CMR對法洛四聯癥患者術后隨訪應用新進展

周星，胡玉龍，王茸，尤濤，劉興光*

法洛四聯癥(tetralogy of fallot，TOF)是最常見的紫紺型先天性心臟病[1]。Lillehi等[2]在1954年第一次報道心臟開放手術進行解剖修復法洛四聯癥。從那時起，患者隨著早期手術，預后得到了顯著改善。目前手術死亡率低于2%[3]，最近的報告顯示30年存活率接近90%[4]。然而，手術治療通常不能完全恢復正常的心臟解剖和功能關系，為提高患者的生存質量，術后長期隨訪以及進一步干預處理非常必要。隨著MRI的飛速發展，心臟磁共振成像(cardiac magnetic resonance，CMR)已成為法洛四聯癥患者術后隨訪的首選影像學檢查方法[5]。目前CMR成像的序列有：①用于形態學檢查的黑血和亮血技術：結合心電門控，初步顯示各心腔的排列關系、心臟大血管的連接關系以及大血管的排列關系，常用的序列包括壓脂T2WI和不壓脂T2WI。②功能學檢查成像：常用的序列是穩態自由進動梯度回波(steady-state free precession，SSFP)電影序列，掃描切面包括四腔心、三腔心、從瓣膜到心尖短軸切面及左心室兩腔心，可以反映心室肌和瓣膜的運動情況，尤其是可利用短軸切面來評價左、右心室功能，計算射血分數、舒張末期、收縮末期容積及容積指數，心搏量、心輸出量和心肌質量等，是目前無創評價心功能的金標準[6]。③心肌首過灌注成像：一般在快速T1WI序列基礎上采用反轉恢復快速小角度激勵序列，釓對比劑用量0.1 mmol/kg，注射速率4～6 mL/s，對比劑注射完后同流率追加20 mL生理鹽水；重點反映心肌毛細血管灌注情況。④釓對比劑延遲強化成像：常用的序列是結合心電門控相位敏感反轉恢復序列(Turbo Flash)，掃描方法是在首過灌注掃描結束后，追加釓對比劑后10～15 min開始掃描，釓對比劑用量0.1 mmol/kg，注射速率2.5～3 mL/s，對比劑注射完后同流率追加20 mL生理鹽水，主要反映心肌壞死纖維化和手術瘢痕等。⑤血流成像：包括相位對比成像技術和4D-flow技術，可測定血流量、評價瓣膜功能、準確測量心臟大血管狹窄局部的噴射血流速度等。⑥對比增強MR血管成像：主要反映心臟大血管的解剖結構。此外，還有用于心肌應力分析技術、T1-mapping、T2-mapping定量分析技術、心肌波譜技術等。在TOF患者術后評價中，CMR多種成像序列方法可互相補充，不僅可以清晰顯示心臟及大血管的解剖結構，還能對心功能及血流動力學提供全面的評價，且可重復應用。因此，在對TOF術后干預措施類型和時機的決策制定中，越來越多的TOF術后患者需要進行CMR隨訪。

1 法洛四聯癥患者術后右心室容積和功能的評估

1.1 法洛四聯癥患者術后右心室容積和功能評估的臨床意義

法洛四聯癥患者外科修補術包括室間隔缺損封堵術和右心室流出道梗阻解除術，手術目的是建立接近正常生理狀態的血流動力學。但TOF手術常累及肺動脈瓣膜和瓣環功能，肺動脈瓣返流導致右心室擴張，影響右心室功能[1]。蘇金花等[7]研究發現TOF根治術后短期內患兒右心室收縮功能便受到較大影響，這在術后早期和兒童期患者還可以耐受，而在許多情況下，TOF術后的成年人正面臨著心律失常和心臟猝死的危險[8]，近幾十年來已經受到越來越多的關注。Yim等[9]研究認為TOF術后的兒童右室容積負荷是右心室彌漫纖維化的一個危險因素。右心室失代償后往往誘發心律失常、運動不耐受、心衰和死亡[10]。重度慢性肺動脈返流已被報道是右心室擴張和心律失常的主要原因[6]，其治療方案是肺動脈瓣置換術。TOF術后患者有中度或重度肺動脈瓣返流(返流分數≥25%)為肺動脈瓣置換標準[11]，但手術干預的最佳時機目前仍存在爭議[12]。這些患者在行影像學評估時，監測右心室體積和功能是必須的。

1.2 CMR在法洛四聯癥患者術后右心室功能和容積評價中的應用

超聲心動圖是心血管成像的首選方式，是一種應用最廣、最具經濟效益的成像方式，但由于右心室不對稱的解剖形狀，超聲在評估右心室容積、心功能、肌小梁結構和右心室長短軸測量時仍然具有挑戰性。MRI被廣泛接受為TOF術后右心室評估的金標準[6，13]。CMR短軸電影序列可逐層可視化測量右心室容積和功能，可以定量評估右心室容積、質量、每搏輸出量、射血分數。法洛四聯癥患者右心室壁增厚，肌小梁肥厚，CMR在術后右心室容積測量勾畫心內膜時必須判定是否包括或者排除肌小梁之間的空腔血流信號存在一定困難，逐層沿右心室肌小梁外層和致密心肌內層勾畫測量右心室容積重復性較好，特別是舒張末期，但不一定是最準確的，尤其是在右心室肥大的情況下，右心室的長軸位移大于左心室，所以在測量右心室容積時定位右心室基底部第一短軸層面尤為重要。在術后，右室流出道薄壁無運動功能的區域應納入右心室容積，一直到肺動脈瓣環水平。有研究顯示CMR在術后測量右心室舒張末期容積的組內相關系數是0.966，收縮末期容積是0.932，射血分數是0.817，質量是0.831，重復性較好[5]。

1.3 法洛四聯癥患者術后右心功能和容積CMR評價參數

美國和歐洲的指南[14]建議通過使用多個變量來評估右心室的功能，如三尖瓣環收縮期位移(tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE)和三尖瓣環收縮期運動峰值速度(tricuspid annulus peak systolic velocity，TAPSV)、心肌做功指數(myocardial performance indexes，MPI)和心室面積變化分數(fractional area change，FAC)等。這些變量已經在冠心病和心肌病患者中得到驗證。但對于慢性肺動脈返流伴重度右室擴大的TOF患者，TAPSE、TAPSV、MPI、FAC數據的可靠性并不高。由于右心室解剖結構和肌肉纖維組成與左心室不同[15]，使得正常右心室的收縮模式與左心室不同，縱向縮短是右心室收縮的主要動力。Selly等[16]通過對比研究常規超聲心動圖、實時三維超聲心動圖與MRI 3種檢查手段在TOF患者肺動脈瓣置換術后對右心室體積和功能的準確性，認為常規心臟超聲心動圖對TOF術后患者的右心室體積和功能的評估具有挑戰性，在評估右心室射血分數時，常規超聲心動圖與MRI測量數據的相關性不佳；而在TOF患者術前和術后的影像評估中，實時三維超聲心動圖和MRI之間有很好的相關性，但與MRI相比，實時三維超聲心動圖低估了右心室體積，而且可行性仍然有限。Soslow等[17]研究認為使用CMR測量的TAPSE和右心室射血分數的相關性不高。Tang等[3]通過研究認為計算機建模和右心室壓力可被用作判別TOF患者肺動脈瓣置換術后右室功能評價的工具。

右心室充盈受限是右心室舒張功能障礙的特征性改變。TOF患者術后右心室充盈受限的原因尚不清楚，有文獻報道可能的原因有患者年齡、性別、手術時機、術中在右心室側關閉室間隔、肺動脈返流等[18]。劉輝等[1]通過3.0 T MRI相位對比磁共振成像(phase contrast-magnetic resonance imaging，PC-MRI)對27例TOF術后隨訪患者三尖瓣血流評估，與超聲心動圖結果進行對照研究，探討PC-MRI評價TOF術后患者右心室舒張功能的準確性。研究結果顯示，PC-MRI 測量的三尖瓣峰值流速比值及峰值流率比值能夠正確判斷右心室舒張功能。右室流出道的收縮功能可作為TOF術后評價患者右室功能的可靠指標，是決定肺動脈瓣置換術時機選擇的一個有效參數[19]。左右心室心肌纖維的排列不同，因此需要進行心室多個切面的成像來準確評價左、右心室不同方向收縮和舒張的幅度。心臟磁共振電影可全面、重復地顯示心肌收縮和舒張功能。TOF術后常會出現右束支傳導阻滯，并導致不同步的心室運動，Jing等[20]利用CMR電影短軸序列，定制特征跟蹤算法計算左右心室的應變曲線，通過觀察變應曲線的時間偏移和心室內不同步指數可以量化患者不同步的心室運動，并可作為新的方法有助于確定不同步心室運動對心室功能障礙的影響研究。Chang等[21]通過組織相位圖(tissue phase mapping，TPM)對47例TOF術后患者和38名正常志愿者對比研究發現，在保留了左室心功能的患者中，組織相位圖可以提供左心室局部運動和扭轉功能早期異常的信息。

2 CMR對于法洛四聯癥術后運動能力的評價

Yap等[22]通過對運動能力和CMR參數的關系研究發現，TOF術后患者的收縮壓峰值、代謝當量、耗氧量峰值都要比正常對照組低。CMR所獲得的右室、左室舒張末期容積，右室心搏量和左室前負荷，和心肺運動測試所獲得的高耗氧量峰值、代謝當量呈正相關，認為CMR可被用于預測成人TOF術后的心室運動能力。Li等[19]通過回顧性分析25例TOF術后患者的CMR資料和心肺運動試驗的臨床資料和結果，闡明肺動脈瓣置換術后右心室不同部分容積負荷的變化，明確右心室功能與運動能力的關系。通過多因素分析顯示，右室流出道射血分數是評價運動能力的獨立預測因子。

3 法洛四聯癥患者術后血流動力學CMR評估

3.1 法洛四聯癥患者術后肺血流動力學評估

超聲心動圖對肺動脈瓣反流程度的評定目前多采用半定量標準，并且和操作者經驗有關，目前尚缺乏準確、客觀的定量指標。近年來，有學者對TOF術后患者進行隨訪研究，提出了一些定量評定的方法。劉輝等[1]對42例TOF根治術后的患者通過3.0 T相位對比磁共振定量測量TOF術后遠期患者的肺動脈反流程度，并與超聲心動圖結果進行對比分析，評價肺動脈反流與右心室容積及收縮功能的關系。結果顯示，3.0 T PCMRI測量的右心室舒張末期容積指數和收縮末期容積指數與超聲心動圖所測量的肺動脈反流嚴重程度具有良好的相關性。劉芳等[23]認為，TOF術后患者普遍存在肺動脈瓣反流，認為CMR和超聲心動圖都可無創性評價肺動脈瓣的反流程度，并且兩種技術之間有較好的相關性。肺動脈瓣反流指數是一個比較方便、準確的評估肺動脈瓣反流程度的指標。CMR相位對比流速圖可以量化肺動脈返流分數，它也可以通過左右肺動脈分支量化相對流量，并可進一步通過CMR電影成像和血管造影可視化。

3.2 法洛四聯癥術后心內血流動力學評估

Hirtler等[24]通過4D-flow MRI對TOF術后患者的右心血流動力學和渦旋特性進行評估，認為基于4D流動數據的渦度計算是評價TOF術后患者心內血流動力學變化的一種可替代方法，心內渦度的改變與右心室擴張和功能受損的進展相關。Fredriksson等[25]通過探討TOF術后患者右心室湍流動能及肺動脈反流的頻譜，以及4D血流標記與右室重構的關系。研究發現4D湍流動能標記與常規2D肺動脈返流參數相比，與右室重構有較明顯的相關性。這些結果提示肺動脈返流在TOF術后晚期并發癥的發生過程中，在血流動力學方面有著新的特點。Jeong等[26]通過采用4D-flow MRI技術來評定心室動能，認為TOF術后患者肺動脈和主動脈循環需要較大的心室動能，TOF術后患者心室動能的定量評價有望成為一個新的指標，但需要進一步研究來確定心室動能的變化是否能夠提供心室功能障礙的早期證據，并指導未來的醫療和外科干預。

4 法洛四聯癥術后其他殘留病變的評估

孫愛敏等[27]認為肺動脈瓣反流、右心室擴大和左肺動脈狹窄是TOF術后常見的并發癥，并認為TOF術后左肺動脈狹窄的發生率高達40.9%。TOF術后，CMR對肺動脈分支狹窄的顯示優于心臟超聲，CMR有效視野大，且無透聲窗限制，檢查的客觀性和重復性更強，對于管徑大于1.5 mm的肺動脈分支都可顯示，CMR增強血管成像是可多方位顯示血管的解剖形態，是評價心外大血管畸形糾正情況最理想的方法。

MRI不僅可準確診斷TOF術后殘余解剖畸形，如心房或室間隔缺損、三尖瓣關閉不全、主動脈分支異常。CMR還可以檢測其他殘留病變，并提供嚴重程度的信息。Ordovas等[28]認為TOF術后患者的升主動脈擴張程度與術后主動脈返流有關，采用速度編碼的電影MRI技術對主動脈瓣返流的程度進行了量化，認為MRI可以精確定量分析主動脈增寬的程度。Grothoff等[29]測量了兒童和青少年TOF術后患者的主動脈根部和升主動脈管徑，研究顯示TOF患者術后主動脈直徑大于正常值，且術后的間隔時間、年齡與主動脈擴張程度有關，主動脈擴張會導致罕見的動脈瘤和主動脈夾層的形成[10]。正常情況下二尖瓣和三尖瓣幾乎同時開放，而孫愛敏等[27]對33例TOF術后患者研究發現其中18例出現三尖瓣開放晚于二尖瓣開放現象，伴有三尖瓣開放延遲現象，但未獲得具有統計學意義的相關數據。因此，通過早期密切隨訪也可有助于改善TOF患者出現主動脈并發癥的預后。也有研究顯示TOF部分患者術后存在右室流出道動脈瘤或運動障礙，和手術區域出現心臟纖維化，可通過增強CMR證實[10]。

綜上所述，MRI在法洛四聯癥術后患者的隨訪中有著很大的優勢及應用前景，但MRI在臨床實際應用中尚存在一些局限性。(1) CMR圖像采集需要的時間長，環境噪聲大，加上呼吸及心跳節律對掃描參數及圖像質量的影響較大，檢查時需要患者鎮靜并能夠配合屏氣，但這在幼兒和兒童中應用存在困難。盡管3D SSFP序列克服了這一缺點，但由于費用較高，應用范圍較局限[30]。(2) MRI檢查具有特殊要求，患者術后體內置入金屬類縫線和裝有心臟起搏器者不能做檢查，因而限制了其在臨床的廣泛應用[31]。(3) CMR測定心腔容積是通過手工后處理描繪獲得所需數據，會存在選擇性偏倚。對于以上問題的解決方法是開發更快速的掃描序列，縮短成像時間，發展更完善的心功能分析軟件，盡可能降低測量誤差。

相信隨著MRI技術的日益發展，CMR在法洛四聯癥患者術后評估中為臨床提供越來越多更全面的信息，對術后患者的隨訪、管理起著重要的指導作用。

利益沖突：無。