心臟磁共振在心力衰竭病因分析中的應(yīng)用

楊映霞， 陸敏杰

心力衰竭(簡(jiǎn)稱心衰)是指多種原因?qū)е滦呐K結(jié)構(gòu)重構(gòu)和心室功能[收縮和(或)舒張功能]發(fā)生障礙，從而引起的復(fù)雜臨床綜合征，是各種心臟疾病的嚴(yán)重表現(xiàn)或晚期階段[1]。隨著我國(guó)人口老齡化加劇和醫(yī)療水平的提高，心臟病患者生存時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致我國(guó)心衰發(fā)病率逐年升高[2]。原發(fā)性心肌損傷和心肌異常是發(fā)生心衰的主要病因，目前已知病因包括冠心病、高血壓、心律失常、瓣膜病、感染、心肌病、心包疾病等[3-4]。因此，及早進(jìn)行病因分析是心衰患者診斷和治療的關(guān)鍵步驟。近年來，心臟磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)憑借其多參數(shù)、多平面、多序列成像的優(yōu)勢(shì)，一次掃描即可在體無創(chuàng)性評(píng)估心臟結(jié)構(gòu)、功能、組織學(xué)特征，是目前診斷心肌疾病最理想的影像學(xué)手段[5]。2016歐洲心臟病協(xié)會(huì)[6]和2017美國(guó)心臟病協(xié)會(huì)[3]發(fā)布的心衰診療指南中，將CMR視為心衰患者病因分析中的重要影像學(xué)方法，作為Ⅰ類推薦。本文對(duì)CMR在心衰主要病因分析中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 CMR序列特點(diǎn)介紹

CMR利用人體中的氫原子核(質(zhì)子)在磁場(chǎng)中受到射頻脈沖的激勵(lì)而發(fā)生磁共振現(xiàn)象，產(chǎn)生信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)采集和計(jì)算機(jī)處理而獲得重建斷層圖像的成像技術(shù)，結(jié)合不同的脈沖序列，可以一次掃描對(duì)心衰患者進(jìn)行綜合評(píng)估，包括心血管解剖、全心功能、瓣膜結(jié)構(gòu)和功能、心肌組織特征、梗死心肌和存活心肌等。

1.1心臟形態(tài)評(píng)估 主要有黑血和亮血兩大序列。黑血序列利用血液流空效應(yīng)，使心臟大血管內(nèi)的血液呈無信號(hào)，而心肌呈等信號(hào)。亮血序列通過增強(qiáng)血池信號(hào)亮度而使血液呈高信號(hào)，而心肌呈等信號(hào)。兩種序列均利用血流與心肌的自然對(duì)比，從而對(duì)心臟大血管的形態(tài)學(xué)和解剖學(xué)做出準(zhǔn)確的評(píng)估。

1.2心臟功能評(píng)估 CMR被認(rèn)為是評(píng)估心臟功能的“金標(biāo)準(zhǔn)”[5]，主要是利用了心臟電影成像技術(shù)。從心室底部向心尖部采集連續(xù)多層短軸動(dòng)態(tài)電影圖像，通過后處理軟件勾畫心室內(nèi)外膜，從而計(jì)算心功能的多種參數(shù)，比如心腔容積、心肌質(zhì)量、心輸出量、射血分?jǐn)?shù)等。

1.3心肌灌注成像 通過靜脈注射對(duì)比劑，快速成像序列獲得對(duì)比劑首次通過心肌的動(dòng)態(tài)圖像，反映心肌血流情況，用于診斷心肌缺血。

1.4心肌組織成像 T1加權(quán)成像序列中，心肌組織呈等信號(hào)，而脂肪由于短T1的特性而呈高信號(hào)，因此CMR能識(shí)別出心肌的脂肪浸潤(rùn)。T2加權(quán)成像序列突出心肌內(nèi)的未結(jié)合水，因此利用CMR T2加權(quán)序列能敏感地檢測(cè)出心肌是否存在水腫以及水腫的程度和范圍，反映疾病的急性期[7]。CMR釓對(duì)比劑延遲強(qiáng)化(late gadolinium enhancement,LGE)序列是明確心肌損傷和心肌異常的關(guān)鍵序列，強(qiáng)化區(qū)域即表示心肌瘢痕纖維化[8]。根據(jù)強(qiáng)化的部位、程度及范圍，不僅可以評(píng)估心肌壞死的程度、范圍，亦可進(jìn)行心肌病的診斷與鑒別診斷，也為疾病的預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供可靠的影像學(xué)依據(jù)。隨著CMR技術(shù)的發(fā)展，新組織定量序列[T1 mapping、細(xì)胞外間質(zhì)容積指數(shù)(extracellular volume fraction,ECV)、T2 mapping和T2*mapping]的出現(xiàn)提供了更加精細(xì)微觀的組織學(xué)信息[9-10]。結(jié)合上述多序列、多參數(shù)成像，CMR能為心衰的病因分析提供全面并且獨(dú)特的影像學(xué)信息。

2 CMR在心衰病因分析中的應(yīng)用

2.1缺血性心臟病 缺血性心臟病是心衰最常見的病因[6]。CMR在心肌梗死診斷中的應(yīng)用非常成熟，LGE高亮的信號(hào)區(qū)域即為梗死心肌。無論是急性還是陳舊性心肌梗死，其延遲強(qiáng)化均表現(xiàn)為自心內(nèi)膜向心外膜方向擴(kuò)展，如心內(nèi)膜下、半透壁性及透壁性強(qiáng)化，且與罪犯血管分布一致，同時(shí)會(huì)伴隨受累心肌節(jié)段性運(yùn)動(dòng)異常(運(yùn)動(dòng)減弱、無運(yùn)動(dòng)或矛盾運(yùn)動(dòng))[11]。當(dāng)缺血性心臟病罪犯血管為冠脈三支病變時(shí)，心衰癥狀明顯，左室腔擴(kuò)大及左室壁整體運(yùn)動(dòng)減弱，極易誤診為擴(kuò)張型心肌病，而LGE的表現(xiàn)是兩者的關(guān)鍵鑒別點(diǎn)。研究表明，CMR-LGE對(duì)心肌梗死的評(píng)估與血運(yùn)重建后功能的恢復(fù)密切相關(guān)，沒有或僅有心內(nèi)膜下心肌梗死部分(<25%)有望在血運(yùn)重建后恢復(fù)心肌功能；而近透壁梗死部分(>75%)心肌則幾乎無法存活[12-13]。LGE的存在和程度可以預(yù)測(cè)缺血性心臟病心衰患者的預(yù)后，是其死亡的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素[14-15]。T1 mapping也被用于評(píng)估缺血性心臟病患者的預(yù)后，Puntmann等[16]對(duì)665例冠心病患者進(jìn)行CMR T1 mapping和LGE成像，表明T1值和LGE是冠心病患者生存和主要不良心血管事件的預(yù)測(cè)因子，而非梗死心肌的T1值是全因死亡的唯一獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。因此，對(duì)于缺血性心臟病，CMR從早期診斷、病變?cè)u(píng)估、治療效果評(píng)估及預(yù)測(cè)預(yù)后均能提供客觀的影像學(xué)依據(jù)。

2.2非缺血性心臟病 (1)擴(kuò)張型心肌病(dilated cardiomyopathy,DCM)。DCM是臨床最常見的非缺血性心肌病，也是各類心臟病的終末表現(xiàn)。CMR主要表現(xiàn)為左室腔擴(kuò)大、室壁運(yùn)動(dòng)減弱以及室間隔肌壁間線狀強(qiáng)化。臨床上DCM主要與缺血性心臟病鑒別[17-18]：DCM表現(xiàn)為整體的室壁運(yùn)動(dòng)明顯減弱，而缺血性心臟病的室壁運(yùn)動(dòng)異常為節(jié)段性；DCM延遲強(qiáng)化多表現(xiàn)為肌壁間和(或)心外膜下強(qiáng)化，其范圍與冠脈分布區(qū)不相符，而缺血性心臟病延遲強(qiáng)化遵從自心內(nèi)膜向心外膜擴(kuò)展的規(guī)律，并且延遲強(qiáng)化范圍與罪犯血管供血區(qū)相符，這也是缺血性心臟病與各種非缺血性心肌病的關(guān)鍵鑒別點(diǎn)。一項(xiàng)包括472例DCM患者的研究發(fā)現(xiàn)，在調(diào)整左室射血分?jǐn)?shù)和其他臨床因素(如心率和血壓)后，室間隔肌壁間強(qiáng)化是全因死亡的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[19]。另一項(xiàng)研究也證實(shí)了在初次診斷DCM的患者中，出現(xiàn)室間隔肌壁間強(qiáng)化與心衰再住院獨(dú)立相關(guān)(風(fēng)險(xiǎn)比值比3.07，P<0.01)[20]。(2)肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)。HCM是最常見的遺傳性心肌病，其診斷要點(diǎn)為對(duì)左室壁厚度的準(zhǔn)確評(píng)估(成人舒張末期最大室壁厚度≥15 mm或有明確家族史患者室壁厚度≥13 mm，并排除其他能引起室壁肥厚的心血管疾病或全身性疾病)[21]。由于超聲的聲窗局限，左室壁厚度的測(cè)量常常存在誤差，尤其是心尖HCM容易漏診，而CMR具有高空間分辨率的優(yōu)勢(shì)，其對(duì)于左室壁厚度的評(píng)估目前認(rèn)為較超聲準(zhǔn)確[22]。約70%的HCM患者可以通過LGE序列檢測(cè)到心肌纖維化，多表現(xiàn)為肥厚心肌內(nèi)局灶或斑片狀強(qiáng)化[21]。CMR不僅有助于鑒別HCM的早期階段[23]，也可以將HCM與其他導(dǎo)致左室肥厚的疾病鑒別，比如高血壓性心肌病、Fabry病等。在一項(xiàng)納入95例HCM患者與69例高血壓患者的研究中，HCM患者的T1值和ECV值均明顯高于高血壓患者，包括無延遲強(qiáng)化的HCM和左室壁最大厚度>15 mm的高血壓患者亞組比較[24]。Fabry病由于心肌脂肪含量增加，導(dǎo)致左室心肌T1值減低，這點(diǎn)不同于HCM。HCM患者的心肌常存在彌漫性纖維化，故左室心肌的T1值是升高的。CMR目前已成為HCM患者評(píng)估預(yù)后及危險(xiǎn)分層的可靠影像學(xué)方法[25]。HCM患者常見射血分?jǐn)?shù)保留心衰，研究表明心肌延遲強(qiáng)化存在與否以及強(qiáng)化的范圍，不僅與HCM患者射血分?jǐn)?shù)下降、心功能惡化密切相關(guān)[26]，亦與猝死顯著相關(guān)[27-28]。(3)致心律失常性右室心肌病(arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy,ARVC)。ARVC是一種以右心室心肌纖維脂肪替代為主的遺傳性疾病，導(dǎo)致室性心律失常和右心室功能障礙[29]。超聲心動(dòng)圖在評(píng)估右心室方面有局限性[30]，CMR已成為ARVC診斷和風(fēng)險(xiǎn)分層的重要影像學(xué)方法。CMR的T1加權(quán)成像及脂肪抑制序列結(jié)合可準(zhǔn)確識(shí)別心肌的脂肪浸潤(rùn)。LGE序列右室壁廣泛強(qiáng)化表明右室心肌出現(xiàn)纖維化。ARVC典型的室壁運(yùn)動(dòng)異常位于右室流入道、流出道及心尖構(gòu)成的“右室發(fā)育不良三角區(qū)”，表現(xiàn)為局部室壁無運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)減弱，右室收縮不協(xié)調(diào)。ARVC的診斷標(biāo)準(zhǔn)是基于結(jié)構(gòu)、組織學(xué)、心電圖、心律失常和遺傳特征的，其中由CMR明確的局部右室壁運(yùn)動(dòng)障礙為診斷標(biāo)準(zhǔn)之一[30]。因?yàn)锳RVC是年輕人和運(yùn)動(dòng)員猝死的常見原因[31]。Aquaro等[32]研究了CMR在明確(52例)、臨界(50例)和可能(73例)診斷為ARVC的患者中的預(yù)后作用，結(jié)果顯示左室心肌脂肪浸潤(rùn)和(或)延遲強(qiáng)化是不良心血管事件的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。(4)心肌淀粉樣變(cardiac amyloidosis,CA)。CA是射血分?jǐn)?shù)保留心衰患者應(yīng)考慮的主要病因之一[33]，早期診斷至關(guān)重要，其典型表現(xiàn)為心肌廣泛增厚，可同時(shí)累及左右心室、心房及房間隔；心室收縮及舒張功能均減低，以舒張功能受損更為顯著；廣泛心內(nèi)膜下或彌漫粉塵樣延遲強(qiáng)化是其特征性表現(xiàn)[34]，診斷準(zhǔn)確性高達(dá)90%以上。此外，T1 mapping和ECV技術(shù)對(duì)心肌淀粉樣物質(zhì)沉積具有更高的敏感性，表現(xiàn)為心肌肥厚和延遲強(qiáng)化出現(xiàn)之前T1值和ECV值明顯升高。與傳統(tǒng)心電圖和超聲心動(dòng)圖參數(shù)相比，CMR-LGE更利于CA患者的預(yù)后評(píng)估。Fontana等[35]研究發(fā)現(xiàn)CA患者無LGE的2年生存率為92%，出現(xiàn)心內(nèi)膜下強(qiáng)化的為81%，而透壁強(qiáng)化的僅為61%。(5)心肌炎。急性心肌炎可表現(xiàn)為新發(fā)心衰，部分DCM可由慢性心肌炎后遺癥演變而來。多參數(shù)CMR成像已經(jīng)成為診斷和評(píng)估心肌炎患者的首選影像學(xué)工具，因?yàn)樗粌H可以評(píng)估心室形態(tài)和功能，還可以評(píng)估組織特征，如水腫和(或)纖維化。T2加權(quán)成像信號(hào)升高表明心肌水腫，早期釓強(qiáng)化表明心肌充血，LGE明確是否存在心肌壞死、纖維化。典型的心肌炎LGE強(qiáng)化表現(xiàn)為室間隔肌壁間和(或)左室游離壁心外膜下強(qiáng)化。2018年JournaloftheAmericanCollegeofCardiology對(duì)傳統(tǒng)的心肌炎磁共振診斷標(biāo)準(zhǔn)即“路易斯湖”標(biāo)準(zhǔn)做了更新，新增了CMR參數(shù)定量技術(shù)(T1 mapping、ECV、T2 mapping)，進(jìn)一步提高了診斷準(zhǔn)確性[36]。在一項(xiàng)對(duì)222例經(jīng)心內(nèi)膜活檢診斷為心肌炎患者的研究中，LGE是全因死亡率的強(qiáng)有力預(yù)測(cè)因子[37]。另一項(xiàng)670例疑似心肌炎患者的研究亦證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)，其中LGE的存在與主要心血管不良事件顯著相關(guān)[38]。(6)鐵過載心肌病(iron overload cardiomyopathy,IOC)。CMR是目前無創(chuàng)測(cè)定心肌鐵含量的唯一方法，對(duì)各類病因所致心肌鐵過載具有特征性表現(xiàn)，比如血色素性心肌病、地中海貧血長(zhǎng)期輸血等[39]，典型表現(xiàn)為心肌T2*值降低。在1.5T場(chǎng)強(qiáng)下，當(dāng)心肌T2*值<10 ms提示心肌鐵過載高風(fēng)險(xiǎn)，10～20 ms提示中風(fēng)險(xiǎn)，>20 ms提示低風(fēng)險(xiǎn)[40]。通過測(cè)定T2*值還可以監(jiān)測(cè)鐵螯合劑的治療效果。

3 結(jié)語

綜上所述，CMR的“一站式”檢查對(duì)心臟的解剖結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)功能、血流灌注及組織特征進(jìn)行全面評(píng)估，在心衰病因分析中是不可或缺的無創(chuàng)影像學(xué)手段。最為重要的是CMR獨(dú)特的組織特征定性能力，從心肌微觀結(jié)構(gòu)到宏觀層面揭示疾病的不同病理組織學(xué)變化，有望在將來為臨床制定心衰管理決策提供更全面、更可靠的影像學(xué)指標(biāo)。然而需要注意的是，T1 mapping、ECV、T2 mapping等定量新技術(shù)在臨床實(shí)踐操作中仍需要進(jìn)一步規(guī)范化(掃描參數(shù)和后處理的規(guī)范化)以及正常人群參考值范圍的確立。此外，如何將這些新技術(shù)真正轉(zhuǎn)化到臨床決策中還需要更大規(guī)模的臨床試驗(yàn)進(jìn)行論證，這也是未來心衰研究的重要發(fā)展方向。