)障礙的癥候群，是心臟疾病發(fā)展的終末階段。Onishi等[21]對(duì)72例再同步治療的心力衰竭患者行CMR-FT和STE檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，CMR-FT和STE的測(cè)量值具有高度一致性，并且對(duì)再同步治療后患者的預(yù)后有提示作用。Habibi等[22]用CMR-FT和左心房容積指數(shù)評(píng)估了112例心力衰竭患者的左心房體積、功能發(fā)現(xiàn)，最終發(fā)展為心力衰竭的患者在臨床癥狀出現(xiàn)前左心房整體徑向峰值應(yīng)變值降低，而左心房最小容積指數(shù)升高，整體縱向峰值應(yīng)變<14%的患者最終出現(xiàn)了心力衰竭。以上研究提示，左心房結(jié)構(gòu)和功能的惡化先于心力衰竭的發(fā)展，CMR-FT左心房整體縱向峰值應(yīng)變降低提示早期舒張性心力衰竭。

3.4 在先天性心臟病中的應(yīng)用

3.4.1 單心室 單心室也稱為總心室或單室心,是一種較少見的先天性畸形，是指僅具有一個(gè)功能的心室腔，單心室會(huì)導(dǎo)致充血性心力衰竭和心律失常,發(fā)病率占先天性心臟病的1%～3%[23]。Moore等[24]對(duì)25例正常人和30例單心室患者行CMR-FT檢測(cè)，并進(jìn)一步將單心室患者分為心臟射血分?jǐn)?shù)≥55%和心臟射血分?jǐn)?shù)<55%，盡管射血分?jǐn)?shù)正常，但心臟射血分?jǐn)?shù)≥55%組患者的環(huán)向低于正常人組，心臟射血分?jǐn)?shù)<55%組的環(huán)向較心臟射血分?jǐn)?shù)≥55%組也有所下降。以上研究說明，在單心室患者中，CMR-FT可更靈敏地評(píng)估異常心室形態(tài)患者的細(xì)微心室功能障礙，確定了基于特定類型缺陷的心室功能障礙。Anwar等[25]對(duì)15例單心室患兒行心肌標(biāo)記技術(shù)和CMR-FT檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，心肌標(biāo)記技術(shù)測(cè)得的環(huán)向應(yīng)變值與CMR-FT測(cè)得的環(huán)向應(yīng)變值具有一致性。CMR-FT技術(shù)可為單心室患者早期的心肌障礙和預(yù)后提供更敏銳的定量評(píng)估。

3.4.2 主動(dòng)脈縮窄(coarctation of the aorta,CoA) CoA是指近導(dǎo)管處主動(dòng)脈發(fā)生狹窄,常見于左鎖骨下動(dòng)脈遠(yuǎn)端。CoA的臨床表現(xiàn)取決于縮窄的部位、嚴(yán)重程度、有無合并畸形以及就診時(shí)患者的年齡[26]。Kutty等[27]對(duì)81例主動(dòng)脈縮窄長達(dá)10～13年以及心臟射血分?jǐn)?shù)>50%的患者行CMR-FT檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，CoA患者的左心室整體縱向應(yīng)變(global longitudinal strain,GLS)測(cè)量值[(-17.0±4.7)%]較健康對(duì)照組[(-20±5)%]有所降低，說明CMR-FT可早期檢測(cè)到CoA導(dǎo)致的收縮功能障礙。Schneeweis等[28]對(duì)30例主動(dòng)脈狹窄患者行心肌標(biāo)記技術(shù)和CMR-FT檢測(cè)，使用CMR-FT測(cè)量的心肌應(yīng)變與心肌標(biāo)記技術(shù)測(cè)量的應(yīng)變具有一致性。在另一項(xiàng)研究中使用STE、CMR-FT以及心肌標(biāo)記技術(shù)3種方法測(cè)量環(huán)向，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CMR-FT和STE在GCS分析中具有一致性，關(guān)于局部應(yīng)變的一致性則比較差，CMR-FT和心肌標(biāo)記技術(shù)基于整體和局部環(huán)向測(cè)值和STE測(cè)值未發(fā)現(xiàn)一致性，說明CMR-FT相較于其他兩種方式準(zhǔn)確性、再現(xiàn)性更高[29]。

3.4.3 法洛四聯(lián)癥(tetralogy of Fallot，TOF) TOF是一種常見的先天性心臟畸形，其基本病理表現(xiàn)為室間隔缺損、肺動(dòng)脈狹窄、主動(dòng)脈騎跨以及右心室肥厚，常導(dǎo)致繼發(fā)性心肌肥大和心力衰竭。Kempny等[30]采用CMR-FT、STE以及簡(jiǎn)單的心內(nèi)膜緣顯像對(duì)TOF患者和健康人雙心室的心肌功能進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，右心室和左心室的整體應(yīng)變具有一致性，CMR-FT與STE對(duì)左心室GLS具有一致性；CMR-FT對(duì)左心室環(huán)向、徑向和右心室GLS較STE展現(xiàn)出更佳的重復(fù)性；心內(nèi)膜緣顯像測(cè)量的心內(nèi)膜邊界的相對(duì)收縮長度與GLS的測(cè)值具有一致性。Padiyath等[31]采用STE和CMR-FT分析TOF患者的應(yīng)變發(fā)現(xiàn)，STE和CMR-FT檢測(cè)左、右心室獲得的GLS和GCS具有一致性，GRS差異均較大。

3.5 在其他心肌病中的應(yīng)用 近年來，CMR-FT也被應(yīng)用于多種少見類型的心肌病及其預(yù)后評(píng)估，如由藥物或其他原因引起的心肌病等。Lu等[32]對(duì)26例采用蒽環(huán)素誘導(dǎo)治療的癌癥患者的心臟進(jìn)行CMR-FT評(píng)估發(fā)現(xiàn)，環(huán)向和徑向測(cè)值能檢測(cè)到亞臨床心功能障礙，CMR-FT與諧波相位成像比較發(fā)現(xiàn)，環(huán)向是一種可靠且可重復(fù)的指標(biāo)。Ⅰ型和Ⅱ型肌肉萎縮癥常導(dǎo)致輕度心臟結(jié)構(gòu)和功能的異常，嚴(yán)重者可出現(xiàn)擴(kuò)張型心肌病。CMR-FT技術(shù)還可用于診斷化療引起的心肌病，Lunning等[33]在化療前和化療3個(gè)月后對(duì)10例接受阿霉素化療的患者行CMR-FT檢測(cè)，比較治療前后的心肌的應(yīng)變發(fā)現(xiàn)，治療后患者的GCS和GLS明顯減低，縱向也較前下降。該研究表明，CMR-FT可評(píng)估阿霉素化療患者早期心臟結(jié)構(gòu)和功能的變化。

目前CMR-FT在其他原因所致的心肌病中的應(yīng)用日益廣泛，其為心肌病的診療預(yù)后提供了幫助。

4 問題與展望

盡管CMR-FT的應(yīng)用越來越廣泛，但作為一個(gè)仍在發(fā)展的技術(shù)，依然存在局限性，如時(shí)間分辨率不佳、CMR掃描價(jià)格昂貴、CMR-FT后處理軟件未標(biāo)準(zhǔn)化等[34]。目前CMR-FT已展現(xiàn)出在缺血與非缺血心肌病、先天性心臟病中的應(yīng)用價(jià)值，但CMR-FT在評(píng)價(jià)右心室和左、右心房功能障礙方面的研究相對(duì)較少，仍需要更多大樣本的研究。此外，還需要進(jìn)一步研究左心室節(jié)段應(yīng)變測(cè)量和右心室應(yīng)變測(cè)量重現(xiàn)性差等問題[28]。總之，CMR-FT是一種具有潛在價(jià)值的新型非侵入性技術(shù)，基于常規(guī)的CMR電影圖像、簡(jiǎn)單、實(shí)用，且很容易獲得，較其他技術(shù)的時(shí)間消耗更少。CMR-FT根據(jù)整體和節(jié)段心肌功能分析實(shí)現(xiàn)對(duì)心肌順應(yīng)性的定量評(píng)估，為心臟疾病的早發(fā)現(xiàn)、早期干預(yù)提供有用信息，也有助于指導(dǎo)臨床治療及預(yù)后判斷。