曾令明 陳榆舒 郜發(fā)寶*

彌漫性心肌纖維化的發(fā)生導(dǎo)致異常的心肌僵硬和收縮能力下降，最終可導(dǎo)致心力衰竭[1]。在法洛四聯(lián)癥[2]、系統(tǒng)性右心室功能衰竭[3]、發(fā)紺和其他具有較高纖維化可能性的病人中都發(fā)現(xiàn)了與心室功能障礙相關(guān)的彌漫性心肌纖維化[2]。彌漫性心肌纖維化在壓力超負(fù)荷的過(guò)程中較早發(fā)生，因此它是一個(gè)比局灶性瘢痕更合適的疾病早期診斷標(biāo)志。

心臟MRI可無(wú)創(chuàng)性評(píng)估心肌結(jié)構(gòu)、功能及組織特征，具有較高的診斷準(zhǔn)確性且沒(méi)有電離輻射。MR延遲強(qiáng)化（late gadolinium enhancement，LGE）技術(shù)能夠全面評(píng)價(jià)心臟的形態(tài)結(jié)構(gòu)及心肌的活性，在多種條件下提供診斷和預(yù)后信息。但LGE技術(shù)需要在使用對(duì)比劑后才能反映心臟病變區(qū)域與正常組織的影像對(duì)比，且對(duì)彌漫性心肌病變（如彌漫性心肌纖維化）的診斷準(zhǔn)確性較低。心肌T1mapping技術(shù)可無(wú)創(chuàng)地測(cè)量心肌和血液的T1值，從而定量評(píng)估彌漫性心肌纖維化程度，克服傳統(tǒng)臨床檢查手段和LGE的局限性。

1 T1mapping技術(shù)

縱向弛豫時(shí)間（T1）由質(zhì)子在被射頻脈沖激發(fā)后重新平衡旋轉(zhuǎn)的速度所決定，不同生物組織因其細(xì)胞和間質(zhì)成分差異，都有特定的T1值。T1mapping技術(shù)通過(guò)采集縱向弛豫恢復(fù)過(guò)程中不同反轉(zhuǎn)時(shí)間點(diǎn)的一組圖像，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校正、配準(zhǔn)后得到高分辨力的心臟偽彩參數(shù)圖，用T1值編碼圖中的每個(gè)像素，從而得到一個(gè)T1值（單位為ms）的像素圖。

1.1 平掃T1mapping 平掃T1mapping通過(guò)直接掃描獲得，可反映細(xì)胞內(nèi)部和細(xì)胞外基質(zhì)的綜合情況，健康心肌與病理狀態(tài)下心肌的T1值不同。平掃T1mapping的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需對(duì)比劑，當(dāng)病人不能接受對(duì)比劑時(shí)（如病人的腎功能較差），平掃T1mapping表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)平掃T1mapping上T1值的變化可反映不同心臟疾病，如急性冠狀動(dòng)脈綜合征、心肌梗死、心肌炎和彌漫性心肌纖維化可表現(xiàn)為T1值增大[4]；也可反映系統(tǒng)性疾病，如心臟淀粉樣變表現(xiàn)為T1值增大[4]，血管角質(zhì)瘤綜合征和肺鐵末沉著病可表現(xiàn)為T1值減小[5]。

1.2 增強(qiáng)T1mapping和細(xì)胞外體積分?jǐn)?shù)（extracellular volume fraction，ECV） 增強(qiáng) T1mapping是在注入釓對(duì)比劑后掃描，可獲得增強(qiáng)后組織T1值構(gòu)成的像素圖。心肌纖維化病人靜脈注射釓對(duì)比劑后，可表現(xiàn)為釓的延遲排出，這與瘢痕組織內(nèi)毛細(xì)血管密度降低以及細(xì)胞外體積的增加有關(guān)。組織內(nèi)釓濃度的增加使鄰近質(zhì)子的弛豫速度加快，導(dǎo)致T1縮短，表現(xiàn)為L(zhǎng)GE像上的高信號(hào)。增強(qiáng)后弛豫速率[ΔR1（R1=1/T1）]隨釓對(duì)比劑濃度增加而增大。對(duì)比劑通過(guò)緩慢的靜脈輸注或者在靜脈團(tuán)注后15 min進(jìn)行成像都可以形成血液和間質(zhì)之間的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)，從而獲得心肌組織的增強(qiáng)T1mapping。

ECV是指細(xì)胞外基質(zhì)容積占整個(gè)心肌組織容積的百分比，是一種對(duì)細(xì)胞外空間釓基 （Gd3+）的直接測(cè)量，可反映導(dǎo)致心肌細(xì)胞外間質(zhì)發(fā)生改變的疾病。增強(qiáng)T1mapping與平掃T1mapping相結(jié)合可計(jì)算 ECV。 公式如下[6-7]：ECV=（1-hematocrit），其中，hematocrit表示血細(xì)胞比容；T1myopost表示增強(qiáng)后心肌T1值；T1myonative為心肌平掃T1值；T1bloodpost為增強(qiáng)后血液T1值；T1bloodnative為血液平掃T1值）。ECV值可以直接反映心肌組織重構(gòu)的程度。1.5 T MRI上，正常心肌的ECV值為（25.3±3.5）%[8]，心肌ECV值可直觀量化由于缺血或非缺血而引起的局灶性和彌漫性心肌纖維化。

有研究[9]發(fā)現(xiàn)，對(duì)心肌疾病的預(yù)后評(píng)估，ECV值具有與左室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fractions，LVEF）相同的能力。 與 LGE相比，T1mapping和ECV更具有量化細(xì)胞外基質(zhì)擴(kuò)展程度的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)椴±磉^(guò)程中異常心肌細(xì)胞外基質(zhì)擴(kuò)展程度并不明顯，并不足以呈現(xiàn)典型的LGE征象。還有研究[10]通過(guò)比較ECV和LGE預(yù)測(cè)急性心肌梗死病人心肌恢復(fù)收縮的能力，發(fā)現(xiàn)ECV比LGE能更好地評(píng)估非缺血性心肌梗死的預(yù)后。將ECV測(cè)量納入臨床心臟MR常規(guī)，將有助于監(jiān)測(cè)ECV隨時(shí)間的變化，從而有助于了解心肌疾病進(jìn)展至心力衰竭過(guò)程中心肌纖維化的作用。

1.3 T1mapping序列 通過(guò)T1快速自旋回波序列獲取的圖像具有真實(shí)T1值，因此T1快速自旋回波序列被認(rèn)為是最基本的T1mapping序列，但由于屏氣時(shí)間較長(zhǎng)且序列耗時(shí)較長(zhǎng)，故不適合臨床應(yīng)用。臨床上心肌T1mapping掃描序列主要有反轉(zhuǎn)恢復(fù)（inversion recover，IR）、 飽和恢復(fù) （saturation recovery，SR）及兩者聯(lián)用的序列。而臨床現(xiàn)有的所有心臟T1mapping序列都只能得到真實(shí)T1值的估計(jì)值，該值與真實(shí)T1值有一定的差異，每個(gè)臨床序列獲得的T1估計(jì)值與真實(shí)T1值相符合的程度被稱為該序列的T1精確度。

幾種常見T1mapping序列中，改進(jìn)的Look-Locker反轉(zhuǎn)恢復(fù)（modified Look-Locker inversion recovery，MOLLI）序列是最可靠的常規(guī)應(yīng)用序列。最近的研究[11]顯示，在不同的臨床背景下，MOLLI序列的可重復(fù)性和穩(wěn)定性都很高。而使用MOLLI序列的T1mapping測(cè)得的結(jié)果與左室心肌組織病理學(xué)檢查所得的結(jié)果有較強(qiáng)的相關(guān)性[11-12]。縮短的MOLLI序列（shortened modified Look-Locker inversion recovery，ShMOLLI）是基于 MOLLI序列的改進(jìn)序列，對(duì)于心率以及屏息時(shí)間的要求減低，測(cè)量精確度也有所下降[12]，適用于心律不齊或者不能長(zhǎng)時(shí)間屏息者。

1.4 T1、ECV值的影響因素 測(cè)得的心肌T1、ECV值受心臟MR平臺(tái)/供應(yīng)商、磁場(chǎng)強(qiáng)度、序列、病人因素、疾病類型和圖像后處理細(xì)節(jié)等因素的影響。

1.4.1 平掃T1值 平掃T1值主要受場(chǎng)強(qiáng)的影響，3 T平掃T1值高于1.5 T的平掃T1值[13]。測(cè)得的平掃T1值也依賴于采集圖像時(shí)選擇的脈沖序列（MOLLI和ShMOLLI通常低估平掃T1值）、心臟周期和測(cè)量區(qū)域[13]。因此，當(dāng)掃描方案（場(chǎng)強(qiáng)、序列、心臟周期等）變化時(shí)，平掃T1值需要重新評(píng)估。平掃T1值也受生理因素影響，水腫和增加的心肌細(xì)胞間隙可以使平掃T1值增大，而脂質(zhì)超載和鐵超載則可以使平掃T1值減小。

1.4.2 增強(qiáng)T1值、ECV值 首先，臨床現(xiàn)有的所有心臟T1mapping序列都只能得到T1值的估計(jì)值，各序列的精確度有所差異。其次，不同T1mapping序列排除T2弛豫影響的能力不同，某些MOLLI序列會(huì)受到心肌中水成分的影響[4,14]。這兩點(diǎn)致使序列的類型成為增強(qiáng)T1值、ECV值測(cè)量結(jié)果的主要影響因素。增強(qiáng)T1值的測(cè)量還會(huì)受到釓基的腎清除率和血流量的影響，因此需要對(duì)血液T1值進(jìn)行校正。計(jì)算ECV需要前后2個(gè)影像（至少間隔15 min）的空間位置保持相對(duì)靜止，運(yùn)動(dòng)（心臟、呼吸運(yùn)動(dòng)和病人運(yùn)動(dòng)）和心律失常會(huì)影響個(gè)體影像的配準(zhǔn)以及指數(shù)曲線的擬合。另外，ECV作為一個(gè)由平掃T1值以及增強(qiáng)T1值計(jì)算所得的復(fù)合指標(biāo)，圖像獲取過(guò)程中任何方面的差異（MR平臺(tái)/供應(yīng)商、圖像后處理細(xì)節(jié)等）都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成一定的影響。

2 臨床應(yīng)用進(jìn)展

心肌組織活檢是以往評(píng)估彌漫性心肌纖維化的唯一方法，但其為有創(chuàng)性檢查，可能引起嚴(yán)重并發(fā)癥。心臟MRI已廣泛應(yīng)用于心肌灌注和瘢痕測(cè)量，它是無(wú)創(chuàng)性評(píng)估和定量心肌纖維化的金標(biāo)準(zhǔn)。廣泛的纖維化心肌組織平掃T1值較大，增強(qiáng)后T1值變小而ECV增高[15]。T1值直接反映了心肌病變的內(nèi)在組織特性。它可以用于多種心臟疾病的分級(jí)、進(jìn)展監(jiān)測(cè)和治療指導(dǎo)。

2.1 肥厚性心肌病 （hypertrophic cardiomyopathy，HCM） 異常的心肌肥厚、瘢痕組織形成、肌細(xì)胞紊亂和間質(zhì)彌漫性纖維化是HCM的組織病理學(xué)特征。LGE上顯示的瘢痕，已被證實(shí)與HCM成年病人的不良結(jié)局有關(guān)[16]。彌漫性纖維化是HCM心臟舒張功能受損并導(dǎo)致心力衰竭的重要原因，可致心肌僵硬度增加，與心功能不全、心臟疾患的臨床進(jìn)程及預(yù)后密切相關(guān)。HCM病理組織的纖維化通常是整體的或彌漫性的，病理組織平掃T1值與健康心肌組織相比有所升高，且肥大程度越大的心肌組織升高越高[17]。在沒(méi)有明顯左室肥厚的HCM病人中，平掃T1值也可能升高，提示其可作為早期生物標(biāo)志物。平掃T1值比ECV更易鑒別HCM和高血壓性心臟病，它可以識(shí)別亞臨床HCM肌節(jié)基因突變攜帶者，與高血壓性心臟病對(duì)照組相比，HCM肌節(jié)基因突變攜帶者的平掃T1值更高[18]。

ECV不能區(qū)分明顯的HCM和擴(kuò)張型心肌病（dilated cardiomyopathy，DCM），兩者 ECV 都有相似程度的升高，這提示間質(zhì)性改變是HCM和DCM的共同途徑。但它可以區(qū)分HCM和運(yùn)動(dòng)型心臟肥大，因?yàn)镋CV在HCM （由于細(xì)胞外基質(zhì)擴(kuò)張和心肌紊亂）中增加，而在運(yùn)動(dòng)型心臟肥大的心肌組織中減少（由于細(xì)胞肥大導(dǎo)致健康心肌增大）[19]。也有研究表明，兒童和青少年HCM病人中彌漫性纖維化也有存在，也導(dǎo)致了ECV值的異常[20]。

2.2 DCM DCM的特征是沒(méi)有明顯原因的左心室或雙心室擴(kuò)張和收縮功能障礙。DCM的平掃T1值增大，且與室壁變薄相關(guān)。ECV值可反映DCM病理組織心肌膠原含量，作為一種無(wú)創(chuàng)性影像生物標(biāo)志物用于監(jiān)測(cè)DCM不同階段的治療反應(yīng)以及輔助風(fēng)險(xiǎn)分層。研究[1]顯示，1.5 T MRI上，DCM與HCM的ECV值相似（28%±0.4%），但由于DCM 和HCM 病變部位特征不同，因此在臨床上較容易分辨。

2.3 先天性心臟?。╟ongenitalheartdisease，CHD） 心力衰竭是成年CHD病人死亡的主要原因，其原因是多種因素的相互作用，其中心肌纖維化是充血性心力衰竭常見的組織學(xué)表現(xiàn)，可導(dǎo)致收縮和舒張功能障礙、心律失常，甚至死亡。不同類型CHD的心室擴(kuò)大、功能障礙和心律失常與彌漫性心肌纖維化有關(guān)[3]。Broberg等[2]采用釓基對(duì)比劑對(duì)成年CHD病人進(jìn)行T1mapping成像，發(fā)現(xiàn)ECV水平升高且與舒張末期容積指數(shù)和心室射血分?jǐn)?shù)相關(guān)。Kozak等[21]發(fā)現(xiàn)與同齡的健康兒童相比，法洛四聯(lián)癥兒童修復(fù)的雙心室心肌增強(qiáng)后T1值更低，且雙心室的ECV也有所升高，提示心室的彌漫性心肌纖維化增加。ECV測(cè)量結(jié)果具有很高的可重復(fù)性，有利于CHD病人疾病后期的規(guī)律隨訪。

2.4 心臟瓣膜病 心臟瓣膜病的標(biāo)志是左室血流動(dòng)力學(xué)超載，左心室壓力或容量負(fù)荷等因素會(huì)促使彌漫性心肌纖維化的發(fā)展，心臟瓣膜病的彌漫性心肌纖維化程度與左心室質(zhì)量顯著相關(guān)[22]。Lee等[11]對(duì)20例重度主動(dòng)脈瓣狹窄病人研究發(fā)現(xiàn)，全部病人的心肌組織T1值和彌漫性心肌纖維化程度呈強(qiáng)相關(guān)。Fehrmann等[23]發(fā)現(xiàn)重度主動(dòng)脈狹窄病人除了心肌平掃T1值遠(yuǎn)高于健康對(duì)照組之外，平掃T1值與左心室質(zhì)量也存在中度的相關(guān)性。T1mapping可以量化主動(dòng)脈瓣狹窄病人的彌漫性心肌纖維化，且平掃T1值和ECV值都與狹窄嚴(yán)重程度相關(guān)[24]，兩者均可作為準(zhǔn)確的彌漫性心肌纖維化影像學(xué)標(biāo)志物。

2.5 心力衰竭 心力衰竭是許多心肌病的最終結(jié)局。有很大比例的心力衰竭病人出現(xiàn)了保留射血分?jǐn)?shù)的現(xiàn)象，而射血分?jǐn)?shù)降低和保留射血分?jǐn)?shù)的心力衰竭病人的死亡率和發(fā)病率是相似的[25]，提示射血分?jǐn)?shù)并不能很好地反映心力衰竭的預(yù)后。Masci等[26]的研究比較了保留射血分?jǐn)?shù)的心力衰竭病人與健康對(duì)照組，2組心肌微血管容積沒(méi)有差異但前者ECV值顯著升高，表明心力衰竭的出現(xiàn)不一定需要肉眼可見的瘢痕（心肌微血管容積減少）所致的射血分?jǐn)?shù)降低。而ECV值與保留射血分?jǐn)?shù)的心力衰竭嚴(yán)重程度的標(biāo)志物相關(guān)[27]，預(yù)測(cè)心力衰竭的能力更強(qiáng)。Su等[28]也發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照受試者相比，收縮性心力衰竭和保留射血分?jǐn)?shù)的心力衰竭病人的ECV值都有所升高。ECV值可量化彌漫性心肌纖維化，定量心力衰竭出現(xiàn)的細(xì)胞外間隙膠原蛋白積聚，因此ECV的升高程度可能有助于鑒別診斷預(yù)后更差的病人。

3 總結(jié)

T1mapping技術(shù)能夠直接定量心肌組織的T1值和ECV，可在疾病早期發(fā)現(xiàn)彌漫性心肌纖維化，無(wú)創(chuàng)地評(píng)估多種心臟疾病。作為一種可量化的技術(shù)，它可以用于疾病活動(dòng)的分級(jí)、監(jiān)測(cè)進(jìn)展和指導(dǎo)治療。但目前T1mapping技術(shù)仍存在一些局限：缺少統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，因磁場(chǎng)強(qiáng)度、掃描序列、后處理方法等不同導(dǎo)致測(cè)得的T1值及ECV不相同；病人的配合程度、心率等因素會(huì)導(dǎo)致測(cè)量產(chǎn)生誤差；增強(qiáng)T1值易受釓基的腎清除率和病人血流量等因素的干擾。盡管存在不足，T1mapping提供的生理性定量參數(shù)有利于探討心肌疾病發(fā)病機(jī)制、評(píng)估藥物療效及預(yù)測(cè)病人預(yù)后，并指導(dǎo)臨床治療，有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于臨床應(yīng)用的推廣尚需要進(jìn)一步的研究。