心臟磁共振在左心房評(píng)價(jià)中的臨床應(yīng)用與研究進(jìn)展

石美晶， 費(fèi)宇杰， 陶靜雯， 楊朝霞， 李浩杰， 林立

左心房在心臟功能中發(fā)揮著不可或缺的作用。左心房大小、容積、結(jié)構(gòu)及功能等方面的研究對(duì)不同心臟疾病患者的診斷與治療具有重要的臨床意義[1]。超聲心動(dòng)圖是臨床上最常用的檢查方法，具有使用簡(jiǎn)單、安全、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，但其聲窗較小，基于幾何假設(shè)的測(cè)量誤差，圖像質(zhì)量不佳，并且操作者依賴(lài)性很強(qiáng)。心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)作為一種無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射、一站式影像學(xué)檢查技術(shù)[2]，與超聲心動(dòng)圖相比，CMR在評(píng)價(jià)左心房結(jié)構(gòu)與功能方面具有以下優(yōu)勢(shì)：①對(duì)左心房大小、容積及功能測(cè)量具有更高的可靠性與可重復(fù)性[3]；②通過(guò)心臟磁共振特征追蹤(cardiac magnetic resonance-feature tracking，CMR-FT)技術(shù)能夠量化心肌應(yīng)變，早期識(shí)別出左心房結(jié)構(gòu)及功能的變化[4]；③利用釓延遲強(qiáng)化(late gadolinium enhancement，LGE)成像[5]及T1-mapping技術(shù)[6]可定性并定量檢測(cè)左心房心肌纖維化。本文對(duì)CMR在左心房的臨床應(yīng)用與研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

左心房容積

很多研究表明，左心房不僅是左心室充盈的渠道, 其大小和重構(gòu)也可作為評(píng)估疾病嚴(yán)重程度的一個(gè)重要標(biāo)志，左心房容積(left atrial volume，LAV)變化可獨(dú)立預(yù)測(cè)房顫、全身血栓栓塞事件和心力衰竭等不良心血管事件的長(zhǎng)期臨床結(jié)果[7]。臨床實(shí)踐中，LAV測(cè)量較左房直徑測(cè)量能更加準(zhǔn)確地評(píng)估左心房重構(gòu)。因此，準(zhǔn)確和可重復(fù)測(cè)量左心房大小和容積十分重要。

近年來(lái)，CMR作為一種無(wú)創(chuàng)成像方法，廣泛應(yīng)用于心臟結(jié)構(gòu)及功能的評(píng)價(jià)與研究中。CMR基于穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)(steady-state free precession，SSFP)序列，呼氣末屏氣，采用回顧性心電門(mén)控掃描，獲得長(zhǎng)軸電影(二腔心、三腔心、四腔心)及短軸電影圖像，通過(guò)專(zhuān)業(yè)后處理軟件，手動(dòng)或半自動(dòng)勾畫(huà)左心房心內(nèi)膜，將左心耳及肺靜脈根部排除在外，從而計(jì)算獲得左心房容積參數(shù)[3]。

最近的一項(xiàng)大型多中心研究結(jié)果顯示，健康受試者的LAV正常參考范圍為(36.3±7.8) mL/m2(不包括左心房附件)，LAV逐漸增大會(huì)增加全因死亡率的風(fēng)險(xiǎn)[8]。CMR測(cè)得的LAV較超聲心動(dòng)圖測(cè)得的體積更大，正常參考值男性為26～53 mL/m2，女性為27～52 mL/m2[3]。雖然很多研究支持采用左心房最大容積評(píng)估心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)，但也有研究認(rèn)為左心房最小容積可能是重要的預(yù)后評(píng)估指標(biāo)[9]。LAV由多種因素決定，包括左心室順應(yīng)性、左心房收縮力、左心房與左心室之間的壓力梯度和左心房心肌壁的狀態(tài)等。左心室舒張壓升高時(shí)可導(dǎo)致左心房擴(kuò)大，左心房大小反映了舒張期充盈壓升高的持續(xù)時(shí)間和嚴(yán)重程度[10]。在沒(méi)有房顫和二尖瓣疾病的患者中，左心房擴(kuò)大是左心室充盈壓力長(zhǎng)期升高的標(biāo)志[1]。

左心房功能

左心房在調(diào)節(jié)左心室充盈及維持心血管正常功能中發(fā)揮著重要作用，在整個(gè)心動(dòng)周期中，左心房主要功能包括三個(gè)方面：①儲(chǔ)存功能。心室收縮期，肺靜脈血液回流并儲(chǔ)存；②管道功能。心室舒張?jiān)缙?，在左心房與左心室壓力階差下，肺靜脈血液被動(dòng)進(jìn)入左心室；③泵功能。心室舒張晚期，左心房主動(dòng)收縮增強(qiáng)心室充盈[11,12]。左心房的儲(chǔ)存功能和管道功能均由左心房心肌順應(yīng)性和左心室縱向位移決定，而左心房收縮功能在更大程度上是由左心室收縮壓力決定的[13]。左心房功能受損與不同心血管疾病的主要不良心臟事件相關(guān)[14,15]。

心肌應(yīng)變表示心肌整體及節(jié)段的形變，應(yīng)變率指心肌發(fā)生形變的速度，即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的應(yīng)變，能更準(zhǔn)確、更敏感地反映心肌早期功能受損。近年來(lái)，心肌應(yīng)變研究已成為CMR領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。CMR-FT技術(shù)是一種近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的快速定量評(píng)估心肌應(yīng)變的新型技術(shù)，僅需使用心臟電影序列在心動(dòng)周期中追蹤心內(nèi)膜和心外膜即可獲取心臟整體和局部的多種應(yīng)變參數(shù)，可能是檢測(cè)心肌應(yīng)變的首選方法[16]。左心房心肌壁較薄，CMR可提供較高的空間分辨率及優(yōu)良的對(duì)比度，因此更有利于左心房功能分析[17,18]。近年來(lái)，很多研究證明CMR-FT在左心房應(yīng)變和應(yīng)變率測(cè)量中具有較高的準(zhǔn)確性和重復(fù)性[19,20]。雖然CMR-FT應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但作為一個(gè)仍在發(fā)展的技術(shù)，依然存在一些局限性，如應(yīng)力計(jì)算受體素窗大小的限制、存在層間運(yùn)動(dòng)偽影及不同廠家分析軟件的應(yīng)變值標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題等[21]；此外，目前尚無(wú)完全標(biāo)準(zhǔn)化的圖像采集方法，導(dǎo)致圖像質(zhì)量的變化可能會(huì)影響應(yīng)變測(cè)量的準(zhǔn)確性[22]。

左心房纖維化

左心房纖維化(left atrial fifibrosis，LAF)可發(fā)生于多種心血管疾病中，LAF可能導(dǎo)致房顫患者的電傳導(dǎo)異常及折返通路中斷[1]。LAF可在多種生理機(jī)制下發(fā)生，如衰老、血流動(dòng)力學(xué)紊亂、伴有心律失常的左心房不適當(dāng)收縮等。此外，LAF被認(rèn)為是一種在炎癥、心肌牽拉或超負(fù)荷的情況下發(fā)生的不可逆轉(zhuǎn)的左心房重構(gòu)形式[23]。

LGE技術(shù)是一種評(píng)估心肌瘢痕及局灶性心肌纖維化最好的非侵入性方法，被當(dāng)作評(píng)估心肌損傷的參考標(biāo)準(zhǔn)[5]。釓對(duì)比劑是一種水溶性物質(zhì)，分布于細(xì)胞外間隙，心肌纖維化存在時(shí)，釓對(duì)比劑積聚增多，使得纖維化組織強(qiáng)化呈高信號(hào)[24]。起初，Peters等[25]對(duì)LGE技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使之用于左心房纖維化(LAF)的可視化分析。近年來(lái)，Utah研究團(tuán)隊(duì)的大量研究工作使得LA-LGE評(píng)估得到很大提高，并建立了可反映左心房重構(gòu)的分期系統(tǒng)[26]。一項(xiàng)納入超過(guò)200例患者的大型多中心研究(DECAAF 研究)[27]，根據(jù)纖維化組織占整個(gè)心房組織的百分比分為Ⅰ-Ⅳ期：Ⅰ期，纖維化程度<10%；Ⅱ期，纖維化程度為10%～20%；Ⅲ期，纖維化程度為20%～30%；Ⅳ期，纖維化程度>30%。LA-LGE技術(shù)仍面臨很多挑戰(zhàn)，如需設(shè)置良好的心電及呼吸門(mén)控、適當(dāng)調(diào)整反轉(zhuǎn)恢復(fù)時(shí)間、后處理及分割耗時(shí)、定義強(qiáng)化區(qū)域閾值并去除潛在偽影等。因此，LA-LGE技術(shù)盡管具有良好的研究前景，目前在臨床實(shí)踐中仍未得到廣泛應(yīng)用[28-30]。

LGE技術(shù)依賴(lài)于纖維化心肌與正常心肌之間的信號(hào)差異，因此，不適用于彌漫性心肌纖維化的檢測(cè)。T1-mapping技術(shù)即縱向弛豫時(shí)間定量成像技術(shù)，利用反轉(zhuǎn)或飽和恢復(fù)脈沖進(jìn)行激發(fā)，經(jīng)過(guò)一系列反轉(zhuǎn)時(shí)間或飽和時(shí)間多次采集磁共振信號(hào)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校正配準(zhǔn)并基于圖像的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行后處理，從而直接定量心肌的T1值[6]。相關(guān)組織學(xué)研究發(fā)現(xiàn)LAF通常以區(qū)域性模式彌漫性分布[31]，因此，準(zhǔn)確并敏感測(cè)量LAF十分重要。T1-mapping技術(shù)能夠檢測(cè)并量化心肌彌漫性纖維化[32]。新型的三維高分辨率T1-mapping技術(shù)效率高，準(zhǔn)確性好，能夠?qū)崿F(xiàn)左心房薄壁心肌的T1值測(cè)量[33]。

CMR在左心房評(píng)估中的臨床應(yīng)用及研究進(jìn)展

1.心房顫動(dòng)

心房顫動(dòng)(atrial fbrillation，AF)是臨床上最常見(jiàn)的心律失常，與顯著的心血管疾病的發(fā)病率和死亡率相關(guān)[34]。左心房擴(kuò)張與LAF導(dǎo)致左心房功能障礙及電生理異常，是AF發(fā)生的基礎(chǔ)[35]。對(duì)于選擇消融患者，充分評(píng)估LAV十分重要。一項(xiàng)前瞻性研究發(fā)現(xiàn)AF患者消融前LAV評(píng)估似乎是一個(gè)術(shù)后長(zhǎng)期成功的預(yù)測(cè)因素[36]。Pontone等[37]研究表明，CMR測(cè)量的LAV是射頻導(dǎo)管消融術(shù)(radiofrequency catheter ablation，RFCA)后AF復(fù)發(fā)最可靠的獨(dú)立性預(yù)測(cè)因子。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)藥物治療可改善左心房的大小和功能，減小LAV有可能成為未來(lái)的治療靶點(diǎn)[38]。

左心房功能降低與AF風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。Habibi等[39]研究發(fā)現(xiàn)左心房?jī)?chǔ)存功能與肺靜脈隔離(pulmonary vein antrum isolation，PVAI)術(shù)后AF復(fù)發(fā)獨(dú)立相關(guān)，并且可改進(jìn)PVAI術(shù)后風(fēng)險(xiǎn)分層。諸多研究表明，左心房應(yīng)變?cè)诙喾N心血管疾病評(píng)估中具有更高的診斷和預(yù)后價(jià)值[40]。一項(xiàng)Meta分析研究發(fā)現(xiàn)，左心房應(yīng)變分析對(duì)于識(shí)別AF術(shù)后復(fù)發(fā)的高風(fēng)險(xiǎn)患者有很大幫助[41]。另一項(xiàng)關(guān)于CMR-FT評(píng)價(jià)AF患者RFCA對(duì)左心功能影響的meta分析研究顯示，圓周應(yīng)變相對(duì)于長(zhǎng)軸應(yīng)變?cè)跍y(cè)量上有更好的可重復(fù)性[42]。

AF與彌漫性LAF及心內(nèi)膜電壓降低相關(guān)，LAF變化是AF嚴(yán)重程度的指標(biāo)，可用于AF患者臨床診治及預(yù)后評(píng)估[43]。LGE技術(shù)越來(lái)越多地用于AF患者消融術(shù)前預(yù)測(cè)、術(shù)后消融病灶的評(píng)估及消融策略的選擇[44]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)LAV似乎比AF類(lèi)型更能有效預(yù)測(cè)PVAI術(shù)后的AF復(fù)發(fā)率[45]。DECAAF研究證明LAF嚴(yán)重程度對(duì)RFCA治療AF的療效有顯著影響，LAF越嚴(yán)重，AF復(fù)發(fā)率越高且復(fù)發(fā)時(shí)間越早[27]。LAF每增加1%，隨訪期間心律失常的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)升高6%，因此在選擇AF患者消融術(shù)前應(yīng)評(píng)估并考慮纖維化負(fù)荷。Siebermair等[46]研究顯示LAF程度較高的非AF患者發(fā)生AF的風(fēng)險(xiǎn)增加，在接受消融治療的AF患者中，術(shù)前LAF與復(fù)發(fā)性心律失常的可能性獨(dú)立相關(guān)。LAF程度及分布與AF患者消融治療的預(yù)后和治療結(jié)果有關(guān)[47]。LGE顯示AF患者左心房后壁和左下肺靜脈周?chē)鶯AF發(fā)生率更高，局限于左下肺靜脈周?chē)木衷钚匝舆t強(qiáng)化、更廣泛的強(qiáng)化程度和較大的LAV體積與持續(xù)性房顫獨(dú)立相關(guān)[24]。近年來(lái)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)LAF量化對(duì)AF患者選擇合適的治療方式很有幫助。Beinart等[48]研究發(fā)現(xiàn)AF患者與正常人相比，CMR測(cè)量的左心房增強(qiáng)后T1(post-T1)值更低，并且與左心房組織電壓相關(guān)。Ling等[49]研究發(fā)現(xiàn)AF患者post-T1值低于230 ms與更高的AF復(fù)發(fā)率相關(guān)，可作為評(píng)估左心房彌漫性纖維化程度的指標(biāo)。Luetkens等[50]研究發(fā)現(xiàn)AF復(fù)發(fā)患者左心房T1值和LGE陽(yáng)性百分比均顯著升高，這兩個(gè)參數(shù)是消融治療后不良預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。

2.肥厚型心肌病

左心房大小對(duì)肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)的預(yù)后評(píng)估及危險(xiǎn)分層具有重要意義，最近的歐洲指南已經(jīng)將左心房直徑納入分層風(fēng)險(xiǎn)模型，以預(yù)測(cè)HCM患者5年的心臟性猝死風(fēng)險(xiǎn)[51]。Losi等[52]研究發(fā)現(xiàn)HCM患者隨著LAV增大，猝死、心衰及心臟停搏的風(fēng)險(xiǎn)增加。Debonnaire等[53]發(fā)現(xiàn)HCM患者左心房擴(kuò)大并且左房功能減低。Hinojar等[51]研究表明CMR-FT測(cè)量的左房長(zhǎng)軸應(yīng)變與HCM的心血管死亡率和心力衰竭有關(guān)，可能成為一種預(yù)測(cè)不良心臟結(jié)局的新指標(biāo)。Williams等[54]研究顯示HCM患者較健康對(duì)照組LAV明顯增加，而左心房射血分?jǐn)?shù)及應(yīng)變參數(shù)值明顯降低，尤其在左室流出道梗阻患者中更顯著，而室間隔部分切除術(shù)患者的LAV及左心房功能得到了明顯改善。因此，CMR-FT技術(shù)可通過(guò)測(cè)量左心房應(yīng)變?cè)u(píng)估HCM梗阻嚴(yán)重程度，同時(shí)可評(píng)價(jià)梗阻性HCM患者室間隔部分切除術(shù)的療效。 Latif等[55]研究發(fā)現(xiàn)HCM患者LAF十分常見(jiàn)，并與左心室纖維化程度相關(guān)，LAF可能是左心室重塑所致。

3.高血壓

左房大小反映左室舒張期充盈壓力增加的持續(xù)時(shí)間和嚴(yán)重程度，高血壓患者左心房結(jié)構(gòu)及功能變化的病理生理機(jī)制主要?dú)w因于舒張期心室壓力不斷升高，使左心房?jī)?chǔ)存功能減低[56]。Li等[57]通過(guò)CMR-FT定量檢測(cè)高血壓患者左心房形變及容積參數(shù)，發(fā)現(xiàn)高血壓患者左心房存儲(chǔ)功能及管道功能受損，并且可在進(jìn)展為左心室肥厚之前進(jìn)行早期檢測(cè)，而不伴有左心室肥厚的高血壓患者其左心房泵功能相對(duì)正常。Kaminski等[58]研究發(fā)現(xiàn)在具有左心室舒張功能障礙風(fēng)險(xiǎn)的高血壓患者中，左心房收縮功能降低是不良心臟事件和死亡的強(qiáng)烈預(yù)測(cè)因子。

4.心力衰竭

左心房大小是心力衰竭(heart failure，HF)的預(yù)測(cè)因素[59]。左心房容積和功能的惡化可先于HF的進(jìn)展，Habibi等[60]通過(guò)CMR-FT測(cè)量左心房容積及應(yīng)變參數(shù)，發(fā)現(xiàn)無(wú)明顯心血管癥狀的患者進(jìn)展為HF之前左心房整體縱向峰值應(yīng)變值更低，左心房最小容積指數(shù)更高，整體縱向峰值應(yīng)變<14%的患者最終出現(xiàn)了HF，表明左心房縱向應(yīng)變的變化有助于獨(dú)立預(yù)測(cè)HF。

5.糖尿病

糖尿病(diabetes mellitus，DM)通常與心血管疾病共存，與左心房結(jié)構(gòu)及功能變化相關(guān)。相關(guān)研究證明，DM與早期心臟重構(gòu)如左心房擴(kuò)大相關(guān)[61]，LAV可獨(dú)立預(yù)測(cè)DM患者的全因死亡率[62]。Markman等[63]研究表明，在無(wú)癥狀性心血管疾病的DM患者中，左心房擴(kuò)大尤其是左心房最小容積增加及左心房功能降低，與心血管事件的發(fā)展相關(guān)。

綜上所述，多模態(tài)CMR作為一種無(wú)輻射的一站式檢查方法，不僅能夠綜合評(píng)估患者左心房結(jié)構(gòu)和功能的異常改變，還能無(wú)創(chuàng)表征心肌組織學(xué)特性；但CMR多種技術(shù)均受場(chǎng)強(qiáng)、序列、心率甚至心肌節(jié)段等多種因素的影響，在肌壁薄弱的左心房的臨床應(yīng)用仍處于探索階段。未來(lái)仍需要大規(guī)模的研究以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)CMR對(duì)左心房更加精準(zhǔn)的評(píng)估，為心臟疾病早期診斷、風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)及預(yù)后評(píng)估提供更多有價(jià)值的信息。