常見臨床適應癥的30分鐘心臟大血管磁共振:心血管磁共振學會白皮書解讀

孔玲玲,孫婷婷,王炳權,李能,鄧小毅

隨著社會經濟發展及國民生活方式變化,尤其是人口老齡化及城鎮化進程的加速,居民不健康生活方式問題日益突出,心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)包括冠心病、心力衰竭、惡性心律失常等,對居民健康的影響更加顯著。中國心血管健康與疾病報告顯示[1]:2019年農村、城市CVD分別占死因的46.74%和44.26%。每5例死亡中就有2例死于CVD。近年來心臟磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)逐漸成為臨床上心臟常規檢查之一,其具有成像參數多、軟組織分辨率高、無創、無電離輻射等優點,一次檢查即可獲得心臟解剖、功能、灌注、組織特征等綜合信息。大量研究表明CMR已經作為評估常見心臟疾病的無創“參考標準”[2],并越來越多地應用于心血管診療指南中[3-7]。CMR對于顯示心肌組織結構特征和功能細微變化具有獨特敏感性,在患者的治療和預后評估中起到了重要的作用。但是長時間掃描讓較多患者難以接受,而且成本及收益不成比例,限制了其常規廣泛開展。所以,推廣快速標準化且在大多數設備上均可完成的掃描方案尤為重要。2022年3月,心臟磁共振成像雜志(Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance,JCMR)發表了《常見臨床適應癥的30分鐘心臟大血管磁共振:心血管磁共振學會白皮書》[8],在這份專家共識中,30分鐘CMR檢查符合國際心血管實踐指南和心血管磁共振學會的標準化方案[9]。筆者將在本文中對這一共識主要內容進行解讀,讓國內同道更好地了解該技術方案,加速國內快速CMR檢查技術方案的臨床應用。

適合高效CMR的常見心臟疾病

1．心力衰竭或心肌病

精準診斷對于心力衰竭或心肌病患者的治療效果至關重要[10]。心臟電影成像主要用于評估心功能,是計算左心室射血分數(left ventricular ejection fraction,LVEF)和右心室射血分數(right ventricular ejection fraction,RVEF)的“參考標準”,可以準確分類為射血分數保留心力衰竭、射血分數中間范圍心力衰竭和射血分數降低心力衰竭,并評估患者預后[11]。CMR還可以判斷心力衰竭的病因,以鑒別擴張型心肌病、肥厚型心肌病[12]和心肌致密化不全[13],這些疾病不僅評估患者本身,而且需要考慮對有遺傳病風險的患者家屬進行評估[14-16]。

導致心力衰竭或心肌病變的原因可能包括缺血性、非缺血性、浸潤性或炎癥損傷。釓延遲增強(late-gadolinium-enhancement,LGE)成像技術通過心肌不同強化模式來進行鑒別,心內膜下強化提示梗死瘢痕和缺血性損傷,心肌中層強化提示非缺血性心肌病,心外膜強化以心肌炎為多[17]。LGE還可提示心臟結節病[18-19]和淀粉樣變性[20]等心肌浸潤性疾病,均得到組織病理學證實[21]。

2．室性心律失常

室性心律失常患者通常有潛在的心臟病,可能會危及生命,其通常由受損心肌內的折返或觸發活動導致。由于CMR能夠準確描述心臟結構形態和功能,其非常適合診斷與室性心律失常相關的多種潛在心肌病[22-23]。

心肌病患者由于室性心律失常的發生,猝死的風險相應增加。目前,用于確定患者是否需要植入心律轉復除顫器的主要指標是LVEF[24],然而,僅憑LVEF預測猝死風險并不可靠,因為LVEF降低的患者可能不會出現危及生命的室性心律失常,而其他患者盡管LVEF保持不變,但仍會發生心源性猝死。Pontone等[25]研究結果證明,基于CMR的LVEF與LGE的心肌特征相結合,在識別植入心律轉復除顫器后受益的室性心律失常患者方面優于超聲心動圖。LGE作為鑒別心律失常病因的價值已在缺血性心臟病、擴張型心肌病、肥厚型心肌病和浸潤性心肌病中得到證實[26]。

3．缺血性心臟病

缺血性心臟病即冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(簡稱冠心病),是由冠狀動脈血管發生粥樣硬化病變而引起血管腔狹窄或阻塞造成心肌缺血、梗死而導致的心臟疾病。LGE作為評估心肌梗死瘢痕的參考標準[27]。心肌梗死或瘢痕均表現為高信號,表明心肌活性喪失,同時伴隨受累心肌節段運動異常。如果LGE顯示的瘢痕透壁范圍小于50%,可以在血運重建后恢復心肌功能[28-29]。

灌注成像結合負荷的CMR檢查技術,在確定缺血心肌的部位和范圍方面優于單光子發射計算機斷層掃描和超聲心動圖[30-31]。在患者預后方面,LGE成像與冠狀動脈血流儲備分數的參考標準相比等效,且成本更低[32]。研究證實,灌注成像正常的患者預后良好,而灌注成像異常患者發生不良心血管事件幾率大大增加[33-35]。因此,胸痛評估和診斷指南明確了適用于患有或未患有已知冠心病患者的CMR適應癥[36]。

4．心肌炎

臨床中急性胸痛可以由多種原因引起,不少胸痛患者并不是冠心病所致,心肌炎或者非冠狀動脈阻塞等比較常見。多個研究顯示新型冠狀病毒患者合并心肌損傷比例高,這也是引起胸痛的原因之一,CMR主要表現為心肌炎信號改變[37-38]。所以,在新型冠狀病毒大流行期間,嚴重急性呼吸綜合征患者更多,CMR可以對這些心肌病變進行鑒別,準確區分缺血性和非缺血性心肌損傷,同時還能顯示心肌和心包炎癥程度及范圍[39]。

CMR基本條件

1．工作流程

白皮書要求快速的CMR掃描方案需要由接受過培訓的醫生和技術人員進行高效配合,并在常規檢查中對掃描方案保持一致性,提高檢查效率。在增強檢查期間還需要一名護士和有資質的醫生共同監測患者有無藥物過敏情況。

患者準備:在掃描當前患者時,確保下一個患者已經在等候區完成掃描前準備和篩查CMR禁忌癥,放置好靜脈留置針,并且對患者進行屏氣訓練,以提高圖像采集效率,對于不能屏氣配合的患者可以讓家屬協助。如果患者有心臟植入裝置,檢查時必須遵照植入裝置說明書和相關指南評價其安全性。

CMR檢查室準備:除了為患者做好檢查前準備外,當技術人員將患者放置在磁共振檢查臺上開始掃描前,應提前將高壓注射器和其他設備放在檢查室內,這樣可以避免在掃描過程中浪費時間。檢查前還需要使用心電門控,在患者胸口皮膚上貼上與CMR兼容電極片,要保證心電圖達到最佳檢查效果。

2．硬件、掃描儀和快速CMR的安全性

臨床磁共振成像中常見的掃描儀包括1.5T和3T。大多數CMR檢查可以在1.5T場強下進行,因為1.5T的心電門控信號穩定、比吸收率低、電影序列不易產生磁敏感偽影,但是3T具有高信噪比,提高了心肌灌注和延遲增強的成像質量,總體來說3T磁共振成像優勢更加顯著。

白皮書建議增強掃描需要配備有自動注射功能的高壓注射器,要求注射流率至少3 mL/s,以確保精準的對比劑注射時間。在日常工作中要對患者進行實時監測并定期進行急救演練,熟悉急救流程,一旦出現意外情況能快速將患者從掃描儀孔徑中移出,并在檢查室外進行復蘇搶救。結合本院實際情況,設備間配備急救按鈕,出現對比劑過敏等緊急情況急救中心能夠迅速到達現場,保障患者的生命安全。

30分鐘CMR檢查的基本掃描技術

白皮書要求標準心臟檢查的掃描技術包括定位像、心肌灌注成像、電影成像和LGE成像,這些技術可以組合成一個高效且標準化的掃描方案,并在30分鐘內完成高質量的CMR。下面將對每一項檢查步驟進行更詳細的說明(表1)。

1．定位像

標準面定位像包括橫軸面、冠狀面、矢狀面,通常在一次屏氣內完成并結合心電門控在單個心動周期內采集。之后在整個心臟周期內收集一組橫軸面(8～10 mm層厚)圖像,可采用單次激發快速自旋回波、梯度回波或亮血平衡穩態自由進動(balanced steady-state free precession,bSSFP)序列。最后,使用相同的單次激發技術獲得心臟層面定位像,包括長軸二腔心、四腔心、三腔心或左室流入流出道和短軸二腔心。對于經驗豐富的技術人員來說,采集的時間總共不超過5分鐘。

表1 標準化30分鐘CMR檢查的基本技術

2．心肌負荷灌注成像

心肌負荷灌注成像是檢測心肌缺血的主要CMR方法。常采用飽和恢復bSSFP序列或梯度回波序列。正常心肌組織灌注呈高信號,而灌注減少的心肌缺血區域對比劑濃度低,呈低信號。采用小劑量注射雙嘧達莫或者腺苷藥物,待冠狀動脈快速擴張后,立刻采用靜脈團注方式,以3～7 mL/s的流率注射對比劑,獲得動態灌注圖像。對比劑劑量取決于對比劑類型和患者體重,注射對比劑后應持續注射30 mL生理鹽水。當對比劑到達左心室之前,囑咐患者屏住呼吸,以避免出現運動偽影或圖像錯層。灌注掃描序列時間一般在1 min左右,延遲15 min后進行靜息灌注成像可以縮短掃描時間,包括患者準備和恢復時間負荷灌注成像約需5 min。心肌負荷灌注成像目前在國內臨床實際開展較少,大多數醫院常規只進行靜息灌注成像,掃描時間一般1 min左右。

3．電影成像

電影成像是指通過多次屏氣采集多層短軸位圖像,獲得每層短軸位心動周期內的動態圖像。可用于評估瓣膜功能、整體和節段收縮力、室壁運動異常,以及計算LVEF和RVEF。由于原始(k空間)數據必須以分段方式在多個心動周期內采集,因此需要患者屏氣以減少呼吸偽影。研究表明,采用呼氣末屏氣可以保證層面間的位置一致性[9]。電影圖像需要在不同的方向采集,以全面評估心功能,包括多層短軸二腔、長軸二腔、四腔及三腔心采集。掃描時需要患者進行屏氣,每個層面掃描時間約為5～15 s,加上屏氣之間的恢復,每30秒左右采集一層,共采集16層左右,完成常規電影序列大約需要8 min,是CMR檢查中最耗時的部分之一。專家共識指出可以通過減少相位編碼方向、降低相位編碼方向的分辨率、增加讀出帶寬、應用并行采集技術和使用部分傅里葉變換技術來縮短屏氣時間。對于不能屏氣配合的患者,可以通過多次(3～4次)平均自由呼吸或實時采集來減輕呼吸偽影。為了提高CMR檢查效率,電影成像放在注射對比劑后采集,充分利用LGE成像等待的10～15 min時間,目前國內CMR檢查中,更習慣首先進行電影掃描,對于灌注后進行電影成像需要更多的推廣應用。

4．LGE成像

LGE是在靜脈注射釓對比劑10～15 min后進行掃描成像。正常心肌在注射對比劑后10～15 min,對比劑廓清,顯示為低信號,但是壞死心肌會殘留對比劑,顯示為高信號。LGE圖像是使用反轉恢復序列或梯度回波序列采集圖像。通過scout預掃描確定最佳反轉時間(inversion time,TI),以使正常心肌信號為零,最大程度提高正常和壞死心肌之間的對比度。目前臨床上相位敏感反轉恢復序列應用較多,該序列在180°反轉脈沖之后分別在兩次心動周期采集了兩次信號,利用相位校正,能保證正常心肌信號被抑制,并可以糾正TI偏差導致的抑制效果差。LGE圖像僅采集舒張末期的單個時相,因此每個心動周期的采集窗口可能比電影掃描長得多,但不應超過200 ms(心動過速患者采集時間窗更短)。LGE成像的總采集時間為5～10 min(取決于采集的層面數量)。

30分鐘CMR檢查額外功能成像

白皮書要求標準心臟檢查的掃描技術包括定位像、心肌灌注、電影和LGE成像。在臨床實踐中,懷疑心肌炎患者一般需要T2WI黑血序列觀察心肌水腫范圍及程度。隨著定量參數序列的發展,定量T1-mapping、T2-mapping得到廣泛研究和應用,對于配備了相應序列的醫院可能會增加這些定量序列成像。例如,在非缺血性心肌病患者中,可以獲得心肌的T1WI和T2WI,或者可以獲得定量T1和T2值,以更好地描述心肌特征,更準確地診斷特定類型的心肌病并評估治療效果[40]。對于右心相關疾病患者,可能需要對右心進行電影和LGE成像(如右心室流出道和右心室流入道切面),評估致心律失常性心肌病的右室功能[41]。

結 論

大多數磁共振設備可通過30分鐘CMR檢查對常見心肌病變進行定性和定量檢測。影像科檢查人員應加強與臨床醫生的合作,為廣大心血管疾病患者提供更可靠的診療方案。這份共識中雖然沒有涉及醫生和技術人員的培訓方案,但這種高效率的檢查方案可促使影像科室改進和優化工作流程。需要特別說明的是,30分鐘內完成心臟的掃描方案,離不開受檢者良好的心率和屏氣配合,而且該時間是凈掃描時間不包括前期準備和后期觀察時間,且需要額外附加序列的檢查時間也不包括在內。