心臟磁共振成像技術在擴張型心肌病中的應用及研究進展

張穎雪　綜述　趙新湘　孫勇　審校

(昆明醫科大學第二附屬醫院放射科，云南 昆明650018)

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心臟磁共振成像技術在擴張型心肌病中的應用及研究進展

張穎雪綜述趙新湘孫勇審校

(昆明醫科大學第二附屬醫院放射科，云南 昆明650018)

【摘要】擴張型心肌病是心肌病中最常見的類型，其病因復雜、病情呈進行性加重，預后較差。如何對其潛在的風險進行預測，對臨床具有重要的意義，而心臟磁共振技術已成為一種有效的“一站式”心臟檢查手段，可對此提供明確有效的幫助。現就多種心臟磁共振技術在擴張型心肌病中的研究進展做一綜述。

【關鍵詞】擴張型心肌病；心臟磁共振成像技術；磁共振心肌延遲增強成像

擴張型心肌病亦稱為充血性心肌病，是心肌病中最常見的類型，約占心肌病的90%。擴張型心肌病是一種以一側或雙側心室擴大，主要以左心室擴大為主，并伴有收縮功能障礙的心肌疾病[1-2]。臨床上主要表現為心力衰竭的癥狀和體癥, 為心臟移植的主要指征，也是猝死的重要原因[3-4]。近年來，隨著診斷技術水平的提高，擴張型心肌病的發病率有逐漸增加的趨勢。擴張型心肌病的病因復雜，可能與病毒持續感染、自身免疫、基因突變及遺傳因素等方面有關[3]。擴張型心肌病的病情呈進行性加重，死亡可發生于疾病的任何階段，預后較差。國外擴張型心肌病的5年病死率約為50%，而國內流行病學調查發現擴張型心肌病的5年病死率為80%。擴張型心肌病的主要病理表現為彌漫性心肌細胞萎縮，代償性心肌細胞肥大和血管周圍纖維化。近年來，隨著磁共振成像技術的迅速發展，心臟磁共振可準確評估心臟的組織結構、心功能及心肌活性，特別是3.0T 磁共振成像有較高的空間分辨率及良好的可重復性，磁共振成像已成為心臟功能參數測量的“金標準”，對擴張型心肌病診斷及預后評估有非常重要的意義。

1心臟形態及電影

形態掃描包括黑血成像和亮血成像,黑血成像多為半傅里葉單次激發擾相快速自旋回波序列可以清晰顯示心臟的腔室和出入心腔的大血管的細微結構。亮血成像多為真實穩態進動快速成像序列，可以在一次屏氣后快速掃描心臟，在磁共振成像心臟檢查中運用廣泛。單純形態掃描雖可清晰顯示心臟解剖和擴張型心肌病的形態學改變，但不能了解心功能等參數的改變。心臟磁共振成像電影可以獲得心臟同一掃描層面心動周期不同時相的數十幅圖像，繼而用電影方式連續顯示。磁共振成像電影可以從整體上來觀察心臟的形態改變[5],并可以測定心室容積、心肌質量、室壁厚度、心排血量、心臟射血分數及心指數等指標，對瓣膜反流程度也可進行半定量分析，且具有較好的重復性,有助于擴張型心肌病的全面診斷和隨訪觀察。

目前，最廣泛應用評價擴張型心肌病心功能的非損傷的影像工具是二維超聲心動圖[6-7]，與磁共振成像相比，二維超聲心動圖低估左心室容積、內徑，測定值偏小，同時受心肌收縮力影響，測量值波動較大，且易受操作者經驗的影響，重復性差，而磁共振成像心臟觸發與回顧性門控組合，可采集整個心動周期，用于測量心臟徑線，且不受操作者及心臟病理狀態的干擾，準確性高，重復性好。磁共振成像所獲得的左心室結構及功能參數與左心室受損程度、心腔擴大的嚴重程度呈正相關，在功能的改變中以左心室收縮末期容積和左心室射血分數診斷價值最高，在結構參數中以左心室收縮末期內徑的診斷價值最高。心臟電影對室壁增厚率可進行定性和定量分析，是磁共振成像衡量心功能的一個指標。研究顯示擴張型心肌病與正常對照組相比，心臟基底部到心尖部的室壁增厚率廣泛下降，室壁增厚梯度消失，提示心肌功能受損。

2磁共振延遲增強成像

磁共振心肌延遲增強成像(delay enhancement MR imaging，DE或late gadolinium enhancement，LGE)目前已被廣泛應用于心肌病診斷及病情評估，并認為是反應心肌纖維化和瘢痕的“金標準”。

擴張型心肌病患者心肌間質的廣泛纖維化，導致細胞外間隙擴大，對比劑在細胞外逐漸濃聚，最終表現為延遲強化。目前，諸多研究證實擴張型心肌病患者瘢痕纖維組織分布狀況與延遲強化部位具有高度一致性。鄒長虹等對123例擴張型心肌病患者進行LGE掃描，發現擴張型心肌病患者中存在心肌纖維化，且主要是肌壁間強化，并對擴張型心肌病患者進行隨訪(29個月)，發現存在心肌纖維化與擴張型心肌病的中期不良預后有關，認為心臟磁共振增強掃描(contrast-enhance cardiac magnetic resonance，CE-RCM)檢查可以增加對擴張型心肌病預后判斷價值，與Gulati等[8]研究結果一致。汪蕾等研究發現擴張型心肌病心臟磁共振成像延遲成像壁間強化一般以線狀或斑片狀強化為主，肌壁間強化的心肌節段中，大部分心肌灌注或代謝正常，與單光子發射斷層顯像術(single photon emission computed tomography，SPECT)正電子發射斷層顯像術(positron emission tomography，PET)的比較，心臟磁共振成像延遲成像對于檢測早期的中度心肌纖維化具有一定優勢，與Wang 等[9]研究一致。LGE可能是一個潛在的預測擴張型心肌病心臟風險事件危險分層的工具[10]。研究表明擴張型心肌病患者延遲強化的存在是心血管病死亡及心臟移植事件的獨立預測因子[11]。Shi 等[12]認為心臟磁共振成像中LGE與心血管病病死率、心源性猝死、心力衰竭住院率有明顯的相關性。擴張型心肌病心肌延遲強化水平的升高預示著心功能減退及心力衰竭發生概率的增加[13]。另外，Gao等[14]發現心肌延遲強化還有與心律失常事件的發生相關，認為心肌的延遲強化對有擴張型心肌病治療指針的心肌病患者心律失常有預測價值，與Shimizu等[15]研究結果一致。Alter 等[16]研究也發現在心肌病中LGE的發生率與左室壁應力和質量的增加相關，并認為LGE應被視為心力衰竭和嚴重心律失常的一個潛在預后判定。

LGE還可用于缺血性與非缺血性心臟疾病的鑒別診斷，缺血性心臟病強化部位均為透壁性或心內膜下，且均與冠狀動脈病變血管走形分布區域相對應，而擴張型心肌病強化部位為非典型部位(肌壁間、片狀、彌漫性)[17]。黃松濤等研究顯示從LGE的心肌節段分布看，擴張型心肌病患者49%和36%的強化病灶分布在心臟基底部或中部，以室間隔出現較多，而心尖部不容易受累LGE的階段分布范圍較缺血性心臟病更廣泛；釓對比劑延遲強化能夠為兩者提供有效的鑒別診斷信息。

由于延遲強化增強建立在纖維組織和正常心肌差異的基礎上，用于反應心肌組織局灶性纖維化。而在彌漫性的纖維化病變的個體中纖維化廣泛存在，缺乏纖維化心肌與正常心肌的對比，因此延遲強化增強無法得到理想的圖像，而限制了其應用[18]。劉斌等研究認為原發性擴張型心肌病患者輕度纖維化病變單純依賴DE-磁共振成像往往無法顯示延遲強化。

3T1弛豫時間圖及細胞外間質容積分數

T1是組織的固有屬性[19]，在特定場強下具有特定的數值。T1弛豫時間圖可以直接對組織的T1值進行定量測定，與常規的T1加權序列相比，其應用可以減少傳統定性評估的主觀性，增加磁共振成像評價的可重復性，并可縱向研究心臟病變的整個病理生理過程[20]。Sibley等[21]通過對47例患者進行心肌磁共振成像檢查及心內膜活檢，對13例健康志愿者作為對照組進行心臟磁共振成像檢查，結果顯示對照組的T1值均大于無或伴有明顯釓延遲強化患者，T1值與組織學纖維化呈負相關，認為心臟的磁共振成像T1圖定量測量可無創性評價心肌病患者心內膜彌漫性纖維化的情況。

目前T1弛豫時間圖多采用矯正回顧反轉恢復序列(modified look and locker inversion recovery sequence，MOLLI)，按照是否使用對比劑分為對比劑注射前T1弛豫時間圖及注射對比劑后T1弛豫時間圖。對比劑注射前T1弛豫時間圖不使用對比劑，對于合并有腎病不能耐受釓對比劑的患者，可作為磁共振釓對比劑延遲強化的重要補充或替代[22]。Dass 等[23]對擴張型心肌病及正常對照組均進行平掃T1弛豫時間圖及LGE，研究發現，在擴張型心肌病患者，T1值均在薄的心肌節段最高，并認為T1值與疾病的嚴重程度有關。在擴張型心肌病患者中，平掃T1弛豫時間圖檢測比LGE更能評估疾病的潛在進程。Hwang等[24]研究表明，在擴張型心肌病患者，平掃T1弛豫時間圖值與左心室重構和心肌收縮功能相關；并認為T1弛豫時間圖可成為診斷彌漫性心肌病變新的和易于使用的心臟磁共振成像檢查方法。

由于對比劑注射前T1弛豫時間圖反映細胞及細胞間質的混合信號，故當心肌病變較輕微時，病變心肌與正常心肌的T1值相差不大，其敏感性不如注射對比劑后T1弛豫時間圖及細胞外間質容積分數。對比增強T1弛豫時間圖是近年來用于檢測心肌彌漫性纖維化的新技術，其對心肌纖維化的發現較LGE早[25]。

盡管T1弛豫時間圖的測量無需正常心肌信號的參照，但其準確性會受到磁場強度、對比劑生理特性、注射對比劑后的延遲時間、心動周期內圖像采集的時相和部位等各種因素的影響[26]。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弛豫時間圖技術計算出的一種相對穩定的參數指標[27]。該計算方法校正了各種技術因素(如場強、對比劑注射劑量及時間)對T1值的影響，而只與心肌間質狀態的改變相關。細胞外間質容積分數較注射對比劑前后T1弛豫時間圖更加穩定，細胞外間質容積分數可視作為心肌纖維化的生物標志物，可作為LGE評估心肌纖維化尤其是彌漫性纖維化的重要補充。Sado等[28]研究顯示擴張型心肌病患者的細胞外間質容積分數較正常人高，且細胞外間質容積與心臟功能參數相關。

擴張型心肌病患者常伴有心律失常，心肌纖維化是導致室性心律失常的一個重要原因。Chen等[29]研究顯示在缺血性及非缺血性心肌病中使用T1弛豫時間圖定量評估心肌組織是室性心律失常的一個獨立因素。

4彌散張量成像

磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)通過在多個方向上施加彌散敏感梯度從而測量水分子彌散的程度和方向性，可以全面充分研究活體組織微細結構。在此基礎上發展起來的纖維束示蹤技術可以顯示纖維束的三圍空間排列和完整性，已成為心肌纖維結構三維成像的無損檢測工具。張濤等對體外成年豬心臟進行DTI掃描研究發現心肌纖維束的4種排列特征,分別為分層、螺旋、扭轉和發散,與病理解剖描述的心肌纖維結構基本一致,而且這種排列方式與心肌的收縮、旋轉運動功能密切相關。

擴張型心肌病患者的心臟主要病理改變是心肌間質的廣泛纖維化，理論上可以通過DTI檢查技術對擴張型心肌病患者心肌纖維化進行研究。Li等[30]通過對擴張型心肌病及正常敘利亞倉鼠的研究發現，磁共振彌散張量成像技術可以在不使用外源性對比劑的條件下，作為一個無創的技術，在組織和細胞學水平上，描繪出心肌結構重塑與擴張型心肌病進展之間的相關性。但是,這種方法也存在一定的局限性,鑒于持續檢查時間長,且成像序列對運動極為敏感,將該技術應用于活體尚存在困難,故目前只能用于檢查體外心臟。近年來，部分研究通過改進脈沖序列,以期待能夠顯示活體心肌的纖維結構，以探索DTI對活體人類心臟疾病的應用價值。

綜上所述，心臟磁共振成像不僅可獲得擴張型心肌病形態結構和功能信息，還可對心肌纖維化的部位和程度進行評估，其獲得的結構及功能參數指標左心室收縮末期內徑、左心室收縮末期容積、射血分數以及心肌間質纖維化的信息，對于擴張型心肌病風險的評估、預后的判斷有明確的價值；特別是對心肌間質纖維化的判斷有獨特的優勢，是心力衰竭和嚴重心律失常的一個潛在預后判定。

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Application and Research Progress of Cardiac Magnetic Resonance Imaging in Dilated Cardiomyopathy

ZHANG Yingxue, ZHAO Xinxiang, SUN Yong

(DepartmentofRadiology,TheSecondAffiliatedHospitalofKunmingMedicalUniversity,Kunming650018,Yunnan,China)

【Abstract】Dilated cardiomyopathy is the most common type of cardiomyopathy, the cause of which is complicated, the disease is progressive and the prognosis is poor. How to predict the potential risk has important significance to the clinic. Cardiac magnetic resonance imaging technology has become an effective “one-stop” method for the diagnosis of heart disease,which can provide a clear and effective help.The research progress of multiple cardiac magnetic resonance imaging technology in dilated cardiomyopathy is summarized in this article.

【Key words】Dilated cardiomyopathy; Cardiac magnetic resonance imaging technology; Delay enhancement magnetic resonance imaging

收稿日期:2015-08-12修回日期：2015-10-27

【中圖分類號】R445

【文獻標志碼】A【DOI】10.16806/j.cnki.issn.1004-3934.2016.01.019

作者簡介：張穎雪(1989—)，在讀碩士，主要從事心臟磁共振研究。Email：651540689@qq.com通信作者：趙新湘(1972—)，副主任醫師，研究生導師，主要從事磁共振心肌活性研究。Email：zhaoxinxiang2006@126.com

基金項目：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)