延遲釓增強核磁共振顯像評估左房纖維化在心房顫動治療中的應(yīng)用

李杰 陳亮

心房纖維化在心房顫動(簡稱房顫)的病程中扮演著重要的角色,通過結(jié)構(gòu)和電重構(gòu)參與房顫的發(fā)生和維持[1－2],還與房顫患者心房血栓的形成相關(guān)[3],準(zhǔn)確評估房顫患者的心房纖維化程度是指導(dǎo)房顫治療的重要依據(jù),在臨床上具有非常重要的意義。

目前臨床評估心房纖維化的方法包括心電圖,超聲心動圖,相關(guān)的生化標(biāo)志物,核磁共振顯像(magnetic resonance imaging,MRI)及三維電解剖標(biāo)測等[4]。其中心電圖、超聲心動圖及生化標(biāo)志物因準(zhǔn)確性和可重復(fù)性欠佳而限制了臨床上的應(yīng)用,三維電解剖標(biāo)測通過對心房內(nèi)膜低電壓區(qū)進行標(biāo)測,可以相對較好的評估心房纖維化水平,但因為屬于有創(chuàng)操作,一般只限于射頻消融術(shù)中采用,不適于臨床普遍應(yīng)用。延遲釓增強核磁共振顯像(late gadolinium enhancement magnetic resonance imaging,LGE-MRI)被廣泛應(yīng)用于檢測心室肌纖維化,近年來研究者開發(fā)出應(yīng)用LGE-MRI檢測心房肌纖維化的方法[5]。相較于三維電解剖僅標(biāo)測心內(nèi)膜,LGE-MRI重建了整個心房壁,更有利于對纖維化跨壁分布的評估,且作為一種無創(chuàng)、無輻射的檢查,也更容易被患者所接受,因此臨床應(yīng)用推廣更有潛力。

筆者綜述LGE-MRI評估心房纖維化在指導(dǎo)房顫治療方面的新進展。

1 LGE-MRI評估心房纖維化的方法

MRI被廣泛應(yīng)用于心室肌纖維化的檢測,但近年來才開始應(yīng)用于檢測心房肌纖維化,因心房結(jié)構(gòu)的特點,其檢測方法有所不同?，F(xiàn)有的MRI檢測心房纖維化方法,主要是針對左房。

采取3.0 T MRI掃描儀或者配備有專業(yè)心臟線圈的1.5T MRI進行掃描,注入釓對比增強造影劑15～30 min后再通過T1加權(quán)來獲取圖像。利用專門的分析軟件來確定纖維化的程度,大致流程如下:①首先確定左房的心內(nèi)膜邊界。②接下來,從形態(tài)學(xué)上擴張心內(nèi)膜邊緣,手動調(diào)整以創(chuàng)建心外膜。③然后,從心外膜層減去心內(nèi)膜節(jié)段來確定左房壁節(jié)段,并排除二尖瓣和左室的范圍。④最后,繪制模型并施加圖譜后,藍(lán)色代表健康組織,而綠色代表含有延遲釓增強的組織,即纖維化組織[6]。操作流程圖如圖1[6]。處理流程相對復(fù)雜,Sim 等[7]利用開源的半自動化處理系統(tǒng)CEMRG 來對圖像進行處理,從而簡化了流程,增加了可重復(fù)性,便于新學(xué)者上手。但該方法的精準(zhǔn)性還有待提升,目前只能作為一個臨床參考,并不能完全替代醫(yī)師的操作,具體實施時還需要臨床醫(yī)師手動處理,再與系統(tǒng)所處理的圖像進行對比以得出準(zhǔn)確的結(jié)果。

圖1 利用LGE-MRI評估心房纖維化的流程[6]

為了描述所得三維模型的纖維化程度,McGann等[8]提出了猶他分級:根據(jù)纖維化組織占左房壁總體積的百分比,將纖維化程度分為4個等級:Ⅰ級百分比小于10%;Ⅱ級為10%～20%;Ⅲ級為20%～30%;Ⅳ級百分比＞30%。雖然有學(xué)者認(rèn)為用10%的程度作為分界線似乎有些武斷[9],但總的來說,猶他分級被越來越多的研究者采用。

2 LGE-MRI預(yù)測房顫復(fù)發(fā)的應(yīng)用

心房纖維化參與房顫的發(fā)生與維持,左房纖維化程度與房顫負(fù)荷相關(guān),隨著纖維化的加重,房顫的節(jié)律維持逐漸變得困難[1－2]?；贚GE-MRI檢測心房纖維化技術(shù)的進展,研究者提出通過LGE-MRI評估心房纖維化程度來預(yù)測房顫干預(yù)措施的效果。

DECAAF(delayed-enhancement MRI determinant of successful radiofrequency catheter ablation of atrial fibrillation)研究是一項多中心的隨機對照試驗,入選260例擬行導(dǎo)管消融的房顫患者,在術(shù)前行LGE-MRI評估左房纖維化程度并進行猶他分級,術(shù)后長期隨訪。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著纖維化程度的加重,患者在消融術(shù)后的復(fù)發(fā)房顫幾率也增加[10]。Ⅰ級患者在術(shù)后325 天的復(fù)發(fā)率為12%,475 天復(fù)發(fā)率為14%;Ⅱ級患者在術(shù)后325天的復(fù)發(fā)率為31%,475天復(fù)發(fā)率為36%;Ⅲ級患者在325的天復(fù)發(fā)率為45%,475天復(fù)發(fā)率為49%;Ⅳ級患者在325天的復(fù)發(fā)率為55%,475天復(fù)發(fā)率為65%[10]。Akoum 等[11]對DECAAF 的研究結(jié)果進一步分析顯示:纖維化程度每增加1%的,心律失常復(fù)發(fā)的風(fēng)險就增加5%。

其它隨訪時間更長的研究也顯示了與DECAAF研究相似的結(jié)果。Chubb等[12]對89名擬行導(dǎo)管消融的房顫患者,在術(shù)前行心臟磁共振顯像CMR(cardiac magnetic resonance imaging,CMR)以評估心房纖維化的程度,術(shù)后平均隨訪726天,發(fā)現(xiàn)心律失常復(fù)發(fā)患者的術(shù)前心房纖維化程度更重,提示心房纖維化程度與消融結(jié)果獨立相關(guān)。Chelu等[13]對308例擬行導(dǎo)管消融的房顫患者,于術(shù)前行LGE-MRI評估心房纖維化并進行猶他分級,術(shù)后隨訪5年,直到房顫復(fù)發(fā)或者進行第二次消融手術(shù)。其中157例的患者出現(xiàn)心律失常復(fù)發(fā),106例患者需要再次進行消融手術(shù)。猶他分級Ⅳ期和Ⅰ期的患者相比,其心律失常復(fù)發(fā)率更高,也更容易出現(xiàn)需要再次消融的情況。

3 LGE-MRI在消融手術(shù)前的應(yīng)用

因為LGE-MRI評估心房纖維化可以較好的預(yù)測房顫消融術(shù)后的復(fù)發(fā),提示可以通過LGE-MRI來協(xié)助選擇房顫的治療措施。Siebermair等[6]建議對房顫患者進行LGEMRI檢查以篩選導(dǎo)管消融的患者,如果患者是纖維化程度較輕的猶他分級Ⅰ期、Ⅱ期和局限性Ⅲ期,建議采取導(dǎo)管消融治療,如果是纖維化程度較重的彌散性Ⅲ期和Ⅳ期,則不建議將導(dǎo)管消融作為首選治療。

Akoum 等[14]分別于術(shù)前和術(shù)后3個月行LGE-MRI檢測,結(jié)果顯示對于左房輕度纖維化的患者,環(huán)肺肺靜脈前庭消融瘢痕量是消融成功的獨立預(yù)測因子,而對于左房中度纖維化的患者,后壁和間隔的消融瘢痕量是消融成功的獨立預(yù)測因子,提示可以通過術(shù)前評估心房纖維化程度,指導(dǎo)消融術(shù)式選擇。DECAAF 研究[11]的結(jié)果顯示未被消融瘢痕覆蓋的殘余纖維化區(qū)域越少,術(shù)后心律失常復(fù)發(fā)的幾率越低。這提示術(shù)中可以針對纖維化區(qū)域進行前瞻性的消融,從而減少術(shù)后心律失常的復(fù)發(fā)。增加消融損傷范圍可增加成功率[15],但也會產(chǎn)生新的問題。研究顯示,消融術(shù)后瘢痕組織的增加會對心房功能產(chǎn)生負(fù)性影響[16]。Cochet等[17]通過LGE-MRI檢測心房纖維化,并通過高分辨率心電圖相位映射描記激動折返區(qū)域,顯示激動折返區(qū)的數(shù)量與纖維化的程度相關(guān),且定位顯示高折返激動區(qū)域有更高的局部LGE 密度。相對于三維電解剖標(biāo)測的心內(nèi)膜標(biāo)測,LGE-MRI由于提供了跨心房壁的纖維化分布信息,能提供比術(shù)中三維電解剖更多的信息。Kuo等[18]研究顯示,對于初次消融房顫患者,即使心內(nèi)膜電壓正常,左房LGE 仍與碎裂電位相關(guān)。Boyle等[19]根據(jù)LGE-MRI檢測結(jié)果,利用計算機模型預(yù)測消融靶點,結(jié)果不僅減少了標(biāo)測時間,改善了射頻消融的準(zhǔn)確性和效率,還降低復(fù)發(fā)率,提示在LGE-MRI指導(dǎo)下對房顫患者采取個體化的射頻消融是可行的。在指導(dǎo)個體化消融方面,LGE-MRI可發(fā)揮作用的地方不只局限于射頻消融,Kirstein等[20]的研究顯示,LGE-MRI指導(dǎo)的左房基質(zhì)消融在冷凍消融同樣有效。

但不是所有關(guān)于消融術(shù)前LGE-MRI檢測心房纖維化指導(dǎo)手術(shù)的研究都得到了正向的結(jié)果,ALICIA(Ab Lacióde FA GuIada per Ressonan CIA)是一項開放標(biāo)簽的隨機對照試驗,研究發(fā)現(xiàn)在未經(jīng)選擇的低纖維化負(fù)荷的人群中,肺靜脈隔離加針對CMR 檢測的纖維化消融與單純肺靜脈隔離相比,兩者在1年內(nèi)的獲益并無差別[21]。提示對于術(shù)前應(yīng)用LGE-MRI指導(dǎo)消融手術(shù)的價值,尚需要規(guī)模更大、代表更廣泛、隨訪時間更長的隨機對照試驗來驗證。目前正在進行中的DECAAF II研究部分符合這方面的要求,有可能幫助對心房纖維化作為房顫導(dǎo)管消融潛在靶點的角色以及LGE-MRI如何指導(dǎo)個體化消融方面提供更深入的認(rèn)識[5]。

4 LGE-MRI在消融手術(shù)后的應(yīng)用

消融手術(shù)會導(dǎo)致心臟的局部受損并形成瘢痕組織,其中72%是急性創(chuàng)傷,在3個月內(nèi)能自行恢復(fù),而33.9%的損傷在3個月后依舊存在,為永久性損傷[22]。術(shù)后3 個月行LGE-MRI可評估永久性消融瘢痕情況及術(shù)后心房纖維化情況。

Badger等[23]發(fā)現(xiàn)消融術(shù)后環(huán)肺靜脈前庭消融瘢痕的連續(xù)性與房顫的復(fù)發(fā)相關(guān)。Linhar等[24]對94 例房顫患者于消融術(shù)后3個月后行LGE-MRI檢查,隨訪1年,發(fā)現(xiàn)與房顫復(fù)發(fā)相關(guān)的是消融間隙的總相對長度,而不是間隙的數(shù)量,消融間隙相對長度每增加10%,房顫復(fù)發(fā)率增加16%。環(huán)肺靜脈前庭消融瘢痕的間隙與房顫復(fù)發(fā)相關(guān),這提示通過消融手術(shù)后3個月的LGE-MRI檢測定位消融間隙,可以評估是否需要再次手術(shù),并且指導(dǎo)手術(shù)策略的選擇。Badger等[23]研究發(fā)現(xiàn)LGE-MRI可以定位瘢痕不連續(xù)處,并指導(dǎo)再次手術(shù)。Quinto等[25]研究發(fā)現(xiàn)延遲增強心臟磁共振顯像(delayed enhancement cardiac magnetic resonance imaging,DE-CMR)可以定位消融環(huán)的縫隙位置,幫助減少二次消融的手術(shù)時間,并獲得更好的預(yù)后。Fochler等[26]也證實通過LGE-MRI檢測環(huán)肺靜脈消融縫隙及非透壁瘢痕是可行的,并且可以有效的指導(dǎo)房顫消融術(shù)后復(fù)發(fā)心律失常的二次消融。

術(shù)后LGE-MRI檢測殘余纖維化也用于指導(dǎo)消融術(shù)后的治療。DECAAF的結(jié)果顯示:術(shù)后未被永久性瘢痕組織覆蓋的殘余纖維化區(qū)域與房顫復(fù)發(fā)相關(guān),殘余纖維化的面積每增加1%,心律失常復(fù)發(fā)的風(fēng)險就會增加8%[11]。Linhar等[24]研究顯示術(shù)后3個月后行LGE-MRI檢測殘余纖維化可指導(dǎo)二次消融手術(shù)。Fochler等[26]發(fā)現(xiàn)對于房顫復(fù)發(fā)的患者除隔離肺靜脈外,針對現(xiàn)存瘢痕的均質(zhì)化消融是恰當(dāng)?shù)拇胧?而對于再發(fā)房性心動過速,針對峽部的消融是正確的方法。

除了評價消融效果和指導(dǎo)二次手術(shù),考慮到瘢痕組織對心房功能的影響[16],術(shù)后LGE-MRI掃描還可以通過檢測瘢痕大小來評估心肌受損情況,判斷心房功能受影響的程度。

同樣的,關(guān)于LGE-MRI檢測心房纖維化在消融手術(shù)后的應(yīng)用的研究也有不同的結(jié)果。Harrison等[27]研究結(jié)果顯示在房顫二次消融中,MRI的延遲增強區(qū)域和術(shù)中標(biāo)測的低電壓區(qū)只有微弱的相關(guān),指出LGE-MRI不能可靠的預(yù)測激動傳導(dǎo)區(qū)域。

5 LGE-MRI在預(yù)防房顫卒中的應(yīng)用

Daccarett等[28]對387 名房顫患者進行了DE-MRI檢查,發(fā)現(xiàn)有卒中史的患者,左房纖維化程度明顯高于對照組,并且這種聯(lián)系與年齡、房顫的類型并不相關(guān)。King等[29]對2007年1月至2015年6月期間1 228名接受過LGE-CMR檢查的房顫患者進行了回顧性隊列研究,利用猶他分級評價心房纖維化程度,發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的左房纖維化與卒中或短暫性腦缺血發(fā)作(TIA)相關(guān)。根據(jù)已有的研究結(jié)果,結(jié)合臨床實踐中常發(fā)現(xiàn)房顫發(fā)作和卒中發(fā)生時間上的不匹配,Calenda等[3]提出假說:心房纖維化可能是心房血栓形成重要原因,且獨立于房顫節(jié)律。越來越多的證據(jù)支持這一假說。Fonseca等[30]研究顯示不明原因的卒中患者,其心房纖維化程度和房顫合并卒中患者類似,較其他原因所致卒中的患者更高。Tando等[31]也發(fā)現(xiàn)了和Fonseca相似的結(jié)果。提示心房纖維化所代表的心房肌病變可能是獨立于房顫的心源性腦卒中的病理原因。

目前臨床預(yù)測房顫血栓風(fēng)險最常用的是CHA2DS2-VASc評分,評分表中并沒有包含獨立的心房肌病理特征?；谝延械难芯?Calenda等[3]建議在新的卒中預(yù)測評分中加入心房纖維化作為預(yù)測指標(biāo)。根據(jù)LGE-MRI檢測的心房纖維化程度賦分,結(jié)合已有的血栓風(fēng)險評估指標(biāo),有望更全面的預(yù)測房顫患者卒中風(fēng)險,指導(dǎo)抗凝治療預(yù)防卒中。心房纖維化同樣適用于指導(dǎo)消融術(shù)后的抗凝策略,Gal等[32]建議只有纖維化程度較低的房顫患者才能在消融術(shù)后停止服用抗凝藥。

雖然已有的研究支持LGE-MRI評估心房纖維化可在房顫卒中的診療中發(fā)揮作用,但臨床應(yīng)用前尚需要解決一些具體的問題,如不同程度纖維化對房顫合并卒中風(fēng)險的具體影響有多大,如果將纖維化指標(biāo)加入卒中評分,其權(quán)重應(yīng)占多少等,這些都需要更進一步的研究回答。

6 LGE-MRI評估心房纖維化應(yīng)用的局限

雖然圍繞LGE-MRI檢測心房纖維化的研究已有很多,但現(xiàn)有的研究多局限于與心內(nèi)膜電壓標(biāo)測的比較,缺乏組織學(xué)證據(jù)。研究的結(jié)論也不盡相同,Chen等[33]對持續(xù)性房顫患者的左房進行LGE-MRI檢測和心內(nèi)膜電壓標(biāo)測,發(fā)現(xiàn)二者明顯不匹配,MRI顯示的延遲增強區(qū)只有28%與低電壓區(qū)域重合。雖然上述結(jié)果可以由檢測技術(shù)的不同來解釋,但無論如何,LGE-MR 檢測心房纖維化的可靠性尚需更多的研究證據(jù)支持。在消融手術(shù)后,消融瘢痕與原有的纖維化組織疊加,使延遲顯像區(qū)域分布更加復(fù)雜,也會增加檢測的難度。

LGE-MRI是利用釓增強對比造影劑在局部纖維化組織和正常心肌組織之間的排空差異來鑒別的[34]。對于彌漫性心肌纖維化的患者,由于缺乏正常心肌作為對比,LGE 難以評估彌漫性心肌纖維化的程度[35]。新近發(fā)展的核磁共振T1 mapping技術(shù)通過掃描增強前、增強后的T1 mapping,可以計算出心肌細(xì)胞外容積(extracellular volume,ECV),量化彌漫性心肌纖維化導(dǎo)致的細(xì)胞外基質(zhì)的擴張,從而測量出彌漫性心肌纖維化的程度[36]。通過核磁共振T1 mapping技術(shù)或可進一步擴充LGE-MRI檢測心房纖維化的適用范圍,但其可靠性還需要更多的研究證據(jù)支持。

與三維電解剖標(biāo)測相比,LGE-MRI的適用范圍雖然明顯擴大,但相較于心電圖、超聲等常規(guī)檢查,仍存在很多限制,包括嚴(yán)重的幽閉恐懼癥、人工機械瓣膜、身體中含有順磁性材料、腎小球濾過率小于30 ml/min,對比劑過敏等。另外,心室率過快、心律不齊也會影響到圖像的質(zhì)量,存在這種情況的患者行LGE-MRI之前通常需要控制心室率或行心律轉(zhuǎn)復(fù)[6]。

由于心房結(jié)構(gòu)的特點,LGE-MRI檢測心房纖維化對檢測機器的分辨率有較高的要求。正常心房壁僅僅2～4 mm,而分辨率在1.2～1.5 mm 的LGE-MRI有可能將心房周圍組織誤判為心房壁[9],為了提高圖像的分辨率,可以采取延長采集時間的方法來減少患者的呼吸、心臟運動所帶來的影響[6]。但是延長采集時間后,對比劑的代謝增加也會影響圖像的質(zhì)量,因此建議使用3.0T 的MRI提高圖像的分辨率[6],對檢查機器性能的較高要求一定程度上限制了LGEMRI檢測心房纖維化的應(yīng)用。

雖然有很多病例數(shù)據(jù)支持,LGE-MRI檢測心房纖維化目前仍處于研究階段,圖像采集技術(shù)存在局限,也遠(yuǎn)未達到標(biāo)準(zhǔn)化,準(zhǔn)確性依賴于操作者的經(jīng)驗和算法,可重復(fù)性不強[6]。M?rgulescu等[37]研究顯示LGE-MRI定位左房瘢痕的準(zhǔn)確性隨著瘢痕增大而增加,當(dāng)觀察者為1個時,大于5 cm2的瘢痕可準(zhǔn)確定位,當(dāng)觀察者為多個時則大于15 cm2的瘢痕方可準(zhǔn)確定位。雖然現(xiàn)已有半自動化處理圖像的軟件來簡化處理流程,但要達到大規(guī)模臨床推廣所需的簡易型及可重復(fù)性,尚需要開發(fā)更完善的技術(shù)和更好的算法。

7 結(jié)論

LGE-MRI作為一種無創(chuàng)的評估心房纖維化方法,可以用于預(yù)測房顫導(dǎo)管消融術(shù)的預(yù)后、篩選手術(shù)患者、規(guī)劃個體化消融、指導(dǎo)2次手術(shù)及評估卒中風(fēng)險等,在指導(dǎo)房顫治療方面有較大的潛力。但由于技術(shù)本身尚存在不足,檢測結(jié)果也缺乏足夠的組織學(xué)驗證,限制了其在臨床的推廣,未來還需要更多的研究數(shù)據(jù)及更完善的檢測技術(shù)支持。