磁共振特征追蹤技術(shù)評估心肌應(yīng)變的應(yīng)用進展

王笑男，侯陽

作者單位：中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，沈陽110004

心臟磁共振特征追蹤技術(shù)(feature-tracking cardiac magnetic resonance，F(xiàn)T-CMR)是近年來興起的一種無創(chuàng)性定量評價心肌整體和局部運動及功能的新技術(shù)。該技術(shù)克服了以往心肌標(biāo)記技術(shù)[1-2]，位移編碼與激發(fā)回波技術(shù)[3-4](displacement encoding with stimulated echoes，DENSE)及應(yīng)變編碼成像技術(shù)[5](strain encoded imaging，SENC)等方法測量心肌應(yīng)變時空間分辨率及信噪比低、序列掃描時間長、舒張末期定量不準(zhǔn)確及徑向應(yīng)變數(shù)據(jù)缺失的缺陷。可以更為精確地反映左室局部或(和)整體功能及運動狀態(tài)，進而為心血管疾病的診斷治療及預(yù)后評價提供指導(dǎo)。筆者將FT-CMR測量心肌應(yīng)變在心血管疾病中的基本原理、臨床應(yīng)用及前景作一綜述。

1 心肌應(yīng)變的概念及FT-CMR應(yīng)變測量

1.1 心肌應(yīng)變的概念

左心室在心臟收縮期扭轉(zhuǎn)，在舒張期解旋。從心尖的方向觀察，收縮期心尖部逆時針旋轉(zhuǎn)，基底部順時針旋轉(zhuǎn)。目前，臨床上最常用射血分?jǐn)?shù)(ejection fraction，EF)來反映心臟收縮功能。然而，EF反映的是全心容積的變化，而非心肌的收縮性，也不能反映心肌局部運動的變化。1988年Zerhouni等[6]提出采用心血管磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)測量心肌應(yīng)變來彌補EF的不足。心肌應(yīng)變體現(xiàn)的是心肌在張力作用下的形變能力，即心肌長度的變化值占心肌原長度的百分比。Lagrangian 公式中定義為[7]：ε=(L-L0)/L0。其中，ε為應(yīng)變，L0為最初的長度值，L為測量時瞬間的長度，ε為正值時，表示心肌組織的伸長或增厚；ε為負(fù)值時表示心肌組織縮短或變薄。

1.2 應(yīng)變參數(shù)及FT-CMR測量

采用穩(wěn)態(tài)自由進動梯度回波電影序列，采集包括二腔心、四腔心及短軸電影，利用后處理軟件勾畫心肌輪廓，得到FT-CMR技術(shù)測量參數(shù)，包括：位移(displacement)、位移速度(velocity)、應(yīng)變(strain)、應(yīng)變率(strain rate)及旋轉(zhuǎn)角度(rotational angle，RA)。比較常用的參數(shù)有：長軸應(yīng)變(longitudinal strain，LS)、徑向應(yīng)變(radial strain，RS)、圓周應(yīng)變(circumferential strain，CS)。單位時間內(nèi)的應(yīng)變即應(yīng)變率。與應(yīng)變相對應(yīng)，應(yīng)變率有長軸應(yīng)變率(longitudinal strain rate，LSR)，徑向應(yīng)變率(radial strain rate，RSR) 和圓周應(yīng)變率(circumferential strain rate，CSR)[8]。

1.3 FT-CMR應(yīng)變測量的正常參考值及影響因素

目前，尚未有公認(rèn)的大樣本人群的 FT-CMR心肌應(yīng)變的正常參考值標(biāo)準(zhǔn)。Andre等[9]利用 FT-CMR 技術(shù)測量150 名健康成年人的收縮期峰值應(yīng)變，得出了正常參考值范圍(LS：-21.6±3.2%；CS：-21.3±3.3%；RS：36.3±8.7%)，Taylor等[10]得出的100名健康人群左心室收縮期峰值應(yīng)變正常參考值范圍為(LS：-21.3±4.8%；CS：-26.1±3.8%；RS：39.8±8.3%)。國內(nèi)一項包含150例健康志愿者的多中心研究得出中國健康人群的左心室心肌應(yīng)變的正常參考值LS、CS、RS分別為-22.4±2.9%、-24.3±3.1%和79.0±19.4%[11]。其中LS、CS與國外結(jié)果接近，但RS相差較大。

性別及年齡對心肌應(yīng)變存在一定的影響，Andre等[9]的研究表明圓周和長軸應(yīng)變率在女性中較男性更高，這與國內(nèi)研究結(jié)果基本一致[11]。年齡與應(yīng)變的關(guān)系，并未得到統(tǒng)一結(jié)果。部分研究顯示[10]，收縮期圓周應(yīng)變率峰值隨著年齡的增長而增大，大于50歲的人群表現(xiàn)更顯著。而我國研究者認(rèn)為[11]，徑向應(yīng)變隨著年齡的增長而增大，與Andre等[9]研究結(jié)果一致。上述研究提示心肌應(yīng)變可能受種族、性別、年齡、掃描機型及測量軟件不同等多種因素影響，但一般來說CS及LS正常值小于-17%～-20%，RS大于25%～30%都在正常范圍[9-10，12]。

2 FT-CMR測量心肌應(yīng)變在心血管疾病中的應(yīng)用

2.1 FT-CMR在冠狀動脈硬化性心臟病中的應(yīng)用

磁共振心肌應(yīng)變可以定量評價心肌與梗死特征的相關(guān)性，識別梗死心肌及存活心肌，并對于心肌梗死后不良左心室重構(gòu)和不良心血管事件的發(fā)生具有重要預(yù)測價值[13]。在冠心病早期，靜息狀態(tài)下，室壁運動及灌注并無顯著異常，Schneeweis等[14]對25例已知或者懷疑冠心病患者，行大劑量多巴酚丁胺負(fù)荷灌注狀態(tài)下FT-CMR心肌應(yīng)變測量，顯示冠狀動脈狹窄節(jié)段、狹窄以遠(yuǎn)節(jié)段與正常節(jié)段供血區(qū)域的心肌，其CS均存在顯著差異。以33.2%為截斷值鑒別正常節(jié)段與狹窄節(jié)段的敏感度為75%，特異度為67%。而靜息狀態(tài)下，各節(jié)段之間CS值并無顯著差異。由此可見，負(fù)荷灌注結(jié)合應(yīng)變技術(shù)提高了對心肌缺血診斷的準(zhǔn)確性。Khan等[15]用FT-CMR技術(shù)研究了24名急性心肌梗死患者的心肌應(yīng)變，結(jié)果顯示梗死節(jié)段的CS值減小，且與梗死面積顯著相關(guān)(r=0.44，P=0.03)。這與McComb等[16]和Altiok等[17]的結(jié)果一致。其原因是CS反映的主要是內(nèi)層心肌運動規(guī)律因而對心肌內(nèi)層形變敏感，這與心肌缺血從心內(nèi)膜下開始擴展的病理生理學(xué)改變相一致[18-19]。一項包含1235名心肌梗死患者的多中心研究表明[20]，LS作為早期左室功能的一種較好的測量方法，是評價心血管不良預(yù)后的獨立預(yù)測因子，提高了EF (C指數(shù)從0.65提高到0.73；P=0.04)及延遲強化(C指數(shù)從0.60提高到0.78；P=0.002)對心梗再灌注后患者死亡的預(yù)測能力。

2.2 FT-CMR在心肌病中的應(yīng)用

對于擴張型心肌病患者，當(dāng)前常規(guī)的預(yù)后評價指標(biāo)主要包括EF值、氨基末端腦鈉尿肽值和有無心肌纖維化等[21]。然而EF值、氨基末端腦鈉尿肽值特異性較低，而通過延遲強化預(yù)測心肌纖維化敏感性低[22]。因而應(yīng)變技術(shù)的出現(xiàn)為有效評估此類疾病患者的預(yù)后提供了新的方法。一項包括210例擴張型心肌病患者、中位隨訪時間為5.3年的研究發(fā)現(xiàn)[23]，LS、CS、RS與死亡率明顯相關(guān)，LS是預(yù)后的獨立預(yù)測因子。Hinojar等[24]對比了74名肥厚性心肌病與75名志愿者的三個方向心肌應(yīng)變參數(shù)，發(fā)現(xiàn)肥厚性心肌病患者應(yīng)變低于正常志愿者[LS (-13±4.2%)和(-19±2.8%)；CS (-15±4.1%)和(-19±2.8%)；RS (29±9%)和(36±9%)]，且左室應(yīng)變減低與不良心血管事件有關(guān)，特別是心血管死亡和心衰。另外，有致心律失常性右心室心肌病或者可疑致心律失常性右心室心肌病的患者，無論右心室的大小是否變化，右心室的長軸應(yīng)變率均顯示受損[25]。并且，右室長軸應(yīng)變和右室基底部徑向應(yīng)變還可以用于鑒別致心律失常性右心室心肌病、特發(fā)性右室流出道室速及Brugada綜合征[26]。有學(xué)者評價76名輕鏈型淀粉樣變性患者，中位隨訪時間1.7年，得出LS、RS、CS與死亡率相關(guān)，并在輕鏈型淀粉樣變性患者的生物標(biāo)志物階段可以增加預(yù)后信息[27]。

2.3 FT-CMR在其他心血管疾病中的應(yīng)用

一項隨訪372名經(jīng)過治療的法洛四聯(lián)癥患者的研究證實，左心室圓周應(yīng)變和右心室長軸應(yīng)變可以獨立地預(yù)測心源性死亡結(jié)局[28]。運用FT-CMR技術(shù)測量有隱形心肌損害的Ⅱ型糖尿病患者，發(fā)現(xiàn)患者長軸應(yīng)變下降，證明了FT-CMR技術(shù)對于早期發(fā)現(xiàn)糖尿病患者的亞臨床心肌功能損傷有重要意義[29]。最近一項對612名心衰患者的隨訪研究顯示全心LS的標(biāo)化風(fēng)險比為1.56，95%可信限為1.22～2.00 (P=0.0004)，CS的標(biāo)化風(fēng)險比為1.46，95%可信限為1.08～1.95 (P=0.0123)，RS的標(biāo)化風(fēng)險比為0.59, 95%可信限為0.43～0.83(P=0.0019)。證明上述心肌應(yīng)變指標(biāo)是心血管不良事件的獨立預(yù)測因素[30]。心肌應(yīng)變在房顫中的應(yīng)用價值也得到證實，李志偉等[31]研究得出，房顫組與正常對照組比較，房顫組總應(yīng)變(絕對值)明顯減小，且持續(xù)性房顫比陣發(fā)性房顫左房減小更顯著。de Siqueira等[32]報道了利用FTCMR技術(shù)分析肺動脈高壓患者右心室應(yīng)變，這項研究表明，右室應(yīng)變不僅與病情嚴(yán)重程度相關(guān)并且與肺動脈高壓患者不良預(yù)后獨立相關(guān)。

3 FT-CMR的優(yōu)勢及局限性

相比于多種特殊方法，運用FT-CMR技術(shù)進行心肌應(yīng)變分析是在常規(guī)的SSFP心臟電影序列基礎(chǔ)上進行的后處理，無需增加心臟磁共振掃描時間，且后期處理多采用半自動軟件，操作簡單，已成為心臟磁共振研究領(lǐng)域的熱點之一。但尚存在下列局限性：(1)目前心臟磁共振應(yīng)變技術(shù)缺乏統(tǒng)一的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)；(2)目前的FT-CMR技術(shù)是基于二維影像，測量值可能受跨平面運動的影響；(3)缺乏大樣本病例數(shù)據(jù)，且相關(guān)預(yù)后研究隨訪時間較短等，因此在臨床中尚未得到普遍應(yīng)用。

4 前景

特征追蹤技術(shù)作為一種無創(chuàng)性定量評價局部及整體心肌運動及功能的手段，隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化和發(fā)展，不僅應(yīng)用于心臟磁共振成像，也擴展到多種成像方式。Buss等[33]報道了利用CT進行心肌應(yīng)變分析，并與超聲心動圖結(jié)果取得良好的一致性。由此可見，特征追蹤技術(shù)有望廣泛應(yīng)用于臨床，為心血管疾病的診斷和治療提供更豐富的信息。

5 小結(jié)

CMR已經(jīng)從獲得定性診斷信息發(fā)展到定量評估階段。FT-CMR作為一種簡單而快捷的工具，可以對整體及局部心肌運動及功能進行無創(chuàng)性定量評估，提高了CMR臨床診斷的準(zhǔn)確性，并為亞臨床心肌損害提供診斷依據(jù)。心臟三維應(yīng)變技術(shù)的進一步開發(fā)和多種計算機后處理技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，將為特征追蹤技術(shù)在心血管疾病的診斷和治療方面提供更有力的支持。

利益沖突：無。