心臟核磁共振評估缺血性心臟病的應用價值

楊洋　綜述　沈比先,2　審校

(1.廣東醫學院研究生學院，廣東 湛江524019； 2.廣東醫學院附屬醫院南山醫院放射科，廣東 深圳518000)

?

心臟核磁共振評估缺血性心臟病的應用價值

楊洋1綜述沈比先1,2審校

(1.廣東醫學院研究生學院，廣東 湛江524019； 2.廣東醫學院附屬醫院南山醫院放射科，廣東 深圳518000)

【摘要】中國心血管疾病發病人數呈逐漸上升趨勢，冠心病已成為中國有較高的病死率、復發率及致殘率的疾病之一。冠心病診斷及評估對患者的治療與預后有重要作用。心臟磁共振時間分辨率及空間分辨率近年來隨著軟、硬件技術的發展明顯提高，具備多參數、多序列和任意方向斷層成像的技術優勢，在一次檢查中心臟磁共振便可準確提供整體心功能、節段性室壁運動及心肌血流灌注、活性心肌等信息，并且避免電離輻射、放射性同位素及碘造影劑等對人體的不良影響。現討論心臟磁共振成像技術及其在冠心病的應用價值。

【關鍵詞】冠心病；磁共振成像；心肌灌注；負荷試驗

1心臟成像技術

1.1亮血成像

亮血技術是心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)的主要技術之一，因為有較高的空間分辨率、血池和心肌的良好對比及全心覆蓋等優點，已成為評價心功能的“金標準”[1]。其序列主要包括擾相梯度回波和穩態自由進動序列。擾相梯度回波序列采集圖像時間較長，且受血液流動影響較明顯，血流緩慢區域心肌和血池對比度明顯降低，故心功能減弱的患者成像圖像質量較差，并不能廣泛應用于臨床。隨后引入的穩態自由進動序列是擾相梯度回波的有效代替。穩態自由進動序列的圖像信噪比較梯度回波明顯提高，具備約1.5 mm×1.8 mm的空間分辨率及50 ms的時間分辨率。其成像可準確提供血液流動及心功能等信息。亮血成像主要應用于評估整體及局部心功能，測量心室容積，顯示血液流動及冠狀動脈大體解剖。有學者認為，穩態自由進動序列電影成像可有效代替傳統超聲評估心功能[2-3]。

1.2黑血成像

該技術由于在掃描成像中使快速流動的血液表現為低信號，稱為黑血成像技術。其成像圖像血液與心腔、血管壁及心瓣膜能夠形成良好的對比度，在臨床上主要應用于描繪心室及血管壁的結構異常。黑血圖像常用序列為快速自旋回波序列。快速自旋回波序列結合雙倍反轉恢復、三倍反轉恢復及短時間反轉恢復等技術，使成像速度明顯加快，最小化呼吸及心臟運動的偽影，且較梯度回波序列受磁場不均勻影響較小，對有心臟支架植入的患者仍可有較好的心血管成像圖像。有文獻表明[4]T2結合三倍反轉恢復及短時間反轉恢復技術的圖像可反映急性心肌梗死的缺血危險區，在圖像上表現為高信號。

1.3動態首過灌注成像

心肌首過灌注是采用釓噴酸螯合劑作為造影劑，在其注射后立刻開始掃描，進行連續采集T1加權圖像，動態跟蹤造影劑在心肌分布擴散過程。造影劑縮短心肌T1時間，從而使信號增高。現灌注序列常采用快速小角度激發序列(turbo fast low-angle short，turbo FLASH)及平面回波序列(echoplanar imaging，EPI)。turbo FLASH序列其覆蓋層面有限，多為1～3層，空間、時間分辨率及信噪比較低。EPI可在一次射頻脈沖激勵下獲取多條K空間線，采集圖像數據的時間較turbo FLASH明顯縮短，覆蓋層面提高至3～4層[5]。該技術相對于turbo FLASH序列時間及空間分辨率有所提高，但成像圖像質量及覆蓋范圍限制了其在臨床的廣泛應用。滑動窗共軛梯度高限性反向投射重建(sliding window and conjugate-gradient highly constrained back-projection reconstruction，SW-CG-HYPR)是一種新的序列方式，這種技術基于增加局部梯度場強及相位陣列線圈，降低K空間采樣密度來提高信噪比。掃描范圍可以覆蓋整個左心室，空間分辨率、時間分辨率及信噪比較turbo FLASH及EPI均明顯提高，SW-CG-HYPR的空間分辨率可達1.2 mm×1.2 mm，Ge等[6-7]的動物實驗研究表明，SW-CG-HYPR圖像峰值信噪比較turbo FLASH及EPI所得圖像信噪比更高，且SW-CG-HYPR序列所得圖像有效減少了運動偽影。

1.4延遲增強成像

延遲增強掃描(late gadolinium enhancement，LGE)一般在靜脈注射造影劑后10～15 min進行圖像的采集，成像序列多采用反轉恢復快速梯度回波或平衡穩態自由進動序列。在臨床上該技術用于識別梗死心肌區域。活性心肌細胞間質成分較少且具有完整的細胞膜，細胞膜將對比劑限制在細胞外組織間隙中，使之不能進入細胞內，隨著增強掃描時間的延長，組織間隙的造影劑被洗脫，并不會造成延時強化。急性心肌梗死后，梗死心肌細胞膜破裂，對比劑進入細胞內，對比劑洗脫延時，造成T1值明顯縮短，在圖像上顯示高信號；而陳舊性心肌梗死的患者壞死心肌區被瘢痕組織取代，細胞外間隙較正常心肌的細胞外間隙明顯增大，造影劑沉積在細胞外間質中，造成洗脫時間延長，延時增強。延時增強過程中應用了反轉恢復脈沖，旨在消除正常心肌的信號，反轉時間是LGE主要的成像控制參數，直接影響成像的質量。反轉時間主要受給藥后時間的影響，為了清晰顯示梗死心肌的范圍，在進行核磁共振成像(MRI)掃描前需要調整反轉時間[8-9]。LGE對急性心肌梗死及瘢痕的檢出率非常高。Ibrahim等[10]研究顯示，LGE診斷急性心肌梗死的敏感性與單光子發射計算機斷層掃描(SPECT)相比分別為99%和94%。Schelbert等[11]研究顯示LGE較小劑量多巴胺負荷對未發現陳舊性心肌梗死灶檢出率更高。

2CMR在冠心病的應用

2.1CMR在慢性缺血性冠心病的應用

2.1.1靜息-負荷灌注試驗

心肌低灌注是冠心病發展病程中最早可被檢測的生理異常狀態。對于冠狀動脈狹窄<75%的患者，在靜息狀態下，由于側支循環的代償性擴張能力，可使心肌灌注血流量維持在正常水平，MRI首過灌注圖像未見異常表現。在注入血管擴張藥(如腺苷或潘生丁)后，冠狀小動脈失去再擴張能力，狹窄冠狀動脈供血區血流灌注量相對減少，而表現為灌注圖像低信號。心肌首過灌注減低主要表現為灌注缺損和灌注延遲，國外常用半定量心肌灌注指標，如最大信號強度、達高峰時間、時間信號曲線下面積、最大斜率及心肌灌注儲備指數等來評估缺血心肌。

MRI比SPECT有更高的空間分辨率和時間分辨率，能提供更好的組織特性信息。靜息-負荷灌注對于冠心病有較高的診斷價值，Michèle 等[12]發布的一項納入55項研究的meta分析表明，CMR負荷灌注診斷冠心病有較高的敏感性和特異性，分別為89%和86%。Greenwood等[13]發表的隨機對照試驗結果與之相仿，CMR靜息-負荷灌注比SPECT有更高的敏感性和陰性預測值，以及相同的特異性和陽性預測值。另外有研究報道，與冠狀動脈造影下檢測的心肌血流儲備分數相比，負荷灌注評估冠狀動脈狹窄(心肌血流儲備分數<0.75)的敏感性、特異性及準確性分別達91%、90%和91%[14]。

2.1.2大劑量多巴酚丁胺負荷試驗

大劑量多巴酚丁胺[40 μg/(kg·min)]可短期增加心肌收縮力和心率血壓乘積，使心肌耗氧量增加，誘發心肌缺血，正常的冠狀動脈有良好的儲備功能，心肌供氧-耗氧平衡，狹窄的冠狀動脈儲備功能低下，未能及時給心肌供養，導致相應節段心肌室壁的運動異常。CMR清晰顯示各節段心肌的收縮、舒張室壁運動變化而達到評估缺血心肌的目的。大劑量多巴胺負荷超聲及大劑量多巴胺負荷MRI均是診斷心肌缺血的可靠檢查，近年來多項研究表示大劑量多巴胺負荷MRI比大劑量多巴胺負荷超聲對診斷缺血性心臟病更有價值。Nagel等[15]單項研究表示大劑量多巴胺負荷MRI與大劑量多巴胺負荷超聲敏感性、特異性分別為86.2%、74.3%和85.7%、69.8%，這種結果可能由于CMR空間分辨率較高，能夠清晰顯示心肌邊界及在肥胖及肺氣腫患者檢查亦有較好的圖像質量所致。另外，文獻報道大劑量多巴胺負荷MRI與其他使用多巴酚丁胺負荷的檢查安全性及不良反應相仿[16]。

2.1.3小劑量多巴胺負荷試驗

靜息狀態下存活心肌及梗死心肌均可表現為運動功能障礙，但前者具有收縮功能儲備，給予正性肌力藥物下可恢復收縮功能。在小劑量多巴胺負荷下[10 μg/(kg·min)]，存活心肌運動增強，室壁增厚，而死亡心肌無反應。一般來說，表現為運動減弱或不運動的心肌節段在低劑量多巴胺負荷后，室壁增厚至少2 mm才被考慮為存活心肌，反之為死亡心肌。小劑量多巴胺負荷試驗鑒別心肌梗死后存活心肌，是預測心功能恢復可靠、安全的檢查[17-18]。區分心肌梗死后不可逆性受損心肌和可挽救活性心肌對臨床的治療具有重要價值。有研究表明慢性閉塞性冠心病患者中，小劑量多巴胺負荷試驗識別出活性心肌的患者再灌注術后心功能恢復明顯[19]。

2.2CMR在急性心肌梗死中的應用

CMR對ST段抬高型及非ST段抬高型心肌梗死均有較高的診斷價值，CMR可識別急性心肌梗死，準確評估危險心肌的區域，發現微血管梗阻及心肌缺血等急性心肌梗死后遺癥。另外，CMR能夠預測冠狀動脈再通后心功能恢復的可能性。這些獨特的性能較傳統左室容積、射血分數等對冠心病的評價更有意義。

2.2.1心肌水腫

急性心肌梗死及再灌注術后，心肌內自由水含量增加，T2橫向弛豫延長，MRI T2表現為高信號。心肌水腫持續2～3周再緩慢消退，是鑒別陳舊性及急性心肌梗死的重要手段。發生在急性心肌梗死后的心肌水腫區，又稱缺血危險區，包括梗死區域(LGE高信號區)及可挽救區(缺血危險區除去梗死區域部分)。有研究表明，存在心肌水腫的患者在半年內不良心臟事件(包括再次心肌梗死、心力衰竭、死亡)的發生率高于不存在心肌水腫的患者[20]。Eitel等[21-22]對急性心肌梗死患者再灌注治療后的可挽救心肌進行量化，發現心肌挽救指數(可挽救區/危險區域)大于組內中位數的患者在短、長期的死亡發生率明顯減低。另外，有學者發現，急性心肌梗死早期，甚至在心肌酶指標異常之前，呈現為心肌水腫狀態，在MRI上表現為T2高信號，因此記錄心肌水腫存在及追蹤其區域相關冠狀動脈顯得尤為重要[23]。

2.2.2微血管梗阻及心肌出血

早期再灌注心肌已成為急性心肌梗死的首要治療手段。但近年來發現，盡管血管成功再通，仍有約30%的患者出現微血管梗阻(microvascular obstruction，MO)現象而不能夠完全恢復血流灌注。此現象可能由于毛細血管壞死、血栓碎片堵塞小動脈、急性炎癥、血小板異常聚集及小血管痙攣等導致部分心肌呈現無復流現象[24]。首過灌注、早期增強、LGE均可用于評估MO。LGE精確描繪MO范圍，表現為高信號的梗死心肌內的低信號灶。MO的程度獨立于梗死面積和射血分數，是左室心肌反向重構及臨床不良后果的預測因素[25-26]。另外，MO在數周內緩慢縮小，較少持續一個月，因此它并不是慢性梗阻的特征。

心肌梗死后由于血管內皮細胞壞死、損傷，細胞間隙擴大，紅細胞可穿透血管溢出到心肌內，導致心肌出血。心肌內紅細胞還原血紅蛋白被氧化為正鐵血紅蛋白，順磁性增加，縮短了T2弛豫時間，在MRI圖像上表示為T2低信號。多個研究已證實了MRI T2圖像在檢測心肌出血中的應用價值[27-28]。

3心肌梗死后存活心肌的評估

現較多學者認為，LGE高信號區與真實心肌梗死范圍有高度一致性。許多動物實驗結果表明，心臟延時強化范圍經病理證實為死亡心肌。梗死心肌的透壁程度現已被用于心肌梗死再灌注后心功能恢復的評估；有文獻表明當心肌透壁程度<25%時，再灌注后心功能恢復的可能性更大(梗死節段心肌舒張末期厚度明顯增長)，當透壁程度>75%時，再灌注對心功能恢復似乎并不起作用[29]。另外，SHAH等研究表明左室收縮功能異常的慢性冠心病患者，LGE透壁程度與遠期病死率密切相關[11,30]。Roes等[31]研究證實這一觀點，表明LGE透壁程度較左室射血分數及左室容積更能預測患者的遠期病死率。

總之，CMR作為一種無創、無輻射的技術，能夠提供整體心功能、節段性室壁運動及心肌血流灌注、活性心肌等信息，對急、慢性冠狀動脈疾病的診斷、血管再通術后的評價、遠期療效的評估有重要應用價值，有望成為常規的心血管檢查之一。

[ 參 考 文 獻 ]

[1]Hundley WG, Bluemke DA, Finn JP,et al.ACCF/ACR/AHA/NASCI/SCMR 2010 expert consensus document on cardiovascular magnetic resonance[J].Circulation,2010,121(22):2462-2508.

[2]Krishnamurthy R, Cheong B, Muthupillai R,et al.Tools for cardiovascular magnetic resonance imaging[J].Cardiovasc Diagn Ther,2014,4(2):104-125.

[3]Gibson PH, Becher H, Choy JB,et al.Classification of left ventricular size: diameter or volume with contrast echocardiography?[J].Open Heart,2014,1(1):e000147.

[4]Wince WB, Suranyi P, Schoepf UJ,et al.Contemporary cardiovascular imaging methods for the assessment of at-risk myocardium[J].J Am Heart Assoc,2013,3(1):e000473.

[5]Irwan R, Lubbers DD,van der Vleuten PA,et al.Parallel imaging for first-pass myocardial perfusion[J].Magn Reson Imaging,2007,25(5):678-683.

[6]Ge L, Kino A, Lee D, et al.Myocardial perfusion magnetic resonance imaging using sliding-window conjugate-gradient HYPR methods in canine with stenotic coronary arteries[J].J Comput Assist Tomogr,2010,34:684-688.

[7]Ge L, Kino A, Griswold M, et al.Free-breathing myocardial perfusion MRI using SW-CG-HYPR and motion correction[J].Magn Reson Med,2010,64(4):1148-1154.

[8]Stirrat J, Joncas SX, Salerno M,et al.Influence of phase correction of late gadolinium enhancement images on scar signal quantification in patients with ischemic and non-ischemic cardiomyopathy[J].J Cardiovasc Magn Reson,2015,17(1):66.

[9]Horacek BM, Wang L, Dawoud F, et al.Noninvasive electrocardiographic imaging of chronic myocardial infarct scar[J].J Electrocardiol,2015,48(6):952-958.

[10]Ibrahim T,Bulow HP,Hackl T,et al.Diagnostic value of contrast-enhanced magnetic resonance imaging and single-photon emission computed tomography for detection of myocardial necrosis early after acute myocardial infarction[J].J Am Coll Cardiol,2007,49(2):208-216.

[11]Schelbert EB,Cao JJ,Sigurdsson S,et al.Prevalence and prognosis of unrecognized myocardial infarction determined by cardiac magnetic resonance in older adults[J].JAMA,2012,308(9):890-896.

[12]Michèle H,Georges F,Guillaume N,et al.Meta-analysis of the diagnostic performance of stress perfusion cardiovascular magnetic resonance for detection of coronary artery disease[J].J Cardiovasc Magn Reson,2010,12:29.

[13]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[J].Lancet,2012,379(9814):453-460.

[14]Jogiya R, Kozerke S, Morton G, et al.Validation of dynamic 3-dimensional whole heart magnetic resonance myocardial perfusion imaging against fractional flow reserve for the detection of significant coronary artery disease[J].JACC,2012,60(8):756-765.

[15]Nagel E,Lehmkuhl HB,Bocksch W,et al.Noninvasive diagnosis of ischemia-induced wall motion abnormalities with the use of high-dose dobutamine stress MRI:comparison with dobutamine stress echocardiography[J].Circulation,1999,99(6):763-770.

[16]Wahl A,Paetsch I,Gollesch A,et al.Safety and feasibility of high-dose dobutamine-atropine stress cardiovascular magnetic resonance for diagnosis of myocardial ischaemia:experience in 1 000 consecutive cases[J].Eur Heart J,2004,25(14):1230-1236.

[17]Kirschbaum SW, Rossi A, van Domburg RT,et al.Contractile reserve in segments with nontransmural infarction in chronic dysfunctional myocardium using low-dose dobutamine CMR[J].JACC Cardiovasc Imaging,2010,3(6):614-622.

[18]Mordi I, Stanton T, Carrick D,et al.Comprehensive dobutamine stress CMR versus echocardiography in LBBB and suspected coronary artery disease[J].JACC Cardiovasc Imaging,2014,7(5):490-498.

[19]Glaveckaite S, Valeviciene N, Palionis D,et al.Prediction of long-term segmental and global functional recovery of hibernating myocardium after revascularisation based on low dose dobutamine and late gadolinium enhancement cardiovascular magnetic resonance[J].J Cardiovasc Magn Reson,2014,16:83.

[20]Rman SV,Simonetti OP,Winner MW,et al.Cardiac magnetic resonance with edema imaging identifies myocardium at risk and predicts worse outcome in patients with non-ST-segment elevation acute coronary syndrome[J].J Am Coll Cardiol,2010,55(22):2480-2488.

[21]Eitel I, P?ss J, Jobs A,et al.Left ventricular global function index assessed by cardiovascular magnetic resonance for the prediction of cardiovascular events in ST-elevation myocardial infarction[J].J Cardiovasc Magn Reson,2015,17:62.

[22]Eitel I,Steffen D,Suzanne W,et al.Long-term prognostic value of myocardial salvage assessed by cardiovascular magnetic resonance in acute reperfused myocardial infarction[J].Heart,2011,97:2038-2045.

[23]Ruder TD, Ebert LC, Khattab AA,et al.Edema is a sign of early acute myocardial infarction on post-mortem magnetic resonance imaging[J].Forensic Sci Med Pathol,2013,9(4):501-505.

[24]Li JH, Yang P, Li AL,et al.The preventive effect of garlicin on a porcine model of myocardial infarction reperfusion no-reflow[J].Chin J Integr Med,2014,20(6):425-429.

[25]Klug G, Mayr A, Schenk S.Prognostic value at 5 years of microvascular obstruction after acute myocardial infarction assessed by cardiovascular magnetic resonance[J].J Cardiovasc Magn Reson,2012,14:46.

[26]Meimoun P, Clerc J, Ghannem M,et al.Non-invasive coronary flow reserve is an independent predictor of exercise capacity after acute anterior myocardial infarction[J].Ann Cardiol Angeiol,2012,61(5):323-330.

[27]Basso C,Corbetti F,Silva C,et al.Morphologic validation of reperfused hemorrhagic myocardial infarction by cardiovascular magnetic resonance[J].Am J Cardiol,2007,100:1322-1327.

[28]van den Bos EJ,Baks T,Moelker AD,et al.Magnetic resonance imaging of haemorrhage within reperfused myocardial infarcts:possible interference with iron oxide-labelled cell tracking?[J].Eur Heart J,2006,27:1620-1626.

[29]Altiok E, Tiemann S, Becker M,et al.Myocardial deformation imaging by two-dimensional speckle-tracking echocardiography for prediction of global and segmental functional changes after acute myocardial infarction:a comparison with late gadolinium enhancement cardiac magnetic resonance[J].J Am Soc Echocardiogr,2014,27(3):249-257.

[30]Shah DJ, Kim HW,James O,et al.Prevalence of regional myocardial thinning and relationship with myocardial scarring in patients with coronary artery disease[J].JAMA,2013,309(9):909-918.

[31]Roes SD,Kelle S,Kaandorp TA, et al.Comparison of myocardial infarct size assessed with contrast-enhanced magnetic resonance imaging and left ventricular function and volumes to predict mortality in patients with healed myocardial infarction[J].Am J Cardiol,2007,100(6):930-936.

Value of Cardiac Magnetic Resonance Assessment of Ischemic Heart Disease

YANG Yang1,SHEN Bixian1,2

(1.GuangdongMedicalCollegeGraduateSchool,Zhanjiang524019,Guangdong,China； 2.DepartmentofRadiology,ShenzhenNanshanHospital,Shenzhen518000,Guangdong,China)

【Abstract】The incidence of cardiovascular diseases is increasing in China, and ischemic heart diseases have a high mortality, recurrence rate and disability rate.As such, the diagnosis and evaluation of coronary heart disease are important.Cardiac magnetic resonance(CMR) time and spatial resolution has improved with the development of software and hardware technology.Additionally CMR has the advantages of multi-parameter, multi-sequence and arbitrary orientation.CMR can provide information of the overall cardiac function, regional ventricular function, myocardial perfusion and myocardial viability in one single examination.The article will discuss the CMR imaging technology and the value in the ischemic cardiac disease.

【Key words】Coronary heart disease;Magnectic resonance imaging;Myocardial perfusion;Stress test

收稿日期：2015-11-16修回日期：2015-12-23

【中圖分類號】R54

【文獻標志碼】A【DOI】10.16806/j.cnki.issn.1004-3934.2016.02.000

作者簡介：楊洋(1987—)，在讀碩士，主要從事心血管影像研究。Email：617589446@qq.com通信作者：沈比先(1958—)，主任醫師，主要從事心血管影像研究。Email：sbxchengguo@163.com