心磁圖的主要臨床應(yīng)用及研究進展

孫慧娜，唐發(fā)寬，黃驍，王洪葉，陶耀兵

心肌細胞激動時因離子跨膜運動，可產(chǎn)生微弱的電流，心電圖可測量電流在體表形成的電勢差信號并記錄分析，被廣泛應(yīng)用于心血管疾病的臨床診斷。這些電流在體內(nèi)可以產(chǎn)生非常微弱（0.1～100pT）的磁場，靠以往技術(shù)難以檢測和記錄，因而目前對于心電磁場在心血管疾病中的變化及其臨床意義的研究尚少。近些年來，隨著心磁圖（magnetocardiography，MCG）的出現(xiàn)，心電磁場的變化及在心血管疾病中的臨床應(yīng)用日益受到研究者的重視，成為研究熱點。目前，心磁圖的研究主要集中在心肌缺血、心律失常、心功能不全等的診斷及病情評估方面。本文就心磁圖在心血管疾病中的臨床應(yīng)用及研究進展進行綜述。

1 心磁圖原理及檢查方法

心磁圖系統(tǒng)主要包括超導(dǎo)量子干涉裝置（superconducting quantum interference device，SQUID）傳感器及其電子學(xué)系統(tǒng)、無磁移動床、電磁屏蔽室（根據(jù)測量系統(tǒng)的特點，有的系統(tǒng)需配備屏蔽措施來獲得更好的測量效果）和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。被測對象（人體）平躺在無磁移動床上，杜瓦懸掛在屏蔽室中央位于人體前胸正上方，杜瓦的高度可通過旋轉(zhuǎn)懸掛支架調(diào)節(jié)，SQUID要盡可能地靠近杜瓦底部以縮短與前胸之間的距離。其他的室溫電子學(xué)設(shè)備，包括SQUID 控制器、示波器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等均位于屏蔽室外。目前國際上使用的心磁圖儀主要包括：美國CardioMag Imaging公司生產(chǎn)的CMI-2409型9通道心磁圖儀，德國SQUID公司生產(chǎn)的MCG7心磁圖儀，日本（株）日立高新技術(shù)生產(chǎn)的MC-6400心磁圖儀和意大利AtB公司生產(chǎn)的ARGOS-50型心磁圖儀。另外，北京大學(xué)物理學(xué)院完全自主開發(fā)研制的四通高溫超導(dǎo)心磁圖也已經(jīng)進行了一系列的臨床及動物實驗。由于不同儀器間差異較大，測量標準各有不同，心磁圖應(yīng)用及分析方法尚未形成統(tǒng)一標準。

2 心磁圖的主要臨床應(yīng)用

2.1 冠狀動脈粥樣硬化性心臟病 18導(dǎo)聯(lián)心電圖和運動負荷試驗是目前診斷冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ü谛牟。┑闹饕獰o創(chuàng)技術(shù)，其主要表現(xiàn)為ST段的偏移和T波形態(tài)的改變，診斷的敏感度和特異度均不盡如人意。心磁圖作為一種無創(chuàng)、非接觸性的檢查方法，對于心肌缺血的診斷有重要的應(yīng)用價值。心磁圖儀可以檢測到微弱的心磁場，通過生成相應(yīng)的心肌電流分布圖，反映其組織損傷程度。由于心磁圖儀工作時不接觸人體，因而不受人體阻抗及干擾電流的影響。盡管大量研究提示，心磁圖可以被用于冠心病的診斷，但不同實驗應(yīng)用的診斷指標不盡相同。Kandori等應(yīng)用64通道心磁圖儀對869人心磁圖進行描記，包括PQ、QRS、QT間期等時間間期指標和各波群最大電流向量、總電流向量等電流分布指標，構(gòu)建正常人心磁圖標準[1]，并建立心磁圖標準波形模版[2]，這為心磁圖儀在臨床上進一步分析、診斷應(yīng)用打下基礎(chǔ)。研究顯示，冠心病患者心磁圖ST-T波形與正常者相比存在異常，利用心磁圖的這些特點診斷冠心病具有很高的靈敏度[3-6]。Wu等[7]應(yīng)用64通道心磁圖對75例疑診冠心病患者進行研究發(fā)現(xiàn)，冠心病患者QT曲線離散度和曲線平滑指數(shù)（smoothness index of QT(c)，SIQT(c)）較正常者增加，提示心磁圖的診斷價值。另有國內(nèi)學(xué)者提出，應(yīng)用4通道心磁圖分析等磁場線和磁場極圈面積比，可以有效區(qū)分冠心病患者和正常者，其靈敏度71.4%，特異度72.0%[8]。Steinisch等[9]基于電磁信號熵，研究出一種自動分類系統(tǒng)，可用于冠狀動脈疾病的早期診斷。楊靜等[10]應(yīng)用北京大學(xué)物理學(xué)院自主研制的四通道HG-MCG，對84例因“胸痛、胸悶”入院的患者進行評估，定量指標為：平均分級（ACTM）和異常磁圖比率（RAM）。結(jié)果：53例冠心病患者中，MCG出現(xiàn)異常改變的患者為44 例（83.0%），ECG出現(xiàn)心肌缺血改變的患者24例（45.3%），超聲心動圖檢出節(jié)段性室壁運動異常的患者21例（39.6%）。提示心磁圖對冠心病診斷的價值，該心磁圖能檢測及定位急性心肌梗死時的心肌缺血、負荷實驗引起的心肌缺血及慢性缺血，且準確度在無創(chuàng)檢查中的價值較高。但是對缺血心肌區(qū)域的確切定量及定位還有待進一步研究，須依賴高質(zhì)量的三維成像及精確的個體軀干模型的結(jié)合。

2.2 房性心律失常 早在上世紀90年Ribeiro等[11]將心磁圖用于兔房撲及房顫折返電流的檢測。心磁圖可以反映心臟電流的三維信息，Nakai等[12]通過64通道心磁圖構(gòu)建房顫及房撲患者心臟電流的三維電流圖，對心房顫動（房顫）及心房撲動（房撲）下傳的通路進行研究，發(fā)現(xiàn)房撲患者存在逆時針旋轉(zhuǎn)的電流，而房顫患者存在無序的微折返現(xiàn)象。Koskinen等[13]對陣發(fā)性孤立性房顫患者心房復(fù)極信號進行研究，結(jié)果顯示心磁圖檢測心房復(fù)極信號的可重復(fù)性優(yōu)于信號平均心電圖（signal-averaged ECG，SAECG），其重復(fù)性在房顫患者及正常人中無明顯差異。目前應(yīng)用于房顫研究的心磁圖指標主要包括P波時程（P-wave duration，Pd）、Pd離散度、心房波群后40秒波幅的均方根（root mean square amplitudes of the last 40 ms，RMS40）和電流密度。Jurkko等[14]的研究顯示局灶性房顫患者Pd較正常人延長，而RMS40無明顯異常，而非局灶性的房顫者Pd與正常人無明顯差異，而RMS40明顯延長。這種心磁圖結(jié)果的差異可能反映了房顫的病理變化，并可能對房顫的診斷和治療策略有一定意義。Lehto等[15]對房顫患者復(fù)律即刻及1月后的心磁圖指標進行評估，Pd和RMS40在復(fù)律即刻均高于正常人，1月后，除Pd和左房內(nèi)徑未恢復(fù)正常外，RMS40、Pd離散度及二尖瓣A波速度、左房收縮力等指標均與正常人無明顯差異。近年來，心磁圖亦被應(yīng)用于房顫的術(shù)后評價。Nakai等[12]應(yīng)用心磁圖評估患者消融術(shù)后轉(zhuǎn)復(fù)竇性心律的情況，但樣本量較少。Sato等[16]對71例行肺靜脈消融術(shù)的房顫者進行了隨訪，發(fā)現(xiàn)術(shù)后患者左房及右房的磁場強度明顯降低，無復(fù)發(fā)者磁場強度明顯低于復(fù)發(fā)者，而右房磁場強度是預(yù)測房顫復(fù)發(fā)的有力指標。

2.3 惡性心律失常 近年來，已有大量實驗針對心源性猝死的危險分層進行研究。目前，除左室射血分數(shù)外，幾乎沒有能夠用于臨床常規(guī)預(yù)測心源性猝死的指標。惡性室性心率失常如持續(xù)性室速及室顫是心源性猝死的主要原因，約占三分之二[17]。心室內(nèi)折返是室性惡性心律失常發(fā)生的主要機制，而觸發(fā)室內(nèi)折返則需要異常復(fù)極、心肌收縮異常等誘因，即所謂的復(fù)極異常和除極異常。復(fù)極異常如T波倒置、QT間期延長及QT離散度增加均為心源性猝死的預(yù)測因子。而心室后除極QRS波群內(nèi)的碎裂波/ 微電位（fragmented QRS，fQRS）等除極異常也能夠一定程度預(yù)測心源性猝死。Korhonen等[18]發(fā)現(xiàn)QRS波群內(nèi)分裂指數(shù)（intra-QRS fragmentation score，F(xiàn)RA）與心室激動末期密切相關(guān)，即除極后心電圖回到基線，后續(xù)的研究顯示與心肌梗死后患者發(fā)生持續(xù)性室性心律失常相關(guān)，F(xiàn)RA是惡性心律失常及患者心源性死亡的獨立預(yù)測因素。Oikarinen等[19]的研究顯示心磁圖可以通過測量QT間期預(yù)測心肌梗死，患者惡性心律失常的發(fā)生。離子通道病如Brugada綜合征、長QT間期綜合征可以發(fā)生惡性心律失常，是心源性猝死的原因之一。Kandori等[20]通過二維電流矢量圖獲取Brugada綜合征[21]患者心臟電流的空間分布信息，心磁圖可記錄反映右室流出道異常電流的信息，進一步的分析顯示，Brugada綜合征患者ST段抬高前100 ms的電流矢量角度與正常人明顯不同，有助于疾病的診斷。Kandori等[22]應(yīng)用心磁圖獲取心臟電活動圖發(fā)現(xiàn)，在Brugada綜合征患者心電圖S波時段，后上間隔電流激活速度較正常人降低，導(dǎo)致右室傳導(dǎo)延遲。擴張性心肌病以左室擴大和心肌收縮障礙為主要表現(xiàn)，患者存在較高的惡性心律失常和猝死風(fēng)險。其心電圖可表現(xiàn)為ST段及T波改變、異常Q波、房顫或室性心律失常。Korhonen等[23]將心磁圖用于擴張性心肌病患者心律失常的發(fā)病風(fēng)險的評估，發(fā)現(xiàn)T波末期延長與惡性心律失常相關(guān)。

3 展望

心磁圖因其無創(chuàng)、非接觸、靈敏度高的特點，成為近年來心血管疾病研究的熱點之一。然而，價格高昂、嚴格的檢測環(huán)境和型號的不同，限制了心磁圖在臨床和基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。心電圖等傳統(tǒng)診斷技術(shù)目前仍占據(jù)心血管疾病診斷的主導(dǎo)地位。隨著技術(shù)的發(fā)展，高溫超導(dǎo)心磁圖的出現(xiàn)大大降低心磁圖檢查的價格，并已完成了相關(guān)動物實驗及部分臨床實驗，為心磁圖進一步在臨床工作中應(yīng)用提供了便利。另外，開放環(huán)境下可使用的心磁圖也已經(jīng)被研究生產(chǎn)并投入使用，但目前大量研究仍依賴于封閉環(huán)境心磁圖儀。目前大量的臨床試驗表明與心電圖相比，心磁圖對心血管疾病有著更靈敏的診斷能力。相信隨著研究的深入，是否心磁圖可以發(fā)揮比超聲、CT、核磁共振等傳統(tǒng)檢測方法更有力的作用，需進一步的試驗研究。心磁圖的出現(xiàn)為心血管疾病的診斷及研究提供新的技術(shù)手段。

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