馬 敏綜述 ，賀 勇 審校

(1.四川省成都市第六人民醫(yī)院心血管內(nèi)科 610051；2.四川大學(xué)華西醫(yī)院心血管內(nèi)科，成都 610041)

心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)作為多參數(shù)、多平面、多序列，可重復(fù)、較高的軟組織對(duì)比成像，無(wú)電離輻射等優(yōu)點(diǎn)的檢查技術(shù)，通過(guò)“一站式”掃描，可以獲得心臟解剖結(jié)構(gòu)、心臟功能、灌注、組織特性等數(shù)據(jù)，已經(jīng)成為了心血管疾病診斷、鑒別診斷、危險(xiǎn)分層、預(yù)后判斷的無(wú)創(chuàng)性檢查手段[1]。磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy,MRS)則是利用核磁共振現(xiàn)象和化學(xué)位移作用對(duì)一系列特定原子核及其化合物進(jìn)行分析的方法，能無(wú)創(chuàng)的研究在體或離體生物體內(nèi)的化學(xué)組分信息,是檢測(cè)活體組織器官生理或病理過(guò)程中化學(xué)變化的一種無(wú)創(chuàng)技術(shù)，是生物代謝研究的重要工具[2-3]。目前可供MRS研究的原子核有：1H、31P、13C、23Na、19F、29K等，其中以1H和31P最為常用，是無(wú)創(chuàng)且可連續(xù)地、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)細(xì)胞能量代謝的技術(shù)。二者多技術(shù)、多參數(shù)、多序列的聯(lián)合應(yīng)用無(wú)疑縮短了臨床患者的檢測(cè)時(shí)間，提供了更多、更優(yōu)的影像學(xué)資料，對(duì)于臨床醫(yī)學(xué)決策的制訂及協(xié)助診斷、鑒別診斷、預(yù)后判斷等均具有非常重要的作用。本文就CMR及MRS有關(guān)影像學(xué)檢查技術(shù)及其在冠心病應(yīng)用方面的現(xiàn)狀及進(jìn)展綜述如下。

1 磁共振的應(yīng)用

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)和MRS是磁共振兩個(gè)主要的應(yīng)用技術(shù)。二者的基本原理類(lèi)似，但也存在著臨床及物理學(xué)上的差別。在臨床上，MRI主要是用于顯示組織器官的影像改變,目前CMR已經(jīng)成為了心血管疾病診斷、鑒別診斷、危險(xiǎn)分層、預(yù)后判斷的無(wú)創(chuàng)性檢查手段。其評(píng)價(jià)心肌再灌注損傷主要通過(guò)檢測(cè)心肌內(nèi)出血和微血管阻塞等功能指標(biāo)。MRI的各種序列均可用于心肌內(nèi)出血的評(píng)估，并且與組織病理學(xué)結(jié)果一致。但目前在臨床實(shí)踐中，對(duì)于心肌梗死(myocardial infarction，MI)的患者，尤其是MI急性期，CMR并未作為常規(guī)檢查項(xiàng)目開(kāi)展，且對(duì)MI患者預(yù)后的價(jià)值評(píng)估也未受到足夠的重視[4]。MRS則主要提供在體或離體生物體內(nèi)的化學(xué)組分信息。在物理學(xué)方面，MRI信號(hào)差別主要是通過(guò)梯度成像，而MRS則要求整體勻場(chǎng)。MRS目前已廣泛應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)疾病等的診斷及分析其代謝改變的診治，并取得了一定的研究成果[5-10]。31P MRS是最早用于人體的波譜技術(shù)，通?？蓹z測(cè)出生物組織內(nèi)9種不同代謝物，分別是磷酸肌酸(Pcr)、無(wú)機(jī)磷(Pi)、腺苷三磷酸(ATP)、磷酸單酯(PME)、磷酸雙酯(PDE)、二核苷酸和二磷核苷糖。31P MRS在心臟能量代謝的臨床研究有心肌缺血、MI、心肌再灌注損傷、心肌頓抑、心肌病等。Pcr/ATP是心臟能量狀況的“監(jiān)視器”，臨床上用于冠狀動(dòng)脈(以下簡(jiǎn)稱(chēng)冠脈)疾病在負(fù)荷后Pcr/ATP比值降低，提示有局部缺血，同時(shí)高能磷酸鹽的定量也可用以判斷心肌活力；心力衰竭時(shí)，Pcr/ATP比值減低的程度與臨床癥狀的嚴(yán)重性和預(yù)后明顯相關(guān)；心瓣膜病時(shí)，Pcr/ATP比值減低提供給臨床選擇最佳瓣膜置換術(shù)的時(shí)機(jī)。MRS是目前臨床上對(duì)在體或離體組織器官代謝、生化改變及化合物進(jìn)行定量的惟一無(wú)創(chuàng)性檢查技術(shù)[2-3]。

2 存活心肌的特點(diǎn)及相關(guān)機(jī)制

存活心肌是原無(wú)收縮功能或收縮功能異常的心肌經(jīng)血流再灌注后其功能可以逐漸恢復(fù)的心肌，包括頓抑心肌和冬眠心肌。前者是指心肌受到急性缺血和血流再灌注雙重?fù)p傷后，出現(xiàn)局部功能障礙，但這種障礙可以在數(shù)小時(shí)或數(shù)周后逐漸恢復(fù)，即冠脈血流正常，是血流和功能的不匹配，頓抑心肌的概念于1982年由BRAUNWALD等[11]首先提出。目前比較公認(rèn)的機(jī)制是氧自由基釋放和鈣超載。后者是指心肌由于長(zhǎng)期的低灌注出現(xiàn)慢性左心室局部或整體功能不全，待所屬冠脈血運(yùn)重建恢復(fù)后，靜止?fàn)顟B(tài)的心功能可以完全恢復(fù)，即冠脈血流是減低的，功能和血流相匹配，心功能低下，依賴(lài)介入或血運(yùn)重建恢復(fù)心肌運(yùn)動(dòng)。至今冬眠心肌的發(fā)生機(jī)制尚不清楚。對(duì)于冠心病存在心功能不全的患者，在介入或血運(yùn)重建術(shù)之前檢測(cè)存活心肌對(duì)預(yù)測(cè)術(shù)后療效、病例選擇具有十分重要的意義。研究發(fā)現(xiàn)，存在大量存活心肌者術(shù)后心功能改善明顯，病死率低；相反僅有少量存活心肌者術(shù)后心功能改善不明顯，且預(yù)后不良[12]。

3 存活心肌的檢測(cè)手段

3.1正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描(PET) 該技術(shù)是根據(jù)代謝功能評(píng)估心肌對(duì)葡萄糖示蹤物18氟-脫氧葡萄糖(18F-FDG)的攝取能力來(lái)判斷心肌的存活性，是目前存活心肌最可靠的檢測(cè)方法，被譽(yù)為存活心肌檢測(cè)的“金標(biāo)準(zhǔn)”[13]，但因時(shí)間分辨率及空間分辨率較低、價(jià)格貴，同時(shí)存在電離輻射等原因，在臨床難以推廣。

3.2單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)體層顯像(SPECT) SPECT通過(guò)檢測(cè)心肌細(xì)胞有無(wú)血流灌注來(lái)評(píng)價(jià)心肌活性。與PET顯像比較，其通過(guò)利用一些特殊的顯像劑打破了PET灌注顯像劑半衰期短的缺陷而成為目前臨床上檢測(cè)存活心肌最常用的手段。有研究表明其和PET一樣可以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)缺血性心臟病患者心肌存活[14]，而且比PET更經(jīng)濟(jì)，對(duì)臨床結(jié)局的判斷更優(yōu)[15]。但有研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)SPECT的心肌灌注顯像因其空間分辨率低的原因常低估心肌缺血的范圍[16]。

3.399Tcm甲氧基異丁基異睛(MIBI)心肌顯像 采用99TcmMIBI心肌顯像檢測(cè)存活心肌，對(duì)血運(yùn)重建后心肌運(yùn)動(dòng)改善具有預(yù)測(cè)價(jià)值。靜息及介入99TcmMIBI心肌灌注顯像可以作為判斷急性MI(acute MI，AMI)患者延遲經(jīng)皮冠脈介入術(shù)(PCI)療效的可靠方法[17]。

3.4低劑量多巴酚丁胺超聲心動(dòng)圖試驗(yàn)(LDDE) LDDE是用于判斷MI后收縮功能儲(chǔ)備能力的標(biāo)準(zhǔn)方法。冬眠心肌或頓抑心肌在低劑量多巴酚丁胺的作用下收縮功能改善，而瘢痕或壞死心肌無(wú)改變，此方法簡(jiǎn)單、實(shí)用。但由于其重復(fù)性差，受操作者經(jīng)驗(yàn)、手法的影響，以及聲窗較窄等而限制了其在臨床的廣泛應(yīng)用。

3.5CMR檢測(cè) CMR作為多參數(shù)、多平面、多序列，可重復(fù)、較高的軟組織對(duì)比成像，無(wú)電離輻射等優(yōu)點(diǎn)的檢查技術(shù)，通過(guò)“一站式”掃描[1]，可以獲得心臟解剖結(jié)構(gòu)、心臟功能、灌注、組織特性等數(shù)據(jù)，已經(jīng)成為了心血管疾病診斷、鑒別診斷、危險(xiǎn)分層、預(yù)后判斷的無(wú)創(chuàng)性檢查手段。臨床上常用超聲心動(dòng)圖評(píng)價(jià)心功能，但由于其重復(fù)性差，受操作者經(jīng)驗(yàn)、手法的影響，以及超聲聲窗等局限而限制了其在臨床的廣泛應(yīng)用。心肌核素顯像在心功能評(píng)價(jià)中具有較好的重復(fù)性，但因時(shí)間分辨率及空間分辨率較低，同時(shí)存在電離輻射等，而非理想的心功能檢測(cè)指標(biāo)。CMR不僅能準(zhǔn)確計(jì)算心功能指標(biāo)，還可對(duì)心肌內(nèi)出血、梗死危險(xiǎn)區(qū)、梗死面積、微血管阻塞等指標(biāo)進(jìn)行定性或定量的分析[18-20]。CMR高度的軟組織分辨率結(jié)合對(duì)比劑延遲強(qiáng)化，能夠鑒別透壁性或心內(nèi)膜下MI，這是PET和SPECT無(wú)法比擬的[21]。

4 MRS技術(shù)在心臟疾病的應(yīng)用

MRS技術(shù)是一種無(wú)創(chuàng)性檢測(cè)方法，可以定性或定量的檢測(cè)在體或離體多種組織器官中的代謝產(chǎn)物組成、濃度水平及能量狀態(tài)，從而反應(yīng)機(jī)體的病理生理變化[22-23]。1H在人體內(nèi)自然豐度和相對(duì)靈敏度高，成為MRS常用分析的原子核。1H MRS定量測(cè)定肌酸是非常有前景的新技術(shù)，該技術(shù)可顯示對(duì)心肌活力檢測(cè)的價(jià)值，如瘢痕組織ATP水平明顯減低，而且肌酸幾乎全部丟失。同時(shí)采用1H和31P的TLR線(xiàn)圈可以在同一圖像上分別進(jìn)行1H和31P譜的測(cè)量而不需要重新定位，從而使多核波譜的技術(shù)在心臟的MRS分析中得以廣泛應(yīng)用。準(zhǔn)確的空間定位技術(shù)，即準(zhǔn)確地采集感興趣容積(volume of interest,VOI)內(nèi)的信號(hào)，而不被VOI以外的體素信號(hào)污染，準(zhǔn)確的空間定位、足夠的信噪比、VOI是MRS技術(shù)的關(guān)鍵。MRS目前已廣泛用于神經(jīng)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)等疾病診斷和療效評(píng)價(jià)[5-10]，但心臟評(píng)價(jià)是所有應(yīng)用中最為困難和復(fù)雜的。心臟是一個(gè)運(yùn)動(dòng)器官，掃描時(shí)常會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影，應(yīng)用心電門(mén)控技術(shù)可以減少偽影的產(chǎn)生。MRS在心臟研究中的意義重大，它不僅能夠監(jiān)測(cè)心功能，而且可以無(wú)創(chuàng)、連續(xù)、重復(fù)的監(jiān)測(cè)心肌的能量代謝狀態(tài)，是其他技術(shù)不可比擬的。常規(guī)組織常應(yīng)用冷凍鉗技術(shù)進(jìn)行高能磷酸鹽的定量分析，雖然方法準(zhǔn)確且可行，但由于技術(shù)難度大且有侵襲性，所以 MRS在心臟疾病的研究中意義重大，且是未來(lái)MRI技術(shù)重大研發(fā)方向。31P MRS可以檢測(cè)Pcr、Pi及ATP的水平，無(wú)創(chuàng)評(píng)價(jià)心臟能量代謝狀況。臨床上缺血、缺氧及細(xì)胞的壞死常引起高能磷酸鹽的分解，Pcr與ATP分解，伴Pi的升高及乳酸的堆積而出現(xiàn)pH值的降低。有研究發(fā)現(xiàn)，31P MRS特別適用于缺血心肌的能量代謝狀況，其不僅能夠定量在靜息狀態(tài)的代謝水平，而且能夠通過(guò)磁化轉(zhuǎn)換的方法檢測(cè)在體狀態(tài)下化學(xué)反應(yīng)的速度及速率情況[24]。

5 臨床上常用的MRS技術(shù)

MRS常用技術(shù)有如下幾種[25]：(1)深部分辨表面線(xiàn)圈波譜技術(shù)(depth-resolved surface coil spectroscopy,DRESS)；(2)激勵(lì)回波探測(cè)法(stimulated echo acquisition mode spectroscopy,STEAM)；(3)點(diǎn)分辨波譜法(point-resolved spectroscopy,PRESS)；(4)活體影像選擇波譜分析法(image selected in vivo spectroscopy,ISIS)；(5)化學(xué)位移成像定位方法(chemical shift imaging,CSI)。其中，臨床最常用的是CSI方法，該方法是一種多維、多體素相位編碼空間定位技術(shù)。在1次數(shù)據(jù)采集中可以同時(shí)獲得掃描野(field of view,FOV)內(nèi)多個(gè)部位的波譜線(xiàn)，可以在相同的時(shí)間點(diǎn)獲得不同部位代謝物的空間分布信息，利于發(fā)現(xiàn)彌漫性病變，對(duì)病變的范圍及病變的邊緣做出正確判斷，同時(shí)可以將正常組織作為鑒別對(duì)照物。CSI具有空間編碼時(shí)間短及對(duì)運(yùn)動(dòng)不敏感的優(yōu)點(diǎn)，故在心臟MRS分析中非常實(shí)用。同時(shí)采用1H和31P的TLR線(xiàn)圈可以在同一圖像上分別進(jìn)行1H和31P譜的測(cè)量而不需要重新定位，從而使多核波譜的技術(shù)在心臟的MRS分析中得以廣泛應(yīng)用。

6 展 望

從以上MRS檢查的眾多優(yōu)勢(shì)可以看出，MRS在臨床疾病形態(tài)、功能、灌注、解剖、代謝等方面發(fā)揮重要作用。隨著磁共振技術(shù)的發(fā)展、革新，各項(xiàng)軟、硬件的改進(jìn)，線(xiàn)圈技術(shù)發(fā)展等，MRI及MRS將成為臨床應(yīng)用的重要工具。通過(guò)空間定位技術(shù)完善，Overhause核增強(qiáng)效應(yīng)，將獲得體素1 cm3的31P MRS和1H的三維代謝成像圖。31P MRS和1H MRS結(jié)合應(yīng)用更符合臨床所需，這種結(jié)合可以評(píng)價(jià)定量參數(shù)。由于常規(guī)MRI結(jié)合MRS檢測(cè)所需時(shí)間較長(zhǎng)，未來(lái)開(kāi)發(fā)整體CMR檢測(cè)技術(shù)，不僅縮短檢測(cè)時(shí)間，而且可以同時(shí)獲得解剖、代謝、形態(tài)、功能等多方面的數(shù)據(jù)，將是未來(lái)非常有前景的發(fā)展方向。

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