心磁圖在冠心病和心律失常中的研究進(jìn)展

周志文　鄭宏超　繆培智　朱建民

作者單位：200031 上海市徐匯區(qū)中心醫(yī)院 中國(guó)科學(xué)院上海臨床中心心內(nèi)科

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·綜述·

心磁圖在冠心病和心律失常中的研究進(jìn)展

周志文鄭宏超繆培智朱建民

作者單位：200031 上海市徐匯區(qū)中心醫(yī)院 中國(guó)科學(xué)院上海臨床中心心內(nèi)科

【摘要】心磁圖(MCG)是心肌活動(dòng)產(chǎn)生電磁場(chǎng)變化的檢測(cè)分析技術(shù)，在心臟疾病的診斷、風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)、療效評(píng)估等方面有潛在優(yōu)勢(shì)，特別是冠心病及心律失常方面。然而由于操作耗時(shí)、技術(shù)操作復(fù)雜、成本高等原因，現(xiàn)階段MCG仍難以像心電圖一樣普及使用。本文就國(guó)內(nèi)外MCG的發(fā)展現(xiàn)狀及其在成人心律失常和冠心病領(lǐng)域的研究作綜述。

【關(guān)鍵詞】心磁圖；冠狀動(dòng)脈疾?。恍穆墒С?；進(jìn)展

Fund program：Shanghai Key Medical Specialties Construction Foundation (ZK2012A39).

心磁圖(magnetocardiography，MCG)是心肌活動(dòng)產(chǎn)生電磁場(chǎng)變化的檢測(cè)分析技術(shù)，在心臟疾病的診斷、風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)、療效評(píng)估等方面有潛在優(yōu)勢(shì)[1]。本文就國(guó)內(nèi)外MCG的發(fā)展現(xiàn)狀及其在成人心律失常和冠心病領(lǐng)域的研究作一綜述。

1MCG的發(fā)展簡(jiǎn)史及現(xiàn)狀

1963年Baule和McFee首次在常溫下非屏蔽的室內(nèi)利用線圈式磁量計(jì)檢測(cè)到心臟產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號(hào)。1970年Cohen等發(fā)明了超導(dǎo)量子干涉儀(superconducting quantum interference device，SQUID)，為MCG的發(fā)展帶來(lái)了革命性突破。SQUID傳感器是利用低溫超導(dǎo)技術(shù)，在低溫零下269℃使金屬鈮的電阻變?yōu)榱愣蔀槌瑢?dǎo)體。將超導(dǎo)體做成超導(dǎo)環(huán)并把超導(dǎo)環(huán)對(duì)應(yīng)部位做成兩個(gè)極薄的絕緣層(Josephson結(jié)點(diǎn))，當(dāng)偏置電流通過(guò)時(shí)，超導(dǎo)狀態(tài)破壞并產(chǎn)生Josephson效應(yīng)及信號(hào)，經(jīng)振蕩器取出及放大等處理后獲得明顯的磁場(chǎng)信息。

MCG近年來(lái)已獲很大發(fā)展，從單通道發(fā)展到多通道，從單點(diǎn)測(cè)量到多點(diǎn)測(cè)量[1]，也出現(xiàn)高溫超導(dǎo)MCG儀。目前MCG還具有檢測(cè)三維信號(hào)并實(shí)現(xiàn)心臟三維重構(gòu)的功能[2]。高溫超導(dǎo)及小型MCG的出現(xiàn)可使其進(jìn)一步小型化并降低成本，有望能像心電圖一樣方便使用[3]。

2MCG對(duì)冠心病的診斷價(jià)值

Cohen等將犬的冠狀動(dòng)脈閉塞，通過(guò)MCG測(cè)量ST段的變化等心肌損傷電流，首次展現(xiàn)出MCG對(duì)心肌缺血的診斷價(jià)值。MCG中的QT離散度、QRS波間期、ST段斜率、T波等多種參數(shù)在心肌缺血時(shí)有變化，在心肌缺血的診斷、定位、預(yù)測(cè)不良事件等方面有較大的應(yīng)用潛力(圖1)[4]。

H?nninen等研究顯示，冠心病患者的ST段和T波頂點(diǎn)的MCG磁場(chǎng)梯度方向有明顯不同。Hailer等[5]用MCG獲得ST-T段的電流密度矢量圖，發(fā)現(xiàn)盡管所有患者心電圖正常，但MCG的ST-T段的電流密度矢量圖在正常組、冠狀動(dòng)脈狹窄的冠心病組和有冠心病癥狀但冠狀動(dòng)脈無(wú)狹窄組之間有明顯差異。非冠心病患者M(jìn)CG為0～2級(jí)，而冠心病患者多為3～4級(jí)。

LAD：左前降支；LCX：左回旋支；RCA：右冠狀動(dòng)脈。T波從黃色轉(zhuǎn)為紅色為T(mén)+，由藍(lán)色轉(zhuǎn)為黑色為T(mén)-，T+為心肌缺血地區(qū)圖1　冠心病患者T波等高圖(左)和時(shí)間擴(kuò)展圖(右)[4]

Park等[6]用MCG、心電圖、肌鈣蛋白I和超聲心動(dòng)圖等方法對(duì)185例非ST段抬高的冠心病患者行前瞻性、頭對(duì)頭的對(duì)比研究，采用T波開(kāi)始到最高峰的間期作為缺血指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，相比心電圖、肌鈣蛋白I和超聲心動(dòng)圖，MCG對(duì)冠心病有很高的預(yù)測(cè)率。雖然在特異性方面MCG與心電圖及肌鈣蛋白I相近，但較超聲心動(dòng)圖明顯升高。隨后用單變量分析評(píng)價(jià)靜息時(shí)MCG異常對(duì)3年死亡率相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)為4.58，心電圖為1.69，超聲心動(dòng)圖為1.58，肌鈣蛋白I為2.48，多重分析顯示MCG有很強(qiáng)的死亡風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)價(jià)值[7]。Park等[8]發(fā)現(xiàn)，利用MCG中的ST段變異積分可以發(fā)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)低于80%的冠心病。Quan等[9]利用MCG對(duì)支架內(nèi)再狹窄進(jìn)行研究，事先假設(shè)正常人平均電流密度和不正常的圖形比率為標(biāo)準(zhǔn)值零，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)參數(shù)在術(shù)后7個(gè)月支架內(nèi)再狹窄組比非再狹窄組均明顯升高。

Kwon等回顧性分析發(fā)現(xiàn)，MCG對(duì)于區(qū)分冠狀動(dòng)脈狹窄大于50%的患者的敏感度和特異度達(dá)84.0%和85.0%。Park等[10]對(duì)冠心病患者行多巴酚丁胺試驗(yàn)，顯示MCG對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄大于70%的診斷準(zhǔn)確性明顯高于心電圖。一組薈萃分析顯示，MCG診斷冠心病的敏感度為86%，特異度為77%，MCG診斷冠心病的陽(yáng)性可能性為3.92(95%CI：2.30～6.66)，陰性可能性僅為0.20(95%CI：0.12～0.35)，與其他現(xiàn)有非侵入性手段診斷率相似[11]。然而，由于MCG獲得信號(hào)的特殊性，對(duì)于切線式和旋渦式的電流檢測(cè)敏感度更高[12]，因此MCG對(duì)冠心病診斷可能有其獨(dú)特價(jià)值，甚至在冠心病的早期診斷、慢性缺血評(píng)估等方面有實(shí)用價(jià)值。

3MCG在心律失常中的應(yīng)用

3.1室性心律失常

MCG晚期電活動(dòng)是檢測(cè)QRS終末端的電位，與心電圖晚期平均信號(hào)(signal-averaged ECG，SAECG)相當(dāng)。M?kij?rvi等[13]研究包括10例持續(xù)性室性心動(dòng)過(guò)速在內(nèi)的20例心肌梗死患者，采用3個(gè)MCG晚期參數(shù)：QRS持續(xù)時(shí)間(QRSd)、QRS波后60 ms的均方根值(root mean square，RMS60)幅度和信號(hào)幅度低于700 fT(LAS700)的持續(xù)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)這3個(gè)MCG參數(shù)在有無(wú)室性心動(dòng)過(guò)速的心肌梗死之間有明顯差異。SAECG也能發(fā)現(xiàn)這些差異并較MCG略有優(yōu)勢(shì)。這個(gè)結(jié)果也被隨后更大樣本的臨床研究證實(shí)，并在亞組分析中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于射血分?jǐn)?shù)小于40%的患者M(jìn)CG預(yù)測(cè)室性心動(dòng)過(guò)速較SAECG更敏感，MCG的這3個(gè)參數(shù)在組間比較均有差異，而SAECG中只有QRSd有差異[14]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在心肌梗死后7～15 d，MCG-QRSd>121 ms和SAECG-QRSd>114 ms可以預(yù)測(cè)心律失常事件和心原性猝死。

MCG也可獲得QRS碎裂參數(shù)，即QRS碎裂極性變化的個(gè)數(shù)(QRS-M)和QRS碎裂積分(QRS-S)。Endt等[15]研究發(fā)現(xiàn)，MCG檢測(cè)碎裂參數(shù)幾乎可發(fā)現(xiàn)所有的心肌梗死后室性心動(dòng)過(guò)速，并且較心電圖更敏感。Korhonen等[16]研究發(fā)現(xiàn)，所有MCG晚期電活動(dòng)及QRS碎裂參數(shù)在有無(wú)室性心動(dòng)過(guò)速之間均有差異，且在射血分?jǐn)?shù)小于40%組差異更明顯。隨后進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)MCG-S對(duì)室性心動(dòng)過(guò)速的預(yù)測(cè)較心電圖QRSd更敏感。利用7導(dǎo)屏蔽式MCG對(duì)158例急性心肌梗死且射血分?jǐn)?shù)小于50%的患者進(jìn)行研究，隨訪(50±15)個(gè)月發(fā)現(xiàn)，QRS碎裂參數(shù)積分在心律失常事件組較無(wú)心律失常事件組明顯升高，死亡組較生存組也明顯增加，提示QRS碎裂參數(shù)對(duì)預(yù)后有很強(qiáng)的預(yù)測(cè)價(jià)值。

3.2QT離散度

Oikarinen等[17]對(duì)10例有室性心動(dòng)過(guò)速的患者和8例無(wú)室性心動(dòng)過(guò)速的患者選取MCG的2個(gè)QTd參數(shù)，即QT最高點(diǎn)的離散度和QT終點(diǎn)離散度。研究發(fā)現(xiàn)，室性心動(dòng)過(guò)速組的QTd比無(wú)室性心動(dòng)過(guò)速組明顯增加(QT最高點(diǎn)的離散度：127±26比83±21，P=0.004；QT終點(diǎn)離散度：130±37比82±37，P=0.013)。Chen等[18]用64導(dǎo)MCG測(cè)量重型地中海貧血需長(zhǎng)期輸血患者的QT平滑指數(shù)、QT離散度及QT標(biāo)準(zhǔn)差，并用心動(dòng)周期進(jìn)行校正，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期輸血引起的心肌鐵負(fù)荷過(guò)重使患者的心肌復(fù)極變異性大，并與心血管不良事件有關(guān)。

3.3Brugada綜合征

Kandori等[19]發(fā)現(xiàn)Brugada綜合征患者在右心室流出道附近存在異常MCG。Joung等[20]用MCG中的電活動(dòng)時(shí)空?qǐng)D(spatiotemporal activation graph，STAG)研究發(fā)現(xiàn)，Brugada綜合征患者水平方向STAG的r′波明顯，磁場(chǎng)圖和電流密度矢量圖也有明顯差異，特別在T波末端的30～60 ms之間(圖2)。

RBBB：右束支傳導(dǎo)阻滯；水平方向代表r′波從心底至心尖部的時(shí)間位移，垂直方向代表r′波從左向右的時(shí)間位移圖2　Brugada綜合征患者、右束支傳導(dǎo)阻滯患者和正常人群的心臟除極和復(fù)極的MCG時(shí)空?qǐng)D[20]

3.4心律失常的定位

MCG具有定位心律失常病灶源的潛力。Weismüller等[21]用MCG得到的信息確定預(yù)激綜合征又稱Wolf-Parkinson-White(WPW)綜合征旁路位置，與心導(dǎo)管測(cè)得的位置很相近。Brisinda等對(duì)1例室上性心動(dòng)過(guò)速患者，利用MCG記錄異常信息，結(jié)合磁共振斷層成像而確定消融點(diǎn)并成功消融異常通道。最近一個(gè)研究顯示，利用MCG區(qū)分起源于右心室流出道和主動(dòng)脈竇的室性心動(dòng)過(guò)速準(zhǔn)確率達(dá)94%[22]。Fenici等[23]對(duì)28例WPW患者進(jìn)行兩次檢查以檢驗(yàn)測(cè)量的可重復(fù)性，對(duì)8例患者用不同的MCG儀器檢查，在最大的室性預(yù)激波和(或)由一非磁性的電極經(jīng)食管心房調(diào)搏誘發(fā)房室折返性心動(dòng)過(guò)速期間進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)MCG對(duì)預(yù)激波的分類定位比心電圖更精確，也為間隔旁路的判斷提供了更多信息。

3.5心房顫動(dòng)

4我國(guó)MCG研究及發(fā)展現(xiàn)狀

雖然我國(guó)有多家單位實(shí)施了MCG臨床研究，然而多集中于冠心病方面，在心律失常方面的研究尚稀少。趙丹等對(duì)MCG的T峰7項(xiàng)參數(shù)(前磁向量、前磁移動(dòng)距離、前磁向量變異率、后磁向量、后磁移動(dòng)距離、后磁向量變異率、前后磁向量變化)研究發(fā)現(xiàn)，冠心病組與非冠心病組7項(xiàng)參數(shù)的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。MCG的7項(xiàng)參數(shù)中任意3項(xiàng)以上為陽(yáng)性則診斷冠心病的敏感度為56.40%，特異度為90.91%。李英梅等[27]研究發(fā)現(xiàn)，冠心病的Rmax/Tmax比值(電流密度分布圖中R波與T波的最大電流密度矢量值的比值)顯著高于健康人群。布倫等檢測(cè)96例不穩(wěn)定型心絞痛患者(冠狀動(dòng)脈造影顯示至少有一支血管狹窄≥70%)和106例健康人群，結(jié)果顯示兩組的磁偶標(biāo)準(zhǔn)記分、源磁偶標(biāo)準(zhǔn)記分、磁偶角度變化、磁偶距離變化和磁偶極值變化比值等指標(biāo)有顯著性差異，并顯示MCG對(duì)不穩(wěn)定型心絞痛診斷的陽(yáng)性率顯著高于心電圖及超聲心動(dòng)圖。

MCG還存在一個(gè)國(guó)產(chǎn)化的問(wèn)題，我國(guó)現(xiàn)使用的MCG儀均是國(guó)外生產(chǎn)，一些配套的相關(guān)軟件及參數(shù)都是根據(jù)國(guó)外的臨床資料來(lái)設(shè)計(jì)與設(shè)置的，這些參數(shù)在我國(guó)未必全部適用。1986年，中國(guó)科技大學(xué)研制出我國(guó)第一臺(tái)MCG儀，成為我國(guó)MCG研究的起點(diǎn)。利用心電圖驅(qū)動(dòng)的小線圈系統(tǒng)可使MCG信號(hào)不會(huì)丟失或失真，我國(guó)學(xué)者在未密閉的環(huán)境內(nèi)也可獲得很好的MCG信號(hào)[28]。近期由中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所自行研制的國(guó)產(chǎn)化MCG設(shè)備取得很大進(jìn)展，已在我院進(jìn)入臨床測(cè)試及研究階段。有關(guān)《多通道心磁圖儀臨床研究探索》項(xiàng)目已在我院開(kāi)展，希望能獲得我國(guó)健康人群以及部分疾病人群的MCG數(shù)據(jù)，有利于我國(guó)自行研發(fā)的MCG向臨床轉(zhuǎn)化(圖3)。

A：等磁圖；B：偽電流密度圖；C：空間波組圖；D：時(shí)間波組圖；E：等磁圖分析彈窗圖3　中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所自行研發(fā)的心磁圖工作界面

5存在問(wèn)題及發(fā)展方向

MCG是一種有前景的非侵入性心血管疾病診斷工具，但目前仍難以在臨床廣泛使用，主要原因包括：(1)使用成本高、價(jià)格貴、操作要求高及耗時(shí)等；(2)相比心電圖，MCG是一個(gè)“龐然大物”，使用笨拙。操作、解釋和分析MCG數(shù)據(jù)需依賴經(jīng)訓(xùn)練的人員和復(fù)雜的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，得出結(jié)論更耗時(shí)；(3)由于各廠家的MCG儀的記錄通道和分析軟件不同，所用的參數(shù)也不盡相同；各種MCG儀的信號(hào)采集、分析方法、通道數(shù)量、觀察指標(biāo)仍不統(tǒng)一；(4)MCG信息量大，相關(guān)數(shù)據(jù)多，仍缺乏公認(rèn)的正常值和各種疾病的診斷標(biāo)準(zhǔn)；(5)MCG臨床應(yīng)用時(shí)間較短，病例資料積累少，需大規(guī)模的臨床試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)來(lái)支持它的發(fā)展，更需要與心電圖等其他無(wú)創(chuàng)性檢查互相對(duì)比及印證。

從總體上看，MCG可高度保真的信號(hào)來(lái)源及高度復(fù)雜的矢量磁測(cè)量系統(tǒng)，在心臟病診療中展現(xiàn)新的廣闊前景。MCG有如下特殊性：(1)MCG探頭不直接接觸皮膚，其基線可確定為絕對(duì)基線，而心電圖基線為相對(duì)基線；(2)MCG與心電圖的波形相似，但振幅和波型方面有某些差別，可能有心電圖不能反映的內(nèi)容；(3)對(duì)于環(huán)線電流因作用抵消而不顯示電位差，可能有明顯的MCG變化。MCG還可以記錄三維空間的磁場(chǎng)向量，并可行三維重建[2]；(4)MCG對(duì)心臟切線電流最敏感，能準(zhǔn)確記錄切線方向的電流。在某些病理影響時(shí)，這種切線電流效應(yīng)可明顯增加[29]；(5)MCG具有很好的時(shí)空分析功能。應(yīng)用MCG的診斷特殊性，特別在冠心病及室性心律失常領(lǐng)域，使其電活動(dòng)異常得到早期預(yù)警，也為認(rèn)知心血管的病理生理提供更多幫助。

總之，隨著MCG設(shè)備技術(shù)逐漸成熟、相關(guān)分析軟件的開(kāi)發(fā)及臨床應(yīng)用研究進(jìn)一步深入， MCG有希望給心血管疾病患者及醫(yī)生帶來(lái)更多的幫助。

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(本文編輯：譚瀟)

Progress of magnetocardiography in coronary artery disease and cardiac arrhythmiasZhouZhiwen,ZhengHongchao,MiaoPeizhi,ZhuJianmin

DepartmentofCardiology,ShanghaiXuhuiDistrictCentralHospital,ShanghaiClinicalCenterofChineseAcademyofSciences,Shanghai200031,China

【Abstract】Magnetocardiography (MCG) is a non-invasive, non-contact, and radiation-free method for the assessment of myocardial electromagnetic activity. MCG has potential advantages in the diagnosis of heart disease, risk classification, evaluation of therapeutic efficacy, especially in patients with coronary heart disease and arrhythmia. However, due to its time-consuming, technically demanding, high cost and expensive, the current stage of MCG is still difficult to use as popular as ECG. We reviewed the progress of MCG and clinical data on the diagnostic role of MCG in coronary artery disease and cardiac arrhythmias.

【Key words】Magnetocardiography；Coronary artery disease；Arrhythmias；Progress

(收稿日期:2015-05-19)

Corresponding author:Zhou Zhiwen, Email: zhouzhiwenufo@sina.com

基金項(xiàng)目：上海市醫(yī)學(xué)重點(diǎn)?？平ㄔO(shè)項(xiàng)目(ZK2012A39)

DOI：10.3969/j.issn.1007-5410.2016.01.016

通訊作者：周志文，電子信箱：zhouzhiwenufo@sina.com