心血管磁共振臨床應(yīng)用及進(jìn)展

陳秀玉，趙世華

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院

國家心血管病中心

阜外心血管病醫(yī)院放射科，北京100037

北美放射學(xué)會(huì)(Radiological Society of North America,RSNA)2014心血管磁共振研究熱點(diǎn)包括對(duì)心功能的評(píng)價(jià)、缺血再灌注損傷的評(píng)估、彌漫性心肌纖維化的定量技術(shù)及其它新序列的開發(fā)應(yīng)用等。筆者對(duì)RSNA2014大會(huì)上心血管磁共振方面的主要研究內(nèi)容和進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)與分析，現(xiàn)報(bào)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(yù)后不良預(yù)測因子之一，其中心肌內(nèi)出血(intramyocardial hemorrhage，IMH)是其主要機(jī)制之一[1-2]。Benedetti等研究了一組急性心梗經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入(percutaneous coronary intervention,PCI)治療術(shù)后患者，評(píng)估T2 STIR(short T1 inversion recovery)及T2 star(T2*)序列檢測IMH的優(yōu)劣性。研究者以延遲增強(qiáng)中的低信號(hào)表示MVO，而對(duì)應(yīng)部位T2 STIR及T2*中的低信號(hào)提示IMH。結(jié)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(guān)，MVO%越大，IMH越多。Sirol等應(yīng)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(guān)系，并評(píng)估它們的預(yù)后價(jià)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(jié)果顯示，MRI T2*序列測定的IMH及IS與心室重塑密切相關(guān)，是急性心梗再灌注不良預(yù)后的兩個(gè)獨(dú)立預(yù)測因子，可用于此類病人的早期危險(xiǎn)分層。同樣的，Damascelli等前瞻性研究了一組STEMI患者，評(píng)估MVO與左室重塑的關(guān)系?；颊哂谛墓?天內(nèi)及6個(gè)月后分別行MRI，兩次檢測得到ΔLVEDV和ΔLVESV作為評(píng)估左室重塑的參數(shù)。結(jié)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(guān)，而多因素結(jié)果提示僅MVO%與ΔLVEDV、ΔLVESV相關(guān)，MVO越大，心梗后心室重塑越顯著。Wust等評(píng)估增強(qiáng)SSFP(steady state free precession)序列檢測STEMI患者PCI術(shù)后MVO的應(yīng)用價(jià)值，結(jié)果顯示，SSFP序列檢測的心梗面積與延遲增強(qiáng)(late gadolinium enhancement,LGE)結(jié)果高度一致，并且可以檢測到更多的MVO，提示增強(qiáng)SSFP可推薦作為LGE的補(bǔ)充技術(shù)。

Lin等測定運(yùn)動(dòng)矯正(motion-corrected,MOCO)相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)(phase sensitive inversion recovery,PSIR)SSFP序列(MOCO SSFP)評(píng)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(fā)SSFP序列(free breathing single shot SSFP，F(xiàn)B single shot SSFP)及屏氣快速FLASH序列(breath holding turbo flash,BHTF)進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，前者的圖像質(zhì)量及診斷可靠性均顯著優(yōu)于FB single shot SSFP及BHTF。Lin等比較MOCO單次激發(fā)PSIR快速FLASH序列與常規(guī)PSIR快速FLASH對(duì)檢出冠心病患者左室心肌瘢痕的價(jià)值。結(jié)果顯示，兩者具有很好的一致性，但對(duì)有心律失?；蚝粑鼈斡暗幕颊?，前者的圖像質(zhì)量及診斷可靠性更高，認(rèn)為此技術(shù)有望作為評(píng)估心肌瘢痕的補(bǔ)充技術(shù)，尤其是對(duì)有心律失?；蚱翚獠患鸦颊?。

腺苷和多巴酚丁胺負(fù)荷CMR能夠分別通過評(píng)估心肌灌注異常和室壁運(yùn)動(dòng)異常(wall motion abnormalities，WMA)對(duì)可疑或已確診的冠心病(coronary artery disease，CAD)患者進(jìn)行診斷和預(yù)后危險(xiǎn)分層[3-4]。Dipyridamol負(fù)荷CMR(DipCMR)可以同時(shí)提供這兩方面的信息，Pontone等就其應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估。研究共納入793例可疑或CAD患者，隨訪時(shí)間平均為622天，終點(diǎn)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(jié)果顯示，3組所有心血管事件發(fā)生率分別為9.9%、33.3%、69%(P＜0.0001)；惡性心血管事件發(fā)生率分別為4.9%、8.5%、17.8%；其中C組和A組、B組均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而A組和B組無明顯差異；多因素分析結(jié)果顯示灌注異常及灌注異常+WMA為所有心血管事件的兩個(gè)獨(dú)立預(yù)測因子，而灌注異常+WMA為惡性心血管事件的惟一預(yù)測因子，提示DipCMR可以為CAD患者的預(yù)后提供更多的信息。

2 心臟瓣膜疾病(cardiac valve disease)

經(jīng)皮肺動(dòng)脈瓣置入術(shù)(percutaneous pulmonary valve implantation，PPVI)可以選擇性替代肺動(dòng)脈瓣置換術(shù)(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(píng)估了兩種手術(shù)前后左右心室功能，并對(duì)比了它們的中期效果(平均10個(gè)月)。結(jié)果顯示，術(shù)后兩組的右室舒張末容積指數(shù)(right ventricular end-diastolic volume index,RVEDVI)均顯著降低，SPVR組右室射血分?jǐn)?shù)(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(shù)(left ventricular end-diastolic volume index，LVEDVI)顯著升高，SPVR組LVEDVI改變不明顯，兩組術(shù)后左室每搏指數(shù)(LV stroke volume index)均顯著升高；兩組RVEDVI與LVEDVI均呈負(fù)相關(guān)(r=－0.014)。提示不管是哪種術(shù)式，解除RVOT可以同時(shí)改善雙室功能。

Choi等采用心臟MRI隨訪了62例三尖瓣成形術(shù)后患者的右室功能改善情況，試圖找出預(yù)后不佳的可能因素。結(jié)果顯示，共19例患者發(fā)生終點(diǎn)事件(全因死亡、心衰導(dǎo)致再入院及再次開胸手術(shù))，與無終點(diǎn)事件發(fā)生的患者(對(duì)照組)對(duì)比，該組患者的平均左、右心室質(zhì)量指數(shù)(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(jié)果提示RVESV及左右心室質(zhì)量大是患者三尖瓣成形術(shù)后的不良預(yù)后因素。

Daruwalla等回顧性研究了213例行主動(dòng)脈手術(shù)患者的術(shù)前CMR，對(duì)主動(dòng)脈瓣進(jìn)行分型，并以術(shù)中分型結(jié)果為參照來評(píng)估MRI分型的準(zhǔn)確性。術(shù)中共有82例分型為三瓣型主動(dòng)脈瓣(tricuspid aortic valve，TAV)，131例為二瓣型(bicuspid aortic valve，BAV)，CMR分型結(jié)果顯示除了6例TAV被錯(cuò)判成BAV，其它分型與術(shù)中完全一致，CMR分型的敏感性、特異性和準(zhǔn)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(lián)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(shù)的10%。TOF修補(bǔ)術(shù)后約10%的患者可能出現(xiàn)右室擴(kuò)張及功能不全等并發(fā)癥[6]。磁共振通過一站式掃描，多序列、多方位展現(xiàn)病變心臟及大血管的解剖結(jié)構(gòu)，同時(shí)是心功能評(píng)估的金標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于先心病的診斷和術(shù)后隨訪具有獨(dú)特的價(jià)值[7]。Noce等借助MRI回顧性分析了19例TOF術(shù)后患者，發(fā)現(xiàn)14例患者出現(xiàn)心肌纖維化，表現(xiàn)為LGE陽性，并且LGE含量與右室心功能呈明顯負(fù)相關(guān)，即心肌纖維化越嚴(yán)重，右室功能越差，因此MRI可推薦作為臨床TOF術(shù)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(shù)，采用可變翻轉(zhuǎn)角的回聚脈沖鏈設(shè)計(jì)，解決了臨床對(duì)TSE三維采集的需求，被逐步應(yīng)用于各個(gè)部位的高分辨率三維成像中[8]。Malayeri等評(píng)估高分辨3D SPACE心臟成像的圖像質(zhì)量和準(zhǔn)確性，掃描對(duì)象均為先心病患者，其中10例為TOF，3例大動(dòng)脈轉(zhuǎn)位，7例為其它類型復(fù)雜先心病。結(jié)果顯示3D SPACE序列與呼吸和心電門控匹配良好，對(duì)各個(gè)年齡段的先心病患者其心臟MRI成像質(zhì)量都能達(dá)到診斷要求，且無需對(duì)比劑，可推薦作為腎功能障礙患者的替代方法。

4D相位對(duì)比成像(4D-PC)是一種無創(chuàng)的可以對(duì)心臟及大血管血流情況進(jìn)行定性和定量分析的新技術(shù)。與傳統(tǒng)的2D-PC相比，4D-PC同時(shí)對(duì)三個(gè)相互垂直的維度進(jìn)行編碼并獲得相位流速編碼電影，不僅可以動(dòng)態(tài)三維顯示心腔和大中動(dòng)脈的血流動(dòng)力學(xué)特征，并能準(zhǔn)確測量掃描范圍內(nèi)各個(gè)位置血流的方向、速度、剪切力等重要參數(shù)，對(duì)更好的認(rèn)識(shí)和解讀心血管疾病所致血流異常具有潛在應(yīng)用價(jià)值[9]。Ekram等人回顧性研究了25例在研究期間未曾手術(shù)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(jié)果顯示4D-PC檢測結(jié)果與NPS一致性明顯高于2D-PC。此外，在重度肺動(dòng)脈瓣反流情況下，與4D-PC 相比，2D-PC的準(zhǔn)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(shí)時(shí)交互流線可視化軟件進(jìn)行后處理，分別在流出道瓣膜、肺動(dòng)脈分支、肺靜脈、房間隔缺損或室間隔缺損水平對(duì)血流進(jìn)行定量。結(jié)果顯示，主動(dòng)脈瓣及肺動(dòng)脈瓣水平的變異系數(shù)最小，約為4%～5%，其次為肺動(dòng)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(nèi)分流(intracardiac shunt fl ow)與間接測量流出道瓣膜血流的結(jié)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(zhǔn)確的量化描述。

4 定量成像技術(shù)(quantitative cardiac imaging)

T1和T2是組織的固有屬性，在特定的場強(qiáng)下具有特定的數(shù)值。T1、T2 mapping可以直接對(duì)組織的T1、T2值進(jìn)行定量[10]。細(xì)胞外間質(zhì)容積分?jǐn)?shù)(extracellular volume fraction,ECV)是指細(xì)胞外間質(zhì)容積占整個(gè)心肌組織容積的百分比，是基于T1 mapping技術(shù)計(jì)算出的一種相對(duì)穩(wěn)定的參數(shù)指標(biāo)[10-12]。計(jì)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(duì)比劑注射前后的T1值，HCT為當(dāng)對(duì)比劑在血液和心肌細(xì)胞外間隙中的濃度達(dá)到平衡時(shí)的血細(xì)胞比容。由公式可知，這種計(jì)算方法校正了各種技術(shù)因素(如場強(qiáng)、對(duì)比劑注射劑量及時(shí)間)對(duì)T1值的影響，而只與心肌間質(zhì)狀態(tài)的改變尤其是膠原纖維比例增加相關(guān)。

Hong等采用矯正回顧反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(modified look-locker inversion recovery,MOLLI)對(duì)41例擴(kuò)心病患者的心臟ECV進(jìn)行評(píng)估，結(jié)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(duì)照組相比(n=10)，51例患者的平均ECV值顯著高于對(duì)照組[(30.7±5.9)% vs(25.6±3.2)%,P＜0.001])；兩組ECV均與LVEF呈明顯負(fù)相關(guān)，提示對(duì)無明顯LGE表現(xiàn)的擴(kuò)心病患者，ECV仍有預(yù)測價(jià)值。

Semaan等對(duì)不同場強(qiáng)下(3 T和1.5 T)高分辨率矯正回顧反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(high-resolution MOLLI，HR-MOLLI)評(píng)估健康志愿者右心室ECV的可行性進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，HR-MOLLI在3 T及1.5 T場強(qiáng)下均能可靠的評(píng)估右心室ECV，需注意的是不同場強(qiáng)下得到的ECV數(shù)值略有不同，提示在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)需要選擇適合的場強(qiáng)。

Hanneman等測定MOLLI序列基于ECV評(píng)估重型地中海貧血患者心肌間質(zhì)彌漫性纖維化的價(jià)值，以健康志愿者作為對(duì)照組。結(jié)果顯示，ECV升高即心肌纖維化與鐵過剩有關(guān)，對(duì)于無鐵過剩病史的患者，規(guī)律輸血并不會(huì)導(dǎo)致ECV升高。糖尿病可以導(dǎo)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(shè)糖尿病患者ECV升高，并與左室舒張功能異常相關(guān)。結(jié)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(shù)如左室高峰充盈時(shí)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(shù)(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(píng)估心肌彌漫性纖維化更為敏感的指標(biāo)，對(duì)于評(píng)估左室舒張功能具有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值。

Hong等采用MOLLI評(píng)估阿霉素對(duì)擴(kuò)張性心肌病兔模型心臟ECV的累積效應(yīng)，MOLLI結(jié)果提示6周后兔模型的心臟ECV顯著增高，與病理結(jié)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(chuàng)性工具，取代心肌活檢。

橫向弛豫時(shí)間即T2值增大主要與心肌水腫或炎癥有關(guān)，急性心梗、心肌炎、結(jié)節(jié)病及心臟移植免疫排斥反應(yīng)過程均可導(dǎo)致T2值增大[13]。目前臨床上主要應(yīng)用T2加權(quán)黑血序列(T2-weighted short tau inversion recovery，T2-STIR)來評(píng)估心肌水腫[14]。新近出現(xiàn)的T2-mapping多采用的是單次激發(fā)穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)序列(steady-state free precession sequence,SSFP)序列，可以對(duì)T2直接進(jìn)行定量。T2弛豫時(shí)間不穩(wěn)定是其面臨的主要挑戰(zhàn)之一，在不同的場強(qiáng)、序列及其他因素下T2值變化很大[15-16]。Baessler等對(duì)比了3種T2-mapping序列、2種場強(qiáng)下(3 T和1.5 T)測量的健康志愿者的心肌T2值，以期發(fā)現(xiàn)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(jié)果顯示，心率是T2測量值的重要影響因子，校正后，2種場強(qiáng)下SSFP的T2值均明顯小于其它兩個(gè)序列，而GraSe序列的T2值最高。提示在臨床應(yīng)用中有必要制定一個(gè)合理的方案搭配不同的序列與場強(qiáng)，并要校正心率。

Hildebrand等以心內(nèi)膜心肌活檢(endomyocardial biopsy，EMB)為金標(biāo)準(zhǔn)，分別采用T1-mapping、T2-mapping及ECV-mapping評(píng)估心臟移植后炎癥反應(yīng)，并對(duì)比常規(guī)CMR序列如T2WI STIR序列(心肌水腫系數(shù)ER)、T1WI自旋回波反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(相對(duì)水腫系數(shù)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(xiàn)的亞臨床急性細(xì)胞排斥反應(yīng)(acute cellular rejection,ACR)，以期早期治療。結(jié)果顯示，增強(qiáng)后T1、T2及ECV-mapping診斷亞臨床ACR的效果優(yōu)于均優(yōu)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(jié)語

本文簡要?dú)w納了RSNA2014心血管磁共振的主要臨床應(yīng)用及進(jìn)展，重點(diǎn)概括了其在評(píng)估微血管阻塞、右室功能及細(xì)胞間質(zhì)容積分?jǐn)?shù)等方面的應(yīng)用價(jià)值，此外還介紹了非增強(qiáng)3D SPACE及4D PC技術(shù)在先心病應(yīng)用中的研究進(jìn)展，雖然這些技術(shù)目前仍處于早期研究階段，但已經(jīng)顯示出其獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值，有潛力成為常規(guī)序列的重要補(bǔ)充或替代。

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