心臟磁共振特征追蹤技術(shù)在原發(fā)性心肌病中的應(yīng)用進(jìn)展

石巖，馬江，陽文秦，馬林，胡良波

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬永川醫(yī)院，重慶 400000)

0 引言

心肌病，是一種預(yù)后較差的心血管疾病。1957年，Brigden[1]首次使用心肌病一詞來描述特發(fā)性心肌疾病患者。因其病因尚未完全闡明，它們的分類亦尚未確定。近年來，對心肌病的概念和分類也出現(xiàn)了較大的改變，根據(jù)2006年美國心臟協(xié)會（AHA）專家組制定的專家共識[2,3]，心肌病被定義為一種與機(jī)械和（或）電功能損害有關(guān)的不同類型的心肌疾患，常常(但并不總是)顯示出不適當(dāng)?shù)男氖曳蚀蠡驍U(kuò)張現(xiàn)象，并由不同因素所致，且一般是遺傳性的。心肌病或局限于心臟，或是全身性病變的一部分，往往都會造成心血管源性死亡或進(jìn)行性心力衰竭有關(guān)的殘疾；而心肌病可分為原發(fā)性（遺傳性，混合性，或獲得性）與繼發(fā)性兩種類型，導(dǎo)致多種表型，包括擴(kuò)張型，肥厚型和限制性模式。心肌炎，主要是病毒性心肌炎，被列入繼發(fā)性心肌病[4]。心肌病的診斷“金標(biāo)準(zhǔn)”目前仍為心臟活檢，但是因?yàn)樾呐K活檢屬于侵入性的檢測手段，使得該方法在臨床使用方面受到了一些局限，而在非侵入性的心肌病診斷檢測方法中，心臟磁共振成像（cardiac magnetic resonance,CMR）因其空間分辨率高、可重復(fù)性好等獨(dú)特的優(yōu)勢成為許多心肌病的首選診斷檢查。自從Zerhouni等[5]于1988年首次應(yīng)用心臟磁共振標(biāo)記（CMR-tagging）技術(shù)分析心肌應(yīng)變以來，許多在心肌應(yīng)變評估方面有價值的新技術(shù)逐漸興起，在這其中心臟磁共振特征追蹤（cardiac magnetic resonance featuretracking，CMR-FT）技術(shù)因其不需加做特殊序列、直接基于電影序列便可得出心肌應(yīng)變，且后處理工作簡單等優(yōu)勢受到越來越多關(guān)注[5-8]。本文試圖對CMR-FT技術(shù)在原發(fā)性心肌病中的臨床應(yīng)用及研究進(jìn)展做出綜述。

1 心肌應(yīng)變

1.1 心肌應(yīng)變的概念

應(yīng)變指物體在外力作用下的相對變形。心肌應(yīng)變是指心肌纖維由舒張末期的最初長度（L0）延伸至收縮末期的最大長度（L）的變形程度，數(shù)值以百分?jǐn)?shù)表示[9]，包括縱向應(yīng)變（longitudinal strain，LS）、周向應(yīng)變（circumferential strain，CS）及徑向應(yīng)變（radial strain，RS），Lagrangian公式定義如下：

ε=(L-L0)/L0

其中，ε代表應(yīng)變，L0代表舒張末期心肌的最初長度，L代表收縮末期心肌的最大長度。舒張末期至收縮末期，心肌厚度增加而周向和縱向心肌纖維縮短，因此RS以正值表示，CS和LS均以負(fù)值表示。應(yīng)變率（strain rate，SR）是指心肌纖維在單位時間內(nèi)的變形速度，結(jié)果以s-1為單位。

1.2 常用心肌應(yīng)變后處理技術(shù)

1.2.1 超聲斑點(diǎn)成像追蹤（speckle tracking echocardiography，STE）技術(shù)

STE技術(shù)利用超聲探頭的入射波與人體組織散射粒子產(chǎn)生的反射和折射之間的相互干涉從而形成的散斑來追蹤心肌運(yùn)動，然后通過相應(yīng)的后處理分析在縱向、周向、徑向三個方向上獲得心肌的應(yīng)變、扭轉(zhuǎn)等參數(shù)[10,11]。STE技術(shù)是心肌病常見的無創(chuàng)性檢查技術(shù)，并且彌補(bǔ)了常規(guī)超聲技術(shù)上的不足。但該技術(shù)很容易受多種原因的影響，如對圖像的品質(zhì)要求較高、噪聲干擾、對角度的依賴、聲窗較差、幀頻較低、檢查時間較長以及受到檢查操作者技術(shù)的限制等，因此STE技術(shù)在縮短檢查時間、提高檢查結(jié)果準(zhǔn)確性方便還需要更進(jìn)一步的提升[12]。

1.2.2 心臟磁共振標(biāo)記（CMR-tagging）技術(shù)

CMR-tagging技術(shù)是目前磁共振測量心肌應(yīng)變的“金標(biāo)準(zhǔn)”，一組垂直方向上的空間磁化調(diào)制技術(shù)需在電影序列掃描前采用，從而使多條暗線組成的小方格來分割心肌磁共振圖像，評估心肌應(yīng)變情況需通過描述、測定小方格的形態(tài)變化來實(shí)現(xiàn)，即小方格的形態(tài)變化越明顯，那么表示心肌的運(yùn)動能力就越強(qiáng)[13]。該技術(shù)能夠完成心肌應(yīng)變的半定量分析，提供每個節(jié)段的收縮異常改變信息。但CMR-tagging技術(shù)獲得圖像的方式較復(fù)雜，且后處理過程過于繁瑣，評估時主觀性強(qiáng)。

1.2.3 CMR-FT技術(shù)

CMR-FT技術(shù)在電影序列上追蹤心肌的心內(nèi)膜和心外膜邊界，通過相應(yīng)后處理軟件計算邊界的相對運(yùn)動來獲得心肌的應(yīng)變情況，能夠通過無創(chuàng)性途徑來定量分析心肌整體和節(jié)段的應(yīng)變情況。與STE技術(shù)和CMR-tagging技術(shù)兩種方法相比，CMR-FT技術(shù)更為便捷，它無需在電影序列外加做其他序列，能夠直接通過后處理軟件對高空間分辨率的電影序列進(jìn)行后處理過程，并且能夠?qū)π募≌w和節(jié)段的應(yīng)變情況提供精確的評估結(jié)果[14]。既往的研究成果[14-16]也證明，CMR-FT技術(shù)在評價整體心肌應(yīng)變參數(shù)方面有著很高的可重復(fù)性，且與STE技術(shù)和CMR-Tagging技術(shù)測量心肌應(yīng)變具有良好的一致性。

2 CMR-Ft測量參數(shù)及正常參考值

2.1 CMR-Ft參數(shù)

心肌應(yīng)變根據(jù)方向，可分為縱向應(yīng)變、周向應(yīng)變和徑向應(yīng)變?？v向應(yīng)變反映了心肌纖維自基底向心尖方向的收縮，以負(fù)值表示，由標(biāo)準(zhǔn)長軸兩腔、三腔、四腔心切面圖像獲得；周向應(yīng)變反映了心肌纖維環(huán)向縮短，以負(fù)值表示，由短軸切面圖像獲得；徑向應(yīng)變通常為三個應(yīng)變分量中最大的，主要與心肌壁厚度相關(guān)，以正值表示，由長軸切面和短軸切面的圖像均可獲得。CMR-FT不但可以用于評估心肌整體應(yīng)變值，反映心肌整體收縮和舒張功能，還可以根據(jù)心肌被劃分的17個節(jié)段來評估感興趣節(jié)段的應(yīng)變值，從而反映心肌局部收縮和舒張功能。

2.2 CMR-Ft應(yīng)變測量的正常參考值

對于基于大樣本的CMR-FT測量心肌應(yīng)變的正常值范圍，目前尚無指南可以提供。Taylar等[17]采用了CMR-FT技術(shù)，對健康人群的左心室收縮期峰值應(yīng)變進(jìn)行測量，并獲得了正常的參考范 圍（LS：-21.3%±4.8%；CS：-26.1%±3.8%；RS：39.8%±8.3%）。另一研究[18]則使用CMR-FT技術(shù)對歐洲人心肌的應(yīng)變進(jìn)行檢測，并得出了參考值范 圍 LS：-21.6%±3.2%；CS：-21.3%±3.3%；RS：36.3%±8.7%）。根據(jù)國內(nèi)一項(xiàng)對漢族健康群體的CMR-FT調(diào)差，得出了左心室心肌應(yīng)變的正常參考值：收縮期峰值應(yīng)變?yōu)長S：-15.2%±2.3%；CS：-18.4%±3.3%；RS：37.7%±9.6%[19]。以上研究得出的參考范圍存在一定差異，我國漢族人群在縱向和周向上的應(yīng)變似乎更低，提示種族的差異對心肌應(yīng)變有一定影響。

3 CMR-Ft在常見原發(fā)性心肌病中的臨床應(yīng)用

3.1 肥厚型心肌病

肥厚型心肌?。╤ypertrophic cardiomyopathy，HCM）是一類常見的遺傳性原發(fā)性心肌病，也是青年人猝死常見病因，特征性表現(xiàn)主要為左心室和（或）右心室肥厚，與高血壓性心臟病所表現(xiàn)的左心室向心性肥厚不同[20]，而HCM在心臟形態(tài)學(xué)變化上則一般顯示為非對稱性肥厚，多見室間隔肥厚型，其肥厚原因在于心肌纖維束紊亂、肌細(xì)胞畸形和心肌纖維堆積。心肌形變可應(yīng)用于HCM的早期診斷，可比傳統(tǒng)常用心功能指標(biāo)左心室射血分?jǐn)?shù)（ejection fraction, EF）更加敏感地反映心功能損害[21]。已有研究人員[22-24]通過 采用CMR-FT技術(shù)研究表明，HCM患者與健康對照組相比，左心室和右心室在縱向、周向、徑向三種方位上的整體和局部應(yīng)變以及應(yīng)變率都明顯減低，并且整體縱向應(yīng)變（global longitudinal strain，GLS）是HCM患者主要不良心臟事件的一個強(qiáng)大的獨(dú)立預(yù)測因子[25]。Cavus[23]還通過對受損的左心室應(yīng)變與升高的N末端前腦鈉肽（NT-proBNP）和高敏心肌肌鈣蛋白T之間的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)HCM中不明顯的功能異常與疾病嚴(yán)重程度之間存在關(guān)聯(lián)，這提示獨(dú)立于傳統(tǒng)的評估參數(shù)，心肌應(yīng)變的改變和升高的生物標(biāo)志物似乎描述了更嚴(yán)重的疾病。Ulf等[26]研究報道GLS可以鑒別高血壓心臟病和HCM，與高血壓心臟病患者相比，HCM患者的GLS顯著升高（P =0.004）。由此可見，CMR-FT技術(shù)是一種很有前途的方法，可以無創(chuàng)和定量地分析 HCM 患者的整體和節(jié)段性心肌變形損傷，且對HCM與其他可引起心肌肥厚的疾病有一定鑒別診斷能力。

3.2 擴(kuò)張型心肌病

擴(kuò)張型心肌?。╠ilated cardiomyopathy，DCM）表現(xiàn)為左心室或雙心室擴(kuò)大，并伴隨收縮功能障礙以及負(fù)荷失常的情況。DCM患者心律失常及猝死的發(fā)生率較高[27]，因而早期診斷及治療是改善DCM患者預(yù)后的關(guān)鍵。左心室心肌收縮力已被發(fā)現(xiàn)是一種強(qiáng)大的結(jié)果預(yù)測因子[28]，因此對DCM患者心肌收縮力下降的早期識別有助于改善預(yù)后，心肌應(yīng)變是較為敏感的參數(shù)。研究報道DCM患者的左心室功能受損，表現(xiàn)為縱向、周向、徑向應(yīng)變均顯著下降[29,30]，其原因可能在于縱向及周向心肌纖維從縱向趨于水平。Azuma等[31]在非缺血性DCM患者中，發(fā)現(xiàn) RS、 CS、LS和細(xì)胞外體積分?jǐn)?shù)（ECV）之間均顯示線性相關(guān)性（p＜0.001），心肌應(yīng)變與ECV之間存在的這種相關(guān)性表明由CMR-FT衍生的心肌應(yīng)變可能可用作無對比劑檢測心肌纖維化的非侵入性成像的標(biāo)志物。Javier等[32]發(fā)現(xiàn)整體周向應(yīng)變（global circumferential strain，GCS）不僅與DCM嚴(yán)重程度的形態(tài)功能標(biāo)志物相關(guān)，并且與事件發(fā)生獨(dú)立相關(guān)。GCS是重復(fù)性最高的特征追蹤參數(shù)，與GLS不同，它不受亞環(huán)狀區(qū)域跟蹤不良的影響。典型的DCM心肌纖維化多發(fā)生于心內(nèi)膜層或心外膜下層，而心外膜層心肌纖維是導(dǎo)致周向變形的主要原因，因此DCM纖維化可能優(yōu)先影響GCS。對于GLS的分析，國外一項(xiàng)大規(guī)模多中心實(shí)驗(yàn)[33]表明，GLS是對缺血性和非缺血性擴(kuò)張型心肌病患者死亡率的強(qiáng)大獨(dú)立預(yù)測因子，在通過臨床和影像的風(fēng)險因素調(diào)整后，GLS水平每下降約百分之一，患者死亡風(fēng)險上升約89.1%。由此可見，CMR-FT的衍生參數(shù)在DCM中具有重要的臨床預(yù)后價值。

3.3 限制性心肌病

限制性心肌?。╮estrictive cardiomyopathy，RCM）比較罕見，是指以心臟僵硬性增大、一側(cè)或雙側(cè)心室舒張功能明顯減弱、以及心室充盈受損為特點(diǎn)的一種心肌病，癥狀可表現(xiàn)為心力衰竭，臨床上常因診斷不足而被忽視，但其預(yù)后在所有類型心肌病中最差[34]。RCM又可包括特發(fā)性RCM與繼發(fā)性RCM，常見特發(fā)性RCM因心肌蛋白相關(guān)的基因突變導(dǎo)致，常見繼發(fā)性RCM是由于心肌淀粉樣變性、嗜酸性粒細(xì)胞心內(nèi)膜炎、心臟結(jié)節(jié)病等造成[35]。淀粉樣變性是指由于錯誤折疊的蛋白質(zhì)在全身組織中積累而產(chǎn)生的一組異質(zhì)性疾病，淀粉樣蛋白可以沉積在心肌中，產(chǎn)生心臟淀粉樣變性，表現(xiàn)為限制性心肌病，最終導(dǎo)致心力衰竭[36,37]。在臨床工作中，RCM有時難以和縮窄性心包炎（constrictive pericarditis，CP）區(qū)分，Yang等[38]利用 CMR-FT左心室舒張期時間-應(yīng)變曲線模型和心肌應(yīng)變來區(qū)分兩者，其研究發(fā)現(xiàn)RCM組的峰值GLS和GCS均低于CP組；在周向和徑向上，CP組左室外側(cè)/間隔壁的應(yīng)變比在基底部和中間部明顯低于RCM組；在縱向和周向上，CP組可以看到舒張期時間-應(yīng)變曲線的“平臺”模型，而在RCM組中則看不到，這提示CMR-FT技術(shù)在限制性心肌病的鑒別診斷中有潛在臨床意義。

4 局限性與展望

盡管 CMR-FT 技術(shù)的研究日漸豐富，但作為一個發(fā)展中的新興技術(shù)，一些待解決的問題仍然存在，如缺乏統(tǒng)一的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，不同軟件的測量值之間有所差異，使用的確切算法也存在供應(yīng)商間的差異[39,40]，且缺乏大樣本研究的數(shù)據(jù)，在診斷心臟功能障礙方面無明確數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)，還需進(jìn)一步研究予以彌補(bǔ)?？傊珻MR-FT 技術(shù)因其可非侵入性定量評估心肌整體及節(jié)段應(yīng)變，為心肌損害提供了影像證據(jù)，相信在實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)日趨完善后，CMR-FT 技術(shù)將在臨床得到更普遍的應(yīng)用。