心臟磁共振在診斷左室肥厚疾病中的臨床應用進展

胡瑞，李瑞，楊鵬程，陳梓嫻，郭順林*

左心室肥厚(left ventricular hypertrophy，LVH)是多種心臟疾病常見但非特異性的表現[1]，快速識別LVH 病因對患者的預后及治療策略有重要作用。心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)憑借其良好組織對比度、多序列多參數成像及無電離輻射等優點，成為LVH 早期無創診斷和預后評估的關鍵工具，可在一次檢查中提供心臟形態學、功能和組織特征及心肌損傷等信息。本文基于CMR 在左室肥厚型疾病中的典型表現及鑒別作一綜述，主要集中在釓對比劑延遲強化技術、T1 mapping、細胞外容積分數、特征追蹤技術等方面。

1 CMR檢查技術

1.1 延遲強化技術

釓對比劑延遲強化(late gadolinium enhancement，LGE)技術在注射釓對比劑后應用反轉恢復序列，可作為探測纖維組織的有力工具。LGE 的特征性強化模式在區分左室肥厚型疾病的病因中起著關鍵作用，可準確無創性評估心肌局灶性纖維化(心肌瘢痕)[2]。LGE主要依賴纖維與正常組織間的信號對比差異，目前沒有標準的量化指標，而且對于彌散分布的間質性纖維化敏感性較差[3]。近年來T1 mapping 技術的出現突破了這一限制。

1.2 參數定量技術

參數定量技術，如T1 和T2 mapping，為評估心肌病變提供了可量化的指標。T1 mapping技術主要是基于反轉或飽和脈沖序列采集，通過計算出采集范圍內每個體素的T1值，然后再把這些值賦予每個體素，形成定量的T1 mapping[4]，分為增強前T1 mapping (又稱初始T1 mapping)和增強后T1 mapping，增強前T1 mapping 可獲得心肌初始T1 值，反映心肌細胞和細胞外間質的混合信號。初始T1 值對組織自由水含量的增加很敏感，如細胞水腫(如急性心肌梗死、心肌炎)和細胞外間質體積增大(各種纖維化及淀粉樣沉積)都會延長初始T1值[5]；而脂肪和鐵沉積是導致初始T1降低的兩大原因[6]。T1 mapping能很好地檢測出多種心臟疾病的早期心肌細微改變，有助于LVH的鑒別。T2 mapping技術在評估心肌炎癥及水腫方面展現出巨大的優勢與潛力，但在LVH的常規評估中應用較少。

此外，量化心肌細胞外容積(extracellular volume，ECV)也引起了諸多學者的興趣，ECV 是通過調整血細胞容積后，使用心肌初始和增強后T1 值來計算的，反映了心肌組織中非心肌細胞成分即細胞外基質所占據的容積范圍，只與心肌間質成分有關。ECV可作為彌漫性心肌纖維化的影像指標，與組織病理學結果高度一致[7]。

1.3 其他CMR技術

心臟磁共振特征追蹤技術(cardiac magnetic resonance feature tracking，CMR-FT)是用后處理軟件在電影圖像上自動勾畫心內膜及心外膜邊界，利用體素的相對運動與位移，得到局部或整體在徑向、周向、縱向的應變及應變率，已成為早期亞臨床心肌功能障礙的敏感指標[8]。彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)則通過表征心肌微結構的變化揭示左室肥厚型疾病的發展過程[9]，也可通過水分子的三維彌散圖來評估心肌細胞纖維紊亂[7]，盡管目前僅限實驗研究，但該技術有潛力發展為臨床上重要的診斷工具。

這些磁共振成像技術在區分LVH 表型疾病方面起著重要作用。LVH本身并非一種疾病，而是一系列疾病的臨床表現，最常見的LVH表型疾病包括肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)、心臟淀粉樣變性(cardiac amyloidosis，CA)、法布里病(Anderson-Fabry disease，AFD)及后負荷增加的疾病[如高血壓性心臟病(hypertensive heart disease，HHD)、主動脈狹窄(aortic stenosis，AS)]。

2 臨床應用

2.1 HCM

HCM是最常見的遺傳性心肌病，主要表現為原發性的左室室壁增厚(歐洲心臟病學會指南建議≥15 mm)[10]。臨床上一般很難直接區分HCM 與其他常見的左室肥厚型疾病，特別是僅存在一些輕微病變的疾病。心肌纖維化是HCM 的主要組織學特征之一，也是HCM 病患者心律失常的主要原因，而室性心律失常會增加心源性猝死的風險[11]。

CMR 可以精準地顯示左室肥厚的位置、分布和范圍，對于心肌隱窩(與HCM有關，但無特異性)的顯示也更為明顯，HCM在形態學上主要呈非對稱性室間隔肥厚。LGE 的存在和強化模式對HCM 的診斷和危險分層具有重要價值[12]，大約50%的HCM患者會表現出LGE[13]，最常見的是右室插入部的灶狀強化，有時也會出現肥厚區域彌漫性斑片狀或模糊的肌壁間強化。有研究發現在HCM 患者中，纖維化主要表現為不均勻和不對稱的模式，主要分布于基底段和中段的前壁、間隔壁，且這種分布特征可能與肥厚表型、突變狀態和基因型無關，并且纖維化與左室肥厚的相關性較弱[14]，說明這可能是一種原發性的病理改變。更有研究證實LGE 與心源性猝死等不良結局有關，特別是LGE的范圍＞15%[13]。

T1 mapping 和ECV 技術彌補了檢測心肌間質性纖維化的空白，該技術可以對心肌間質性纖維化或一些可能被LGE忽略的病灶進行無創性評估，并且有研究發現在HCM患者中，ECV是一個強有力的預測不良事件的影像學標志物[15]。Ho 等[16]發現無論有無LVH，基因型陽性的HCM 患者ECV 值升高。也有研究證實HCM 患者的整體初始T1 值明顯高于HHD 患者，并且利用初始T1 mapping 的放射組學紋理特征已經可以區分HHD 和HCM患者，這提供了比整體初始T1值更高的診斷價值[17]。

CMR-FT 有助于準確評估心肌功能，目前有學者基于特征追蹤技術研究發現僅具有肌節突變的HCM 患者已經存在收縮功能障礙[18]，這說明心肌功能異常先于解剖形態學改變。Neisius等[19]研究表明LGE和T1 mapping對HCM和HHD鑒別困難時，CMR-FT提示HCM患者的縱向應變會更低。DTI能夠識別心肌細微結構的改變，是一項可用于指導HCM診斷和風險分層的CMR新技術，具有良好的重復性[20]。有研究表明，HCM患者肌纖維紊亂的增加與室性心律失常有關，即使在糾正了傳統的危險因素后也是如此[20]。盡管該技術在臨床實踐中受限，但DTI對于HCM的診斷和風險分層仍是一種很有潛力的方法。

2.2 CA

CA是一種罕見的系統性疾病，主要包括輕鏈淀粉樣變性、轉甲狀腺素淀粉樣變性兩種類型，病理上表現為不溶性纖維蛋白在心肌細胞外間質沉積致正常心肌細胞凋亡，進而引起心肌間質纖維化，損害心肌的舒張及收縮功能，最后發展為心力衰竭[21]。

從形態學上看，CA的特征是雙心室壁增厚，常伴有心包積液。與其他LVH 表型相比，CA 患者的左室射血分數更容易降低[22]。CA 診斷的金標準是心內膜活檢，由于其具有侵入性且假陰性率高，因此CMR在CA無創診斷中起到重要的作用，但對于CA 亞型的診斷仍需要通過核素掃描、血清學、尿液及組織活檢等檢查。隨著心臟成像技術的日益發展，CMR成為可以評估心肌肥厚機制和CA 嚴重程度的成像方式[23]，CMR 診斷CA 是基于淀粉樣纖維蛋白沉積和正常心肌釓排出動力學的差異，典型LGE的表現為左心室心內膜下環形強化[22]。Raina等[24]研究證明LGE與CA患者的全因死亡風險增加有關。在左室肥厚型疾病中，CA 與初始T1 值顯著增加有關，遠高于其他肥厚型疾病[25]，而且CA 通常是所有心肌疾病中ECV 值最高的，ECV 已被看作CA 的生物標記物[26]。與LGE 相比，T1 mapping 和ECV可以提高CA 早期檢測的敏感性，但腎功能不全的患者或無法配合較長檢查時間的患者不適用于增強掃描。CMR-FT研究顯示CA患者心尖節段性的縱向應變降低，這有助于鑒別CA與其他肥厚性疾病[27]。還有研究發現CMR 在CA 分型中存在一定價值，轉甲狀腺素淀粉樣變性在LGE范圍及ECV值均高于輕鏈淀粉樣變性，左室心肌整體和各節段縱向應變率也高于輕鏈淀粉樣變性[28]。Gotschy 等[29]發現在CA 患者中，DTI 所示的肌原纖維紊亂與初始T1和ECV值都有很好的相關性。

2.3 HHD/AS

HHD 和AS 都是由于后負荷增加而引起代償性LVH 的常見病因，雖然通過臨床病史和檢查通常足以診斷HHD，但CMR 可能會幫助鑒別或排除共存的病理特征，如CA或HCM。

HHD是左室對血壓增高的生物力學應力的不良反應，導致心室重構和心肌纖維化[30]。HHD繼發的LVH通常是向心性的，大多數左室肥厚的高血壓患者的最大左室室壁厚度小于15 mm，而局灶性LVH、心尖部或右室受累有利于HCM的診斷[7]。HHD患者的LGE 大部分都是非特異性肌壁間強化，而且程度一般小于HCM[22]，HHD 患者有時也可表現為彌漫性心肌纖維化，T1 mapping和ECV值均有所增加，但都不是很顯著[31]。Neisius等[19]研究表明，HHD 患者的縱向應變顯著高于HCM 患者，所以結合應變和LGE 有助于區分HHD 與HCM[22]，另外也有研究證明T1 mapping 和ECV 的紋理分析在鑒別心肌肥厚型疾病具有較高的準確性[32]。

根據臨床病史、查體和超聲心動圖，通常可以明確診斷AS，然而左心室重構的嚴重程度并不總是與瓣膜狹窄的程度成正相關。LGE 的非缺血型肌壁間纖維化是左室失代償的早期標志和不良心血管結局的預測因子，而且似乎不會隨著瓣膜置換而消退[33]。合并冠心病的AS 患者LGE 的范圍更廣，主要是缺血型[33]。初始T1值和ECV增加是AS患者左心室失代償的客觀標志，是患者不良預后的獨立預測因素[34]。盡管在重度AS 存在時，鑒別伴隨的LVH 表型仍然具有挑戰性，但CMR 在評估AS患者的預后方面還是提供了有價值的信息[35]。

2.4 AFD

法布里病又稱Fabry 病、Anderson-Fabry 病或全身彌漫性體血管角化瘤，是一種罕見的遺傳性溶酶體貯積癥，因編碼α-半乳糖苷酶A的基因GLA突變，酶活性部分或完全缺乏后導致細胞內過度的鞘糖脂蓄積，從而引起各系統器官病變，左心室肥厚是最常見的心臟表現[36]。因此，區分AFD與其他肥厚型病變并確定心肌纖維化程度對治療決策和預后至關重要。

形態學上，AFD 通常表現為左室向心性肥厚，但有時也會出現右室肥厚，乳頭肌增厚，甚至出現收縮功能障礙[37]。LGE通常位于基底段和中段下外側壁，呈肌壁間或心外膜下強化[38]。初始T1 成像已被證明是一種對AFD 患者很有價值的檢查技術，與其他導致LVH 的原因相比，由于鞘糖脂的沉積，AFD患者的初始T1 值通常會明顯降低[39]。目前，心肌應變也已經在AFD 隊列中進行了研究，結果發現縱向應變受損與T1 值降低和左室室壁厚度及質量增加有關[40]。進一步研究發現基底段到心尖段周向應變梯度的缺失可能是AFD 心臟受累的早期標志物[41]。但由于其罕見性，目前使用CMR 鑒別AFD 與其他LVH表型疾病的數據還較少。

有關心血管疾病無創性診斷及評估的臨床研究越來越受到重視，而且有研究表明，CMR 比超聲心動圖更能準確地區分LVH 表型[42]。CMR 在評估LVH 和其他心肌病變方面有其獨特優勢，不僅可以區分LVH 表型，還可探索心肌肥厚及纖維化的病理生理機制，并指導臨床決策等，但是目前仍缺乏標準的量化指標。近年來，放射組學和紋理分析顯示了超出視覺分析鑒別病理性LVH 表型的巨大潛力，Neisius 等[17]發現將紋理分析用于心肌初始T1 mapping，對HHD 和HCM 的區分準確率達85.5%，為了驗證這一發現，需要在更大的隊列中進行多中心多供應商研究。

3 總結與展望

隨著新技術的蓬勃發展及深入研究，CMR可對左室肥厚型疾病的潛在病因進行準確而無創的診斷，但目前仍需要大量的數據來驗證。

綜上所述，通過解剖形態學成像、LGE、參數定量、特征追蹤及DTI 等技術，CMR 可以準確評估心臟形態、心肌損傷及功能障礙，大大提高了臨床綜合評估及鑒別LVH表型的能力。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。