左心房及肺靜脈結(jié)構(gòu)和功能成像預測房顫消融術(shù)后復發(fā)的研究進展

陳玲，祁榮興，劉君

心房顫動(atrial fibrillation，AF)是臨床上最常見的心律失常，與心力衰竭、腦卒中、肺動脈栓塞等多種常見心腦血管疾病的發(fā)生有關(guān)[1]，給社會帶來了沉重的經(jīng)濟負擔。導管消融肺靜脈隔離術(shù)(pulmonary vein isolation，PVI)是公認的恢復和維持竇性心律的介入治療方法，包括射頻導管消融(radiofrequency catheter ablation，RFCA)或冷凍球囊消融(cryoballon ablation，CBA)術(shù)等[2]。近年來，導管消融治療AF的技術(shù)取得了很大進展，但消融后仍有較高的復發(fā)率，最近的一篇綜述顯示陣發(fā)性房顫(paroxysmal atrial fibrillation，PAF)和持續(xù)性房顫(persistentatrial fibrillation，PeAF)單次消融的復發(fā)率從30%～50%不等[3]，因此，對接受導管消融的AF患者進行篩選具有重要的臨床價值。很多臨床指標被證實可以預測AF消融術(shù)后的復發(fā)，包括年齡、性別、左心室射血分數(shù)、高血壓、糖尿病、阻塞性睡眠呼吸暫停等[4]，但效果并不理想。影像學評估左心房(leftatrial，LA)與肺靜脈(pulmonary vein，PV)的結(jié)構(gòu)及功能可以對AF的治療和預后判斷提供重要信息[5]。各種影像學方法及技術(shù)在評估心臟形態(tài)和功能方面各有優(yōu)缺點。本文將圍繞各種影像學方法評估AF患者LA和PV結(jié)構(gòu)和功能預測房顫消融術(shù)后復發(fā)的研究進展進行綜述，旨在提高臨床醫(yī)師對心臟結(jié)構(gòu)和功能的影像學評估在AF診療過程中的認識。

AF的發(fā)生及復發(fā)機制

AF的發(fā)病機制復雜，主要電生理機制包括：①觸發(fā)活動(早期和延遲后除極)引起的異常放電；②動作電位縮短引起的多次折返；③心房纖維化引起的脈沖傳導異質(zhì)性。心房纖維化的發(fā)生和發(fā)展是LA重構(gòu)的標志，被認為是AF持續(xù)存在的基礎(chǔ)[6]。晚期LA纖維化與AF的頻繁發(fā)作、陣發(fā)性心律失常轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰眯孕穆墒СＲ约翱剐穆墒СＫ幬镏委熜Ч档陀嘘P(guān)[7]。也有研究認為AF復發(fā)與PV傳導恢復有關(guān)[8]，且PV的解剖學參數(shù)可以預測傳導重建的程度[9]。AF復發(fā)的機制尚不完全清楚，因此對LA及PV影像學的研究有助于進一步了解AF復發(fā)的機制，進而應(yīng)用于臨床診療。

PV變異和大小與AF復發(fā)的關(guān)系

1.PV變異與AF復發(fā)的關(guān)系

心臟CT(cardiac computed tomography,CCT)對PV變異的識別具有很大優(yōu)勢，主要通過多樣的后處理技術(shù),包括容積再現(xiàn)(volume rendering,VR)、多平面重建(multi-planar reformation，MPR)、最大密度投影(maximal intensity projection，MIP)等技術(shù)。CCT成像及其后處理可清晰顯示LA及PV結(jié)構(gòu)，了解房間隔穿刺的相關(guān)解剖，如解剖路徑與脊柱的關(guān)系、與主動脈之間的距離等，同時也可了解PV開口大小、指導環(huán)狀標測電極大小的選擇，需要隔離的PV的位置及指導導管的走形與放置等，顯著提高了手術(shù)的安全性和成功率，減少了并發(fā)癥的發(fā)生[10]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，70%的人群為標準型四支肺靜脈，部分人群存在變異情況，其中以左側(cè)肺靜脈公干及右側(cè)副肺靜脈發(fā)生率較高。CCT掃描心臟發(fā)現(xiàn)PV解剖結(jié)構(gòu)可影響球囊與PV開口的充分接觸，是建立PVI消融的重要因素[11]，副肺靜脈等PV變異的存在可能會使PVI難度增大。有研究認為PV解剖變異與AF的復發(fā)有關(guān)[12]，也有研究認為PV變異并不是AF術(shù)后復發(fā)的獨立危險因素[13]。關(guān)于PV解剖學變異對AF復發(fā)的影響仍存在爭議。研究結(jié)論不一致可能與實驗入組的人群差異有關(guān)，需要進一步的研究來證實。

2.PV大小與AF復發(fā)的關(guān)系

在接受消融治療的AF患者中，關(guān)于PV的影像特征參數(shù)與AF復發(fā)的關(guān)系，目前尚未達成共識，影像學評估的參數(shù)包括PV的體積和直徑。Shimamoto等[13]研究發(fā)現(xiàn)，PAF患者在RFCA后，復發(fā)與總PV體積和PV口截面積有關(guān)，總PV體積用體表面積標準化，切點值為12.0 cm3/m2，這對PAF患者RFCA后能否維持竇性心律有很好的預測價值。Güler等[12]研究發(fā)現(xiàn)，右上肺靜脈擴張是復發(fā)的預測因素，復發(fā)組右上肺靜脈直徑為(21.6±2.8) cm，明顯高于非復發(fā)組。Tsyganov等[14]研究還發(fā)現(xiàn)左下肺靜脈擴張與AF預后不良相關(guān)，但不是PVI后復發(fā)的主要危險因素。Li等[15]研究證實，右下肺靜脈參數(shù)是CBA后AF長期復發(fā)的最強獨立預測因子，尤其是右下肺靜脈直徑增大，可以預測AF復發(fā)，甚至優(yōu)于LA直徑，并提高了AF復發(fā)預測模型的準確性。在RFCA患者中，右下肺靜脈大小的增加對預測AF復發(fā)的價值在所有肺靜脈(pulmonary veins,PVs)中最顯著。右下肺靜脈的隔離通常比隔離其他PV更有難度，這主要是因為其位置靠近房間隔穿刺點[15]。PVs在AF的病理生理中起重要作用，特別是延伸到PV內(nèi)的心肌袖，已被認為是引發(fā)房顫的異位起搏點。AF復發(fā)通常歸因于PVI后的電傳導恢復[16]。PVs越大，其周圍的心肌袖具有更明顯的不連續(xù)性和纖維化，可能具有更高的電生理異常頻率，因而難以分離而形成電連接，促進了AF的復發(fā)[15]。

LA大小、形態(tài)、功能與房顫復發(fā)的關(guān)系

經(jīng)胸超聲心動圖(transthoracic echocardiography，TTE)是評估LA大小的首選非侵入性檢查方法，具有無需注射造影劑、無電離輻射、比心臟磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)或CCT價格便宜等優(yōu)勢，已被廣泛應(yīng)用于臨床[5]；但TTE的二維線性測量往往低估了LA的大小[17]，三維TTE對LA大小的測量較二維更加準確，可與CMR及CCT相媲美。CMR是評估LA容積的金標準，其采用穩(wěn)態(tài)自由進動技術(shù)，相較于TTE可以更好地描繪心內(nèi)膜，進而對LA大小的評估更準確。當然，CCT具有較高的空間分辨率，也可精確測量LA的大小[5]。雙期CCT在評估左心耳自發(fā)顯影(≥2級)方面具有重要的臨床排除和預警價值，當CCT首期左心耳部無充盈缺損時，可排除2～4級左心耳自發(fā)顯影，可避免不必要的經(jīng)食道超聲檢查[18]。

在AF復發(fā)影像學預測指標中，基于TTE和CCT對LA徑線測量的研究發(fā)現(xiàn)LA直徑的增加是AF復發(fā)臨床獨立的危險因素[19, 20]。兩項Meta分析顯示，LA直徑的增加與消融術(shù)后AF復發(fā)有關(guān)，LA大小是AF消融手術(shù)成功與否的主要決定因素[1,21]。雖然這一測量已廣泛應(yīng)用于臨床實踐，但它不能準確地反映LA的真實大小。LA擴大是不對稱的，主要集中在內(nèi)外側(cè)軸和上下軸，因為前后徑的擴張受到胸腔的限制[1]。鑒于此，左房容積或左房容積指數(shù)的測量成為首選，因為它可以更準確地反映LA的不對稱畸形，而且比線性測量能更準確地預測AF預后[17]。Costa等[22]發(fā)現(xiàn)基于CCT容積測量的左房容積能更準確地預測AF復發(fā)，優(yōu)于線性LA直徑。另一項基于CCT掃描的研究發(fā)現(xiàn)，在PeAF中，左房容積指數(shù)(left atrial volume index，LAVI)>55 mL/m2的患者的復發(fā)率更高[23]。LA擴大引起心房持續(xù)重構(gòu)，導致心房折返的敏感性增加，破壞正常的傳導途徑，降低導管消融的療效和手術(shù)的成功率。

PAF的LA重構(gòu)處于早期階段，在LA擴大之前可能發(fā)生不對稱畸形[24]。因此，LA的大小可能不夠靈敏，無法反映解剖重構(gòu)的早期階段。最近的一項研究顯示，LA不對稱畸形是AF復發(fā)的預測因子[25]。房頂線距(兩上肺靜脈之間的最短直線距離)/LA最大橫徑比值可反映不對稱畸形；在這項研究中，所有患者在消融手術(shù)前均行MSCT掃描，結(jié)果顯示房頂線距離/LA最大橫徑的比值是AF消融后復發(fā)的一個強有力的預測因子。這種無創(chuàng)性、簡單易行的方法可用于更好地規(guī)劃PAF的消融策略[24]。Nedios等[26]研究結(jié)果支持使用LA不對稱性作為左房容積的替代指標，以更好地選擇晚期行手術(shù)的AF患者。對于PeAF患者，盡管左房容積較大，但不對稱指數(shù)較小，仍主張消融治療，而對于那些具有較高不對稱指數(shù)的患者，應(yīng)謹慎考慮替代治療。

先前的研究表明LA形態(tài)特征可以評估LA重構(gòu)，并與疾病的進展和結(jié)局相關(guān)。Bisbal等[25]基于CMR圖像提出一種稱為球形度的形狀度量標準，可衡量患者LA與球體的相似程度，作為LA重構(gòu)的標志，并且可以預測AF預后。相關(guān)研究認為LA球形度越高，復發(fā)的可能性越大。從機械角度來看，球體是最佳的能承受靜水壓力的幾何形狀。因此，當心房肌壁不能通過主動收縮來承受這種壓力時，與房顫同時發(fā)生的球形重構(gòu)是一種自然而合理的反應(yīng)。Knecht等[23]的研究表明，來自CMR或CCT的精確而復雜的介入前參數(shù)(例如球形度)與房顫負荷存在較弱關(guān)聯(lián)，但無法將球形度確定為心律失常復發(fā)的獨立預測因子。Bieging等[27]研究在CMR的基礎(chǔ)上，使用了一種基于粒子的建模，用以量化LA的形狀重構(gòu)，而不僅僅是LA球形度的變化，最終證實LA形態(tài)可獨立于臨床因素預測AF預后。

最近，二維斑點跟蹤超聲心動圖被應(yīng)用于評估LA功能，具有很高的可行性和重復性[28]。LA應(yīng)變成像已成為一種新的生物標志物，用于檢測LA儲備能力或收縮功能的細微異常。一項針對普通人群的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，在65歲以下的參與者中，左心房最大縱向應(yīng)變(peak atrial longitu-dinal strain，PALS)是房顫和缺血性卒中的一個重要和獨立的預測因子。此外，PALS在預測房顫和缺血性卒中方面比LAVI提供了更多的預后信息[29]。AF在心力衰竭中很重要，因為它增加了發(fā)病率和死亡率，使心力衰竭的病程復雜化。由于許多心力衰竭患者在隨訪期間會發(fā)生房顫，因此預測新發(fā)房顫(new-onset atrial fibrillation，NOAF)具有重要臨床意義。一項研究發(fā)現(xiàn)，急性心力衰竭出院患者中16.1%發(fā)生了NOAF，PALS是NOAF的重要預測因子，且無論LA大小如何，PALS都可以識別出NOAF風險增加的患者，這是一個重要的預測指標[30]。Deferm等[31]的研究結(jié)果顯示PALS預測隱源性卒中未來發(fā)生房顫的敏感度為75%，特異度為69%。CMR成像對LA功能也可以進行較好地評估。Habibi等[32]研究發(fā)現(xiàn)，基于CMR對LA功能的評估，PALS、左心房總排空率和被動排空率與NOAF獨立相關(guān)。LA重構(gòu)在早期階段是可逆的，使用CMR或二維斑點跟蹤超聲心動圖等非侵入性方法可以檢測到該重塑，通過建立包括LA功能變量和其他已知的房顫危險因素在內(nèi)的更強的預測模型來識別房顫風險人群，從而啟動更早的有針對性的干預，具有重大意義。

影像學在LA與PV特征性參數(shù)的顯示與評估中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，從徑線到容積測量，再到計算機模型的建立，影像學技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛越，在臨床實踐中為醫(yī)生的決策提供了重要支持。此外，在臨床工作中，AF患者檢查方法的選擇也要進行綜合考慮，以達到最佳評估效果。

心外膜脂肪組織含量與AF復發(fā)的關(guān)系

心外膜脂肪組織(epicardial adipose tissue，EAT)是位于心外膜和臟層心包之間的脂肪組織，是一種特殊的具有內(nèi)分泌功能的脂肪庫，能分泌多種炎性因子。因EAT與心肌之間無類似筋膜組織隔開，可通過旁分泌作用直接作用于心肌，在AF的發(fā)生發(fā)展過程中具有重要作用[33]。TTE 、CCT和CMR成像已經(jīng)被用來評估EAT的量， TTE可以快速準確地評估EAT的厚度。Chao等[34]研究發(fā)現(xiàn)TTE評估的EAT厚度與CCT測量的總EAT和LA周圍EAT的體積顯著相關(guān)。此外，CCT還可以準確地量化和評估EAT的分布[35]，最近關(guān)于EAT的研究以CCT成像為主[35,36]。多項研究證明AF患者的EAT含量顯著增加，PeAF患者EAT的含量大于PAF，并且它是消融后AF復發(fā)的獨立預測因子[34,36]。EAT通過旁分泌的相互作用，使心房肌有效不應(yīng)期縮短而過早除極，可能通過影響電流和阻抗動力學，共同參與房顫的發(fā)生、發(fā)展過程，進而對消融結(jié)局產(chǎn)生影響[36]。EAT可預測房顫發(fā)生及復發(fā)的風險，并有望成為房顫治療的新靶點。目前的研究仍局限于EAT厚度或體積的測量，未來還可以通過EAT密度的測量來探討AF與非AF、PeAF與PAF、AF復發(fā)組與非復發(fā)組之間的區(qū)別，從影像學角度對AF復發(fā)機制進一步認識。

CMR評估LA纖維化與AF復發(fā)的關(guān)系

LA纖維化是心房重構(gòu)的標志。在過去的十年中，有研究已經(jīng)證實了CMR顯示和量化LA纖維化的潛力，現(xiàn)已被用作消融前評估的一部分。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，磁共振延遲釓強化(magnetic resonancelategadolinium enhancement，MR-LGE)所代表的心房重構(gòu)是AF復發(fā)的強有力的獨立預后指標[37]。美國猶他州的一項研究采用MR-LGE技術(shù)評估左心房纖維化程度，并根據(jù)纖維化比例進行分級(猶他分級)，Ⅰ級為<10%，Ⅱ級為10%～<20%，Ⅲ級為20%～<30%，Ⅳ級為≥30%[38]。DE-CMR能夠量化AF患者左心房纖維化程度，更好地評估患者的病情進展，為之后制定個體化治療方案和預測AF復發(fā)提供支持。在多中心DECAFF研究中發(fā)現(xiàn)LA纖維化程度與AF復發(fā)獨立相關(guān)。具體而言，LA纖維化面積越大，則AF復發(fā)率越高[5]。對于猶他等級較高(即Ⅲ、Ⅳ級彌漫性和廣泛性纖維化)的患者，應(yīng)考慮采用傳統(tǒng)的無創(chuàng)治療方法。因此，MR-LGE評估的LA纖維化程度為AF消融手術(shù)適應(yīng)癥提供了一種無創(chuàng)且有效的參考方法[39]。大多數(shù)PeAF患者的LA重構(gòu)已經(jīng)形成且存在傳導異質(zhì)性，簡單的PVI通常是不夠的[40]。因此AF消融前LA纖維化的空間分布越來越受到關(guān)注，因其可以幫助確定消融的額外靶點。Lee等[41]評估了AF患者MR-LGE的位置和范圍，結(jié)果表明無論LGE的范圍如何，LGE的共同部位是LA后壁的下段和左下肺靜脈竇部。Higuchi等[42]研究顯示，LGE在LA內(nèi)分布不均，直方圖顯示LGE出現(xiàn)頻率最高的部位是左下肺靜脈竇附近的后壁， PeAF較PAF更易出現(xiàn)LGE。另一項研究也證實，LGE在左下肺靜脈口周圍后壁發(fā)現(xiàn)了纖維化的優(yōu)先分布，且年齡>60歲與纖維化程度唯一相關(guān)[43]。有研究認為LGE在LA區(qū)域的非均勻分布源于LA周圍的外部結(jié)構(gòu)。由于機械壓力或與主動脈、食管和椎體的摩擦，LA可能會發(fā)生更多的重構(gòu)[44]。這一發(fā)現(xiàn)解釋了左肺靜脈口(尤其是左下肺靜脈開口周圍)的纖維化比右側(cè)多的現(xiàn)象。LA重構(gòu)指的是心肌細胞為對抗外界“應(yīng)激源”而維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)的時間依賴性適應(yīng)性調(diào)節(jié)。LA重構(gòu)的類型、程度和可逆性取決于暴露于應(yīng)激源的強度和持續(xù)時間。心房肌細胞最常見的應(yīng)激源包括容量、壓力負荷等。它們不是相互排斥的，通常可以在同一患者的不同時間共存[17]。

導管消融術(shù)是目前根治AF的最主要手段，但其術(shù)后復發(fā)率高仍是困擾臨床治療AF的難題，LA、PV結(jié)構(gòu)和功能特征在AF復發(fā)的預測指標方面已經(jīng)取得了長足進步，但仍存在局限，PV變異及大小、LA形狀特征等預測AF復發(fā)尚未達成共識，MR-LGE技術(shù)仍存在難點，需要大樣本的隊列研究來驗證。近年來人工智能技術(shù)飛速發(fā)展，未來還可以將其運用到臨床診療過程中，從而為AF患者提供有益、合理及個體化的治療方案。