心臟磁共振在左心房評價中的臨床應用與研究進展

石美晶， 費宇杰， 陶靜雯， 楊朝霞， 李浩杰， 林立

左心房在心臟功能中發揮著不可或缺的作用。左心房大小、容積、結構及功能等方面的研究對不同心臟疾病患者的診斷與治療具有重要的臨床意義[1]。超聲心動圖是臨床上最常用的檢查方法，具有使用簡單、安全、快速、經濟等優勢，但其聲窗較小，基于幾何假設的測量誤差，圖像質量不佳，并且操作者依賴性很強。心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)作為一種無創、無輻射、一站式影像學檢查技術[2]，與超聲心動圖相比，CMR在評價左心房結構與功能方面具有以下優勢：①對左心房大小、容積及功能測量具有更高的可靠性與可重復性[3]；②通過心臟磁共振特征追蹤(cardiac magnetic resonance-feature tracking，CMR-FT)技術能夠量化心肌應變，早期識別出左心房結構及功能的變化[4]；③利用釓延遲強化(late gadolinium enhancement，LGE)成像[5]及T1-mapping技術[6]可定性并定量檢測左心房心肌纖維化。本文對CMR在左心房的臨床應用與研究進展進行綜述。

左心房容積

很多研究表明，左心房不僅是左心室充盈的渠道, 其大小和重構也可作為評估疾病嚴重程度的一個重要標志，左心房容積(left atrial volume，LAV)變化可獨立預測房顫、全身血栓栓塞事件和心力衰竭等不良心血管事件的長期臨床結果[7]。臨床實踐中，LAV測量較左房直徑測量能更加準確地評估左心房重構。因此，準確和可重復測量左心房大小和容積十分重要。

近年來，CMR作為一種無創成像方法，廣泛應用于心臟結構及功能的評價與研究中。CMR基于穩態自由進動(steady-state free precession，SSFP)序列，呼氣末屏氣，采用回顧性心電門控掃描，獲得長軸電影(二腔心、三腔心、四腔心)及短軸電影圖像，通過專業后處理軟件，手動或半自動勾畫左心房心內膜，將左心耳及肺靜脈根部排除在外，從而計算獲得左心房容積參數[3]。

最近的一項大型多中心研究結果顯示，健康受試者的LAV正常參考范圍為(36.3±7.8) mL/m2(不包括左心房附件)，LAV逐漸增大會增加全因死亡率的風險[8]。CMR測得的LAV較超聲心動圖測得的體積更大，正常參考值男性為26～53 mL/m2，女性為27～52 mL/m2[3]。雖然很多研究支持采用左心房最大容積評估心血管疾病風險，但也有研究認為左心房最小容積可能是重要的預后評估指標[9]。LAV由多種因素決定，包括左心室順應性、左心房收縮力、左心房與左心室之間的壓力梯度和左心房心肌壁的狀態等。左心室舒張壓升高時可導致左心房擴大，左心房大小反映了舒張期充盈壓升高的持續時間和嚴重程度[10]。在沒有房顫和二尖瓣疾病的患者中，左心房擴大是左心室充盈壓力長期升高的標志[1]。

左心房功能

左心房在調節左心室充盈及維持心血管正常功能中發揮著重要作用，在整個心動周期中，左心房主要功能包括三個方面：①儲存功能。心室收縮期，肺靜脈血液回流并儲存；②管道功能。心室舒張早期，在左心房與左心室壓力階差下，肺靜脈血液被動進入左心室；③泵功能。心室舒張晚期，左心房主動收縮增強心室充盈[11,12]。左心房的儲存功能和管道功能均由左心房心肌順應性和左心室縱向位移決定，而左心房收縮功能在更大程度上是由左心室收縮壓力決定的[13]。左心房功能受損與不同心血管疾病的主要不良心臟事件相關[14,15]。

心肌應變表示心肌整體及節段的形變，應變率指心肌發生形變的速度，即單位時間內發生的應變，能更準確、更敏感地反映心肌早期功能受損。近年來，心肌應變研究已成為CMR領域的研究熱點之一。CMR-FT技術是一種近年來發展起來的快速定量評估心肌應變的新型技術，僅需使用心臟電影序列在心動周期中追蹤心內膜和心外膜即可獲取心臟整體和局部的多種應變參數，可能是檢測心肌應變的首選方法[16]。左心房心肌壁較薄，CMR可提供較高的空間分辨率及優良的對比度，因此更有利于左心房功能分析[17,18]。近年來，很多研究證明CMR-FT在左心房應變和應變率測量中具有較高的準確性和重復性[19,20]。雖然CMR-FT應用越來越廣泛，但作為一個仍在發展的技術，依然存在一些局限性，如應力計算受體素窗大小的限制、存在層間運動偽影及不同廠家分析軟件的應變值標準化問題等[21]；此外，目前尚無完全標準化的圖像采集方法，導致圖像質量的變化可能會影響應變測量的準確性[22]。

左心房纖維化

左心房纖維化(left atrial fifibrosis，LAF)可發生于多種心血管疾病中，LAF可能導致房顫患者的電傳導異常及折返通路中斷[1]。LAF可在多種生理機制下發生，如衰老、血流動力學紊亂、伴有心律失常的左心房不適當收縮等。此外，LAF被認為是一種在炎癥、心肌牽拉或超負荷的情況下發生的不可逆轉的左心房重構形式[23]。

LGE技術是一種評估心肌瘢痕及局灶性心肌纖維化最好的非侵入性方法，被當作評估心肌損傷的參考標準[5]。釓對比劑是一種水溶性物質，分布于細胞外間隙，心肌纖維化存在時，釓對比劑積聚增多，使得纖維化組織強化呈高信號[24]。起初，Peters等[25]對LGE技術進行改進，使之用于左心房纖維化(LAF)的可視化分析。近年來，Utah研究團隊的大量研究工作使得LA-LGE評估得到很大提高，并建立了可反映左心房重構的分期系統[26]。一項納入超過200例患者的大型多中心研究(DECAAF 研究)[27]，根據纖維化組織占整個心房組織的百分比分為Ⅰ-Ⅳ期：Ⅰ期，纖維化程度<10%；Ⅱ期，纖維化程度為10%～20%；Ⅲ期，纖維化程度為20%～30%；Ⅳ期，纖維化程度>30%。LA-LGE技術仍面臨很多挑戰，如需設置良好的心電及呼吸門控、適當調整反轉恢復時間、后處理及分割耗時、定義強化區域閾值并去除潛在偽影等。因此，LA-LGE技術盡管具有良好的研究前景，目前在臨床實踐中仍未得到廣泛應用[28-30]。

LGE技術依賴于纖維化心肌與正常心肌之間的信號差異，因此，不適用于彌漫性心肌纖維化的檢測。T1-mapping技術即縱向弛豫時間定量成像技術，利用反轉或飽和恢復脈沖進行激發，經過一系列反轉時間或飽和時間多次采集磁共振信號，進行運動校正配準并基于圖像的信號強度進行后處理，從而直接定量心肌的T1值[6]。相關組織學研究發現LAF通常以區域性模式彌漫性分布[31]，因此，準確并敏感測量LAF十分重要。T1-mapping技術能夠檢測并量化心肌彌漫性纖維化[32]。新型的三維高分辨率T1-mapping技術效率高，準確性好，能夠實現左心房薄壁心肌的T1值測量[33]。

CMR在左心房評估中的臨床應用及研究進展

1.心房顫動

心房顫動(atrial fbrillation，AF)是臨床上最常見的心律失常，與顯著的心血管疾病的發病率和死亡率相關[34]。左心房擴張與LAF導致左心房功能障礙及電生理異常，是AF發生的基礎[35]。對于選擇消融患者，充分評估LAV十分重要。一項前瞻性研究發現AF患者消融前LAV評估似乎是一個術后長期成功的預測因素[36]。Pontone等[37]研究表明，CMR測量的LAV是射頻導管消融術(radiofrequency catheter ablation，RFCA)后AF復發最可靠的獨立性預測因子。相關研究發現藥物治療可改善左心房的大小和功能，減小LAV有可能成為未來的治療靶點[38]。

左心房功能降低與AF風險增加有關。Habibi等[39]研究發現左心房儲存功能與肺靜脈隔離(pulmonary vein antrum isolation，PVAI)術后AF復發獨立相關，并且可改進PVAI術后風險分層。諸多研究表明，左心房應變在多種心血管疾病評估中具有更高的診斷和預后價值[40]。一項Meta分析研究發現，左心房應變分析對于識別AF術后復發的高風險患者有很大幫助[41]。另一項關于CMR-FT評價AF患者RFCA對左心功能影響的meta分析研究顯示，圓周應變相對于長軸應變在測量上有更好的可重復性[42]。

AF與彌漫性LAF及心內膜電壓降低相關，LAF變化是AF嚴重程度的指標，可用于AF患者臨床診治及預后評估[43]。LGE技術越來越多地用于AF患者消融術前預測、術后消融病灶的評估及消融策略的選擇[44]。相關研究發現LAV似乎比AF類型更能有效預測PVAI術后的AF復發率[45]。DECAAF研究證明LAF嚴重程度對RFCA治療AF的療效有顯著影響，LAF越嚴重，AF復發率越高且復發時間越早[27]。LAF每增加1%，隨訪期間心律失常的復發風險升高6%，因此在選擇AF患者消融術前應評估并考慮纖維化負荷。Siebermair等[46]研究顯示LAF程度較高的非AF患者發生AF的風險增加，在接受消融治療的AF患者中，術前LAF與復發性心律失常的可能性獨立相關。LAF程度及分布與AF患者消融治療的預后和治療結果有關[47]。LGE顯示AF患者左心房后壁和左下肺靜脈周圍LAF發生率更高，局限于左下肺靜脈周圍的局灶性延遲強化、更廣泛的強化程度和較大的LAV體積與持續性房顫獨立相關[24]。近年來相關研究發現LAF量化對AF患者選擇合適的治療方式很有幫助。Beinart等[48]研究發現AF患者與正常人相比，CMR測量的左心房增強后T1(post-T1)值更低，并且與左心房組織電壓相關。Ling等[49]研究發現AF患者post-T1值低于230 ms與更高的AF復發率相關，可作為評估左心房彌漫性纖維化程度的指標。Luetkens等[50]研究發現AF復發患者左心房T1值和LGE陽性百分比均顯著升高，這兩個參數是消融治療后不良預后的獨立預測因子。

2.肥厚型心肌病

左心房大小對肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)的預后評估及危險分層具有重要意義，最近的歐洲指南已經將左心房直徑納入分層風險模型，以預測HCM患者5年的心臟性猝死風險[51]。Losi等[52]研究發現HCM患者隨著LAV增大，猝死、心衰及心臟停搏的風險增加。Debonnaire等[53]發現HCM患者左心房擴大并且左房功能減低。Hinojar等[51]研究表明CMR-FT測量的左房長軸應變與HCM的心血管死亡率和心力衰竭有關，可能成為一種預測不良心臟結局的新指標。Williams等[54]研究顯示HCM患者較健康對照組LAV明顯增加，而左心房射血分數及應變參數值明顯降低，尤其在左室流出道梗阻患者中更顯著，而室間隔部分切除術患者的LAV及左心房功能得到了明顯改善。因此，CMR-FT技術可通過測量左心房應變評估HCM梗阻嚴重程度，同時可評價梗阻性HCM患者室間隔部分切除術的療效。 Latif等[55]研究發現HCM患者LAF十分常見，并與左心室纖維化程度相關，LAF可能是左心室重塑所致。

3.高血壓

左房大小反映左室舒張期充盈壓力增加的持續時間和嚴重程度，高血壓患者左心房結構及功能變化的病理生理機制主要歸因于舒張期心室壓力不斷升高，使左心房儲存功能減低[56]。Li等[57]通過CMR-FT定量檢測高血壓患者左心房形變及容積參數，發現高血壓患者左心房存儲功能及管道功能受損，并且可在進展為左心室肥厚之前進行早期檢測，而不伴有左心室肥厚的高血壓患者其左心房泵功能相對正常。Kaminski等[58]研究發現在具有左心室舒張功能障礙風險的高血壓患者中，左心房收縮功能降低是不良心臟事件和死亡的強烈預測因子。

4.心力衰竭

左心房大小是心力衰竭(heart failure，HF)的預測因素[59]。左心房容積和功能的惡化可先于HF的進展，Habibi等[60]通過CMR-FT測量左心房容積及應變參數，發現無明顯心血管癥狀的患者進展為HF之前左心房整體縱向峰值應變值更低，左心房最小容積指數更高，整體縱向峰值應變<14%的患者最終出現了HF，表明左心房縱向應變的變化有助于獨立預測HF。

5.糖尿病

糖尿病(diabetes mellitus，DM)通常與心血管疾病共存，與左心房結構及功能變化相關。相關研究證明，DM與早期心臟重構如左心房擴大相關[61]，LAV可獨立預測DM患者的全因死亡率[62]。Markman等[63]研究表明，在無癥狀性心血管疾病的DM患者中，左心房擴大尤其是左心房最小容積增加及左心房功能降低，與心血管事件的發展相關。

綜上所述，多模態CMR作為一種無輻射的一站式檢查方法，不僅能夠綜合評估患者左心房結構和功能的異常改變，還能無創表征心肌組織學特性；但CMR多種技術均受場強、序列、心率甚至心肌節段等多種因素的影響，在肌壁薄弱的左心房的臨床應用仍處于探索階段。未來仍需要大規模的研究以進一步實現CMR對左心房更加精準的評估，為心臟疾病早期診斷、風險分級及預后評估提供更多有價值的信息。