心房顫動心房纖維化與瘢痕的心臟磁共振成像研究進展

李曉丹 劉東婷 羅 南 劉家祎 李 宇 溫兆贏

心房顫動是最常見的心律失常，其治療仍然是一個挑戰(zhàn)。心房顫動患者的主要病理生理特點包括：心室率(律)紊亂、心功能受損和心房附壁血栓形成[1]。心房顫動基質(zhì)是心房顫動發(fā)生的病理生理基礎，心房纖維化是重要的心房顫動基質(zhì)，是心房顫動預后評估的獨立預測因素。心房纖維化和心房顫動互為因果，形成惡性循環(huán)，導致病情惡化。心臟磁共振延遲強化成像(late gadolinium enhancement，LGE)是目前公認的無創(chuàng)性評估心肌纖維化的影像學手段[2]。心臟磁共振成像(cardiac magnetic resonance，CMR)憑借其良好的時間、空間分辨率，可以在體顯示心肌組織特性，目前已經(jīng)廣泛用于臨床缺血和非缺血性心肌病的診斷及隨訪的常規(guī)檢查手段[3,5-7]。 但是，CMR對于心房纖維化的檢查仍有很多挑戰(zhàn)性，目前尚不能廣泛應用于臨床。心房壁很薄，心房顫動患者的心律不齊，大大增加了CMR對于心房纖維化顯示的難度。本文對心房顫動患者CMR心房纖維化評估的進展做一綜述，以期對臨床中心房顫動患者的術前評估、術后隨訪及預后評估有所幫助。

1.CMR心肌纖維化成像技術

(1)心臟磁共振延遲強化成像 CMR-LGE所采用的通常是細胞外對比劑含釓的螯合物。釓螯合物對比劑具有典型的“延遲強化”效應，正常的心肌表現(xiàn)為黑色，而纖維化或瘢痕區(qū)域呈現(xiàn)明亮的白色。LGE 技術的基礎依然是 MRI 中的 T1 成像技術。當釓對比劑經(jīng)過膠原沉積增多且血管結(jié)構(gòu)減少的病灶時，對比劑滲透速率降低，對比劑的排除相對于正常心肌組織延遲。在檢查時流入效應(wash-in)在對比劑注射后幾秒內(nèi)就可觀察到，而流出效應(wash-out)則需要幾分鐘后觀察，這個時間在纖維瘢痕處會更長。 另一方面，心肌纖維化病灶處水含量高于正常心肌區(qū)域，因此，其釓對比劑相應增多。高細胞外容積使得纖維化區(qū)域的 T1 加權成像流入及流出速率更低，造成纖維化或瘢痕在 MRI 影像上表現(xiàn)為亮斑樣區(qū)域[4]。

LGE-CMR的技術取決于反轉(zhuǎn)時間的正確選擇，可重復的左心房壁邊界的識別，以及空信號正常心肌的正確識別[8]。LGE技術依賴于正常心肌的“零”作為參考組織，纖維化與正常心肌之間信號強度差異，使得纖維化被識別。在缺乏“正常”參考心肌的彌漫性心肌纖維化患者中，因為缺乏這種信號強度的對比差異，LGE的應用受到限制。因此，LGE的主要缺點是無法評估彌漫性心肌纖維化。

(2)T1 mapping成像 目前仍以MOLLI序列最常用。根據(jù)是否使用對比劑可分為無對比劑(Native T1)與注射對比劑后T1 mapping。Native T1反映的是心肌細胞和細胞外間質(zhì)的混合信號。細胞水腫(如急性心肌梗死、心肌炎)和細胞外間質(zhì)容積增大(各種纖維化及淀粉樣沉積)是Native T1升高的主要原因。與 LGE 相反，T1 mapping成像是一項基于精確 T1 值的 MRI 技術。T1 mapping成像原理就是以 T1 弛豫時間做信號加權，而不同組織或細胞成分 T1 可能不同，MRI 采集到的信號本身是與 T1 的指數(shù)衰減相關，從而獲得較準確的組織成分信息。

LGE 對于彌漫性纖維化無法識別，T1 mapping成像可以識別彌漫性纖維化，彌補了LGE的不足。 T1 mapping成像一般分成增強前 T1 相及增強后 T1 相，對于心肌纖維化病灶來說，其增強前 T1 信號升高，而增強后 T1 相信號降低。Roy等的研究顯示，心房顫動患者的T1弛豫時間明顯低于健康志愿者。且心房顫動患者消融術后T1時間相比于之前沒有消融的心房顫動患者較低，表明消融后纖維化程度的增加。相對于可以定性局灶性纖維化的LGE-CMR技術，T1-mapping可以檢測和量化彌漫性間質(zhì)性心肌纖維化的程度[8]。雖然該研究顯示左心房心肌的CMR-T1 mapping是可行的，但是該研究測量的是房間隔，并不是嚴格意義上的左心房壁。此外，心房顫動患者心律不齊，大大增加了獲得清晰CMR圖像的難度，左心房壁菲薄，降低了ROI測量的準確性。因此，左心房的T1 mapping成像挑戰(zhàn)性很大。

(3)細胞外間容積分數(shù) 細胞外間質(zhì)容積分數(shù)(extracellular volune fraction,ECV)是指細胞外間質(zhì)容積占整個心肌容積的百分比。它是基于T1 mapping技術運用特定公式獲得的一種新指標。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濃度達到平衡時的血細胞比容[9]。不同于Native T1，ECV只反映心肌間質(zhì)病變。因此，任何引起細胞外間隙擴大的病變(如瘢痕、彌散性纖維化、淀粉樣變性及心肌水腫等)都可導致ECV值增大，其中膠原纖維比例增加是ECV值增大的主要原因。研究提示在排除其他間質(zhì)病變(如淀粉樣變)后，ECV可作為心肌纖維化最敏感的生物標志物，與組織病理學結(jié)果高度一致[10]。正常人的ECV約為21%～27%，與心肌間質(zhì)狀態(tài)改變有關，局限性纖維化、彌漫性纖維化、淀粉樣變性的沉積及心肌水腫均可引起細胞外間隙的擴大即ECV的增加。所以ECV值可以間接的反映心房纖維化的程度。ECV的主要優(yōu)點為減少了干擾因素。因為ECV測得的是心肌和血池增強前后的比值，消除身體脂肪百分比、腎功能、血細胞比容等影響，增加了不同磁場、不同機器和不同掃描時相等測得的ECV的可比性。ECV較平掃及增強后T1mapping更加穩(wěn)定。其主要不足為正常心肌與患病心肌的ECV有較多的重疊，在診斷心肌病變特別是早期心肌病變時準確性及特異性較低。但是，ECV是肺靜脈隔離術后患者心房顫動復發(fā)的最強預測因子[11]。

2.心房顫動患者心房纖維化的CMR評估

(1)CMR在評價心房顫動患者左心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)中的價值 心房纖維化是致心律失常心房組織結(jié)構(gòu)重構(gòu)的標志[12]。心房顫動患者通常有左心房纖維化，且心房顫動患者心肌纖維化程度的增加與卒中風險以及導管消融術后心房顫動復發(fā)密切相關。在狗的模型中，心房纖維化區(qū)域的傳導速度減慢，從而增加傳導的異質(zhì)性，這種異質(zhì)性提供了單向傳導阻滯和折返的基礎[13]，對于心房顫動的起搏和延續(xù)是必不可少的。心房顫動患者左心房通常彌漫性纖維化，伴隨左心房內(nèi)膜電壓降低[14]。研究表明：(1)LGE-CMR為評價心房顫動患者左心房組織重構(gòu)的無創(chuàng)方法，可監(jiān)測心房顫動病情的進展；(2)消融術前LGE-CMRI結(jié)果可預測消融術后心房顫動復發(fā)率[15]。此外，CMR還可以對左心房的結(jié)構(gòu)、功能、肺靜脈的解剖結(jié)構(gòu)進行評估。左心房重構(gòu)的患者，左心房體積增大，功能降低[16-18]。

(2)心房顫動患者射頻消融術前評估 心房顫動患者是否適宜進行射頻消融術？術后是否會復發(fā)？這些都是心房顫動患者選擇是否進行射頻消融術前需要考慮的問題。左心房纖維化的程度與射頻消融術的效果是否有密切關系？Akoum等[19]通過CMR-LGE三維重建的圖像繪制出左心房三維影像，使延遲強化的纖維化組織實現(xiàn)更好的可視化和空間定位。研究顯示，延遲增強CMR顯示的左心房纖維化部位與CARTO三維電標測的心房低電壓區(qū)一致[20]。依據(jù)左心房纖維化量與左心房壁體積百分比將心房纖維化程度分為4個期：UtahI期<10%；utahII期(10%～20%)；utahIII期(20%～30%)；utahIV期>30%[21]。在臨床上，采用這種分期方法有利于對患者心肌組織進行半定量評估，分期越高，心房纖維化的程度越重。猶他大學Nasir Marrouche等[22]進行的260例心房顫動患者延遲強化MRI檢查顯示，在1年內(nèi)，88%的一期纖維化患者未發(fā)生心房顫動，II期、III期和IV期纖維化患者比例分別為69%、55%和45%。在第475天，一期到IV期纖維化患者心房顫動未復發(fā)的比例分別為86%、64%、51%和35%。心房纖維化是心房顫動復發(fā)的重要指標，纖維化程度每增加1%，心房顫動復發(fā)風險增加6%。在猶他II期和III期，隨著患者心房纖維化體積增大，患者心律失常復發(fā)的風險改善程度降低。在LGE-CMR上纖維化分布的部位與心房顫動術后復發(fā)相關，左心房后壁、房間隔的纖維化預示著射頻消融術的成功率會高。

(3)心房顫動患者射頻消融術后隨訪 LGE-CMR能夠評估消融術后消融瘢痕的部位和范圍[23]。射頻消融術后即刻進行LGE-CMR成像，左心房黑色無強化區(qū)預示著3個月后會形成瘢痕，心房顫動復發(fā)幾率小[24]。術后瘢痕形成范圍小、不完整的患者容易復發(fā)心房顫動。射頻消融術后肺靜脈口周圍瘢痕形成是否完整，影響著心房顫動的復發(fā)率，如果LGE-CMR顯示肺靜脈口周圍瘢痕形成不完整，對于心房顫動復發(fā)患者則指明了下次射頻消融的消融點[25]。 此外，心房顫動消融術前纖維化與術后未被消融的殘留纖維化的總量越大，心房顫動復發(fā)幾率越大[26]。 CMR可以直觀地顯示術后瘢痕組織的位置、分布，有助于評估消融術是否成功，以及早期發(fā)現(xiàn)消融術相關的并發(fā)癥。

3.總結(jié)與展望 綜上所述，CMR通過心房纖維化定量評估，可以在射頻消融術前對患者進行評估，對于左心房纖維化嚴重的患者，消融效果并不好，不宜進行射頻消融術。對于射頻消融術后的患者，CMR可以直觀地顯示術后瘢痕組織的位置、分布，有助于評估消融術是否成功，以及早期發(fā)現(xiàn)消融術相關的并發(fā)癥，同時指導再次消融方案的制定。CMR的應用，有助于心房顫動患者個性化治療方案的制定，提高消融術的安全性和效果。心血管影像發(fā)展日新月異[27-29]，由于心房壁的特殊結(jié)構(gòu)以及心房顫動患者心律不齊造成左心房纖維化CMR評估的瓶頸，隨著CMR技術的進步，LGE-CMR評估左心房纖維化會廣泛應用于臨床，T1-mapping及ECV做為定量評估心房纖維化的手段也會日臻完善，造福于患者。