心臟磁共振在診斷左室肥厚疾病中的臨床應(yīng)用進(jìn)展

胡瑞，李瑞，楊鵬程，陳梓嫻，郭順林*

左心室肥厚(left ventricular hypertrophy，LVH)是多種心臟疾病常見但非特異性的表現(xiàn)[1]，快速識(shí)別LVH 病因?qū)颊叩念A(yù)后及治療策略有重要作用。心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)憑借其良好組織對(duì)比度、多序列多參數(shù)成像及無電離輻射等優(yōu)點(diǎn)，成為L(zhǎng)VH 早期無創(chuàng)診斷和預(yù)后評(píng)估的關(guān)鍵工具，可在一次檢查中提供心臟形態(tài)學(xué)、功能和組織特征及心肌損傷等信息。本文基于CMR 在左室肥厚型疾病中的典型表現(xiàn)及鑒別作一綜述，主要集中在釓對(duì)比劑延遲強(qiáng)化技術(shù)、T1 mapping、細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)、特征追蹤技術(shù)等方面。

1 CMR檢查技術(shù)

1.1 延遲強(qiáng)化技術(shù)

釓對(duì)比劑延遲強(qiáng)化(late gadolinium enhancement，LGE)技術(shù)在注射釓對(duì)比劑后應(yīng)用反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列，可作為探測(cè)纖維組織的有力工具。LGE 的特征性強(qiáng)化模式在區(qū)分左室肥厚型疾病的病因中起著關(guān)鍵作用，可準(zhǔn)確無創(chuàng)性評(píng)估心肌局灶性纖維化(心肌瘢痕)[2]。LGE主要依賴?yán)w維與正常組織間的信號(hào)對(duì)比差異，目前沒有標(biāo)準(zhǔn)的量化指標(biāo)，而且對(duì)于彌散分布的間質(zhì)性纖維化敏感性較差[3]。近年來T1 mapping 技術(shù)的出現(xiàn)突破了這一限制。

1.2 參數(shù)定量技術(shù)

參數(shù)定量技術(shù)，如T1 和T2 mapping，為評(píng)估心肌病變提供了可量化的指標(biāo)。T1 mapping技術(shù)主要是基于反轉(zhuǎn)或飽和脈沖序列采集，通過計(jì)算出采集范圍內(nèi)每個(gè)體素的T1值，然后再把這些值賦予每個(gè)體素，形成定量的T1 mapping[4]，分為增強(qiáng)前T1 mapping (又稱初始T1 mapping)和增強(qiáng)后T1 mapping，增強(qiáng)前T1 mapping 可獲得心肌初始T1 值，反映心肌細(xì)胞和細(xì)胞外間質(zhì)的混合信號(hào)。初始T1 值對(duì)組織自由水含量的增加很敏感，如細(xì)胞水腫(如急性心肌梗死、心肌炎)和細(xì)胞外間質(zhì)體積增大(各種纖維化及淀粉樣沉積)都會(huì)延長(zhǎng)初始T1值[5]；而脂肪和鐵沉積是導(dǎo)致初始T1降低的兩大原因[6]。T1 mapping能很好地檢測(cè)出多種心臟疾病的早期心肌細(xì)微改變，有助于LVH的鑒別。T2 mapping技術(shù)在評(píng)估心肌炎癥及水腫方面展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)與潛力，但在LVH的常規(guī)評(píng)估中應(yīng)用較少。

此外，量化心肌細(xì)胞外容積(extracellular volume，ECV)也引起了諸多學(xué)者的興趣，ECV 是通過調(diào)整血細(xì)胞容積后，使用心肌初始和增強(qiáng)后T1 值來計(jì)算的，反映了心肌組織中非心肌細(xì)胞成分即細(xì)胞外基質(zhì)所占據(jù)的容積范圍，只與心肌間質(zhì)成分有關(guān)。ECV可作為彌漫性心肌纖維化的影像指標(biāo)，與組織病理學(xué)結(jié)果高度一致[7]。

1.3 其他CMR技術(shù)

心臟磁共振特征追蹤技術(shù)(cardiac magnetic resonance feature tracking，CMR-FT)是用后處理軟件在電影圖像上自動(dòng)勾畫心內(nèi)膜及心外膜邊界，利用體素的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與位移，得到局部或整體在徑向、周向、縱向的應(yīng)變及應(yīng)變率，已成為早期亞臨床心肌功能障礙的敏感指標(biāo)[8]。彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)則通過表征心肌微結(jié)構(gòu)的變化揭示左室肥厚型疾病的發(fā)展過程[9]，也可通過水分子的三維彌散圖來評(píng)估心肌細(xì)胞纖維紊亂[7]，盡管目前僅限實(shí)驗(yàn)研究，但該技術(shù)有潛力發(fā)展為臨床上重要的診斷工具。

這些磁共振成像技術(shù)在區(qū)分LVH 表型疾病方面起著重要作用。LVH本身并非一種疾病，而是一系列疾病的臨床表現(xiàn)，最常見的LVH表型疾病包括肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)、心臟淀粉樣變性(cardiac amyloidosis，CA)、法布里病(Anderson-Fabry disease，AFD)及后負(fù)荷增加的疾病[如高血壓性心臟病(hypertensive heart disease，HHD)、主動(dòng)脈狹窄(aortic stenosis，AS)]。

2 臨床應(yīng)用

2.1 HCM

HCM是最常見的遺傳性心肌病，主要表現(xiàn)為原發(fā)性的左室室壁增厚(歐洲心臟病學(xué)會(huì)指南建議≥15 mm)[10]。臨床上一般很難直接區(qū)分HCM 與其他常見的左室肥厚型疾病，特別是僅存在一些輕微病變的疾病。心肌纖維化是HCM 的主要組織學(xué)特征之一，也是HCM 病患者心律失常的主要原因，而室性心律失常會(huì)增加心源性猝死的風(fēng)險(xiǎn)[11]。

CMR 可以精準(zhǔn)地顯示左室肥厚的位置、分布和范圍，對(duì)于心肌隱窩(與HCM有關(guān)，但無特異性)的顯示也更為明顯，HCM在形態(tài)學(xué)上主要呈非對(duì)稱性室間隔肥厚。LGE 的存在和強(qiáng)化模式對(duì)HCM 的診斷和危險(xiǎn)分層具有重要價(jià)值[12]，大約50%的HCM患者會(huì)表現(xiàn)出LGE[13]，最常見的是右室插入部的灶狀強(qiáng)化，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)肥厚區(qū)域彌漫性斑片狀或模糊的肌壁間強(qiáng)化。有研究發(fā)現(xiàn)在HCM 患者中，纖維化主要表現(xiàn)為不均勻和不對(duì)稱的模式，主要分布于基底段和中段的前壁、間隔壁，且這種分布特征可能與肥厚表型、突變狀態(tài)和基因型無關(guān)，并且纖維化與左室肥厚的相關(guān)性較弱[14]，說明這可能是一種原發(fā)性的病理改變。更有研究證實(shí)LGE 與心源性猝死等不良結(jié)局有關(guān)，特別是LGE的范圍＞15%[13]。

T1 mapping 和ECV 技術(shù)彌補(bǔ)了檢測(cè)心肌間質(zhì)性纖維化的空白，該技術(shù)可以對(duì)心肌間質(zhì)性纖維化或一些可能被LGE忽略的病灶進(jìn)行無創(chuàng)性評(píng)估，并且有研究發(fā)現(xiàn)在HCM患者中，ECV是一個(gè)強(qiáng)有力的預(yù)測(cè)不良事件的影像學(xué)標(biāo)志物[15]。Ho 等[16]發(fā)現(xiàn)無論有無LVH，基因型陽性的HCM 患者ECV 值升高。也有研究證實(shí)HCM 患者的整體初始T1 值明顯高于HHD 患者，并且利用初始T1 mapping 的放射組學(xué)紋理特征已經(jīng)可以區(qū)分HHD 和HCM患者，這提供了比整體初始T1值更高的診斷價(jià)值[17]。

CMR-FT 有助于準(zhǔn)確評(píng)估心肌功能，目前有學(xué)者基于特征追蹤技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)僅具有肌節(jié)突變的HCM 患者已經(jīng)存在收縮功能障礙[18]，這說明心肌功能異常先于解剖形態(tài)學(xué)改變。Neisius等[19]研究表明LGE和T1 mapping對(duì)HCM和HHD鑒別困難時(shí)，CMR-FT提示HCM患者的縱向應(yīng)變會(huì)更低。DTI能夠識(shí)別心肌細(xì)微結(jié)構(gòu)的改變，是一項(xiàng)可用于指導(dǎo)HCM診斷和風(fēng)險(xiǎn)分層的CMR新技術(shù)，具有良好的重復(fù)性[20]。有研究表明，HCM患者肌纖維紊亂的增加與室性心律失常有關(guān)，即使在糾正了傳統(tǒng)的危險(xiǎn)因素后也是如此[20]。盡管該技術(shù)在臨床實(shí)踐中受限，但DTI對(duì)于HCM的診斷和風(fēng)險(xiǎn)分層仍是一種很有潛力的方法。

2.2 CA

CA是一種罕見的系統(tǒng)性疾病，主要包括輕鏈淀粉樣變性、轉(zhuǎn)甲狀腺素淀粉樣變性兩種類型，病理上表現(xiàn)為不溶性纖維蛋白在心肌細(xì)胞外間質(zhì)沉積致正常心肌細(xì)胞凋亡，進(jìn)而引起心肌間質(zhì)纖維化，損害心肌的舒張及收縮功能，最后發(fā)展為心力衰竭[21]。

從形態(tài)學(xué)上看，CA的特征是雙心室壁增厚，常伴有心包積液。與其他LVH 表型相比，CA 患者的左室射血分?jǐn)?shù)更容易降低[22]。CA 診斷的金標(biāo)準(zhǔn)是心內(nèi)膜活檢，由于其具有侵入性且假陰性率高，因此CMR在CA無創(chuàng)診斷中起到重要的作用，但對(duì)于CA 亞型的診斷仍需要通過核素掃描、血清學(xué)、尿液及組織活檢等檢查。隨著心臟成像技術(shù)的日益發(fā)展，CMR成為可以評(píng)估心肌肥厚機(jī)制和CA 嚴(yán)重程度的成像方式[23]，CMR 診斷CA 是基于淀粉樣纖維蛋白沉積和正常心肌釓排出動(dòng)力學(xué)的差異，典型LGE的表現(xiàn)為左心室心內(nèi)膜下環(huán)形強(qiáng)化[22]。Raina等[24]研究證明LGE與CA患者的全因死亡風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。在左室肥厚型疾病中，CA 與初始T1 值顯著增加有關(guān)，遠(yuǎn)高于其他肥厚型疾病[25]，而且CA 通常是所有心肌疾病中ECV 值最高的，ECV 已被看作CA 的生物標(biāo)記物[26]。與LGE 相比，T1 mapping 和ECV可以提高CA 早期檢測(cè)的敏感性，但腎功能不全的患者或無法配合較長(zhǎng)檢查時(shí)間的患者不適用于增強(qiáng)掃描。CMR-FT研究顯示CA患者心尖節(jié)段性的縱向應(yīng)變降低，這有助于鑒別CA與其他肥厚性疾病[27]。還有研究發(fā)現(xiàn)CMR 在CA 分型中存在一定價(jià)值，轉(zhuǎn)甲狀腺素淀粉樣變性在LGE范圍及ECV值均高于輕鏈淀粉樣變性，左室心肌整體和各節(jié)段縱向應(yīng)變率也高于輕鏈淀粉樣變性[28]。Gotschy 等[29]發(fā)現(xiàn)在CA 患者中，DTI 所示的肌原纖維紊亂與初始T1和ECV值都有很好的相關(guān)性。

2.3 HHD/AS

HHD 和AS 都是由于后負(fù)荷增加而引起代償性LVH 的常見病因，雖然通過臨床病史和檢查通常足以診斷HHD，但CMR 可能會(huì)幫助鑒別或排除共存的病理特征，如CA或HCM。

HHD是左室對(duì)血壓增高的生物力學(xué)應(yīng)力的不良反應(yīng)，導(dǎo)致心室重構(gòu)和心肌纖維化[30]。HHD繼發(fā)的LVH通常是向心性的，大多數(shù)左室肥厚的高血壓患者的最大左室室壁厚度小于15 mm，而局灶性LVH、心尖部或右室受累有利于HCM的診斷[7]。HHD患者的LGE 大部分都是非特異性肌壁間強(qiáng)化，而且程度一般小于HCM[22]，HHD 患者有時(shí)也可表現(xiàn)為彌漫性心肌纖維化，T1 mapping和ECV值均有所增加，但都不是很顯著[31]。Neisius等[19]研究表明，HHD 患者的縱向應(yīng)變顯著高于HCM 患者，所以結(jié)合應(yīng)變和LGE 有助于區(qū)分HHD 與HCM[22]，另外也有研究證明T1 mapping 和ECV 的紋理分析在鑒別心肌肥厚型疾病具有較高的準(zhǔn)確性[32]。

根據(jù)臨床病史、查體和超聲心動(dòng)圖，通?？梢悦鞔_診斷AS，然而左心室重構(gòu)的嚴(yán)重程度并不總是與瓣膜狹窄的程度成正相關(guān)。LGE 的非缺血型肌壁間纖維化是左室失代償?shù)脑缙跇?biāo)志和不良心血管結(jié)局的預(yù)測(cè)因子，而且似乎不會(huì)隨著瓣膜置換而消退[33]。合并冠心病的AS 患者LGE 的范圍更廣，主要是缺血型[33]。初始T1值和ECV增加是AS患者左心室失代償?shù)目陀^標(biāo)志，是患者不良預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素[34]。盡管在重度AS 存在時(shí)，鑒別伴隨的LVH 表型仍然具有挑戰(zhàn)性，但CMR 在評(píng)估AS患者的預(yù)后方面還是提供了有價(jià)值的信息[35]。

2.4 AFD

法布里病又稱Fabry 病、Anderson-Fabry 病或全身彌漫性體血管角化瘤，是一種罕見的遺傳性溶酶體貯積癥，因編碼α-半乳糖苷酶A的基因GLA突變，酶活性部分或完全缺乏后導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)過度的鞘糖脂蓄積，從而引起各系統(tǒng)器官病變，左心室肥厚是最常見的心臟表現(xiàn)[36]。因此，區(qū)分AFD與其他肥厚型病變并確定心肌纖維化程度對(duì)治療決策和預(yù)后至關(guān)重要。

形態(tài)學(xué)上，AFD 通常表現(xiàn)為左室向心性肥厚，但有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)右室肥厚，乳頭肌增厚，甚至出現(xiàn)收縮功能障礙[37]。LGE通常位于基底段和中段下外側(cè)壁，呈肌壁間或心外膜下強(qiáng)化[38]。初始T1 成像已被證明是一種對(duì)AFD 患者很有價(jià)值的檢查技術(shù)，與其他導(dǎo)致LVH 的原因相比，由于鞘糖脂的沉積，AFD患者的初始T1 值通常會(huì)明顯降低[39]。目前，心肌應(yīng)變也已經(jīng)在AFD 隊(duì)列中進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)縱向應(yīng)變受損與T1 值降低和左室室壁厚度及質(zhì)量增加有關(guān)[40]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)基底段到心尖段周向應(yīng)變梯度的缺失可能是AFD 心臟受累的早期標(biāo)志物[41]。但由于其罕見性，目前使用CMR 鑒別AFD 與其他LVH表型疾病的數(shù)據(jù)還較少。

有關(guān)心血管疾病無創(chuàng)性診斷及評(píng)估的臨床研究越來越受到重視，而且有研究表明，CMR 比超聲心動(dòng)圖更能準(zhǔn)確地區(qū)分LVH 表型[42]。CMR 在評(píng)估LVH 和其他心肌病變方面有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，不僅可以區(qū)分LVH 表型，還可探索心肌肥厚及纖維化的病理生理機(jī)制，并指導(dǎo)臨床決策等，但是目前仍缺乏標(biāo)準(zhǔn)的量化指標(biāo)。近年來，放射組學(xué)和紋理分析顯示了超出視覺分析鑒別病理性LVH 表型的巨大潛力，Neisius 等[17]發(fā)現(xiàn)將紋理分析用于心肌初始T1 mapping，對(duì)HHD 和HCM 的區(qū)分準(zhǔn)確率達(dá)85.5%，為了驗(yàn)證這一發(fā)現(xiàn)，需要在更大的隊(duì)列中進(jìn)行多中心多供應(yīng)商研究。

3 總結(jié)與展望

隨著新技術(shù)的蓬勃發(fā)展及深入研究，CMR可對(duì)左室肥厚型疾病的潛在病因進(jìn)行準(zhǔn)確而無創(chuàng)的診斷，但目前仍需要大量的數(shù)據(jù)來驗(yàn)證。

綜上所述，通過解剖形態(tài)學(xué)成像、LGE、參數(shù)定量、特征追蹤及DTI 等技術(shù)，CMR 可以準(zhǔn)確評(píng)估心臟形態(tài)、心肌損傷及功能障礙，大大提高了臨床綜合評(píng)估及鑒別LVH表型的能力。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。