心血管磁共振臨床應用及進展

陳秀玉，趙世華

中國醫學科學院 北京協和醫學院

國家心血管病中心

阜外心血管病醫院放射科，北京100037

北美放射學會(Radiological Society of North America,RSNA)2014心血管磁共振研究熱點包括對心功能的評價、缺血再灌注損傷的評估、彌漫性心肌纖維化的定量技術及其它新序列的開發應用等。筆者對RSNA2014大會上心血管磁共振方面的主要研究內容和進展進行了總結與分析，現報道如下。

1 缺血性心臟病(ischemic cardiac disease)

微血管阻塞(microvascular obstruction，MVO)是ST段抬高心肌梗死(ST elevated myocardial infarction，STEMI)患者重要預后不良預測因子之一，其中心肌內出血(intramyocardial hemorrhage，IMH)是其主要機制之一[1-2]。Benedetti等研究了一組急性心梗經皮冠狀動脈介入(percutaneous coronary intervention,PCI)治療術后患者，評估T2 STIR(short T1 inversion recovery)及T2 star(T2*)序列檢測IMH的優劣性。研究者以延遲增強中的低信號表示MVO，而對應部位T2 STIR及T2*中的低信號提示IMH。結果顯示，T2 STIR及T2*序列均能可靠診斷IMH，而T2*序列的敏感性更高；IMH與MVO高度相關，MVO%越大，IMH越多。Sirol等應用MRI隨訪研究一組急性心梗再灌注患者的心梗大小(infarct size，IS)、MVO及IMH與心室重塑的關系，并評估它們的預后價值。左室重塑被定義為左室舒張末容積(left ventricular end-diastolic volume，LVEDV)較基線升高＞20%。結果顯示，MRI T2*序列測定的IMH及IS與心室重塑密切相關，是急性心梗再灌注不良預后的兩個獨立預測因子，可用于此類病人的早期危險分層。同樣的，Damascelli等前瞻性研究了一組STEMI患者，評估MVO與左室重塑的關系。患者于心梗5天內及6個月后分別行MRI，兩次檢測得到ΔLVEDV和ΔLVESV作為評估左室重塑的參數。結果提示，MVO陽性的患者LVEDV及LVESV均顯著升高，回歸分析顯示MVO%及LGE%均與ΔLVEDV、ΔLVESV顯著相關，而多因素結果提示僅MVO%與ΔLVEDV、ΔLVESV相關，MVO越大，心梗后心室重塑越顯著。Wust等評估增強SSFP(steady state free precession)序列檢測STEMI患者PCI術后MVO的應用價值，結果顯示，SSFP序列檢測的心梗面積與延遲增強(late gadolinium enhancement,LGE)結果高度一致，并且可以檢測到更多的MVO，提示增強SSFP可推薦作為LGE的補充技術。

Lin等測定運動矯正(motion-corrected,MOCO)相位敏感反轉恢復(phase sensitive inversion recovery,PSIR)SSFP序列(MOCO SSFP)評估非缺血性心肌病患者左室心肌纖維化，并與自由呼吸單次激發SSFP序列(free breathing single shot SSFP，FB single shot SSFP)及屏氣快速FLASH序列(breath holding turbo flash,BHTF)進行比較。結果顯示，前者的圖像質量及診斷可靠性均顯著優于FB single shot SSFP及BHTF。Lin等比較MOCO單次激發PSIR快速FLASH序列與常規PSIR快速FLASH對檢出冠心病患者左室心肌瘢痕的價值。結果顯示，兩者具有很好的一致性，但對有心律失常或呼吸偽影的患者，前者的圖像質量及診斷可靠性更高，認為此技術有望作為評估心肌瘢痕的補充技術，尤其是對有心律失常或屏氣不佳患者。

腺苷和多巴酚丁胺負荷CMR能夠分別通過評估心肌灌注異常和室壁運動異常(wall motion abnormalities，WMA)對可疑或已確診的冠心病(coronary artery disease，CAD)患者進行診斷和預后危險分層[3-4]。Dipyridamol負荷CMR(DipCMR)可以同時提供這兩方面的信息，Pontone等就其應用價值進行了評估。研究共納入793例可疑或CAD患者，隨訪時間平均為622天，終點事件為所有心血管事件及惡性心血管事件(除外血管重建)。DipCMR將患者分成3組：A組，無可逆性缺血；B組，僅灌注異常；C組，灌注異常+WMA。結果顯示，3組所有心血管事件發生率分別為9.9%、33.3%、69%(P＜0.0001)；惡性心血管事件發生率分別為4.9%、8.5%、17.8%；其中C組和A組、B組均有統計學差異，而A組和B組無明顯差異；多因素分析結果顯示灌注異常及灌注異常+WMA為所有心血管事件的兩個獨立預測因子，而灌注異常+WMA為惡性心血管事件的惟一預測因子，提示DipCMR可以為CAD患者的預后提供更多的信息。

2 心臟瓣膜疾病(cardiac valve disease)

經皮肺動脈瓣置入術(percutaneous pulmonary valve implantation，PPVI)可以選擇性替代肺動脈瓣置換術(pulmonary valve replacement，SPVR)治療某些先天性右室流出道梗阻(right ventricular outflow tract，RVOT)患者[5]。Secchi等采用MRI電影true-FISP序列分別評估了兩種手術前后左右心室功能，并對比了它們的中期效果(平均10個月)。結果顯示，術后兩組的右室舒張末容積指數(right ventricular end-diastolic volume index,RVEDVI)均顯著降低，SPVR組右室射血分數(right ventricular ejection fraction,RVEF)顯著升高，PPVI組RVEF改變不明顯；PPVI組左室舒張末容積指數(left ventricular end-diastolic volume index，LVEDVI)顯著升高，SPVR組LVEDVI改變不明顯，兩組術后左室每搏指數(LV stroke volume index)均顯著升高；兩組RVEDVI與LVEDVI均呈負相關(r=－0.014)。提示不管是哪種術式，解除RVOT可以同時改善雙室功能。

Choi等采用心臟MRI隨訪了62例三尖瓣成形術后患者的右室功能改善情況，試圖找出預后不佳的可能因素。結果顯示，共19例患者發生終點事件(全因死亡、心衰導致再入院及再次開胸手術)，與無終點事件發生的患者(對照組)對比，該組患者的平均左、右心室質量指數(mass index)及右室收縮末容積(right ventricular end-systolic volume,RVESV)顯著增高，而RVEF顯著降低；生存分析結果提示RVESV及左右心室質量大是患者三尖瓣成形術后的不良預后因素。

Daruwalla等回顧性研究了213例行主動脈手術患者的術前CMR，對主動脈瓣進行分型，并以術中分型結果為參照來評估MRI分型的準確性。術中共有82例分型為三瓣型主動脈瓣(tricuspid aortic valve，TAV)，131例為二瓣型(bicuspid aortic valve，BAV)，CMR分型結果顯示除了6例TAV被錯判成BAV，其它分型與術中完全一致，CMR分型的敏感性、特異性和準確性分別為100%、92.7%、97.2%。

3 先天性心臟病(congenital heart disease)

法洛氏四聯癥(Tetralogy of Fallot，TOF)是最常見的紫紺型先天性心臟病(先心病)，約占先心病總數的10%。TOF修補術后約10%的患者可能出現右室擴張及功能不全等并發癥[6]。磁共振通過一站式掃描，多序列、多方位展現病變心臟及大血管的解剖結構，同時是心功能評估的金標準，對于先心病的診斷和術后隨訪具有獨特的價值[7]。Noce等借助MRI回顧性分析了19例TOF術后患者，發現14例患者出現心肌纖維化，表現為LGE陽性，并且LGE含量與右室心功能呈明顯負相關，即心肌纖維化越嚴重，右室功能越差，因此MRI可推薦作為臨床TOF術后隨訪工具。

基于快速自旋回波(turbo spin echo，TSE)演化出的3D SPACE(turbo spin echo imaging with variable fl ip angle)技術，采用可變翻轉角的回聚脈沖鏈設計，解決了臨床對TSE三維采集的需求，被逐步應用于各個部位的高分辨率三維成像中[8]。Malayeri等評估高分辨3D SPACE心臟成像的圖像質量和準確性，掃描對象均為先心病患者，其中10例為TOF，3例大動脈轉位，7例為其它類型復雜先心病。結果顯示3D SPACE序列與呼吸和心電門控匹配良好，對各個年齡段的先心病患者其心臟MRI成像質量都能達到診斷要求，且無需對比劑，可推薦作為腎功能障礙患者的替代方法。

4D相位對比成像(4D-PC)是一種無創的可以對心臟及大血管血流情況進行定性和定量分析的新技術。與傳統的2D-PC相比，4D-PC同時對三個相互垂直的維度進行編碼并獲得相位流速編碼電影，不僅可以動態三維顯示心腔和大中動脈的血流動力學特征，并能準確測量掃描范圍內各個位置血流的方向、速度、剪切力等重要參數，對更好的認識和解讀心血管疾病所致血流異常具有潛在應用價值[9]。Ekram等人回顧性研究了25例在研究期間未曾手術的先心病患者，以核素灌注顯像(NPS)為參照，檢測肺血流情況，結果顯示4D-PC檢測結果與NPS一致性明顯高于2D-PC。此外，在重度肺動脈瓣反流情況下，與4D-PC 相比，2D-PC的準確性降低更顯著。Hsiao等回顧性研究了14例肺靜脈畸形引流的患者，所有患者均行4D-PC檢測。使用實時交互流線可視化軟件進行后處理，分別在流出道瓣膜、肺動脈分支、肺靜脈、房間隔缺損或室間隔缺損水平對血流進行定量。結果顯示，主動脈瓣及肺動脈瓣水平的變異系數最小，約為4%～5%，其次為肺動脈分支(18%)，下腔靜脈最大(27%)。肺靜脈畸形引流入心房后，直接測量畸形靜脈或心內分流(intracardiac shunt fl ow)與間接測量流出道瓣膜血流的結果高度一致。提示借助后處理軟件，4D-PC可以為肺靜脈畸形靜脈及分流提供詳盡的、準確的量化描述。

4 定量成像技術(quantitative cardiac imaging)

T1和T2是組織的固有屬性，在特定的場強下具有特定的數值。T1、T2 mapping可以直接對組織的T1、T2值進行定量[10]。細胞外間質容積分數(extracellular volume fraction,ECV)是指細胞外間質容積占整個心肌組織容積的百分比，是基于T1 mapping技術計算出的一種相對穩定的參數指標[10-12]。計算公式為：心肌ECV=(1-HCT)(心肌ΔR1/血液ΔR1)；ΔR1 =1/T1pre–1/T1post。T1pre及T1post分別指對比劑注射前后的T1值，HCT為當對比劑在血液和心肌細胞外間隙中的濃度達到平衡時的血細胞比容。由公式可知，這種計算方法校正了各種技術因素(如場強、對比劑注射劑量及時間)對T1值的影響，而只與心肌間質狀態的改變尤其是膠原纖維比例增加相關。

Hong等采用矯正回顧反轉恢復序列(modified look-locker inversion recovery,MOLLI)對41例擴心病患者的心臟ECV進行評估，結果顯示，共有22例患者LGE陰性(A組)，19例患者LGE陽性(B組)；與健康對照組相比(n=10)，51例患者的平均ECV值顯著高于對照組[(30.7±5.9)% vs(25.6±3.2)%,P＜0.001])；兩組ECV均與LVEF呈明顯負相關，提示對無明顯LGE表現的擴心病患者，ECV仍有預測價值。

Semaan等對不同場強下(3 T和1.5 T)高分辨率矯正回顧反轉恢復序列(high-resolution MOLLI，HR-MOLLI)評估健康志愿者右心室ECV的可行性進行了研究。結果顯示，HR-MOLLI在3 T及1.5 T場強下均能可靠的評估右心室ECV，需注意的是不同場強下得到的ECV數值略有不同，提示在實際應用中應根據需要選擇適合的場強。

Hanneman等測定MOLLI序列基于ECV評估重型地中海貧血患者心肌間質彌漫性纖維化的價值，以健康志愿者作為對照組。結果顯示，ECV升高即心肌纖維化與鐵過剩有關，對于無鐵過剩病史的患者，規律輸血并不會導致ECV升高。糖尿病可以導致心肌膠原沉積、心肌纖維化，引起ECV升高、心肌僵硬。Yang等假設糖尿病患者ECV升高，并與左室舒張功能異常相關。結果顯示17例病人中，LGE均為陰性，而8例患者ECV升高(ECV＞30%)；與ECV正常組(ECV＜30%,n=9)相比，ECV升高組舒張功能參數如左室高峰充盈時間(time to peak filling rate，TPFR)顯著延長，高峰充盈率(peak filling rate,PFR)顯著降低，而左室心肌收縮功能參數(LVEF、LVESV、LVEDV、LVM)兩組均正常，無顯著差別。提示與LGE相比，T1 mapping測定ECV是評估心肌彌漫性纖維化更為敏感的指標，對于評估左室舒張功能具有較好的臨床應用價值。

Hong等采用MOLLI評估阿霉素對擴張性心肌病兔模型心臟ECV的累積效應，MOLLI結果提示6周后兔模型的心臟ECV顯著增高，與病理結果高度一致。提示MR ECV檢測可作為臨床量化彌漫心肌纖維化的無創性工具，取代心肌活檢。

橫向弛豫時間即T2值增大主要與心肌水腫或炎癥有關，急性心梗、心肌炎、結節病及心臟移植免疫排斥反應過程均可導致T2值增大[13]。目前臨床上主要應用T2加權黑血序列(T2-weighted short tau inversion recovery，T2-STIR)來評估心肌水腫[14]。新近出現的T2-mapping多采用的是單次激發穩態自由進動序列(steady-state free precession sequence,SSFP)序列，可以對T2直接進行定量。T2弛豫時間不穩定是其面臨的主要挑戰之一，在不同的場強、序列及其他因素下T2值變化很大[15-16]。Baessler等對比了3種T2-mapping序列、2種場強下(3 T和1.5 T)測量的健康志愿者的心肌T2值，以期發現可能的影響因素。3種序列分別為多回波自旋回波(multi echo spin echo,MESE)、SSFP及梯度自旋回波(gradient spin echo,GraSe)。結果顯示，心率是T2測量值的重要影響因子，校正后，2種場強下SSFP的T2值均明顯小于其它兩個序列，而GraSe序列的T2值最高。提示在臨床應用中有必要制定一個合理的方案搭配不同的序列與場強，并要校正心率。

Hildebrand等以心內膜心肌活檢(endomyocardial biopsy，EMB)為金標準，分別采用T1-mapping、T2-mapping及ECV-mapping評估心臟移植后炎癥反應，并對比常規CMR序列如T2WI STIR序列(心肌水腫系數ER)、T1WI自旋回波反轉恢復序列(相對水腫系數gRE)及LGE,以明確CMR是否適用于早期診斷心臟移植后可能出現的亞臨床急性細胞排斥反應(acute cellular rejection,ACR)，以期早期治療。結果顯示，增強后T1、T2及ECV-mapping診斷亞臨床ACR的效果優于均優于ER和gRE，有潛力作為臨床替代EMB診斷亞臨床ACR的新方法。

5 結語

本文簡要歸納了RSNA2014心血管磁共振的主要臨床應用及進展，重點概括了其在評估微血管阻塞、右室功能及細胞間質容積分數等方面的應用價值，此外還介紹了非增強3D SPACE及4D PC技術在先心病應用中的研究進展，雖然這些技術目前仍處于早期研究階段，但已經顯示出其獨特的應用價值，有潛力成為常規序列的重要補充或替代。

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