心臟移植術(shù)后多模態(tài)影像學(xué)評(píng)估研究進(jìn)展

謝雨霽,孫 薇,朱雙雙,張易薇,吳 純,方凌云,張 麗*

(1.華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科,湖北 武漢 430022;2.湖北省影像醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)研究中心,湖北 武漢 430022;3.分子影像湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430022)

心臟移植是治療終末期心力衰竭的有效方法。然而,術(shù)后早期急性細(xì)胞排斥反應(yīng)(acute cellular rejection, ACR)和中遠(yuǎn)期心臟移植物血管病變(cardiac allograft vasculopathy, CAV)是影響患者總生存率的主要因素。而精準(zhǔn)化影像學(xué)是早期發(fā)現(xiàn)并及時(shí)管理ACR和CAV的重要環(huán)節(jié)。本文就心臟移植術(shù)后多模態(tài)影像評(píng)估研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 影像學(xué)評(píng)估ACR

隨著對(duì)ACR發(fā)生機(jī)制理解的不斷深入、新型免疫抑制劑的研發(fā)及藥物遞送系統(tǒng)相關(guān)研究進(jìn)展,心臟移植術(shù)后患者生存率和生存質(zhì)量均已獲得顯著提高[1],但ACR仍是導(dǎo)致術(shù)后早期移植物功能衰竭的主要因素之一。國際心肺移植協(xié)會(huì)(International Society for Heart and Lung Transplantation, ISHLT)推薦以心內(nèi)膜心肌活檢(endomyocardial biopsy, EMB)為診斷心臟移植術(shù)后ACR的金標(biāo)準(zhǔn)[2],但囿于其有創(chuàng)性、取樣誤差、潛在瓣膜和心肌損傷等局限性,尤其對(duì)于中遠(yuǎn)期ACR而言,EMB并非理想的臨床檢測(cè)手段。

1.1 超聲心動(dòng)圖 超聲心動(dòng)圖常作為心臟移植術(shù)后患者、特別是兒童患者的首選影像學(xué)隨訪手段[3]。2015年國際指南[4]指出,應(yīng)全面采用二維、M型、頻譜及彩色多普勒成像等技術(shù)評(píng)估移植心臟結(jié)構(gòu)和功能;在定量心腔大小和評(píng)估心肌功能方面,三維超聲心動(dòng)圖較二維超聲心動(dòng)圖更具優(yōu)勢(shì),其測(cè)量右心室容積和射血分?jǐn)?shù)的準(zhǔn)確性及可重復(fù)性均更佳,建議心臟移植隨訪中心有條件時(shí)可額外采集三維超聲圖像[4]。

1.1.1 組織多普勒成像(tissue Doppler imaging, TDI) TDI能早期評(píng)估心臟移植術(shù)后心肌功能改變。一項(xiàng)納入166例心臟移植術(shù)后患者的回顧性研究[5]結(jié)果顯示,術(shù)后發(fā)生ACR患者二尖瓣環(huán)S'較基線水平明顯減低,且二尖瓣環(huán)縱向S'小于10 cm/s時(shí),死亡風(fēng)險(xiǎn)增加2.92倍。

1.1.2 斑點(diǎn)追蹤超聲心動(dòng)圖(speckle tracking echocardiography, STE) STE檢測(cè)亞臨床心功能障礙的敏感性較高,可為診斷心臟移植術(shù)后ACR及評(píng)估預(yù)后提供依據(jù)。多項(xiàng)研究[6-7]顯示,相比正常對(duì)照組,即使心臟移植術(shù)后患者左心室射血分?jǐn)?shù)處于正常范圍,但其應(yīng)變值已有所降低。一項(xiàng)針對(duì)心臟移植的薈萃分析[8]結(jié)果顯示,ACR患者應(yīng)變均低于正常值,其左心室整體縱向應(yīng)變(left ventricular global longitudinal strain, LVGLS)降低2.3%、左心室整體環(huán)向應(yīng)變(left ventricular global circumferential strain, LVGCS)降低2.5%、右心室游離壁縱向應(yīng)變降低4.9%。CIARKA等[9]報(bào)道,心臟移植術(shù)后ACR患者的應(yīng)變參數(shù)在出現(xiàn)明顯臨床癥狀數(shù)個(gè)月前已發(fā)生明顯降低。

1.2 心臟MR(cardiac MR, CMR) CMR是臨床無創(chuàng)定量評(píng)估移植心臟大小和功能的金標(biāo)準(zhǔn),且對(duì)于識(shí)別心肌水腫和纖維化等具有重要作用;CMR T1 mapping、T2 mapping和細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)(extracellular volume fraction, ECV)等已廣泛用于檢測(cè)心臟移植術(shù)后ACR和評(píng)估預(yù)后[10-13]。既往研究[10]顯示,以患者年齡、T2時(shí)間和ECV聯(lián)合預(yù)測(cè)心臟移植術(shù)后ACR的曲線下面積達(dá)0.84,且T1成像與病理結(jié)果[11]、ECV與ACR級(jí)別[12]、ECV和T2 mapping與心源性結(jié)局事件均存在相關(guān)性[13]。

目前對(duì)于CMR釓延遲增強(qiáng)(late gadolinium enhancement, LGE)診斷ACR的價(jià)值尚未達(dá)成共識(shí)。一項(xiàng)納入73例心臟移植術(shù)后患者的研究[14]發(fā)現(xiàn),LGE對(duì)ACR的陰性預(yù)測(cè)值達(dá)87%,但其敏感性、特異性和陽性預(yù)測(cè)值僅分別為68%、36%及13%。IMEK等[15]觀察41例心臟移植術(shù)后患者,認(rèn)為LGE與ACR和ACR史均無明顯相關(guān)性。

2 影像學(xué)評(píng)估CAV

2.1 有創(chuàng)影像學(xué)檢查 隨著免疫抑制治療的發(fā)展,心臟移植術(shù)后患者短期生存率顯著提高,但中長期生存率和生存質(zhì)量未獲得明顯改善,CAV是其重要原因[16-17]。冠狀動(dòng)脈造影(coronary angiography, CA)是診斷CAV的金標(biāo)準(zhǔn)[18],根據(jù)其所示血管狹窄程度,可分為輕度、中度及重度CAV。

2.1.1 CA CA對(duì)預(yù)測(cè)CAV及風(fēng)險(xiǎn)分層方面具有重要價(jià)值。有學(xué)者[19]采用ISHLT CAV分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)回顧性分析169例心臟移植術(shù)后患者主要不良心血管事件與CAV的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)中重度CAV患者發(fā)生不良心血管事件風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。另一方面,CA用于檢測(cè)微循環(huán)病變存在一定局限性;而冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(fractional flow reserve, FFR)可用于診斷CAV并用于風(fēng)險(xiǎn)分層。NAGUMO等[20]采用三維血管重建技術(shù)觀察65例心臟移植術(shù)后患者,發(fā)現(xiàn)其中34.8% CA陰性患者FFR低于80%。KOBAYASHI等[21]報(bào)道,心臟移植術(shù)后1年,FFR和微血管阻力指數(shù)對(duì)預(yù)測(cè)死亡及二次移植均有一定價(jià)值。

2.1.2 血管內(nèi)超聲(intravascular ultrasonography, IVUS) IVUS可顯示血管內(nèi)部結(jié)構(gòu),對(duì)于診斷CAV和理解發(fā)病機(jī)制發(fā)揮重要作用。MENDIZ等[22]對(duì)比CA與IVUS診斷CAV的價(jià)值,結(jié)果顯示前者陽性率僅24%,而后者可達(dá)94%。NELSON等[23]根據(jù)心臟移植術(shù)后1年冠狀動(dòng)脈內(nèi)膜厚度將103例患者分為高危組和低危組進(jìn)行生存分析,發(fā)現(xiàn)組間CAV發(fā)生率存在明顯差異。

2.1.3 光學(xué)相干斷層掃描(optical coherence tomography, OCT) OCT分辨率達(dá)微米級(jí)[24],能可視化評(píng)估血管斑塊成分,可比IVUS更敏感地識(shí)別血管壁、纖維帽及脂質(zhì)池等結(jié)構(gòu)。CLEMMENSEN等[25]觀察26例分別于心臟移植術(shù)后3個(gè)月和1年接受OCT檢查患者,發(fā)現(xiàn)相比術(shù)后3個(gè)月,術(shù)后1年冠狀動(dòng)脈層化纖維斑塊增加5倍以上。CHAHAL等[26]分析45例心臟移植術(shù)后患者,CA和OCT結(jié)果顯示49%患者冠狀動(dòng)脈內(nèi)膜出現(xiàn)新生血管,且與CAV、內(nèi)膜厚度及接受心臟移植時(shí)年齡和血壓相關(guān)。

2.2 無創(chuàng)影像學(xué)檢查

2.2.1 超聲心動(dòng)圖 主要采用超聲心動(dòng)圖和STE評(píng)價(jià)CAV。薈萃分析[27]結(jié)果顯示,多巴酚丁胺負(fù)荷超聲診斷CAV的整體敏感性為60.2%、特異性為85.7%。超聲應(yīng)變參數(shù)還可用于監(jiān)測(cè)CAV,包括是否新發(fā)CAV及既有CAV加重等。CLEMMENSEN等[28]報(bào)道,相比健康對(duì)照者,心臟移植術(shù)后CAV患者GLS明顯減低,且與CAV級(jí)別呈線性相關(guān);GLS預(yù)測(cè)CAV的最佳截?cái)嘀禐?16.5%。

2.2.2 CMR LGE CMR檢查可準(zhǔn)確識(shí)別心臟移植術(shù)后患者是否發(fā)生心肌梗死及心肌纖維化。HUGHES等[29]納入了152例接受LGE CMR檢查的心臟移植術(shù)后患者,其中18%出現(xiàn)心肌纖維化,且心肌纖維化程度與CAV級(jí)別、全因死亡及主要心血管不良事件相關(guān)。PEDROTTI等[30]對(duì)48例心臟移植術(shù)后患者進(jìn)行了5年隨訪,結(jié)果顯示,相較于LGE CMR陰性組,LGE CMR陽性組患者發(fā)生主要心血管不良事件和心源性死亡風(fēng)險(xiǎn)更高。

CMR心肌負(fù)荷灌注成像法可獲得心肌灌注儲(chǔ)備指數(shù)(myocardial perfusion reserve index, MPRI)。ERBEL等[31]分析63例心臟移植術(shù)后患者M(jìn)PRI,發(fā)現(xiàn)CA陰性但組織病理學(xué)陽性(即微循環(huán)出現(xiàn)病變)患者M(jìn)PRI降低,且MPRI是微血管疾病和不良結(jié)局事件的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。MILLER等[32]研究表明,MPRI是預(yù)測(cè)心臟移植術(shù)后微血管和大血管CAV病變的唯一指標(biāo);相比CA,MPRI對(duì)檢測(cè)中重度CAV更為敏感。

2.2.3 CT血管造影(CT angiography, CTA) 冠狀動(dòng)脈CTA(coronary CTA, CCTA)可同時(shí)顯示冠狀動(dòng)脈管腔和管壁,通過圖像重建顯示冠狀動(dòng)脈各級(jí)分支的三維結(jié)構(gòu)。研究[33]表明,合并冠狀動(dòng)脈狹窄的CAV組患者心臟移植術(shù)后出現(xiàn)心源性死亡、非致死性心肌梗死、卒中和二次移植等主要心血管不良事件比例更高。GüNTHER等[34]指出,心臟移植術(shù)后患者冠狀動(dòng)脈鈣化積分>0與主要心血管不良事件及CAV進(jìn)展高度相關(guān)。

2.2.4 PET PET主要用于評(píng)估心臟移植術(shù)后患者心肌灌注。心臟移植術(shù)后早期PET檢查對(duì)識(shí)別高危人群具有重要意義。WIEFELS等[35]觀察121例接受2次PET檢查的心臟移植術(shù)后患者,發(fā)現(xiàn)術(shù)后早期低負(fù)荷心肌血流量和冠狀動(dòng)脈血流阻力與心血管不良結(jié)局相關(guān)。KONERMAN等[36]回顧性分析117例心臟移植術(shù)后患者的PET數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)不良結(jié)局事件組患者靜息射血分?jǐn)?shù)、負(fù)荷心肌血流量及心肌血流儲(chǔ)備更低。

3 小結(jié)及展望

ACR和CAV為影響心臟移植術(shù)后患者長期生存的主要因素。各種影像學(xué)技術(shù)診斷ACR和CAV的價(jià)值不一,多模態(tài)影像聯(lián)合評(píng)估潛力巨大(表1)。目前已有全自動(dòng)超聲心動(dòng)圖定量軟件可用于分析移植心臟大小和功能[37];隨著人工智能技術(shù)快速發(fā)展,未來,多模態(tài)影像學(xué)可與深度學(xué)習(xí)算法等相結(jié)合,在心臟移植術(shù)后隨訪中展現(xiàn)更廣闊的應(yīng)用前景。

表1 各種影像學(xué)技術(shù)診斷心臟移植術(shù)后ACR和CAV的價(jià)值