MR應變成像技術在心臟疾病中的應用

李亞萍，趙 蕾，范占明

(首都醫科大學附屬北京安貞醫院影像科，北京 100029)

DOI：10.13929/j.1003-3289.201707114

心臟MRI具有高組織分辨力、大視野、無輻射及可重復性好等優點，已經成為無創性評估心臟功能的“金標準”[1]。綜合各種技術，MR可對心臟進行形態及功能等“一站式”檢查。目前各種MR定量成像技術，包括心肌組織標記技術、特征追蹤技術、縱向弛豫時間定量成像技術、橫向弛豫時間定量成像技術、4D流動成像技術及擴散張量成像技術等發展迅速，可為心血管疾病的診斷和鑒別診斷提供豐富信息。本文對MR應變成像技術在心臟疾病中的應用進行綜述。

1 心肌應變

心肌應變即心肌形變，指心肌在外力作用下發生變形的程度，反映心肌組織本身的位移，理論上不受心臟整體位移和鄰近組織牽拉的影響。心肌應變在射血分數和室壁運動保持正常時即可發生改變，從而早期發現心臟功能異常。Mirsky等[2]提出心肌應變的概念，指出應力、應變可定量評估左心室順應性。目前可進行應變分析的技術有超聲、CT和MRI。MR心肌應變分析技術主要有心肌組織標記(myocardial tissue tagging， Tagging)技術和特征追蹤(feature tracking， FT)技術。Tagging技術通過在組織內誘發局部磁化擾動創建非侵入性標記線，在圖像上表現為“黑線”，標記線在心動周期中隨心肌運動而發生變形；通過測量收縮期和舒張期標記線變化的距離，即可對整個心動周期心肌的運動進行量化評估。但是，標記線受心肌固有縱向弛豫時間的影響，隨著時間延長，標記線信號逐漸衰落，與周圍組織的對比度降低，影響靶點的配準。此外，Tagging技術的空間分辨率受限于標記線間距，且后處理過程相對復雜，限制其臨床應用。FT技術是一種基于心臟電影成像定量評估心肌應變的后處理技術，無需額外成像序列，可直接在常規自由穩態進動序列的圖像上分析追蹤心肌在整個心動周期的運動，通過追蹤像素點的相對位移計算心肌應變值，且與Tagging技術和超聲斑點追蹤技術的測量結果有較好的相關性和一致性[3-5]，操作簡單，且可進行多角度分析，具有廣闊的應用前景。

2 心肌應變評價缺血性心肌病(ischemic cardiomyopathy, ICM)

2.1 心肌缺血 ICM可發生進行性充血性心力衰竭、心肌梗死、繼發性嚴重心律失常和猝死，早期診斷ICM并對其進行干預治療可提高患者生存率。目前臨床判斷早期心肌缺血多采用核素心肌負荷顯像。近期一項Meta分析[6]顯示，心臟磁共振(cardiac MR， CMR)檢出冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的敏感度優于核素心肌顯像檢查。臨床CMR主要通過心肌灌注成像評價心肌缺血情況。Thomas等[7]發現，與灌注成像相比，Tagging檢測心肌缺血的敏感度雖較差，但特異度高，結合灌注成像和應變分析可敏感、準確地發現早期心肌缺血。此外，灌注成像需注射釓對比劑，有致腎源性系統性纖維化的風險，腎衰竭是對比增強檢查的禁忌證，而應變分析無需使用對比劑，可擴大對心肌缺血檢測的應用范圍。

靜息狀態下，早期ICM因冠狀動脈血流儲備和側支循環建立而不表現出功能異常，藥物(如多巴酚丁胺、腺苷)或運動負荷狀態可誘發心肌缺血，低劑量多巴酚丁胺負荷后應變和應變率升高是心肌存活的標志，負荷狀態下采用FT技術可更早期發現心肌缺血[8]。有負荷試驗結合應變技術的研究[9]證實，在負荷狀態下心肌應變變化有助于區分正常、缺血和梗死心肌節段，由此拓寬了心臟電影成像的應用范圍，也為評價各種對比劑注射禁忌證患者心肌活性提供了備選檢查方案。Kido等[10]采用Tagging技術分析冠狀動脈粥樣硬化性心臟病患者心肌應變，發現在腺苷負荷下，缺血或梗死心肌節段峰值周向應變絕對值降低，而非缺血節段峰值周向應變絕對值升高，可據此區分非缺血和缺血、梗死節段；此外，負荷狀態下缺血節段的峰值周向應變的絕對值更低；梗死節段峰值周向應變的絕對值雖然降低，但與靜息狀態比較無差異，表明心肌缺血可導致應變異常，且應變降低幅度與缺血嚴重程度有關。通過證實功能(心肌應變)與病生理改變(心肌缺血)的相關性，可為采用電影成像間接評價心肌活性、拓寬CMR檢查適應證人群范圍提供依據。

心臟X綜合征又稱微血管性心絞痛，是有典型勞力性心絞痛癥狀及心肌缺血臨床證據、而冠狀動脈正常或無阻塞性病變的一組臨床綜合征。本病常見于女性，X綜合征可導致發生不良心血管事件的危險性增加[11]，評價此類疾病具有重要臨床價值。Nelson等[12]研究發現，有X綜合征表現的女性舒張期應變率和左心室峰值解旋率低于健康人。心肌應變分析有助于探索該類疾病的病理生理學特征，并為靶向治療和風險評估提供依據。

2.2 心肌梗死(myocardial infarction， MI) MI是指冠狀動脈管腔嚴重狹窄和心肌供血不足，而側支循環尚未充分建立，引起供血區心肌壞死纖維化的病理過程。對梗死節段進行應變分析的意義在于早期發現梗死區域及周邊存活心肌(頓抑心肌、冬眠心肌)，后者是血運重建的最佳受益對象，早期準確識別存活心肌對治療方案的選擇和預后判斷有重要意義。Schuster等[13]通過研究多巴酚丁胺負荷前后不同心肌節段徑向和周向應變參數的變化，以區分瘢痕的透壁程度，結果表明心肌應變可評估梗死節段內是否有存活心肌。

MI節段運動減弱甚至反向，導致嚴重的左心室收縮不同步，顯著影響左心室功能。心臟再同步化治療(cardiac resynchronization therapy, CRT)可改善心臟收縮的不同步，提高心臟的射血分數和泵血量。節段應變分析有助于評價心室運動同步性及指導電極位置的選擇。CRT后，約30%患者表現為無應答，其重要原因之一是左心室電極放置位置不合理。通過追蹤心肌收縮的先后順序，可間接反映心電激動沿心室壁的傳導順序，當左心室電極置于最晚激動部位時，患者心臟功能的改善最明顯[14]。但心室最晚激動部位常存在較多的心肌瘢痕，CMR心肌標記技術結合延遲增強成像評價擬激動區域的心肌情況，可避免在瘢痕處起搏，提高對CRT的應答率。

梗死面積是MI患者預后的獨立預測因子[15]。CMR通過延遲強化成像可檢出并定量梗死心肌，但急性MI患者腎功能損害常見，不宜行增強成像。有研究[16-17]顯示急性ST段抬高MI患者的整體周向應變、應變率、機械彌散(左心室不同心肌節段周向應變達峰時間的標準差，與心肌機械收縮不同步有關)等衍生參數可預測遠期左心室重構不良，對于評價長期預后有獨立和增量預測價值，可在一定程度上替代梗死面積對預后的判斷。但現有的臨床證據有限，需進一步研究證實。

3 非缺血性心肌病(non-ischemic cardiomyopathy, NICM)

NICM是非冠狀動脈病變引起的一類心肌疾病，多與心肌代謝、心臟結構異常及遺傳等因素有關。NICM發病隱秘，早期可無任何臨床癥狀，診斷NICM較困難。約1/4的NICM患者存在左心室間隔壁纖維化(left ventricular midwall fibrosis， MWF)[18]，可引起左心室應變異常、收縮和舒張功能障礙，導致心力衰竭，出現MWF的患者對藥物治療和CRT治療的反應較差。應變分析在射血分數正常和室壁運動尚無異常時即可發現MWF導致的陽性表現，有望早期檢測出NICM，并進一步指導臨床治療。

3.1 肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy， HCM) HCM是與遺傳相關的一種較常見心肌病，可致青少年猝死。研究[19]表明，射血分數尚在正常范圍時，HCM患者已有縱向、周向和徑向心肌應變減低，但可通過增加扭轉角度而使整體收縮功能維持正常；負荷狀態下，因心肌儲備能力下降，HCM患者心臟扭轉角度降低，據此可鑒別心肌生理性與病理性肥大[20]。滕飛等[21]對HCM進行節段性心肌應變FT分析，發現肥厚心肌節段周向應變、縱向應變和峰值收縮期周向應變、縱向應變明顯小于正常心肌節段，而左心室容積和射血分數尚在正常范圍，證實CMR-FT有助于早期檢測HCM，對指導患者選擇生活方式及臨床治療有重要意義。

3.2 擴張型心肌病(dilated cardiomyopathy， DCM) DCM是指原因不明左或右心室或雙側心室擴大并伴心臟收縮功能減退的心肌病，心肌病理改變以彌漫性纖維化為主。DCM患者早期即可出現心肌周向應變和扭轉角度減低，因此通過應變分析可早期檢出DCM。DCM患者異常心肌應變與其預后相關，左心室縱向應變是DCM患者生存率的獨立預測因子[22]。DCM左心室整體縱向應變異常(≥-12.5%)是心臟不良事件的強預測因子[23]，盡管左心室功能嚴重受損或有延遲強化，如縱向應變尚在正常范圍內，則患者預后較好，即縱向應變是DCM風險分層最穩健的應變參數。

3.3 致心律失常性右心室心肌病(arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy， ARVC) ARVC的特征是心肌進行性纖維化，右心室心肌最早受累，其纖維化一般始于心外膜且呈區域性分布，所以疾病早期心肌活檢的陽性率較低。CMR-FT有望通過檢出節段應變異常而早期發現ARVC[24]。另外，Heermann等[25]發現ARVC患者左心室縱向應變率及基底段水平的周向應變率也顯著降低，證實ARVC早期可有左心室受累。

3.4 其他 應變技術也可用于評價終末期腎病患者心肌功能[26]、預測蒽環類藥物對心肌的毒性反應[27]、評估左心房儲備功能以及早期識別有卒中高危風險的心房顫動患者[28]，早期識別和鑒別心肌淀粉樣變性[29]，評價法洛四聯癥患者修復術后的轉歸[30]等。

4 小結與展望

應變及其衍生參數可對整體和節段性心肌運動進行定量評估，分析疾病的病理生理機制以及選擇輔助治療方案，有助于早期識別心臟功能異常，為臨床確定治療時間窗、預防或逆轉疾病進展提供信息，但目前應變分析技術尚未廣泛應用于臨床。在應用技術方面，需簡化Tagging掃描序列及后處理步驟，統一不同后處理軟件對FT心肌應變的計算方法，提高軟件對像素點的追蹤能力，以期為疾病診斷、治療及預后判斷提供更多幫助。

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