心肌梗死的心臟磁共振成像技術臨床應用及其研究現狀

劉茜，楊志剛，李媛*

急性心肌梗死是指心臟冠狀動脈血供急劇減少或中斷引起的心肌急性缺血性壞死，是冠心病最嚴重的一種類型，發病急驟。隨著病程進展，受損心肌細胞被細胞外膠原纖維替代，形成疤痕纖維，進入到慢性心肌梗死階段。隨著磁共振技術的迅速發展，心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)成像技術憑借其較高的時間、空間分辨力以及準確性，可用于心臟形態、結構、功能以及組織特性的評估，目前已成為臨床上評價心肌梗死的重要檢查手段。本文對CMR 成像技術在心肌梗死的臨床應用進行綜述。

1 心臟磁共振延遲強化技術

近年來，心臟磁共振延遲強化(late gadolinium enhanced，LGE)已被廣泛應用于臨床檢測及評價心肌梗死，可以準確評估局部梗死心肌位置和范圍，對診斷、治療及判斷預后具有重要意義。LGE作為無創、無輻射以及圖像分辨率高的檢查方法，不僅可以準確地診斷典型的心肌梗死灶，還可以發現臨床癥狀、心電圖及心肌酶學檢查不典型的心肌梗死灶。

1.1 心臟磁共振LGE技術的原理

目前，臨床使用最為廣泛的LGE 序列是相位敏感反轉恢復(phase-sensitive inversion recovery，PSIR)序列，其具有低信噪比、偽影少的優點，通常在靜脈注入釓對比劑后10～15 min 采集圖像。近年來，自由呼吸高分辨率LGE 技術的應用進一步提高了圖像的空間分辨率。釓對比劑能夠縮短組織的T1 弛豫時間，從而提高人體正常心肌組織與病變心肌組織間的信號強度差異。發生急性心肌梗死時，由于心肌組織缺血缺氧，細胞膜完整性遭到破壞；心肌細胞通透性增加，從而引起心肌間質水腫，心肌間質容積擴大，導致釓對比劑在這些區域的分布增加，表現為梗死心肌區域出現異常強化。隨著病程進展，急性心肌梗死發展為慢性心肌梗死，受損心肌細胞被細胞外膠原纖維替代，心肌纖維化導致間質容積的擴大和釓對比劑流入/清除時間延長，因此對比劑在纖維瘢痕區出現濃集[1]。

1.2 心臟磁共振LGE在心肌梗死中的臨床應用

Reindl 等[2]的研究結果顯示，前壁心肌梗死患者更易發生中期心臟不良事件(hazard ratio：2.01；95%CI：1.05～3.83；P=0.03)，這是由于發生于前壁的心肌梗死灶損傷程度(LGE面積)更大，而與梗死發生的部位無關。Izquierdo等[3]通過研究也證實了心律失常性心臟不良事件與LGE 所測量的梗死范圍相關，梗死面積較大者更易發生心臟不良事件。因此，心臟磁共振LGE可以用來評價預后，指導臨床。冠狀動脈非阻塞性心肌梗死(myocardial infarction with nonobstructed coronary arteries，MINOCA)指發生急性心肌梗死但冠脈造影未見阻塞，其診斷較為困難。最近的一項研究顯示，高分辨率LGE顯像對MINOCA有較高的診斷價值，在經胸超聲心動圖、心室造影和常規CMR結果為陰性時的改良診斷率為48%[4]。盡管LGE 是目前臨床上用于評價心肌梗死的可靠方法，但部分容積效應可能會導致LGE 測量的梗死面積偏大。此外，釓對比劑主要經過腎臟排泄，因此禁用于伴有嚴重腎功能不全的心肌梗死患者。

2 磁共振心肌灌注技術

心肌灌注指流經心肌組織內的冠狀動脈、小動脈以及毛細血管網的血流，當冠狀動脈狹窄到一定程度可出現心肌缺血。磁共振心肌灌注成像(magnetic resonance myocardial perfusion imaging，MRMPI)技術作為一種非侵入性檢查方法，可以分析心肌血流灌注情況，進行準確的定性以及定量分析，主要用于心肌活性的檢測。在注入對比劑后正常心肌組織首過灌注正常，而冠狀動脈狹窄或阻塞可導致局部微循環障礙，無對比劑或很少對比劑進入心肌梗死區，表現為首過灌注時病變心肌信號減低。MRMPI 結合LGE 技術是評估心肌存活的可靠方法，對于心肌梗死患者的預后有重要的臨床價值。

2.1 MRMPI技術的原理

MRMPI是通過快速掃描序列成像獲得一系列動態圖像，以分析對比劑通過心肌時心肌信號強度隨時間的變化規律的成像方法。常用的掃描序列為快速小角度激發梯度回波(turbo-fast low angle shot，Turbo FLASH)序列以及平面回波成像(echo planar imaging，EPI)序列。Turbo FLASH 序列圖像質量受運動和血流影響較小，但信噪比較低；而EPI 序列的優點是時間及空間分辨率高，缺點是對硬件的要求較高。MRMPI分為靜息狀態和負荷狀態下灌注，負荷心肌灌注成像的常用負荷藥物為多巴酚丁胺或腺苷。上述兩種灌注方法均可對心肌微血管功能進行肉眼、定量及半定量評價。可通過分析軟件對灌注圖像進行分析，得到時間-信號強度曲線，其主要評價參數包括斜率、達峰時間以及峰值信號等。此外，負荷狀態下MRMPI 成像通過計算在靜息狀態和注射負荷藥物后心肌血流量的比率，可測量絕對和相對心肌灌注儲備。

2.2 MRMPI在心肌梗死的臨床應用

一般冠狀動脈持續阻塞20～40 min 時，心肌細胞就會發生損傷。因此，及時恢復血供搶救活性心肌，對降低死亡率、恢復心功能及減少并發癥尤其重要。梗死心肌表現為首過灌注心肌信號減低而延遲掃描時明顯強化；可逆性心肌損害則表現為首過灌注心肌信號減低，但無異常延遲強化。由于可逆性心肌損害通過及時治療可部分或完全恢復，因此心肌活性的檢測對于臨床治療決策非常重要。除了以上兩種情況，有少部分心肌梗死患者在經皮冠狀動脈介入術(percutaneous coronary intervention，PCI)或冠狀動脈旁路移植術恢復灌注后，心內膜下心肌在首過灌注及延遲強化掃描均表現為低信號，而心外膜下心肌延遲強化明顯，即“無復流現象”[5]。目前，有創的冠狀動脈造影(invasive coronary angiography，ICA)仍然是疑似非ST 段抬高型心肌梗死(non-ST elevation myocardial infarction，NSTEMI)患者的常用檢查方法，盡管大部分患者并沒有冠脈阻塞。最近的研究顯示，負荷態灌注結合靜息態灌注及LGE 能準確診斷疑似NSTEMI 患者的冠脈阻 塞(sensitivity of 97%，specifcity of 65% and accuracy of 86%)[6]。此外，MRMPI 技術也被應用于心肌梗死患者介入治療后的療效評價和預后判斷。Bethke 等[7]對近200 例接受PCI 術后的ST 段抬高型心肌梗死(ST elevation myocardial infarction，STEMI)患者進行研究發現，患者PCI術后早期CMR 心肌首過灌注與術后4 個月的左心室整體功能預后相關。

綜上所述，MRMPI可為心肌梗死患者的臨床診治以及判斷預后提供依據。其在成像技術方面要求較高，相信隨著心臟磁共振技術的進步，MRMPI成像對于心肌梗死的準確性和可行性都將會有進一步的提高。

3 心臟磁共振T1 mapping技術

近年來，心臟磁共振T1 mapping 作為一種新技術發展迅速，開始應用于臨床，在評價心肌水腫和心肌纖維化等方面表現出較大的優勢，可通過測量T1 值和細胞外間質容積分數(extracellular volume，ECV)改變來反映心肌損傷的程度，為心肌梗死的診療提供參考。

3.1 T1 mapping技術的原理

T1 mapping 主要包括反轉恢復(inversion recovery，IR)序列和飽和恢復(saturationrecovery，SR)序列。目前使用最為廣泛的是矯正回顧反轉恢復(modified look-locker inversion recover，MOLLI)序列，其使用心電門控在心臟舒張末期連續采集數據，與標準Look-Locker 序列相比，其掃描時間更短，圖像質量更好。近年來，Piechnik 等[8]對MOLLI 序列進行改進提出了Shortened MOLLI (ShMOLLI)，縮短了檢查者閉氣時間，減少了對心率的依賴性。然而，ShMOLLI 圖像信噪比低于MOLLI序列，容易產生偽影。

T1 mapping 技術的原理是基于反轉或飽和脈沖激發，在多個心動周期同一時相的不同反轉時像采集圖像，可以直接測量心肌每個體素的T1 弛豫時間，在圖像處理時加入偽彩，可以直觀地顯示出心肌T1 值的差別[9]。T1 mapping 技術包括平掃T1 mapping 以及增強后T1 mapping。另外，通過計算平掃T1值、增強后T1值及從血液標本中獲得的血細胞比容可得到ECV值。ECV值與心肌間質狀態改變有關，其主要優點為減少了不同磁場、不同機型、對比劑劑量以及時間等各種干擾因素[10]。

3.2 T1 mapping技術在心肌梗死的臨床應用

在急性心肌梗死時，缺血心肌缺氧發生無氧酵解，毛細血管通透性增加，導致心肌細胞及周圍間質水腫，引起平掃T1值、ECV值的增加及增加后T1值下降。Bulluck等[11]研究發現，在評估急性心肌梗死面積方面，增強后T1 mapping 識別梗死心肌的能力與LGE 檢查相當，而平掃T1 mapping 識別危險心肌的能力與T2 mapping 相當[R2=0.97；ICC：0.986(0.969～0.993)；bias：(-0.1±4.2)%]，因此單純通過T1 mapping技術即可滿足評價心肌梗死嚴重程度與范圍的需求。心肌纖維化可引起心室重構，進而可能導致患者心律失常以及心力衰竭，增加死亡風險[3]。因此，對慢性心肌梗死患者心肌纖維化進行準確的量化評價尤為重要。平掃T1 mapping可準確地評估慢性心肌梗死纖維瘢痕大小，其與LGE 在顯示慢性心肌梗死面積上具有良好的一致性[R2=0.90；bias：(-10.55±10.90)%][12]。此外，通過計算ECV值可以更加準確地評價慢性心肌梗死纖維化的程度。

近年來，T1 mapping 技術越來越多地應用于心肌梗死遠處心肌的相關研究中。Reinstadler等[13]的研究結果顯示，當急性期心肌梗死患者遠處心肌平掃T1 值超過1129 ms，往往提示梗死心肌范圍越大、可挽救心肌越少、左室功能越差。Garg 等[14]在對50 例心肌梗死患者的研究中發現，從急性期到慢性期，梗死心肌和梗死旁水腫心肌ECV 值逐漸降低，但遠處心肌ECV 值反而增高；進一步分析發現，發生左室重構的患者與未發生左室重構的患者相比，其遠處心肌的ECV 值更高[ΔECV：(1.82±6.05)% vs.(-0.10±6.88)%，P＜0.05]。因此，遠處心肌T1 值定量測定有助于提高心肌梗死患者風險評估的效能，也有望在今后應用于遠處心肌治療的臨床評價。

雖然LGE 仍是目前臨床上用于檢測心肌梗死最常用的方法，但平掃T1 mapping 無需使用對比劑，對于合并有嚴重腎功能不全的患者，可作為釓對比劑延遲強化的替代方法。但應充分認識到T1 mapping 的掃描及后處理技術還有進一步的優化空間，從而使T1 mapping的準確性更高。

4 心臟磁共振T2 mapping技術

急性心?；颊呖沙霈F心肌水腫，引起T2弛豫時間的延長。通過測量心肌T2弛豫時間的改變對于早期診斷臨床懷疑為急性心梗的患者有非常大幫助。傳統評價心肌水腫最常用的序列為T2WI 黑血序列(T2-weighted short tau inversion recovery，T2-STIR)，心肌水腫在此序列上呈高信號。其對心肌水腫的診斷準確性較高，但需要周圍正常肌肉組織作為對照，可能導致假陰性結果。而T2 mapping 技術可直接定量測定心肌T2弛豫時間，敏感度及可重復性更高[15]。

4.1 T2 mapping技術的原理

目前，心臟T2 mapping技術主要采用T2擬定穩態自由進動(T2-prepared steady-state free precession，T2p-SSFP)序列，通過獲得不同回波時間的T2 圖像，并計算擬合出T2 衰減曲線可得到T2值。與T2WI序列比較，T2 mapping技術能很好地抑制慢速血流引起的高信號偽影，且不容易受到心臟搏動和呼吸運動偽影的影響[16]。

4.2 T2 mapping技術在心肌梗死的臨床應用

心肌水腫對于急性心肌梗死存活心肌的評估非常重要，影響到治療方法的選擇以及預后評估。研究發現，急性心肌梗死水腫高信號區即危險區的大小是決定心肌梗死面積的一個重要因素[17]。Carberry 等[18]研究發現在STEMI 患者慢性期仍能觀察到心肌持續T2 高信號，這可能與心肌持續的炎癥反應相關，且持續T2 高信號與心肌梗死嚴重程度及心臟不良事件相關。此外，T2 mapping 技術也被應用于心肌梗死患者缺血再灌注損傷的相關研究中。有研究結果顯示，STEMI患者缺血心肌T2 值從再灌注早期到24 h 明顯下降，然后上升到第4 天，從第7 天進入平臺期后下降[19]。這種動態變化強調了CMR時間標準化的必要性，以回顧性評估梗死心肌和量化可挽救心肌。Masci 等[20]研究也認為，在STEMI 患者血管重建術后梗死心肌和遠端心肌的T2 值有動態變化，但是這些變化并不影響T2 mapping 測量危險心肌面積的準確性。由此可見，T2 mapping技術是一種有效評價心肌梗死患者早期缺血再灌注損傷的無創成像方式。

但目前有關心臟磁共振T2 mapping檢測心肌水腫的研究尚沒有組織病理學的直接相關證據證實，僅是與其他較成熟的CMR 成像技術進行比較而得出的推論。且T2 mapping 技術的空間分辨力有限，部分容積效應明顯，此外，水腫心肌與正常心肌的T2 值變化相對較小，均使其臨床應用受限[21]。因此T2 mapping技術評估急性心肌梗死的準確性有待進一步研究。

5 特征追蹤心臟磁共振技術

心肌應變指心肌組織在心臟運動過程中單位時間內相對于其初始形狀的形變程度[22]。特征追蹤心臟磁共振(feature tracking magnetic resonance imaging，FT-CMR)技術是一種基于CMR 電影成像組織體素運動追蹤的新技術，可用于心肌應變測量。與超聲心動圖斑點追蹤以及CMR 心肌標記(tagging)技術相比，其主要優點是不需要專門的成像序列，可以回顧性分析已有的CMR數據，且后處理分析相對簡單。

5.1 FT-CMR技術的原理

FT-CMR 技術使用的序列為CMR 常規檢查中的電影成像序列-穩態自由進動(steady state free precession，SSFP)序列。SSFP序列掃描速度快，操作簡單且信噪比高，是臨床上最常用的CMR 檢查序列。FT-CMR 技術通過后處理軟件標記并追蹤心肌體素點的相對運動，可以得到局部和整體心肌的應變情況。其主要參數包括位移、峰值應變、應變達峰時間、收縮期峰值應變率和舒張期峰值應變率；其中每個參數都有徑向(由長軸位或短軸位獲得)、周向(由短軸位獲得)以及縱向(由長軸位獲得)3個方向。

5.2 FT-CMR技術在心肌梗死的臨床應用

研究顯示FT-CMR 技術在測量左室心肌應變方面具有良好的可重復性[23]。鑒于心肌缺血最常見于心內膜下，冠心病患者應變早期異常表現為整體及節段縱向應變降低，心肌縱向應變降低可用于診斷冠心病和心肌梗死的位置[24]。Gavara等[25]通過FT-CMR對300多例STEMI患者進行隨訪研究發現，急性期整體縱向應變≥11%的這部分患者發生心臟不良事件的風險更高，在對基線和CMR 變量進行校正后，縱向應變可預測心臟不良事件的發生(HR：1.18；95%CI：1.04～1.33；P=0.008)。心肌梗死節段在冠狀動脈閉塞后的最初幾個小時內為可逆性損傷，其可能會隨著再灌注而恢復心肌活性。在心肌梗死慢性期，完全被動的應變曲線很可能是瘢痕形成的征兆[26]，這些觀點已在動物模型上得到證實。當其他非侵入性檢查方法不確定的時候，通過FT-CMR 技術提供的附加診斷信息是有幫助的。此外，FT-CMR 在評價合并有慢性完全閉塞(chronic total occlusion，CTO)的心肌梗死患者預后方面也顯示出較大的應用價值。Elias 等[27]研究顯示，在合并CTO 的STEMI 患者中，左心室整體應變與患者預后相關，而節段應變是功能失常CTO區域功能恢復的獨立預測因子。

綜上所述，CMR多參數、多序列成像，不僅能提供缺血性心臟病的形態學和功能信息，還可以定量地評價心肌水腫及纖維化的發生和范圍，提高了評估心肌損傷的安全性和準確性，為臨床診斷和治療提供了非常有價值的信息。同時，隨著CMR新技術的不斷出現與廣泛應用，其有望在心肌梗死患者的危險分層及預后評估方面發揮更為重要的作用。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。