心臟磁共振技術在心肌梗死后心室重構中的應用

蔡仁慧綜述，趙新湘、孫林審校

心臟磁共振技術在心肌梗死后心室重構中的應用

蔡仁慧綜述，趙新湘、孫林審校

心肌梗死后心室重構致心力衰竭的死亡率明顯增加，因此干預心肌梗死后心室重構成為冠心病治療的熱點。早期檢測心室重構具有重要意義，近年來，心臟磁共振作為一個全面評估心臟的工具，正逐漸成為心臟疾病的常規檢查方法，其“一站式”多參數技術成像檢查可以從心室壁的宏觀形態、心功能的變化、心肌的血流動力學及心肌纖維排列秩序的微觀結構等方面評估心室重構的程度。

心肌梗死；心室重構；磁共振技術

心肌梗死后心室重構是指通過心臟大小、質量、幾何形態以及心功能的改變對心肌損傷的應答過程。研究表明急性心肌梗死的生存率明顯提高[1]。但是心肌梗死后遠期的預后依然較差，心肌梗死后心室重構會造成一系列心律失常的發生及心功能的改變，導致死亡率居高不下，早期干預心肌梗死后心室重構成為冠心病治療的熱點及難點問題。心臟磁共振（CMR）已經從前期的臨床試驗逐漸成為心臟疾病的常規檢查方法[2]。

1 心室重構的病理改變

宏觀重構：心室重構的主要形態學改變為梗死區膨展、非梗死區心肌肥厚和心室總體的擴張。梗死區大量心肌細胞凋亡、缺失，在心室內壓力的作用下，薄弱的瘢痕易被牽拉導致室壁變薄、擴張，甚至形成室壁瘤。引起不同程度的心功能障礙和血流動力學改變，包括心肌收縮不協調、收縮力減弱、心排血量下降、心率加快或心律失常。而非梗死區應對血流動力學超負荷反應，維持心臟功能，心肌反應性增厚、拉長。并且舒張期室內壓增高誘導心肌細胞長度增加，使心腔容積增大，心腔半徑增大又使收縮期室壁應力增大，最終導致左心室正常橢圓形態喪失和球樣變。

心肌梗死會導致心臟大小、質量、幾何形態改變，最終導致心功能的減低，主要表現為射血分數、心室容積、高峰充盈率、高峰收縮率、每搏輸出量、心輸出量、心肌質量的改變。

微觀重構：心肌梗死后的微觀重構主要表現為梗死區早期心肌大片灶性凝固性壞死，心肌間質充血、水腫，炎癥細胞浸潤，隨后微血管受損及鈣化，成纖維細胞明顯增生，在重構后期（6周左右）壞死的心肌纖維逐漸溶解吸收，形成肌溶灶及肉芽組織。而非梗死區心肌細胞肥大和調亡、纖維排列紊亂、血管再生、間質膠原增生，為后期重構的主要機制，最終可導致心力衰竭而死亡，心肌梗死后心室重構是一種機體免疫修復的過程，會伴隨出現一系列的炎癥反應，在后期可導致梗死區和非梗死區的心肌纖維化。

2 心臟磁共振常用技術對心肌梗死后心室重構的評價

2.1 磁共振電影

磁共振電影是一種有價值的診斷工具，其利用3D-FIESTA序列連續測量可以為心室重構的進展提供新的見解。對于整體心功能的評價，亮血電影SSFP序列是目前主要應用的技術，可以清楚地顯示心室壁運動、心室形態等信息，通過軟件后處理還可得到心室整體功能的定量參數，如心室容積、心肌質量、射血分數和心輸出量等，全面反映心功能情況。與超聲相比，磁共振的時間和空間分辨率高，采用疊加算法逐層勾畫，不需要幾何假設直接計算心室體積，保證了心室容積測量結果的可靠性，而超聲心動圖將左心室假定為幾何橢球體進行計算，在心肌梗死、室壁瘤形成及心肌肥厚時，心室多為不規則形，有較大誤差，并且層面選擇受操作者主觀影響較大。對有心室功能障礙及心室重構的患者，心臟磁共振更具診斷價值[3]。

磁共振測量的心功能參數變化和基于擴散張量成像（DTI）成像技術顯示的心肌纖維束排列的演變規律與心室重構的病理變化基礎是相吻合的，可以作為心肌梗死后心室重構的預測手段。心室重構過程中功能指標常下降。心功能參數是評價心室重構的重要指標，充盈率峰值、收縮末期容積及舒張末期容積增加，其中心室舒張容量增加超過20%認為左心室重構，并以充盈率峰值評估效能更高。Protti等[4]認為左心室收縮末期容積＞ 32 ml，是一個很好的不良重構預測指標，與梗死面積＞36%結合，可以更好地預測晚期不良重構。左心室質量指數于心肌梗死后1周會顯著增加，6個月，左心室質量指數下降，但1年后增加，提示晚期代償性左心室肥厚，也能間接反應心室重構的動態變化。

磁共振電影還可以從局部室壁變化來評價心室重構，目前磁共振成像的網格標記是評價局部心肌功能的參照標準。通過對心肌進行網格標記，能夠對局部心肌的旋轉、應變、

移位和變形進行三維綜合分析。已有特殊的軟件對網格的空間改變進行動態分析，可以對局部心肌內運動進行測量并計算應變和應變率。研究認為心肌梗死后左心室重構與心肌室壁應力的變化是相關的。

2.2 心肌灌注

磁共振心肌灌注是采用T1加權序列來顯示釓對比劑首次通過心肌時的變化，主要用于檢測缺血心肌，缺血或（和）梗死的區域的心肌顯示為信號減低。心肌灌注成像已經成為臨床應用的熱點，目前不僅僅局限于肉眼評判的定性診斷方式，通過后處理得出灌注曲線，對圖像進行半定量評價，不僅可以評定心肌活性，還可以評估微血管阻塞情況。

微血管阻塞可以預測不良的左心室重構和急性心肌梗死后心臟事件[5]。急性心肌梗死后，梗死區和外圍區心肌都存在不同程度的冠脈血管舒張功能障礙，非梗死區表現為毛細血管代償性血管舒張反應，這些微血管的重構可能有助于心功能衰竭的發展。眾所周知，由冠狀動脈造影所確定的狹窄程度與其心肌灌注不完全相關。Watkins等[6]的研究顯示磁共振負荷心肌灌注對有功能意義的冠狀動脈病變診斷的敏感度和特異度分別為91%和94%，這對于指導血運重建治療及預后評價等方面具有重要臨床價值。多項研究表明，微血管的改變發生在心肌梗死和梗死后遠程，可能是心室不良重構指標[7，8]。非梗死區在心肌梗死后1～2周表現為暫時的血管擴張功能障礙，后期心肌血管增多也會導致心室重構[9]。如果存在微血管阻塞提示患者預后不佳，Wu等[10]認為即使梗死面積控制后，微血管狀態依然是一個強大的預后標記物。

2.3 心肌磁共振延遲增強

心肌磁共振延遲增強（DE-MRI）是檢測冠心病患者心肌活性的重要方法，已成為評價心肌梗死后心肌瘢痕形成的參照標準。目前臨床判斷急慢性心肌梗死患者梗死心肌范圍多根據心電圖和超聲心動圖檢查。然而心電圖DE-MRI只能粗略推測梗死部位，無法顯示透壁范圍及梗死面積，而且無Q波心肌梗死發生率亦很高，無法通過心電圖明確診斷；超聲心動圖以心肌壁運動的反應情況為基礎，不能確切顯示梗死心肌范圍，且受心室功能的限制。然而，磁共振成像大視野、任意角度、良好的空間分辨力以及高度的軟組織分辨能力能將任何部位和不同程度的心肌梗死識別出來。動物實驗研究表明延遲增強對于梗死心肌的大小及形態顯示與組織學檢查非常接近。心肌延遲強化區的大小、形態、體積與組織學的梗死區高度相關。DE-MRI參數如透壁程度、節段數、部位、梗死面積及微血管阻塞與心室重構關系密切，增加了左心室重構預測的可靠性[11]。

延遲增強的透壁程度與冠狀動脈狹窄程度的等級相關性，并與預后直接相關，能預測血運重建治療后的功能恢復狀況及心肌儲備情況[12]。有研究表明，如果磁共振成像上心肌纖維瘢痕累及室壁厚度超過50%，再進行血運重建則收縮功能恢復的可能性不大[13]。Tarantini 等[14]研究還發現透壁心肌壞死量是評估左心室重構和功能的主要決定因素。而且心肌梗死部位與心室重構相關，下壁心肌梗死者心室結構的改變更顯著，收縮功能明顯減低[15]。

另外，梗死面積也可以獨立地評估心室重構，Kim等[16]研究認為在以左心室心肌面積的23%為分界值評估心室重構時，敏感度和特異度均為95%。Tarantini等[14]在研究中發現，將分界值設定為24%時，敏感度、特異度和符合率分別為92%、93%和93%。而且梗死面積每增加10%，重構的可能性就增加2.8倍。但心肌梗死面積受心肌梗死風險面積范圍（AAR）的影響，而用T2與延遲增強磁共振分別測量AAR及心肌梗死面積，通過AAR程度校正心肌梗死面積得出心肌挽救指數（MSI），被認為是一個主要的、獨立的不利左心室重構的決定因素（OR=0.64；95%可信區間：0.49～0.84，P=0.001）[17]。

2.4 心肌擴散張量成像

磁共振擴散成像技術是用來評價活體組織中水分子微觀擴散運動的一種無創成像方法。可以得出心肌纖維方向和擴散指數的改變。

心肌纖維的大體走行是心內膜下縱行排列、心肌中層斜行排列和心外膜下環行排列。心肌纖維束示蹤成像提供了一種研究梗死后心肌重構的全新的視角和成像方法。Rubenstein等[18]通過SE-DTI和FSE-DTI兩種方法顯示心肌纖維束的走行，與組織學觀察的符合率分別為95%和86%，DTI甚至可以替代組織切片觀察心肌纖維的排列方向。在心室重構過程中，心肌纖維的排列結構將會發生很大的變化，梗死區、相鄰區域及遠端完好心肌的排列結構各不相同。表現為心肌纖維的排列紊亂，增粗、甚至斷裂，而纖維排列紊亂的程度與患者的生存及危險因素的預測有密切關聯。

擴散指數包括各向異性分數（FA）、平均表觀彌散系數（ADC）、軸向擴散系數[λ（平行）]、徑向擴散[λ（垂直）]和纖維的螺旋角。梗死后DTI參數隨時間呈動態變化。在梗死區的表觀擴散系數低于非梗死區，并隨時間的增加而增加。各向異性分數在梗死區更高，并在28天最大，這是歸因于結構的膠原纖維的發展。梗死區左手螺旋纖維的百分比與心梗面積密切相關并可預測射血分數。這項技術可能幫助我們理解結構相關的心肌梗死后功能重構。

2.5 心臟磁共振波譜成像

心臟磁共振波譜成像是評價心肌代謝的無創性成像方法，采用自身原子磁共振信號進行成像，可以獲得心肌代謝的基礎信息。目前心臟磁共振波譜成像研究主要是對1H和31P原子核進行波譜測定，其中31P波譜研究占絕大多數，主要表現為早期PCr減少和iP增多、CPr/APT比值下降。大量的實驗研究表明慢性心力衰竭的心肌PCr水平是減少的，有心力衰竭癥狀的患者，無論是否由缺血引起，心肌的CPr/ APT比值明顯下降。并且，冠狀動脈狹窄≥70%的患者在運動時PCr/ATP比率明顯下降（平均下降 35%）[19]，Lombardo等[20]發現在心肌梗死及其周圍未梗死心肌均可檢測到代謝的減低，心肌梗死的程度決定了周圍未梗死心肌的代謝降低的程度，從而可以對心肌梗死后心室重構進行評價。并且，重構心肌能量代謝異常與左心室功能障礙嚴重程度有關，間接反映了心肌梗死嚴重程度。

2.6 T1映射及細胞外容積測定

T1是組織的固有屬性，T1映射可以直接對組織的T1值進行定量[21]。目前T1映射多采用MOLLI序列[22]，按照是否使用對比劑分為對比劑注射前及后T1映射。細胞外間質容積分數是指細胞外間質容積占整個心肌組織容積的百分比，是基于T1映射技術計算出的一種相對穩定的參數指標[21]。細胞外間質容積分數的定量成像能夠檢測到細微的異常，這些微妙

的心肌細胞外容積（ECV）異常與年齡變化及非梗死區彌漫性纖維化相關[23]。

心肌T1映射和ECV被認為是心室重構早期組織標志物。T1映射可以直接對組織的T1值進行定量，在無造影劑情況下評估急性心肌梗死損傷的嚴重程度[24]。有造影劑情況下對心肌纖維化的檢測較磁共振延遲增強早，心肌梗死后水腫、壞死及膠原纖維沉積使細胞外間質容積分數增加，通過對梗死中心區、邊緣區及外圍區進行增強前后T1值定量，計算細胞外間質容積分數，通過重建細胞外間質容積分數，可以評估心肌不同區域細胞外容積變化，預測心室重構程度。研究發現，在早期（＜72 h）還未出現促使心肌纖維化的超負荷因素存在時，在梗死邊緣區就已經出現了ECV的擴大，進而導致心室重構，在后期，細胞外基質的降解可能導致有害的炎癥反應，也會造成不利的心室重構和心力衰竭[25]。

3 展望

目前可用于評價心室重構的磁共振技術還包括T2WI和T2*WI 、心肌標記成像、超短回波磁共振成像等。T2加權磁共振成像可以很容易檢測心肌出血，而再灌注后心肌出血也是左心室不良重構獨立預測因素。心肌標記成像可以以心肌不同步指數，即圓周均勻比率估計無創評估心肌形變，即心室重構程度。超短回波磁共振成像可以無需使用外源性對比劑，直接檢測出梗死區的膠原纖維，反映心肌纖維重構。但是，這些技術還處于研發階段，尚未普及到臨床。

[1] Yeh RW, Sidney S, Chandra M, et al. Population trends in the incidence and outcomes of acute myocardial infarction. N Engl J Med, 2010, 362: 2155-2165.

[2] Siebelink HM, Lamb HJ. magnetic resonance imaging for myocardialviability. EuroIntervention, 2010, 6: G107-114.

[3] Buechel RR, Sommer G, Leibundgut G, et al. assessment of left atrial functional parameters using a novel dedicated analysis tool for realtime three-dimensional echocardiography: validation in comparison to magnetic resonance imaging. Int J Cardiovasc Imaging, 2013, 29: 601-608.

[4] Protti A, Dong X, Sirker A, et al. mri-based prediction of adverse cardiac remodeling after murine myocardial infarction. Am J Physiol Heart CircPhysiol, 2012, 303: H309-314.

[5] Hamirani YS, Kramer CM. cardiac MRI assessment ofmyocardialperfusion. Future Cardiol, 2014, 10: 349-358.

[6] Watkins S, McGeochR, 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, 120: 2207-2213.

[7] Ghugre NR, Ramanan V, Pop M, et al. myocardial bold imaging at 3 t using quantitative t2: application in a myocardial infarct model. MagnReson Med, 2011, 66: 1739-1747.

[8] Pernet K, Ecarnot F, Chopard R, et al. microvascular obstruction assessed by 3-tesla magnetic resonance imaging in acute myocardial infarction is correlated with plasma troponin i levels. BMC CardiovascDisord, 2014, 14: 57.

[9] Zouaoui W, Ouldzein H, Carrie D. assessment of myocardial viability in postinfarction and indications of revascularization. Ann CardiolAngeiol（Paris）, 2010, 59: 79-85.

[10] Wu KC, Zerhouni EA, Judd RM, et al. prognostic significance of microvascular obstruction by magnetic resonance imaging in patients with acute myocardial infarction. Circulation, 1998, 97: 765-772.

[11] Ahn KT, Song YB, Choe YH, et al. impact of transmural necrosis on left ventricular remodeling and clinical outcomes in patients undergoing primary percutaneous coronary intervention for st-segment elevation myocardial infarction. Int J Cardiovasc Imaging, 2013, 29: 835-842.

[12] Oyama-ManabeN, Ishimori N, Sugimori H, et al. Identification and further differentiation of subendocardial and transmural myocardial infarction by fast strainencoded（ SENC ） magnetic resonance imaging at 3. 0 Tesla. EurRadiol, 2011, 21: 2362-2368.

[13] Kim RJ, Wu E, Rafael A, et al. the use of contrast-enhanced magnetic resonance imaging to identify reversible myocardial dysfunction. N Engl J Med, 2000, 343: 1445-1453.

[14] Tarantini G, Razzolini R, Cacciavillani L, et al. influence of transmurality, infarct size, and severe microvascular obstruction on left ventricular remodeling and function after primary coronary angioplasty. Am J Cardiol, 2006, 98: 1033-1040.

[15] 翟莉, 智光, 黃嵐, 等. 多普勒超聲心動圖評價梗死部位對心肌梗死患者左心室重塑和心功能的影響. 中國循環雜志, 2002, 5: 54.

[16] Kim RJ, Wu E, Rafael A, et al. the use of contrast-enhanced magnetic resonance imaging to identify reversible myocardial dysfunction. N Engl J Med, 2000, 343: 1445-1453.

[17] Masci PG, Ganame J, Strata E, et al. myocardial salvage by cmr correlates with LV remodeling and early st-segment resolution in acute myocardial infarction. JACC Cardiovasc Imaging, 2010, 3: 45-51.

[18] Rubenstein JC, Lee DC, Wu E, et al. a comparison of cardiac magnetic resonance imaging peri-infarct border zone quantification strategies for the prediction of ventricular tachyarrhythmia inducibility. Cardiol J, 2013, 20: 68-77.

[19] Zhang S, Crow JA, Yang X, et al. the correlation of 3d dt-mri fiber disruption with structural and mechanical degeneration in porcine myocardium. Ann Biomed Eng, 2010, 38: 3084-3095.

[20] Lombardo A, Niccoli G, Natale L, et al. Impact of microvascular obstruction and infarct size on left ventricular remodeling in reperfused myocardial infarction: a contrast-enhanced cardiac magnetic resonance imaging study. Int J Cardiovasc Imaging, 2012, 28: 835-842.

[21] Lee JJ, Liu S, Nacif MS, et al. Myocardial T1 and extracellular volume fraction mapping at 3 tesla. J Cardiovasc Magn Reson, 2011, 13: 75.

[22] Piechnik SK, Ferreira VM, Dall`Armellina E, et al. ShortenedModified Look-Locker Inversion recovery （ShMOLLI） for clinicalmyocardial T1-mapping at 1. 5 and 3 T within a 9 heartbeat breathhold. J Cardiovasc Magn Reson, 2010, 12: 69.

[23] Ugander M, Oki AJ, Hsu LY, et al. Extracellular volume imaging bymagnetic resonance imaging provides insights into overt and subclinicalmyocardial pathology. Euro Heart J, 2012, 33: 1268-1278.

[24] Dall'Armellina E, Piechnik SK, Ferreira VM, et al. cardiovascular magnetic resonance by non contrast t1-mapping allows assessment of severity of injury in acute myocardial infarction. J CardiovascMagnReson, 2012, 14: 15.

[25] Chan W, Duffy SJ, White DA, et al. Acute left ventricular remodeling following myocardial infarction: coupling of regional healing with remote extracellular matrix expansion. JACC Cardiovasc Imaging, 2012, 5: 884-893.

2015-03-13）

（編輯：許 菁）

國家自然科學基金（81260213）；云南省科技廳-昆明醫科大學聯合專項基金（2012FB054）；云南省教育廳科學研究重點項目（2014Z057）

650500 云南省昆明市，昆明醫科大學第二附屬醫院 放射科（蔡仁慧、趙新湘），心內科（孫林）

蔡仁慧 碩士研究生 主要從事心血管病影像學研究 Email：1147909112@qq.com 通訊作者：趙新湘 zhaoxinxiang06@126.com

R54

A

1000-3614（2015）09-0926-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.09.026