我國心血管磁共振成像三十年發(fā)展歷程

陸敏杰，趙世華

心血管磁共振(cardiovascular magnetic resonance，CMR)無創(chuàng)、無害，作為軟組織對比度最高的心血管疾病影像學(xué)檢查方法，它具有多平面、多參數(shù)、多序列、可重復(fù)、無電離輻射等優(yōu)點。在心血管疾病的診療過程中逐漸發(fā)揮著不可替代的作用。近30年來，我國CMR從無到有，從弱到強，風(fēng)雨兼程，漸漸地開創(chuàng)了與世界同步的康莊大道(圖1)。本文將簡要地闡述中國CMR 30年發(fā)展歷程及代表性成果。

1 巨人的肩膀(1985年以前)

1948年畢業(yè)于原國立沈陽醫(yī)學(xué)院的劉玉清，兩年后來到北京成為北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院一名放射科醫(yī)生。1956年中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院組建，他成為首任放射科主任，自此開啟了我國心血管放射學(xué)遠行風(fēng)帆。然而，在20世紀80年代中期以前，全球心血管影像技術(shù)并不發(fā)達，而我國在當時的特定歷史條件下，無論是醫(yī)療設(shè)備還是技術(shù)水平都是相對落后，心血管疾病成像技術(shù)基本上依靠一張X光片獨步天下。當時超聲和核醫(yī)學(xué)剛剛萌芽，心血管CT和磁共振尚未發(fā)展，在如此惡劣的條件下，劉玉清教授不畏艱辛，敢為天下先，砥礪前行，為事業(yè)、為病人，為了放射科鞠躬盡瘁，緊密結(jié)合臨床，引領(lǐng)團隊從心血管造影入手，造就了中國放射學(xué)一片藍天，不僅為我國放射介入奠定了堅實基礎(chǔ)，也為未來以CT和MRI為代表的新技術(shù)發(fā)展積蓄了能量。

2 CMR成長期(1985-2000年)

1985年底，南方醫(yī)院黃其鎏教授引進并啟用了國內(nèi)第一臺磁共振成像掃描儀(TOMIKON BMT 1100型全身MR掃描機)，掀開了我國磁共振成像應(yīng)用的新篇章，并在張雪林教授的協(xié)助下開展了心肌梗死的實驗與臨床應(yīng)用研究。阜外醫(yī)院劉玉清院士團隊應(yīng)用永磁型0.3 T (Fonar β-3000) MRI掃描機于1997-2000年，在CMR領(lǐng)域發(fā)表論著近10篇。解放軍總醫(yī)院高元桂教授于1993年出版《磁共振成像診斷學(xué)》，重點闡述了CMR的臨床應(yīng)用。在此期間，全國各地也陸續(xù)開展了相關(guān)研究與工作。1988年，上海醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)情報研究所的夏宗織[1]發(fā)表了關(guān)于CMR的評述。1989年，同濟醫(yī)科大學(xué)曾仁端[2]發(fā)表了第一篇原創(chuàng)CMR中文期刊論文，報道了與心電圖導(dǎo)聯(lián)同步的新型磁共振成像技術(shù)即心電圖門控磁共振成像(electrocardiogram gated cardiac magnetic resonance，ECG-G-CMR)。1990年，上海醫(yī)科大學(xué)附屬兒科醫(yī)院齊建華等[3]發(fā)表了心血管磁共振成像綜述。1997年首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院李坤成等[4]通過24例心肌梗死后室壁瘤患者，報道了室壁瘤的MRI特點。1999年，廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院陳翰高等[5]利用20例正常人心臟，通過cine MRI進行了結(jié)構(gòu)與功能評估。1999年阜外醫(yī)院趙世華教授獲得了國家自然科學(xué)基金資助的國內(nèi)心血管磁共振首個國家級科研項目。在2000年，我國心血管磁共振生根發(fā)芽、茁壯成長，這也預(yù)示了未來CMR技術(shù)將在國內(nèi)乃至國際心血管病研究中畫上濃墨重彩的一筆，書寫新時代的傳奇。

3 CMR快速發(fā)展期(2001-2010)

進入21世紀，中國CMR研究緊隨國際形勢發(fā)展，通過引進、消化與吸收，開始進入快速發(fā)展期，開展了一系列基于心臟結(jié)構(gòu)、功能與組織學(xué)的相關(guān)研究。北京安貞醫(yī)院張兆琪教授團隊應(yīng)用德國Siemens Sonata 1.5 T超導(dǎo)型等MR掃描儀，在國內(nèi)開展了包括缺血性心臟病[6]、心肌病[7]及大血管[8]臨床研究。Wang等[6]通過11例心肌梗死患者，在國際上較早報道了CMR在評估心肌梗死程度與范圍的臨床研究。He等[7]首次報道了磁共振延遲強化評估肥厚型心肌病的心肌纖維化。國內(nèi)其他單位也順應(yīng)臨床需要，開展了一系列的臨床應(yīng)用和相關(guān)的基礎(chǔ)研究[9-10]。楊志剛團隊通過49例二尖瓣關(guān)閉不全患者，在國際上首次報道了磁共振在二尖瓣病變中的應(yīng)用價值，發(fā)現(xiàn)磁共振與超聲心動圖相比具有非常好的一致性[10]。Liang等[9]對比MRI與B超、X線血管造影檢查，結(jié)果表明MRI對于深部大血管結(jié)構(gòu)畸形的顯示更具優(yōu)勢，對解剖形態(tài)如管腔狹窄的顯示優(yōu)于X線血管造影檢查，可同時顯示病變范圍、程度及肥厚的肌壁。東南大學(xué)滕皋軍、居勝紅教授開展了磁共振分子影像學(xué)實驗性研究[11-13]。阜外醫(yī)院趙世華教授團隊進行了一系列的心血管磁共振基礎(chǔ)[14]與臨床研究[15-16]。2003年趙世華團隊在國內(nèi)首次成功制作了冬眠心肌動物模型并通過多巴酚丁胺磁共振成像進行評估[14]。2006年，阜外醫(yī)院陸敏杰等[16]回顧性分析了27例致心律不齊性右室型心肌病患者的磁共振圖像，顯示MRI檢測的心臟形態(tài)、整體與局部心功能、心肌首過灌注及延遲強化等對疾病的診斷和預(yù)后評價具有重要價值。2009年Liu等[15]以核素為金標準，通過34例陳舊性心肌梗死磁共振延遲強化成像，發(fā)現(xiàn)磁共振釓對比劑延遲強化(late gadolinium enhancement，LGE)檢測心肌瘢痕與99mTc-sestamibi和18F-FDG SPECT具有良好的一致性。

圖1 30年來(1988-2018)中國關(guān)于CMR研究的文獻年發(fā)表量Fig. 1 The annual number of published articles in china about CMR in the past 30 years.

回首10年的研究歷程，毋庸置疑，CMR顯示心血管及其毗鄰結(jié)構(gòu)的重要價值已被大量研究驗證。這些卓有成效的工作為我國心血管磁共振國際化發(fā)展道路奠定了基礎(chǔ)。當然，這期間國內(nèi)并未實現(xiàn)對速度編碼MRI、腺苷藥物負荷等成像技術(shù)的系統(tǒng)化研究，對實現(xiàn)絕對定量評價心臟功能、探索CMR在疾病診斷、治療及預(yù)后中的重要價值還有待發(fā)展。

4 CMR迅猛發(fā)展期(2011年至今)

2010年以來，全球心血管磁共振步入井噴期，我國心血管磁共振也進入迅猛發(fā)展階段。阜外醫(yī)院作為國家心血管病中心，構(gòu)建了全球最大的單中心數(shù)據(jù)庫，數(shù)量近50 000例，涵蓋各類心血管疾病，對比心臟移植，其診斷準確性可達95%。對比國外注冊研究，該中心的肥厚型心肌病和擴張型心肌病占比最高，進一步將為引領(lǐng)全球非缺血性心肌病奠定基礎(chǔ)。四川大學(xué)華西醫(yī)院、上海仁濟醫(yī)院、華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬同濟醫(yī)院、江蘇省人民醫(yī)院等緊密結(jié)合臨床，充分發(fā)揮了磁共振指導(dǎo)價值。中國科學(xué)院自動化研究所田捷教授、中國科學(xué)院深圳先進研究院鄭海榮教授、清華大學(xué)生物工程所苑純、李睿教授、北京大學(xué)高家紅教授等，在序列開發(fā)和影像組學(xué)等醫(yī)工結(jié)合領(lǐng)域成績斐然。

4.1 CMR技術(shù)及參數(shù)

4.1.1 對比劑增強磁共振成像及釓對比劑延遲強化

2012年，阜外醫(yī)院萬俊義等[17]綜述了LGE評價心臟結(jié)構(gòu)、功能、心肌灌注和存活心肌的臨床意義。2013年，Yan等[18]在Circulation子刊上發(fā)表的論文包括71名青少年肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)患者，顯示在兒童患者中LGE的發(fā)生率為73%，進一步顯示LGE與HCM患兒的不良預(yù)后事件相關(guān)。2018年，F(xiàn)an等[19]發(fā)表的論文通過對比運動校正平衡穩(wěn)態(tài)自由進動的相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列和常規(guī)節(jié)段法快速小角度相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列LGE圖像，結(jié)果顯示前者圖像的信噪比、對比信噪比、整體圖像質(zhì)量和定量評估LGE的結(jié)果均較后者更佳，且對于存在心律失常或屏氣不佳的患者人群其能夠顯著降低圖像誤差，使LGE-CMR的適用人群進一步擴大，提示是一種可行、穩(wěn)健、可廣泛使用的LGE成像技術(shù)。

4.1.2 相位對比磁共振成像

20年前，隨著利用速度-相位移動的比率關(guān)系定量測量血流速度的相位對比磁共振成像(phase contrast magnetic resonance imaging，PC-MRI)技術(shù)出現(xiàn)，進一步提高了磁共振血流技術(shù)的準確性。2016年Li等[20]發(fā)表了研究肺動脈高壓患者PC-MRI血流特征的SCI論文，結(jié)果表明由PC-MRI測得的肺動脈正向血流量、凈正向血流量均與三尖瓣環(huán)收縮期位移呈正相關(guān)，與肺血管阻力、N-腦鈉肽呈負相關(guān)。此外，肺動脈前向血流量、肺動脈凈前向血流量、主動脈前向血流量、主動脈凈前向血流量均與右室心搏量呈顯著正相關(guān)。2017年，Sun等[21]發(fā)表研究論文采用無需心電圖門控和呼吸門控的二維實時PC-MRI技術(shù)，即基于新型低秩模型探測流量補償和流量編碼圖像序列之間的時空相關(guān)性進而實現(xiàn)圖像重建。該技術(shù)可在較高的時間及空間分辨率下的評估不同心動周期內(nèi)的血流變化，對于評價心律失常、心衰患者的心臟病理生理改變具有重要的應(yīng)用價值。

4.1.3 特征追蹤心臟磁共振

作為一種新型磁共振圖像后處理技術(shù)，2016年四川大學(xué)華西醫(yī)院的劉紅等[22]對漢族健康人群的左心室心肌應(yīng)變正常值范圍進行了研究，并探索性別和年齡對心肌應(yīng)變的影響。2019年廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院楊映霞等[23]利用特征追蹤心臟磁共振(feature tracking cardiac magnetic resonance，F(xiàn)T-CMR)定量評價63名中國正常志愿者的左心房功能評估，結(jié)果顯示左心房射血分數(shù)與應(yīng)變之間呈正相關(guān)，成功地將FT-CMR技術(shù)拓展應(yīng)用到心房功能評估。2018年Wang等[24]發(fā)表的SCI文獻提出受軟件固有算法的限制，F(xiàn)T-CMR在評價節(jié)段性心肌應(yīng)變時的重復(fù)性還待進一步提高。

4.1.4 T1 mapping及細胞外體積

由于LGE成像在擴散性心肌病變的評估中的限制，無法檢測到心肌的早期病變。隨著T1 mapping及細胞外體積(extracellular volume，ECV)定量技術(shù)的發(fā)展，2013年，心臟磁共振學(xué)會及歐洲心臟病學(xué)會磁共振組發(fā)表T1 mapping和ECV的專家共識。同年，阜外醫(yī)院Lu等[25]發(fā)表了SCI論文，通過與LGE對比，評價T1 mapping檢測HCM患者左室心肌纖維化的價值，研究發(fā)現(xiàn)T1 mapping的受試者工作特征曲線下面積更大，提示其對彌漫性纖維化的探測能力優(yōu)于傳統(tǒng)LGE成像。2017年Shang等[26]發(fā)表的SCI論文提出利用釓對比劑增強前后的T1值及ECV量化心肌細胞外基質(zhì)容積，結(jié)果顯示ECV與糖尿病持續(xù)時間呈正相關(guān)，與左室舒張功能呈負相關(guān)，提示T1 mapping對于糖尿病性心肌病的早期診斷和病程評估具有重要價值。此外，2017年阜外醫(yī)院Wang等[27]發(fā)表在European Radiology的論著報道了高血壓患者ECV增加與左室重塑的相關(guān)性。研究表明整體ECV與左室射血分數(shù)和左室肥厚顯著相關(guān)，且ECV可以在LGE出現(xiàn)之前識別左室心肌異常。2018年，四川大學(xué)華西醫(yī)院Liu等[28]發(fā)表的SCI文獻研究結(jié)果顯示，不僅LGE和T1 mapping圖像在測量急慢性心肌梗死面積之間有良好的一致性，且T1 mapping在鑒別急慢性心肌梗死方面有很大的潛力，可作為LGE技術(shù)的替代方法。

4.2 臨床應(yīng)用

2009年北京宣武醫(yī)院Yang等[29]發(fā)表在JACC的論文對比研究了69例疑似冠心病患者的3.0 T全心冠脈MRI，結(jié)果顯示與金標準有創(chuàng)冠狀動脈造影對比，全心冠脈磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)技術(shù)診斷冠脈顯著狹窄的敏感性、特異性和準確性均較高。2013年，阜外醫(yī)院Lu等[30]發(fā)表在JACC影像子刊的研究首次發(fā)現(xiàn)了擴張型心臟病中脂肪沉積，發(fā)現(xiàn)擴張型心臟病患者中脂肪沉積率達到了12.9%，且脂肪沉積程度與瘢痕體積、左室射血分數(shù)、左室舒張末期容積指數(shù)和左室收縮末期容積指數(shù)均相關(guān)。2016年Wu等[31]發(fā)表在European Heart Journal影像子刊的論文對心電圖圖胸前導(dǎo)聯(lián)存在無明顯原因的巨大T波倒置而心尖壁厚小于15 mm的患者進行了詳細研究，首次提出了這可能是一種早期或隱匿型的心尖肥厚型心肌病。2016年，Lu等[32]發(fā)表關(guān)于超聲心動圖和CMR在梗阻性HCM患者酒精室間隔消融術(shù)療效預(yù)測的研究，發(fā)現(xiàn)CMR成像要比超聲心動圖更能準確地預(yù)測療效并提出了相關(guān)閾值，研究結(jié)果有望填補現(xiàn)有指南空白。2018年He等[33]發(fā)表在Radiology有關(guān)自動導(dǎo)航下對比增強冠狀動脈3.0 T冠脈MRA的診斷效能。同年，Lin等[34]在JCMR發(fā)表的研究發(fā)現(xiàn)在LGE陰性的心肌淀粉樣變患者的心肌T1和ECV均顯著增加，且LGE(+)和ECV≥44.0%是患者死亡的獨立危險因素。2018年，北京安貞醫(yī)院Liu等[35]的研究首次證明了通過冠狀動脈粥樣硬化T1加權(quán)像檢測到的冠狀動脈高信號強度斑塊與斑塊內(nèi)出血相關(guān)，經(jīng)過組織病理學(xué)驗證具有極高的準確性，提示該技術(shù)可用于冠狀動脈粥樣硬化在體評價的潛在作用。

2011年阜外醫(yī)院趙世華[36]主編的《心血管病磁共振診斷學(xué)》對國內(nèi)心血管磁共振臨床應(yīng)用與普及起到了巨大的推動作用，被譽為是本專業(yè)的經(jīng)典之作。2015年，在中華醫(yī)學(xué)會心血管病學(xué)分會、中國醫(yī)師協(xié)會心血管內(nèi)科醫(yī)師分會以及中華心血管病雜志組織下，趙世華主持制定了《心肌病磁共振成像臨床應(yīng)用中國專家共識》[37]，這一共識的發(fā)表對CMR在中國的規(guī)范化應(yīng)用與推廣意義重大。

綜上，CMR在各種心血管疾病診治中顯示出越來越重要的價值。隨著磁共振軟硬件技術(shù)的發(fā)展，基本實現(xiàn)了CMR“一站式”多參數(shù)成像檢查，即通過磁共振電影技術(shù)、首過灌注、LGE、心肌擴散張量成像、磁共振波譜成像、T1 mapping和ECV的測定等技術(shù)手段可以完成對心臟大血管從宏觀形態(tài)、心功能變化、心肌微循環(huán)，到心肌纖維排列、心肌纖維化等微觀結(jié)構(gòu)等方面的定性和定量評估，從而實現(xiàn)對心血管疾病的診斷、危險分層及預(yù)后的全面評估。

5 總結(jié)與展望

限于篇幅所限，尚有很多優(yōu)秀的研究本文未能囊括，但是中國CMR事業(yè)風(fēng)雨30年，中國學(xué)者秉承著砥礪前行、不斷進取、開拓創(chuàng)新的精神，逐漸走向世界CMR發(fā)展的前列卻是班班可考。毋庸置疑，我國CMR基礎(chǔ)與臨床研究發(fā)表的高質(zhì)量文章越來越多，研究方向越來越豐富，尤其在影像學(xué)檢查與臨床實踐的結(jié)合方面，基于廣泛的受試人群和詳盡的數(shù)據(jù)分析，CMR在病毒性心肌炎、各種心肌病、肺動脈高壓、心肌梗死、先天性心臟病、大血管疾患等各種心血管疾病中的臨床意義和預(yù)后價值的判斷方面取得豐富的研究成果，必將進一步推動了臨床指南的更新和優(yōu)化。

“沒有全民健康，就沒有全面小康”，習(xí)總書記關(guān)于健康中國建設(shè)的這一重要論述，贏得全社會強烈共鳴。回應(yīng)民生期盼，把握時代脈搏。從印發(fā)《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》，到發(fā)布《健康中國行動(2019-2030年)》，黨的十八大以來，政府更加大力扶持醫(yī)學(xué)事業(yè)發(fā)展的決心和意志有目共睹。因此，雖然有些心血管磁共振技術(shù)還未在臨床廣泛應(yīng)用，但未來中國CMR的發(fā)展一定會創(chuàng)造更多可能，獲得更大突破。

利益沖突：無。