心臟磁共振在尿毒癥性心肌病中的應用進展

崔亞東， 張旻， 陳敏

終末期腎病(end-stage renal disease，ESRD)或慢性腎臟疾病(chronic kidney disease，CKD)是所有腎臟疾病的終末期，此類患者心血管疾病的發生風險明顯增高，ESRD患者心血管疾病病死率較普通人群高10～30倍，心血管并發癥在所有ESRD患者死亡原因中約占50%[1]。盡管ESRD患者往往具有動脈粥樣硬化的風險因素，但這些患者的死亡原因主要是左心室肥厚和充血性心力衰竭[2]。尿毒癥患者心臟異常改變也稱為尿毒癥性心肌病[3]。本文就心臟磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)技術在尿毒癥性心肌病中的應用進行綜述。

尿毒癥性心肌病概述

尿毒癥性心肌病是ESRD患者中壓力超負荷、容量超負荷和尿毒癥狀態等諸多因素的綜合后果，是ESRD患者的常見并發癥，也是最常見的死亡原因之一[3]，病理改變特點主要為肌細胞增生肥大，供血相對減少，導致心肌細胞間質纖維化及心室重構，最后引起心室肥厚，舒張、收縮功能下降[4]；表現為左心室肥厚、左心室擴張、左心室收縮及舒張功能不良，與其他類型心肌病的病理改變類似[5]。這些表現反映了腎功能受損對心肌的影響，實際上，這種改變在慢性腎臟疾病早期就已經出現[6]。在血液透析(hemodialysis,HD)過程中，由于輸血、鐵攝入或溶血等原因會引起心肌鐵沉積，從而導致心功能障礙[7]。ESRD患者還可發生心包炎和心包積液，具體病因不明，可能是由于尿毒癥物質的聚集[8]。

CMR對心臟結構和功能的評價

臨床主要應用超聲心動圖評價ESRD患者心臟結構和功能的異常，但經胸超聲心動圖(transthoracic echocardiography，TTE)對于心肌質量的評價對透析的時相有著高度依賴性；不同操作者之間測量的差異性很大；與CMR相比，往往高估心肌質量[2]。CMR能夠更為精準地評價心臟結構和功能，已成為評價心功能的“金標準”[9]。

CMR能夠顯示透析治療對患者心臟結構和功能的影響。Hunold等[10]研究發現透析期間舒張末期容積、收縮末期容積、每搏輸出量明顯下降，射血分數未見明顯改變，左心室心肌質量略有升高。Kramer等[11]的研究同樣發現患者透析后左心室舒張末容積、收縮末容積、每搏輸出量減低，而射血分數、心肌質量無顯著改變。Wald等[12]通過CMR比較傳統透析(conventional hemodialysis，CHD)和中心夜間血液透析(In-centre nocturnal hemodialysis，INHD)兩種治療方式患者心血管事件發生率的高低；結果顯示轉為INHD患者1年隨訪后心肌質量減低，而CHD患者平均心肌質量增加；與CHD患者組相比，INHD患者組心肌質量降低幅度更大，說明相對于CHD，INHD對于ESRD患者心血管更有益處。

類似于超聲心動圖的斑點追蹤技術(speckle tracking echocardiography,STI)，CMR還可以應用標記CMR技術進行掃描，或在電影序列基礎上應用特征追蹤后處理軟件進行處理，能夠量化局部心肌內運動，即心肌應變參數[13]。

Odudu等[14]首次應用標記CMR技術研究HD患者和健康志愿者之間心肌收縮峰值周向應變(peak-systolic circumferential strain，PSS)、舒張峰值應變率(peak diastolic strain rate,PDSR)、左心室不同步性等參數，結果發現HD患者PSS較健康志愿者明顯減低。PSDR在HD患者組較對照組減低，說明HD患者心臟舒張功能受損。HD患者室間隔及側壁PSS較其他節段明顯減低，說明HD患者心肌運動局部不均勻。HD患者應變達峰時間離散程度較對照組明顯增高，反映了患者左心室不同步。

右心室功能是心衰患者預后的獨立預測因素[2]。評估右心室的結構和功能是CMR 的一個獨特優勢。目前對于CKD患者右心室結構和功能的研究局限于超聲心動圖[15,16]，尚未有應用CMR的相關文獻報道。

CMR除了能夠對心臟結構和功能進行準確分析外，還可以提供心肌組織特征學信息[17]。

CMR對心肌纖維化的評價

盡管心內膜心肌活檢術是評價心肌纖維化特異性最高的檢查手段，但為有創性檢查，并且由于采樣誤差，其敏感性較低[18]。隨著CMR近幾年的快速發展，新的技術日趨成熟，逐漸在臨床得到應用。

1.釓對比劑延遲增強技術

釓對比劑延遲增強(late gadolinium enhancement, LGE)技術通過靜脈注射細胞外間隙對比劑Gd-DTPA，對比劑在病變部位聚集，表現為高信號，從而使病變心肌得以顯示[19，20]。很多研究已經證實延遲強化與組織病理學有著良好的一致性[21]，能夠區分缺血性和非缺血性心肌病，并可對非缺血性心肌病的亞型進行鑒別，對病變的部位和范圍進行準確評估[22]。

釓對比劑延遲增強技術能夠分析心肌組織特征，識別ESRD的心血管疾病亞型，對深入了解尿毒癥心肌病的發生機制提供了新的途徑[2]。Mark等[23]對ESRD患者進行心臟增強磁共振檢查，發現兩種延遲強化模式，一種為心內膜下延遲強化，代表心肌梗死，另一種為彌漫性心肌延遲強化，代表尿毒癥心肌病改變。deFilippi等[24]的研究同樣發現以上兩種延遲強化模式，并且出現延遲強化的患者肌鈣蛋白T(Troponin T，TnT)高于無延遲強化的透析患者，說明尿毒癥心肌病與心肌損傷有關。Schietinger等[25]將HD患者心臟增強磁共振檢查釓劑延遲強化表現分為三種類型，分別為心內膜下延遲強化、彌漫性延遲強化及局灶性非梗死形式延遲強化，研究發現梗死心肌信號與正常心肌的信號差異是三種類型中最大的，而且延遲強化心肌質量與透析持續時間存在一定相關性。

釓對比劑延遲增強雖然對顯示心肌纖維化病變優勢明顯，但無法對病變嚴重程度進行定量分析。延遲強化對病變組織的顯示依靠其與鄰近正常心肌的信號差異對比，對于彌漫性或輕微心肌纖維化，病變心肌與正常心肌缺乏這種差異，因此無法在反轉序列中得以顯示[19，26]。除了心肌纖維化，炎癥、水腫等細胞外容積增加時延遲強化都可以出現[26]。雖然近年來的研究表明通過選擇合適的對比劑以及降低劑量，腎功能不全患者發生腎源性纖維化(nephrogenic systemic fibrosis，NSF)的風險已經很低[27]，但對于ESRD患者應用對比劑應謹慎[25]。

2.T1 mapping

近幾年新興的T1mapping可以測得組織縱向弛豫時間，即T1值，每個像素的信號強度與心肌體素的縱向弛豫時間(T1值)對應，因此可以對心肌的組織特征進行定量分析，無需正常心肌信號作對比參照。心肌活檢證實，T1mapping與心肌纖維化有著緊密的相關性[28，29]，尤其對彌漫性心肌纖維化有著較高的診斷靈敏度，彌補了傳統磁共振圖像的局限性[19，30]。根據是否應用對比劑，可將其分為初始T1mapping及對比劑注射后的T1mapping。

T1mapping能夠識別CKD患者心肌異常改變。Rutherford等[31]研究發現透析患者組初始T1值較對照組明顯升高，初始T1值與左心室心肌質量指數有著良好的相關性，但與左心室射血分數無相關性；將T1值與臨床指標進行相關性分析，發現室間隔初始T1值與高敏感肌鈣蛋白T(hs-tropT)和校正后Q-T間期(QTc)相關，而后者與心源性猝死相關，說明心肌組織T1值可能與患者預后存在相關性。Graham-Brown等[32]的研究同樣發現透析患者組初始T1值高于對照組，且以室間隔為著，而初始T1值與透析時長并無明顯相關性。但Wang等[33]的研究表明ESRD患者組與對照組相比，初始T1值并無顯著差異，可能與掃描設備以及掃描參數不同有關。

總之，在很多心臟疾病的發展過程中，心肌纖維化是一種普遍的病理改變，T1mapping在疾病的診斷、預后和療效評估等方面起到類似生物標記物的作用[19，34]，在尿毒癥性心肌病中同樣有著廣闊的應用前景，但目前研究較少，樣本量較小，對于T1mapping的病理生理學基礎、是否會隨著治療發生改變、是否與心血管風險相關等諸多問題，還需進一步研究和探討[31]。同時T1mapping受掃描序列、場強、心動周期、采樣區域、對比劑注射量、對比劑弛豫效能、注射對比劑后圖像采集時間、腎功能等諸多因素的影響[19，30，35-37]。對于T1mapping的技術規范，還需要更多大樣本的臨床研究[30]。

3.細胞外容積

在T1mapping的基礎上，還衍生了一些后處理技術，較為常用的就是細胞外容積(extracellular volume，ECV)。ECV成像是一種利用T1mapping測量對比劑注射前、后T1值和紅細胞壓積值并進行計算后處理得到的圖像，反映了未被心肌細胞占據的組織所占的體積分數[30]。ECV較初始T1mapping及注射對比劑后的T1mapping有著更好的可重復性和敏感性，可以發現不典型彌漫性纖維化以及對比劑延遲強化所不能發現的細微心肌病變[38，39]。

Edwards等[40]首次應用CMRT1mapping和ECV對CKD患者心肌彌漫性纖維化進行研究，納入CKD患者、腎功能正常的高血壓患者以及健康志愿者各43例，發現三組之間左心室容量及左心室射血分數無明顯差異，只有5%的CKD患者和5%的高血壓患者出現左心室心肌肥厚。CKD患者初始T1值較對照組和高血壓患者組升高，注射對比劑后的T1值較對照組和高血壓患者組減低，ECV較對照組和高血壓患者組明顯升高。T1值和ECV都與收縮功能受損相關，而與傳統的心血管危險因素無關，這說明T1mapping、ECV與尿毒癥性心肌病早期改變相關，是不良心血管事件的重要預測因素。

釓對比劑并非心肌纖維化特異性對比劑，ECV增大也并非特異性地針對間質纖維化的出現，任何影響間質容積改變的因素都可引起ECV的變化[30]。其次，ECV無法區分不同亞型的纖維化，并且ECV的計算需要釓對比劑的應用，尚需考慮ESRD患者發生NSF的風險。

磁共振波譜對心肌代謝的評價

磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)是目前測定活體內某一組織區域化學成分的唯一無創性技術。目前應用于臨床的MRS主要是1H、31P的波譜。其中31P-MRS能夠檢測心肌內磷酸肌酸(Pcr)、三磷酸腺苷(ATP)以及細胞內PH值，反映心肌代謝情況[41]。Ogimoto等[42]研究發現透析患者PCr/β-ATP減低，并且與透析時間呈負相關。Malatesta-Muncher等[43]研究發現透析患者PCr/β-ATP減低，而這些患者收縮功能是正常的。說明心肌細胞代謝改變早于功能改變，MRS對于早期發現透析患者心肌病變有重要臨床意義。

T2*WI對心肌鐵沉積的評估

由于心肌鐵沉積引起的心衰預后很差，因此早期識別心肌鐵過載對于早期治療非常重要[44]。鐵質會導致T2*弛豫時間縮短，因此通過T2*WI能夠量化心肌內鐵沉積[45]。然而，Tolouian等[7]和Ghoti等[46]的研究應用T2*WI MRI并沒有發現透析患者心肌內鐵質沉積，對于此結論需進一步探究，一種可能的原因是由于靜脈注射鐵劑量尚不足以沉積在心肌[7]。

CMR對ESRD患者心包病變的評價

CMR不僅能夠觀察心包厚度、心包積液，Gd增強檢查還能發現心包強化，提示心包炎癥[8]。在復雜的心包疾病中，CMR有助于鑒別診斷。臨床上主要應用超聲對心包改變進行檢查，目前尚未有應用CMR評估ESRD患者心包改變的文獻報道。

CMR對心外膜脂肪的定量分析

相關研究表明CKD患者心外膜脂肪與心血管事件風險相關[47]。CMR不僅能夠測量心外膜脂肪厚度，還能對脂肪容量進行定量分析[48]。但尚未有CMR對CKD患者心外膜脂肪進行評估的文獻報道。

總結與展望

CMR是目前唯一能夠對心臟進行“一站式”檢查的技術手段，在尿毒癥性心肌病中，除了能夠對心臟結構和功能進行準確分析之外，對比劑延遲強化能夠識別心肌纖維化，T1mapping和ECV較LGE更敏感，能夠發現細微和彌漫性心肌纖維化，并且能夠進行精確定量評估。其中，初始T1mapping無需使用對比劑，避免了ESRD患者中NSF的發生，有著廣闊的應用前景。此外，MRS能夠對心肌物質及代謝進行評估，T2*WI能夠檢測心肌鐵沉積。CMR還能在評估ESRD患者心包改變、測量心外膜脂肪容量等方面發揮重要作用。總之，CMR對于尿毒癥性心肌病的病理生理學研究、病情評估、判斷預后及療效評價等方面有重要臨床意義。

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