心肌缺血后心肌水腫的磁共振成像研究進展

王　芳，李曉娟(綜述)，劉鵬飛(審校)

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院磁共振室，哈爾濱 150001)

?

醫學影像學

心肌缺血后心肌水腫的磁共振成像研究進展

王芳△，李曉娟(綜述)，劉鵬飛※(審校)

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院磁共振室，哈爾濱 150001)

摘要：心肌水腫是缺血性心肌病最常見的病理生理改變之一，磁共振成像(MRI)能評估缺血后心肌水腫的形態和程度。該文綜述了MRI對缺血性心肌水腫的分析方法，闡述了其臨床應用價值和局限性。其中，T2加權像、23Na MRI可對心肌水腫的形態做出評價，而心肌水腫的彌散加權成像、T2映射、釓對比劑注射后早期成像等技術已日益成熟，可進一步定量評估組織水腫的程度，且能夠先于形態學檢測到心肌信號的變化。這些分析對缺血性心肌病的病程發展及臨床治療結果的判定很有意義。

關鍵詞：缺血性心肌病；心肌水腫；磁共振成像

缺血性心臟疾病在我國的發病率逐年上升且發病年齡日趨年輕化,嚴重威脅人們的身體健康[1]。缺血心肌包括梗死心肌和經過再灌注后可恢復正常的可挽救心肌，故確定有無可挽救心肌及其數量在臨床上意義重大。再灌注前缺血心肌面積減去最終梗死心肌面積即為可挽救心肌面積，原始缺血心肌面積可用心肌水腫面積標記。目前，測量體內心肌水腫的方法很多，由于心臟磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)的圖像質量及可重復性好，在臨床識別和定量心肌水腫程度上顯示出越來越重要的作用。現對心肌缺血后心肌水腫的MRI研究進展予以綜述。

1心肌缺血后的病理生理改變

急性冠狀動脈閉塞后，缺血心肌由有氧代謝轉變為無氧酵解，造成毛細血管通透性增加，使水分滲透并滯留于組織間質；同時,由于細胞缺氧抑制了細胞膜上鈉鉀腺苷三磷酸酶的活性，形成細胞內高滲狀態，出現心肌細胞腫脹。缺血后心肌水腫本身對再灌注心肌有重大影響，會導致左心室功能不全和損傷組織擴大(如間隙內靜水壓增加可能會壓縮毛細血管而加劇心肌壞死的程度)。心肌水腫還會加重左心室的僵硬度、降低其順應性。此外，心室內水腫分布不均勻可能會導致缺血后心律失常，慢性水腫還將導致心肌結構進一步改變。

2多模態MRI技術對缺血后心肌水腫的評價

MRI研究心肌水腫的一個重要問題就是水腫組織內水分異常聚集情況及其變化規律，Abdel-Aty等[2]研究表明，心肌發生缺血30 min內T2加權像(T2 weighted imaging，T2WI)信號就會增高，比肌鈣蛋白或晚期釓增強檢測到的損傷更早。最近，Aletras等[3]在17只犬模型冠狀動脈閉塞2 d后行T2WI成像，顯示出與冠狀動脈閉塞同時注入熒光微球測得的缺血區域相一致的心肌信號增加；其中8只犬額外觀察2個月，在T2WI上顯示信號強度恢復正常，和異常形態的改善一致。但Nilsson等[4]對10例首次透壁心肌梗死患者在梗死后1周、6個月、1年進行屏氣T2短時間反轉恢復(short time inversion recovery，STIR)脈沖序列MRI，發現心肌水腫在梗死后1周最為顯著，之后的幾個月呈遞減趨勢，水腫平均持續時間為6個月。水腫持續存在可能是由于血管受損的梗死區域血液引流不暢，數月修復的過程中產生瘢痕組織，缺血數月后MRI檢查中代表持續水腫的高信號區,與肉芽組織內液體成分及纖維組織有關，但自由水增加不能完全除外[5]。

2.1T2評估心肌水腫目前，MRI自旋回波技術已被廣泛應用于心肌水腫成像，隨著技術的改進，更先進的STIR序列通過抑制脂肪和血液的反轉脈沖，在區域性水腫和正常心肌之間提供了出色的對比度。最近，公布了以穩態自由進動(steady state free precession，SSFP)序列為基礎用于心臟水腫成像的新序列，使用的是T2準備[6]或結合自旋回波脈沖的混合方式[7]，和STIR序列相比，這兩者在保留對比噪聲比的同時可提供更好的圖像質量。但是，T2WI成像可能導致信號損失，在心率快、心律失常以及阻礙水腫劃分的血流緩慢區血液抑制不充分，因此臨床上需要更穩定、更容易量化的水腫檢測序列替代[8]。心臟磁共振T2映射是表征心肌水腫一個行之有效的手段。

2.2T2映射評估心肌水腫T2映射是指獲得T2圖像的技術過程，可以定量心肌的絕對T2值，同時克服心肌運動的局限、表面線圈強度的變化、靜態血在心內膜下產生的高信號及圖像判讀的主觀性。已有文獻報道，將T2映射應用于臨床心肌梗死后水腫的評估中，且結果表明，T2映射可定量檢測到病灶性水腫T2值輕微增加[9-10]。Naβenstein等[11]對29例急性心肌梗死患者進行T2WI快速自旋回波序列(turbo spin echo，TSE)及T2映射的心肌水腫成像，結果顯示，T2映射的靈敏度為82%，特異度為94%，T2WI黑血TSE成像靈敏度為50%、特異度為98%；和T2WI黑血TSE圖像相比，T2映射顯示更高的組間一致性，且允許高敏感性和特異性地顯示急性心肌梗死的心肌水腫。Park等[12]根據T2加權成像中梗死心肌的信號模式將患者分為3組，分別對各組患者進行T2WI和T2映射成像，比較3組梗死區T2WI的信號強度和T2映射圖像的T2值；相比于遠離梗死心肌的區域，T2WIs在3組患者心肌梗死區的信號強度分別為高信號強度、等信號強度和低信號強度；相應的T2映射在3組心肌梗死區定量顯示的T2值分別為(71±9) ms、(64.9±7.4) ms和(61.4±8.5) ms，可見，T2映射序列可定量識別梗死心肌中的水腫，比T2WI更可靠。Hammer-Hansen等[13]在22條犬冠狀動脈閉塞再灌注后4 h、48 h行T2映射成像，結果表明，在這兩個時間點，梗死心肌及可挽救心肌的T2值均顯著高于距梗死較遠處心肌的T2值，且再灌注后4 h的可挽救心肌T2值增幅比48 h后的更大，顯示出T2映射對不同區域、不同時間點水腫部分分辨率的細微差異。T2映射定量測量有很多影響因素，有學者對志愿者進行心肌T2映射成像后，系統分析表明，以SSFP序列為基礎的T2映射值比以快速小角度激發(fast low angle shot，FLASH)序列為基礎的值略高；實驗證實，以FLASH為基礎的映射與真正的T2值相吻合，而以SSFP為基礎的傾向于高估真正的T2值，但是SSFP為基礎的映射提供了更多的信號噪聲比，比FLASH圖像偽影更少[14-15]。而部分容積效應、運動和儀器誤差也揭示了T2值測量的不準確性，如心肌薄壁和殘余舒張運動都與心肌較高的T2值相關；周邊少量的存在物，如血(T2值約200 ms)和心包脂肪(T2值約80 ms)都可嚴重影響心肌T2的測量；可參照已報道的急性心肌梗死相關水腫T2值為(69±6) ms[10]，在心肌壁薄及高度流動的個體中注意不要產生水腫的假陽性結果。

2.3彌散加權成像(diffusion-weighted imaging，DWI)與心肌水腫DWI可探測組織內水分子擴散運動變化，從細胞及分子水平來研究疾病狀況，隨著MRI技術的快速發展，心臟檢查中的DWI逐漸得以應用。最近的一項研究在11例健康志愿者中行心肌多b值(b值取0、20、100、200 s/mm2)DWI掃描，并分別測量心肌的慢速表觀擴散系數(apparent diffusion confficient,ADC)值、快速ADC值和灌注相關體積分數值，獲得了清晰的心肌多b值擴散加權圖像，且參數測量在觀察者間具有良好的一致性[16]。Okayama等[17]報道了低b值DWI在診斷急性心肌梗死中的臨床應用。Kociemba等[18]研究表明，與快速自旋回波STIR成像序列相對比，DWI對心肌水腫的敏感度度要高(83.1%和60.6%)，且DWI發現心肌水腫的面積比快速自旋回波STIR成像序列大[(48.1±1.8)%和(37.1±1.7)%,P=0.0004]。這些初步臨床研究均提示，DWI在急性心肌梗死水腫成像方面的可行性。但仍有許多技術方面的問題值得深入研究，比如b值的選擇、DWI最佳b值的確定、在保持一定信號噪聲比的前提下提高b值等問題。此外，目前關于ADC圖對診斷急性心肌梗死方面的研究相對缺乏，利用ADC圖進行半定量或定量分析，與DWI影像結合將會更加有助于診斷[19]。

2.4其他MRI技術評價心肌水腫23Na MRI，其高信號區代表不可復心肌損害,原理是壞死區鈉積聚，而這與心肌水腫細胞內鈉積聚一致；隨后心肌細胞破裂，伴隨間質水腫，由于細胞外液富含鈉，引起鈉在整個梗死區增加[5]。也有研究表明，23Na MRI測量心肌的組織鈉絕對濃度在心肌梗死區明顯升高，但是組織鈉絕對濃度的升高與心肌梗死的時間、面積或心室整體功能沒有相關性，梗死心肌相鄰區域輕度升高，但尚未達到梗死心肌的水平[20]。釓對比劑注射后早期圖像，這項技術可用于探測心肌水腫并定量分析，最近研究表明，在再灌注急性心肌梗死中，早期對比增強與T2WI成像探測到的心肌水腫相關[21]。

3MRI對心肌缺血后心肌水腫評價的臨床價值

首先，以冠狀動脈閉塞后獲得的心肌首過灌注圖像作為參考標準，研究報道T2WI圖像上的高信號和缺血心肌區域是一致的[22]，故通過測量心肌水腫可測量缺血心肌面積。其次，心肌水腫對T2WI的影響與缺血持續時間相關，心肌梗死的各種不正常表現在急性期和亞急性期最為明顯，隨著梗死愈合過程中心肌瘢痕形成，與心肌梗死相關的水腫和炎癥得以吸收，這些表現會慢慢消退[23]。因此，T2WI測得的水腫區還可區分急、慢性心肌梗死[2]。再者，實驗證明，心肌梗死后心肌水腫區域的大小反映了冠狀動脈灌注床，在再灌注心肌梗死的臨床情況中，T2高信號強度所定義的水腫都是透壁性的，但急性不可逆的損傷不是這樣的，所以和瘢痕成像相結合，心肌水腫成像可區分可逆和不可逆的心肌損傷[24]。最后，通過心臟水腫MRI可以在冠狀動脈血運重構后量化而挽救心肌，這對患者的管理和預后具有重要意義。

4小結

隨著心肌水腫機制的研究進展和MRI技術的不斷發展，MRI對心肌缺血后心肌水腫的整體評估有了新的方向，但有許多問題仍需要進一步研究解決(如多少心肌損傷才能在心臟MRI中顯現出心肌水腫，臨床和生物因素是如何影響心肌水腫的嚴重程度及持續時間等問題)。此外，實驗研究也需要澄清缺血期間及后期能影響心臟MRI的重要因素[25]。相信，相關性研究可為早期診斷、治療、檢測和預防心肌水腫找到新思路、新策略。

參考文獻

[1]張永明.急性心肌梗死藥物治療進展[J].中國現代藥物應用,2011,5(22):130-131.

[2]Abdel-Aty H,Cocker M,Meek C,etal.Edema as a very early marker for acute myocardial ischemia:a cardiovascular magnetic resonance study[J].J Am Coll Cardiol，2009,53(14):1194-

1201.

[3]Aletras AH,Tilak GS,Natanzon A,etal.Retrospective determination of the area at risk for reperfused acute myocardial infarction with T2-weighted cardiac magnetic resonance imaging:histopathological and displacement encoding with stimulated echoes (DENSE) functional Validations[J].Circulation,2006,113(15):1865-1870.

[4]Nilsson JC,Nielsen G,Groenning BA,etal.Sustained postinfarction myocardial oedema in humans visualised by magnetic resonance imaging[J].Heart,2001,85(6):639-642.

[5]楊艷梅.心肌梗死后心肌水腫MRI的評價[J].河北醫藥,2003,25(8):583-584.

[6]Kellman P,Aletras AH,Mancini C,etal.T2-prepared SSFP improves diagnostic confidence in edema imaging in acute myocardial infarction compared to turbo spin echo[J].Magn Reson Med,2007,57(5):891-897.

[7]Aletras AH,Kellman P,Derbyshire JA，etal.ACUT2E TSE-SSFP:a hybrid method for T2-weighted imaging of edema in the heart[J].Magn Reson Med,2008,59(2):229-235.

[8]Ferreira VM,Piechnik SK,Dall′Armellina E,etal.Non-contrast T1-mapping detects acute myocardial edema with high diagnostic accuracy:a comparison to T2-weighted cardiovascular magnetic resonance[J].J Cardiovasc Magn Reson,2012,14:42.

[9]Verhaert D,Thavendiranathan P,Giri S,etal.Direct T2 quantification of myocardial edema in acute ischemic injury[J].JACC Cardiovasc Imaging,2011,4(3):269-278.

[10]Ugander M,Bagi PS,Oki AJ,etal.Myocardial edema as detected by pre-contrast T1 and T2 CMR delineates area at risk associated with acute myocardial infarction[J].JACC Cardiovasc Imaging,2012,5(6):596-603.

[11]Naβenstein K,Nensa F,Schlosser T,etal.Cardiac MRI:T2-Mapping Versus T2-Weighted Dark-Blood TSE Imaging for Myocardial Edema Visualization in Acute Myocardial Infarction[J].Rofo,2014,186(2):166-172.

[12]Park CH,Choi EY,Kwon HM,etal.Quantitative T2 mapping for detecting myocardial edema after reperfusion of myocardial infarction:validation and comparison with T2-weighted images[J].Int J Cardiovasc Imaging,2013,29(Suppl 1):65-72.

[13]Hammer-Hansen S,Ugander M,Hsu LY,etal.Distinction of salvaged and infarcted myocardium within the ischaemic area-at-risk with T2 mapping[J].Eur Heart J Cardiovasc Imaging,2014,15(9):1048-1053.

[14]Giri S,Chung YC,Merchant A,etal.T2 quantification for improved detection of myocardial edema[J].J Cardiovasc Magn Reson,2009,11:56.

[15]Wassmuth R,Prothmann M,Utz W,etal.Variability and homogeneity of cardiovascular magnetic resonance myocardial T2-mapping in volunteers compared to patients with edema[J].J Cardiovasc Magn Reson,2013,15:27.

[16]李志偉,袁思殊,黃璐，等.心肌磁共振多b值DWI的初步探討[J].放射學實踐,2013,28(3):337-340.

[17]Okayama S,Uemura S,Saito Y.Detection of infarct-related myocardial edema using cardiac diffusion-weighted magnetic resonance imaging[J].Int J Cardiol,2009,133(1):20-21.

[18]Kociemba A,Pyda M,Katulska K,etal.Comparison of diffusion-weighted with T2-weighted imaging for detection of edema in acute myocardial infarction[J].J Cardiovasc Magn Reson,2013，15:90.

[19]陳敏,王亞玲,靳激揚，等.MR擴散加權成像在急性心肌梗死中的研究進展[J].國際醫學放射學雜志,2014,37(1):22-27.

[20]Ouwerkerk R,Bottomley PA，Solaiyappan M，etal.Tissue sodium concentration in myocardial infarction in humans:a quantitative 23Na MR imaging study[J].Radiology，2008,248(1):88-96.

[21]Matsumoto H,Matsuda T,Miyamoto K,etal.Peri-infarct zone on early contrast-enhanced CMR imaging in patients with acute myocardial infarction[J].JACC Cardiovasc Imaging,2011,4(6):610-618.

[22]Tilak GS,Hsu LY,Hoyt RF Jr,etal.In vivo T2-weighted magnetic resonance imaging can accurately determine the ischemic area at risk for 2-day-old nonreperfused myocardial infarction[J].Invest Radiol,2008,43(1):7-15.

[23]Carlsson M,Ubachs JF,Hedstr?m E,etal.Myocardium at risk after acute infarction in humans on cardiac magnetic resonance:quantitative assessment during follow-up and validation with single-photon emission computed tomography[J].JACC Cardiovasc Imaging,2009,2(5):569-576.

[24]Eitel I,Friedrich MG.T2-weighted cardiovascular magnetic resonance in acute cardiac disease[J].J Cardiovascular Magn Reson,2011,13:13.

[25]Klocke FJ.Cardiac magnetic resonance measurements of area at risk and infarct size in ischemic syndromes[J].J Am Coll Cardiol,2010,55(22):2489-2490.

MRI Progress of Myocardial Edema after Myocardial IschemiaWANGFang,LIXiao-juan，LIUPeng-fei.(DepartmentofMRI,theFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150001,China)

Abstract:Myocardial edema is one of the most common pathological and physiological changes of ischemic cardiomyopathy.Magnetic resonance imaging (MRI) can assess the morphology and degree of myocardial edema.Here reviews the clinical values and limitations of several MRI technologies for the ischemic edema.T2WI,GE-MRI,Na MRI can evaluate the morphology of myocardial edema,and with the continuous development of MRI technology,such as DWI,T2 mapping,early imaging after gadolinium contrast administration,quantitative evaluation for myocardial edema being mature,changes of myocardium signals prior to morphology can be detected,which is very helpful to detect the progression of ischemic cardiomyopathy and to judge the clinical outcome.

Key words:Ischemic cardiomyopathy; Myocardial edema; Magnetic resonance imaging

收稿日期：2014-09-22修回日期：2014-11-26編輯：鄭雪

基金項目：黑龍江省教育廳面上項目(12521292)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.13.046

中圖分類號:R445.2

文獻標識碼:A

文章編號：1006-2084(2015)13-2421-03