CMR用于評估ACS患者PCI術(shù)后心功能改善的研究現(xiàn)狀

耿葉 孫林，2

(1.昆明醫(yī)科大學(xué)研究生院，云南 昆明 650032；2.昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科，云南 昆明 650032)

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(coronary atherosclerotic heart disease，CHD)是冠狀動脈血管發(fā)生動脈粥樣硬化病變而引起血管腔狹窄或阻塞，造成心肌缺血、缺氧或壞死而導(dǎo)致的心臟病，臨床中可大致分為穩(wěn)定性冠心病和急性冠脈綜合征(acute coronary syndrome，ACS)。CHD在全球心血管疾病中發(fā)病率和死亡率居高不下[1]，自1977年Andreas Grüntzig引入血管內(nèi)球囊成形術(shù)治療CHD后[2]，歷經(jīng)從裸金屬支架到目前藥物洗脫支架四十余年的發(fā)展，經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)現(xiàn)已成為治療CHD的主流方式，在ACS患者中更為突出。雖然許多ACS患者出院后嚴(yán)格遵循指南所推薦的CHD二級預(yù)防用藥，死亡率有所下降，但死亡風(fēng)險仍高于一般人群[3-4]。如何更好地運用臨床輔助工具評估ACS患者心臟結(jié)構(gòu)及功能，進(jìn)一步指導(dǎo)臨床用藥從而改善現(xiàn)狀顯得尤為重要。

目前臨床評估PCI術(shù)后患者心臟結(jié)構(gòu)及功能的心臟影像學(xué)檢查多種多樣，常用的檢查包括經(jīng)胸超聲心動圖、心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)、單光子發(fā)射計算機(jī)斷層成像、放射性核素顯像以及正電子發(fā)射斷層成像等檢查方法。其中經(jīng)胸超聲心動圖使用簡單、便捷且安全，可動態(tài)觀察心臟的結(jié)構(gòu)及功能，但無法獲得局部心肌灌注情況；放射性核素顯像、單光子發(fā)射計算機(jī)斷層成像以及正電子發(fā)射斷層成像等可用于評估心肌缺血范圍和存活心肌比例，但會讓患者暴露于電離輻射中[5]。上述幾種輔助檢查均有其優(yōu)缺點，ACS患者病情復(fù)雜，經(jīng)PCI后心臟的功能及預(yù)后需更直觀且具體的檢查來評估、判斷，近年來CMR逐漸成為評估心臟結(jié)構(gòu)以及功能的金標(biāo)準(zhǔn)，具有較強(qiáng)的診斷及預(yù)后價值[6]。

CMR是一種多功能的、無創(chuàng)的、無輻射的、空間分辨率較高的成像方式，可在一次檢查中對心臟功能和多個解剖參數(shù)進(jìn)行綜合評估[7]，可提供心臟組織層面的全面視圖，通過應(yīng)激灌注、心臟電影和釓延遲增強(qiáng)成像從而評估心臟結(jié)構(gòu)、功能、室壁運動情況、心肌缺血、心肌梗死范圍大小(infarction size，IS)和心肌存活能力，還可評估心肌組織學(xué)特征，如水腫、纖維化和微血管損傷等[6]。不少研究[8]表明，CMR衍生的參數(shù)還具有一定的預(yù)后價值，對患者風(fēng)險分層也很重要。本文將闡述利用CMR評估ACS患者行PCI術(shù)后心功能改善的研究進(jìn)展。

1 CMR在急性ST段抬高心肌梗死患者PCI術(shù)后的評估及研究進(jìn)展

急性ST段抬高心肌梗死(ST segment elevation myocardial infarction，STEMI)作為ACS中比較危急的一類，經(jīng)PCI后病死率及致殘率均有所下降，但患者術(shù)后的預(yù)后以及后續(xù)治療仍需持續(xù)關(guān)注。CMR不僅能準(zhǔn)確計算心功能指標(biāo)，還能對危險區(qū)(area at risk，AAR)、心肌內(nèi)出血(intramyocardial hemorrhage，IMH)、IS與微血管阻塞(microvascular obstruction，MVO)、心肌細(xì)胞外容積(extracellular volume，ECV)分?jǐn)?shù)等進(jìn)行定性、定量分析[9]，為臨床工作者提供更多參考信息。眾多臨床研究[10]指出上述磁共振參數(shù)對STEMI患者預(yù)后的評估具有較好的指導(dǎo)意義。

1.1 梗死危險區(qū)域

AAR是梗死動脈支配的心肌區(qū)域，包括可逆性的損傷心肌和梗死心肌。心肌梗死后，梗阻血管支配區(qū)域的心肌氧氣供需失衡導(dǎo)致局部心肌缺血，從而引起心肌局部代謝以及結(jié)構(gòu)的改變[9]。

檢測STEMI后AAR的CMR技術(shù)包括T2加權(quán)成像、T2*加權(quán)成像、T2 mapping、T2*mapping、T1 mapping等。這些圖像檢測獲得的AAR值，對后續(xù)聯(lián)合IS計算出心肌存活指數(shù)以及指導(dǎo)進(jìn)一步及時挽救存活心肌具有重要意義[10]。

1.2 心肌IS大小

IS可通過CMR心肌延遲強(qiáng)化(late gadolinium enhancement，LGE)序列定量評估，通常用梗死病灶占左心室心肌總體積或總質(zhì)量的百分比表示。釓造影劑不能通過完整的細(xì)胞膜，急性心肌梗死后細(xì)胞膜破裂，造影劑可進(jìn)入這些破裂細(xì)胞；陳舊性心肌梗死細(xì)胞外間隙會擴(kuò)大，膠原沉積以及殘余的完整心肌細(xì)胞數(shù)量相對較少，在給藥后，造影劑也可從血管內(nèi)進(jìn)入細(xì)胞外間隙。在偽平衡狀態(tài)下，急性或陳舊性心肌梗死區(qū)域的造影劑濃度高于正常心肌，在CMR上可表現(xiàn)為LGE[11]。心肌細(xì)胞的再生能力低，不可逆受損的心肌細(xì)胞最終可被纖維組織瘢痕替代，心肌IS的大小可反映心肌梗死的嚴(yán)重程度，是左心室不良重塑和患者預(yù)后的決定因素。

1.3 IMH

盡管STEMI患者的罪犯血管經(jīng)PCI術(shù)可成功再通，但在一些臨床與基礎(chǔ)的研究中仍發(fā)現(xiàn)梗死區(qū)域存在IMH。當(dāng)STEMI后心肌的微循環(huán)嚴(yán)重受損，與此同時血管壁的完整性被嚴(yán)重破壞，大量紅細(xì)胞可外溢進(jìn)入心肌內(nèi)，這種微血管不可逆損傷的缺血心肌再灌注可能引起IMH。在CMR上可利用血紅蛋白分解產(chǎn)物——脫氧血紅蛋白的順磁特性，在藥物再灌注和機(jī)械再灌注后觀察到，在T2*加權(quán)成像或T2*mapping圖像上表現(xiàn)為低信號核心區(qū)[12]。IMH與MVO有著密切的關(guān)系，IMH的存在很可能反映了更大范圍的細(xì)胞損傷，導(dǎo)致更嚴(yán)重的心室不良重塑和更差的預(yù)后。目前IMH的影響機(jī)制尚待研究，未來可在保持微血管完整性的前提下通過減少IMH來改善STEMI患者的預(yù)后。

1.4 MVO

雖然PCI可使心外膜梗死相關(guān)的冠狀動脈再通，顯著降低STEMI患者術(shù)后再灌注的急性死亡率，但梗死區(qū)域心肌微循環(huán)仍未能得到有效再灌注，仍有相當(dāng)多的患者(30%～50%)存在心肌灌注異常，這種現(xiàn)象被稱為MVO，并且會影響心臟結(jié)構(gòu)、功能及預(yù)后。例如心肌梗死面積增大、收縮功能降低、收縮功能恢復(fù)不良和心室不良重塑增加[11，13]。CMR上的釓造影劑早期增強(qiáng)(early gadolinium enhancement，EGE)和LGE序列圖像均可顯示MVO，表現(xiàn)為強(qiáng)化區(qū)內(nèi)的低信號核心區(qū)。

Symons等[14]在研究STEMI患者心肌梗死后早期CMR參數(shù)是否比以往的預(yù)后因素具有更好的預(yù)后價值時發(fā)現(xiàn)，MVO是STEMI患者血運重建的重要預(yù)后因素；也有報道稱若CMR上檢測出MVO，心肌梗死6個月后心室不良重塑及患者死亡的風(fēng)險均會增加[15-16]。van Kranenburg等[17]在研究CMR評估STEMI患者M(jìn)VO和IS的預(yù)后價值中發(fā)現(xiàn)，50%的STEMI患者行首次PCI再灌注后存在MVO，MVO、IS、左室射血分?jǐn)?shù)為主要不良心血管事件(major adverse cardiovascular event，MACE)的預(yù)測因子，對臨床危險因素評估具有附加價值，MVO同時與心源性猝死相關(guān)。在對多個隨機(jī)試驗[18]中患者資料進(jìn)行重新分析后表明MVO為STEMI患者提供了相關(guān)的預(yù)后信息，CMR上IS的測量為MVO評估提供了補(bǔ)充信息，因此在PCI術(shù)后早期行CMR檢查獲得相關(guān)參數(shù)對評估患者心臟功能及預(yù)后極其重要。未來的臨床試驗可更深層次地研究MVO及IS，尋找更優(yōu)的治療方案。

1.5 MVO與IMH的關(guān)系

經(jīng)PCI術(shù)后的STEMI患者在CMR圖像上MVO和IMH的發(fā)生率和嚴(yán)重程度會隨時間而變化，有研究表明，心肌梗死面積較大的患者更易發(fā)生MVO和IMH，伴有MVO的STEMI患者預(yù)后較無MVO的患者差，同時伴有MVO和IMH的STEMI患者預(yù)后最差[19-20]。另有研究[19，21]表明，STEMI患者行PCI再灌注后，CMR上EGE圖像顯示MVO的發(fā)生率為60%～65%；LGE圖像上顯示MVO的發(fā)生率為50%～55%，IMH發(fā)生率為35%～40%。Hamirani等[21]發(fā)現(xiàn)LGE圖像上顯示MVO的特異度和預(yù)測價值均高于EGE，且IMH與LGE顯示的MVO的相關(guān)性明顯高于其與EGE顯示的MVO的相關(guān)性。Carrick等[19]利用T2*mapping成像技術(shù)(無創(chuàng)評估組織內(nèi)血氧含量變化的定量成像技術(shù))對286例伴IMH的STEMI患者資料進(jìn)行分析，結(jié)果顯示286例患者在LGE圖像上都檢出MVO。究竟是MVO導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷從而造成血液滲漏，IMH僅是MVO嚴(yán)重程度的標(biāo)志，還是IMH壓迫血管導(dǎo)致或加重MVO的相關(guān)機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。最有可能的是，MVO和IMH只是同一病理生理關(guān)聯(lián)的兩種表現(xiàn)。IMH是冠狀動脈微血管結(jié)構(gòu)損傷，反映了嚴(yán)重的缺血再灌注損傷形式，但MVO與IMH二者的關(guān)系尚不清楚，需進(jìn)一步探索，對臨床指導(dǎo)用藥有重要意義。

1.6 LGE

研究心肌活性依賴于使用釓造影劑，與固有的T1 mapping對比，這會導(dǎo)致心肌組織的對比增強(qiáng)。釓造影劑在壞死和纖維化心肌中的聚集濃度比正常心肌組織高，導(dǎo)致病變區(qū)的T1信號高于正常心肌組織，這種現(xiàn)象被稱為LGE。釓造影劑可縮短T1圖像上健康和病變心肌的成像時間，使其在注射后立即增強(qiáng)。然而，健康組織和病變組織具有不同的對比沖洗時間，在注射后的某個時間點，釓造影劑已基本從健康組織中沖洗出來，但仍保留在細(xì)胞外間隙擴(kuò)大的病理區(qū)域[7]。

急性心肌損傷如急性心肌梗死、急性心肌炎時，心肌細(xì)胞細(xì)胞膜破裂，釓造影劑可通過受損的細(xì)胞膜彌散入細(xì)胞內(nèi)，加之間質(zhì)水腫，導(dǎo)致細(xì)胞外間隙增大，使局部釓造影劑濃度增高。慢性心肌損傷如慢性心肌梗死、非缺血性心肌病時，心肌細(xì)胞已被纖維瘢痕組織所取代，膠原纖維間的組織間隙與正常心肌細(xì)胞間的組織間隙相比明顯增大，釓造影劑也會在瘢痕區(qū)出現(xiàn)聚集。CMR能評估有CHD病史的患者是否存在非缺血性病因。LGE圖像所顯示的范圍、定位和模式以及對局部室壁運動和左心室收縮末期容積指數(shù)的影響之間的關(guān)系可區(qū)分非缺血性和缺血性心肌病的病因[22]。

“無復(fù)流”現(xiàn)象是急性心肌梗死LGE的一種特殊表現(xiàn)形式，常發(fā)生在急性心肌梗死的急性期或亞急性期，表現(xiàn)為在透壁性LGE高信號的基礎(chǔ)上出現(xiàn)心內(nèi)膜下無信號或低信號帶，主要原因是微循環(huán)障礙、心肌壞死或嚴(yán)重水腫壓迫壁間血管，引起組織低灌注。無復(fù)流區(qū)域的大小依賴于釓造影劑注射后圖像采集時間，圖像采集越早，無復(fù)流區(qū)域越大。LGE成像在STEMI患者中應(yīng)用較廣泛，在心肌細(xì)胞多種損傷及病變中發(fā)揮重要作用，更好地掌握其成像特點及原理有助于更好地了解經(jīng)PCI術(shù)后患者心臟結(jié)構(gòu)的演變，對臨床指導(dǎo)用藥獲益巨大。

1.7 ECV

在CMR檢測中獲得的ECV值是反映各種心肌組織特征的定量值，有助于評估心肌纖維化，尤其是心肌纖維化的程度[23-26]，ECV分?jǐn)?shù)是基于T1 mapping技術(shù)計算出的一種相對穩(wěn)定的參數(shù)指標(biāo)，其大小與心肌纖維化密切相關(guān)。ECV的計算是在CMR成像基礎(chǔ)上獲得心肌及血液中在造影劑注射前及注射后的T1值，當(dāng)造影劑在血液和心肌細(xì)胞外間隙中的濃度達(dá)到平衡時，聯(lián)合患者血液標(biāo)本中獲得的血細(xì)胞比容，通過相應(yīng)公式就可計算心肌ECV[27-28]。

ECV已廣泛應(yīng)用于心血管成像領(lǐng)域，在無創(chuàng)評估心血管疾病中遠(yuǎn)端心肌彌漫性纖維化、梗死后重構(gòu)等方面顯示出巨大的潛力[29]。在心肌梗死早期出現(xiàn)的心肌水腫是急性和慢性心肌梗死的鑒別特征，非造影劑的T1 mapping比以往的T2加權(quán)成像更敏感地識別急性心肌損傷，而梗死后出現(xiàn)的心肌纖維化改變在LGE成像上呈現(xiàn)出典型的內(nèi)膜下透壁性強(qiáng)化。由于梗死后發(fā)生心室重塑，在遠(yuǎn)離梗死位置心肌的纖維化會引起細(xì)胞外間隙改變。利用ECV能對梗死及遠(yuǎn)離梗死部位心肌進(jìn)行量化評估，從而有效識別出梗死后心肌范圍，并且可檢測出由于心室重塑導(dǎo)致遠(yuǎn)離梗死區(qū)的心肌的改變[30]。

在Garg等[31]的研究中探討了急性期應(yīng)用ECV值能評估STEMI患者最終的心肌梗死灶大小，且發(fā)現(xiàn)急性期ECV值≥0.46能預(yù)測陳舊性心肌梗死灶的大小，也再次表明ECV能作為LGE序列檢查的補(bǔ)充，被用來評估心肌梗死灶的大小。Garg等[32]也發(fā)現(xiàn)梗死區(qū)對側(cè)180 °的心肌節(jié)段ECV值的升高還可能與受損心室壁增厚、左心室舒張末期容積變化等有關(guān)，但ECV值能否獨立預(yù)測這些事件及左心室負(fù)性重塑的發(fā)生有待進(jìn)一步探討。Carrick等[33]發(fā)現(xiàn)STEMI患者梗死區(qū)對側(cè)180 °的心肌節(jié)段的平掃T1值較高，其與左心室舒張末期容積變化有關(guān)，且與MACE獨立相關(guān)。Reinstadler等[34]對STEMI患者隨訪6個月也發(fā)現(xiàn)對側(cè)心肌的平掃T1值升高與MACE獨立相關(guān)。由此可見，ECV值和T1 mapping序列T1值可能會成為臨床判斷STEMI患者預(yù)后及危險度分層的重要指標(biāo)，但需多中心研究進(jìn)一步證實。

2 CMR在急性非ST段抬高心肌梗死及不穩(wěn)定型心絞痛患者PCI術(shù)后的評估及研究進(jìn)展

急性心肌梗死時CMR上心肌細(xì)胞T1和T2值升高的機(jī)制可能與涉及缺血和梗死心肌的組織流動水含量增加(即心肌水腫)有關(guān)，大多數(shù)急性心肌梗死的T1/T2研究集中于STEMI患者。然而，在急性非ST段抬高心肌梗死(non-ST segment elevation myocardial infarction，NSTEMI)患者中，心肌的組織學(xué)變化可能較STEMI患者輕，且T1和T2序列在該臨床環(huán)境中的表現(xiàn)可能不明顯。在無高危特征的NSTEMI患者中，侵入性治療通常被推遲至72 h[35]，若在這段時間內(nèi)獲得CMR，可在確認(rèn)診斷方面發(fā)揮重要作用，并可確定罪犯血管區(qū)域以及是否有大面積梗死心肌存在。在一項通過T1 mapping和T2 mapping檢測識別NSTEMI患者心肌損傷的研究[36]中指出，在NSTEMI患者中，T1 mapping和T2 mapping可檢測到冠狀動脈造影未能識別的無明顯狹窄的心肌水腫，反之亦然，在一些多血管疾病的病例中，CMR可更好地確定梗死相關(guān)動脈的范圍。因此，T1 mapping和T2 mapping或許能在NSTEMI患者的評估中提供與冠狀動脈造影互補(bǔ)的信息，更好地指導(dǎo)冠狀動脈介入治療。

Smulders等[37]發(fā)現(xiàn)對于NSTEMI患者來說，結(jié)合CMR以及冠狀動脈CT的新型診斷策略可減少侵入性冠狀動脈造影的數(shù)量，同時趨避了冠狀動脈造影不能顯示微循環(huán)功能等的缺點，對臨床結(jié)果無不利影響。Kwong等[38]研究了在急診科出現(xiàn)急性胸痛但無診斷性心電圖的患者CMR的診斷效能。他們報道稱CMR對NSTEMI的診斷特異性較高，在85%的患者中，CMR結(jié)果優(yōu)于第二次肌鈣蛋白結(jié)果。CMR檢測NSTEMI的敏感性高于心肌梗死溶栓治療風(fēng)險評分、初始肌鈣蛋白I、峰值肌鈣蛋白I和心電圖證據(jù)，是ACS的最強(qiáng)預(yù)測指標(biāo)，對臨床參數(shù)具有獨立的診斷價值。在室壁運動受損、LGE和心肌灌注的3個MRI參數(shù)中，室壁運動改變是ACS最有力的診斷參數(shù)。CMR的眾多參數(shù)及相關(guān)的圖像，包括本文未提及的灌注曲線及灌注參數(shù)，不僅可應(yīng)用于STEMI患者中，還可運用于NSTEMI及不穩(wěn)定型心絞痛患者，甚至整個ACS患者。不穩(wěn)定型心絞痛介于穩(wěn)定型心絞痛及急性心肌梗死之間，在CMR方面的研究仍需進(jìn)一步探究，通過獲得上述CMR參數(shù)得到的信息更加全面，能更好地指導(dǎo)手術(shù)及后續(xù)臨床相關(guān)用藥。

3 總結(jié)與展望

雖然CMR技術(shù)具有上述優(yōu)勢對臨床診斷及治療獲益巨大，但其也具有一定劣勢，如行磁共振檢查存在禁忌證，例如幽閉恐懼癥、具有體內(nèi)金屬植入物、心臟起搏器植入后等均不能完成掃描；同時由于CMR掃描需較長的時間、多次長時間閉氣以及造影劑注入，需患者的高度配合，一些心功能較差、不能平臥、嚴(yán)重的心律失常、肺功能和腎功能嚴(yán)重受損的患者難以完成檢查。ACS患者在PCI術(shù)后，心臟結(jié)構(gòu)與功能的改善是臨床工作者重點關(guān)注的問題，CMR在PCI術(shù)后的運用提高了對梗死心肌、存活心肌和遠(yuǎn)端心肌改變的認(rèn)識，并且為心肌IS大小、MVO和IMH對臨床預(yù)后的影響提供參考。ACS患者的心臟功能及組織結(jié)構(gòu)均受到了不同程度的損傷，患者術(shù)后的恢復(fù)情況也大不相同，CMR在ACS患者中的應(yīng)用需經(jīng)過嚴(yán)格的評估，未來隨著CMR技術(shù)的發(fā)展將可能逐步克服這些缺陷，提高CMR臨床應(yīng)用的實用性，以期在不久的將來被用作對患者進(jìn)行風(fēng)險分層、指導(dǎo)治療和改善臨床預(yù)后的工具。