負荷磁共振心肌灌注成像在冠心病中的應用*

章維綜述，閆東、趙新湘審校

綜述

負荷磁共振心肌灌注成像在冠心病中的應用*

章維綜述，閆東、趙新湘審校

近年來，負荷磁共振（MR）心肌灌注成像已經成為一個可以準確診斷冠心病并提供大量預后信息的非侵入性檢查技術。它具有早期準確的發現冠狀動脈病變、觀察局部和整體的心功能、高空間分辨率、沒有電離輻射等優勢。本文對負荷MR心肌灌注成像在診斷冠心病中的應用做一綜述。

心臟磁共振；負荷心肌灌注成像；冠心病

近半個世紀以來心血管疾病已成為危害人類健康和導致死亡的主要原因，而冠心病是其中最重要的組成部分，它的發病率和死亡率始終居高不下[1,2]。心血管疾病的發生與心肌微循環障礙密切相關。心肌微循環是指冠脈微動脈和小靜脈之間的血液循環，是心肌細胞與血液進行物質交換的重要場所和必要條件。正常的血液灌注須由正常的血液流態來維持。當冠狀動脈狹窄導致血流量減少時，心肌供氧減少、灌注減低，會導致心肌的舒張、收縮功能受損，最終引起相應的心肌缺血臨床癥狀。由于灌注減低發生于心電圖（ECG）變化和臨床出現心絞痛等癥狀之前，因此觀察灌注異常對缺血性心臟病的診斷有積極的意義，可了解心肌缺血后病理生理變化的早期改變，是心血管領域研究的一個熱點。

隨著MR設備的不斷發展，國內外許多學者對負荷MR心肌灌注成像做了大量的研究工作，發現負荷MR心肌灌注成像不僅能夠早期準確的發現由于冠狀動脈病變所引起的心肌灌注及心肌代謝的改變，而且可以觀察局部和整體的心功能、冠狀動脈的血流量等，可以為臨床指導針對患者的診斷和治療提供有價值的信息。

1 心肌灌注的相關概念

心肌負荷灌注成像的生理學原理建立在冠狀動脈血流儲備（CFR）概念之上的。冠狀動脈血流儲備是指當灌注床最大程度舒張時，通過冠狀動脈循環的血液流增加的能力。在臨床心臟MR檢查中，通常是使用藥物（如腺苷）來達到冠狀動脈血管舒張的目的。降低冠狀動脈末端阻力可以使心外膜血管血流受限的病變顯現。在靜息的時候，只有當心外膜的病變導致冠狀動脈管腔狹窄程度達85%的臨界值或以上時，血流才會明顯受限。當冠狀動脈最大程度舒張時，這個臨界值降低至病變導致管腔狹窄程度達50%或以上，血流就會受限。靜脈注射腺苷使血管最大程度舒張所致的冠狀動脈血流量的增加程度與劇烈運動時冠狀動脈血流量的增加是一致的[3]。

心肌灌注是指單位時間內通過心肌微循環血流量。假設可以獨立的測量出靜息狀態和冠脈最大程度舒張時的心肌灌注，用充血時血流量除以靜息時血流量就可以計算出心肌灌注儲備。在正常人的冠脈循環中，冠狀動脈血流儲備與心肌灌注儲備基本一致；但在心外膜疾病的患者中，由于存在冠脈側支循環，會出現一個心外膜血流儲備，使得病灶灌注儲備低于其下游測得心肌灌注儲備，此時，局部心肌的灌注儲備就比單純的冠狀動脈血流儲備更加準確。心肌灌注儲備和冠狀動脈血流儲備不完全相同，它可能是一個更準確的測量冠脈循環提供氧合血液給感興趣心肌區域的能力的方法。因此，心肌灌注儲備的降低被認為是心肌缺血標志之一。

2 負荷磁共振心肌灌注成像的方法及其優勢

常用的核磁共振（MRI）灌注分為兩大類：一類采用外源性示蹤劑，即團注順磁性造影劑后對其通過毛細血管床的時程進行檢測；另一類為利用內源性示蹤劑，即用相位敏感法進行灌注測量，但靈敏度有限。首過團注造影劑至心腔、心肌的對比增強技術是現今應用最廣泛、最值得信賴的評估心肌灌注的方法。血液攜帶信號增強型的對比劑，心肌被灌注時探測到的信號強度可以反映灌注區血流的情況。由于靜脈注射對比劑的同時，需要在連續心跳內獲得心臟同一解剖位置和心動周期同一點的多幅圖像，因此心肌灌注成像時，必須最小化心臟自身和呼吸運動的影響，最大化對比劑對圖像信號強度的影響。

對于負荷MR心肌灌注圖像的要求包括：① 圖像的范圍要包括整個左心室；② 足夠的時間分辨率可以對流入和流出的血液進行動力學計算；③具有足夠的空間分辨率可以發現心內膜下的心肌缺血；④ T1敏感度高和信噪比高，減少偽影。在心臟成像的實際應用中，通常采用分段EPI的方法，通過多個射頻脈沖的施加獲得數個短的回波鏈，擁有較高的成像范圍和分辨率，在改進圖像質量同時保持EPI技術的速度優勢，且偽影較少。

目前，評價心肌灌注的影像學方法有數字血管造影、核素心肌灌注掃描（SPECT）、正電子發射斷層攝影術（PET）、計算機斷層攝影術（CT）、超聲心動圖心肌造影以及負荷MR心肌灌注成像。各種檢查方法均具有各自的長處與局限性，數字血管造影是心血管疾病最直接也最準確的檢查方法，但其電離輻射強度高，且為侵入性檢查，不宜作為首選的影像學檢查。SPECT、PET、CT均有電離輻射。敏感性及特異性目前僅SPECT、PET、MR有較確切的范圍，PET為最高，其敏感性為0.82～0.97，特異性為0.82～1.00。相對于SPECT，PET信號衰減少，空間分辨率高，但與MRI相比，其空間分辨力低于MRI，且偽影高于MRI；此外，PET價格昂貴，不易普及。而多排螺旋CT心肌灌注成像尚未應用于臨床。

3 負荷磁共振心肌灌注成像用于冠心病診斷的研究

大量的單中心和多中心研究表明負荷MR心肌灌注成像對于冠心病的檢測具有良好的敏感性和特異性，是一種可行、有效的冠心病診斷工具[4-7,8,9]。Schwitter等[10]應用多家廠商的成像系統以及5個不同劑量的釓造影劑進行負荷MR心肌灌注成像發現，對于那些至少有一支血管狹窄程度高于50%的冠心病患者，0.1 mmol/kg釓造影劑即可達到最佳的檢測效果。兩個近期的Meta分析已經證明負荷MR心肌灌注成像對有明顯癥狀的冠心病患者有著良好的診斷結果[11,12]。與核醫學灌注技術進行比較，負荷MR心肌灌注成像與SPECT相比具有優越的空間分辨率，而且與PET相比具有良好的診斷契合度[6,13]。在對受試者工作特征曲線進行分析后，Schwitter等也證明負荷MR心肌灌注成像對于冠心病的診斷并不比門控SPECT的準確性差。而在對多支血管受累的冠心病患者或者非門控SPECT檢查的診斷比較中，負荷MR心肌灌注成像的診斷效果要優于SPECT。在近期的單中心冠心病磁共振臨床評價（CE-MARC）研究中，使用血管造影證實冠狀動脈狹窄作為研究標準，負荷MR灌注心肌成像與SPECT相比具有更高的敏感性和相似的特異性[14]。在對多個相關文獻報道[10,15-17]進行統計之后，負荷MR心肌灌注成像對于總共391例冠狀動脈狹窄程度大于50%的冠心病患者檢測敏感性最低為0.85，最高為0.93，特異性最低為0.67，最高為0.84。

除此之外，與核醫學技術和近年來興起的多層螺旋CT等無創性心肌灌注成像相比，負荷MR心肌灌注成像結合MR電影成像、延遲心肌活性成像還可以提供一系列的其他評估內容，如高空間分辨率的左右心室的功能、局部肌壁的功能（肌壁厚度及應變成像）、水腫和梗死成像等。

負荷MR心肌灌注成像與其他侵入性檢查的結果（如冠脈血流儲備分數）相比較，也有較高的準確率。有兩個研究表明，通過計算心肌灌注儲備分數或視覺評估心臟灌注數據來檢測在血流動力學上比較明顯的狹窄，也就是FFR＜0.75的區域，負荷MR心肌灌注檢查的敏感性為90.9，特異性為93.9[18,19]。在當代心臟病學越來越多的聚焦于為了選擇適當的病變進行介入治療而使用有創性檢測方法時，無創的負荷MR心肌灌注成像或許是一種更好的檢測方法[20-23]。

4 負荷磁共振心肌灌注成像對冠心病預后的研究

近期出版的一份專家共識文件認為MR心肌負荷灌注成像可作為一項基本檢查對于有以下癥狀的患者：①心肌缺血的患者靜息心電圖有異常改變或者無法進行運動者；②有大血管受累并可以進行介入治療的冠心病患者；③具有其他介入治療適應證的患者[24]。這意味著MR心肌負荷灌注成像已不再僅僅只是一個有效的冠心病診斷工具，而且還是一個強有力的評估具有胸痛癥狀或者懷疑為冠心病患者發生心臟不良事件的預后工具[25-27]。

越來越多研究證實負荷MR心肌灌注成像可以為多種多樣的心臟事件提供豐富的預后信息，并廣泛地被用于指導治療。Ingkanisorn等[25]報道，對于僅有胸痛癥狀而心電圖未見異常或未達到診斷意義的改變、心肌酶檢測結果陰性的心肌梗死患者，MR心肌負荷灌注成像可以對其預后做出判斷。在隨訪中，對于那些MR心肌負荷灌注成像檢查結果正常的患者，無一例不良心臟事件。在對513例懷疑患有心肌缺血的患者的研究中，Jahnke等[28]發現負荷MR心肌灌注成像檢查具有預言心臟性猝死或者非致命性心肌梗死的作用。在3年內，心肌灌注正常的人群中有99.2%患者沒有發生心臟事件，而在心肌灌注異常的人群中，這個數字降至83.5%。而在另一個研究中，218個負荷MR心肌灌注成像結果陰性的人經過兩年的隨訪，沒有一個人死亡或者發生心肌梗死[29]。

在多中心的研究中，相對于其他危險因素，異常的負荷MR心肌灌注檢查結果往往意味著具有更容易發生心臟性猝死或者非致命性心肌梗死的的風險。Steel等[27]在一個對243例患者的研究中，證明可逆的心肌異常灌注可以作為心肌缺血或者梗死的標志，尤其是那些臨床不能識別的梗死，從而為臨床懷疑有心肌缺血的患者提供互補的預后價值。

5 負荷磁共振心肌灌注成像的局限與展望

如何分析心肌灌注圖像是負荷MR心肌灌注成像臨床應用的難點。分析包括定性分析、半定量分析和絕對定量分析。目前，國內負荷MR心肌灌注結果的分析多是通過灌注圖觀察有無灌注缺損或減低而進行定性分析。此法操作簡便，對臨床應用而言相對較理想。但是圖像定性分析易受不同醫師間個體差異的影響，存在一定主觀性；此外，該方法是通過鑒別不同心肌節段間相對信號增強差別來做出判斷，因此具有以下局限性：①當灌注降低區與周圍正常心肌信號對比不明顯時，由于肉眼分辨力有限，無法觀察到這部分區域灌注的改變；② 當左室整體灌注降低時，由于無增強信號的差別，整體的心肌缺血不能被識別。

MR成像所使用的負荷血管擴張劑（如腺苷）的管理比在其他成像方式（例如PET或SPECT）更具挑戰性。此外，MR檢查費用相對超聲高，不適用于帶有植入式除顫器、鐵磁性金屬夾和支架、起搏器的患者，限制了負荷MR心肌灌注成像的應用范圍。

負荷MR心肌灌注成像具有對心外膜血管病變的結構和生理學異常進行檢測的功能，例如：可顯示不良微血管重建和冠狀動脈微血管障礙。對于肥厚性心肌病的患者，可以通過負荷MR心肌灌注成像來測量心肌灌注儲備的減少，特別是心內膜下灌注的減少，從而判斷肌壁肥厚程度及與缺血的關聯性[30]。肌壁的肥厚程度和猝死的風險相關，具體的病理生理學機制尚不清楚。然而，心肌血流儲備與肌壁的肥厚程度之間的聯系可能意味著冠狀動脈微血管功能障礙參與提高心臟性猝死的風險。

總之，心臟MR檢查提供了全面的高準確度的心肌生理評估，包括心肌灌注、冠心病的評估、心肌梗死、心功能。從臨床和預后研究越來越多的證據表明心肌灌注顯像可作為臨床上診斷和預后判斷的方法來指導藥物治療。在過去的十年中，負荷MR心肌灌注評價已經發展成為一個有效的臨床應用工具，用以幫助醫生診斷和更好地了解重要的心臟狀況。

參考文獻

[1] Go AS, Mozaffarian D, Roger VL, et al. Erican Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Executive summary: heart disease and stroke statistics-2013 update: a report from the american heart association. Circulation, 2013, 127: 143-152.

[2] Gaziano TA, Bitton A, Anand S, et al. Growing epidemic of coronary heart disease in low-and middle-income countries. Current problems in cardiology, 2010, 35: 72.

[3] Duncker DJ, Bache R. Regulation of coronary blood flow during exercise. Physiol Rev, 2008, 88: 1009-1086.

[4] Panting JR, Gatehouse PD, Yang GZ, et al. Echo-planar magnetic resonance myocardial perfusion imaging: parametric map analysis and comparison with thallium SPECT. J Magn Reson Imaging, 2001, 3: 192-200.

[5] Klem I, Heitner JF, Shah DJ, et al. Improved detection of coronary artery disease by stress perfusion cardiovascular magnetic resonance with the use of delayed enhancement infarction imaging. J Am Coll Cardiol, 2006, 47: 1630-1638.

[6] Schwitter J, Nanz D, Kneifel S, et al. Assessment of myocardial perfusion in coronary artery disease by magnetic resonance: a comparison with positron emission tomography and coronary angiography. Circulation, 2001, 103: 2230-2235.

[7] Al-Saadi N, Nagel E, Gross M, et al; Noninvasive detection of myocardial ischemia from perfusion reserve based on cardiovascular magnetic resonance. Circulation, 2000, 101: 1379-1383.

[8] Wolff SD, Schwitter J, Coulden R, et al. Myocardial first-pass perfusion magnetic resonance imaging: a multicenter doseranging study. Circulation, 2004, 110: 732-737.

[9] Giang TH, Nanz D, Coulden R, et al. Detection of coronary artery disease by magnetic resonance myocardial perfusion imaging with various contrast medium doses: first European multi-centre experience. Eur Heart J, 2004, 25: 1657-1665.

[10] Schwitter J, Wacker CM, van Rossum AC, et al. MR-IMPACT: comparison of perfusion-cardiac magnetic resonance with singlephoton emission computed tomography bfor the detection of coronary artery disease in a multicentre, multivendor, randomized trial. Eur Heart J, 2008, 29: 480-489.

[11] Nandalur KR, Dwamena BA, Choudhri AF, et al. Diagnostic performance of stress cardiac magnetic resonance imaging in the detection of coronary artery disease: a meta-analysis. J Am Coll Cardiol, 2007, 50: 1343-1353.

[12] Hamon M, Fau G, Née G, et al. Meta-analysis of the diagnostic performance of stress perfusion cardiovascular magnetic resonance for detection of coronary artery disease. J Cardiovasc Magn Reson, 2010, 12: 29.

[13] Schwitter J Myocardial perfusion imaging by cardiac magnetic resonance. J Nucl Cardiol, 2006, 13: 841-854.

[14] Greenwood JP, Maredia N, Younger JF, et al. Cardiovascular magnetic resonance and single-photon emission computed tomography for diagnosis of coronary heart disease (CE-MARC): a prospective trial. Lancet, 2012, 379: 453-60.

[15] Thomas D, Strach K, Meyer C, et al. Combined myocardial stress perfusion imaging and myocardial stress tagging for detection of coronary artery disease at 3 Tesla. J Cardiovasc Magn Reson, 2008, 10: 59.

[16] Arnold JR, Karamitsos TD, Pegg TJ, et al. Adenosine stress myocardial contrast echocardiography for the detection of coronary artery disease: a comparison with coronary angiography and cardiac magnetic resonance. JACC Cardiovasc Imaging, 2010, 3: 934-943.

[17] Manka R, Jahnke C, Gebker R. Head-to-head comparison of first-pass MR perfusion imaging during adenosine and high-dose dobutamine/ atropine stress. Int J Cardiovasc Imaging, 2011, 27: 995-1002.

[18] Rieber J, Huber A, Erhard I, et al. Cardiac magnetic resonance perfusion imaging for the functional assessment of coronary artery disease: a comparison with coronary angiography and fractional flow reserve. Eur Heart J, 2006, 27: 1465-1471.

[19] Watkins S, McGeoch R, Lyne J, et al. Validation of magnetic resonance myocardial perfusion imaging with fractional flow reserve for the detection of significant coronary heart disease. Circulation, 2009, 20: 2207-2213.

[20] Fearon WF, Tonino PA, De Bruyne B, et al. Rationale and design of the Fractional Flow Reserve versus Angiography for Multivessel Evaluation (FAME) study. Am Heart J, 154: 632-636.

[21] Pijls NH, van Schaardenburgh P, Manoharan G, et al. Percutaneous coronary intervention of functionally nonsignificant stenosis: 5-year follow-up of the DEFER Study. J Am Coll Cardiol, 2007, 49: 2105-2111.

[22] 陳紀林, 延榮強. 冠狀動脈臨界病變介入治療的新思路. 中國循環雜志, 2013, 2: 81-82.

[23] 馬東星, 姚宏英, 劉惠亮, 等. 腺苷負荷心肌灌注顯像對冠狀動脈介入治療的臨床意義. 中國循環雜志, 2010, 4: 259-262.

[24] Hundley WG, Bluemke DA, et al. ACCF/ACR/AHA/NASCI/SCMR 2010 expert consensus document on cardiovascular magnetic resonance: a report of the American College of Cardiology Foundation Task Force on Expert Consensus Documents. Circulation, 2010, 121: 2462-2508.

[25] Ingkanisorn WP, Kwong RY, Bohme NS, et al. Prognosis of negative adenosine stress magnetic resonance in patients presenting to an emergency department with chest pain. J Am Coll Cardiol, 2006, 47: 1427-1432.

[26] Kwong RY, Schussheim AE, Rekhraj S, et al. Detecting acute coronary syndrome in the emergency department with cardiac magnetic resonance imaging. Circulation, 2003, 107: 531-537.

[27] Steel K, Broderick R, Gandla V, et al. Complementary prognostic values of stress myocardial perfusion and late gadolinium enhancement imaging by cardiac magnetic resonance in patients with known or suspected coronary artery disease. Circulation, 2009, 120: 1390-1400.

[28] Jahnke C, Nagel E, Gebker R, et al. Prognostic value of cardiac magnetic resonance stress tests: adenosine stress perfusion and dobutamine stress wall motion imaging. Circulation, 2007, 115: 1769-1776.

[29] Pilz G, Jeske A, Klos M, et al. Prognostic value of normal adenosinestress cardiac magnetic resonance imaging. Am J Cardiol, 2008, 101: 1408-1412.

[30] Petersen SE, Jerosch-Herold M, Hudsmith LE, et al. Evidence for microvascular dysfunction in hypertrophic cardiomyopathy: new insights from multiparametric magnetic resonance imaging. Circulation, 2007, 115: 2418-2425.

2014-02-02）

（助理編輯：許菁）

國家自然科學基金資助項目(81260213)；云南省科技廳應用基礎研究面上資助項目（2012FB054）

650101 云南省，昆明醫科大學第二附屬醫院 放射科

章維 碩士研究生 Email: 3258611125@qq.com 通訊作者：閆東 Email: yandong2004@hotmail.com

R541

A

1000-3614（2014）09-0750-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2014.09.023