董建勛，魏 萊，何 杰，孔令璁，葛 恒，卜 軍

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟醫(yī)院心內(nèi)科，上海 200127

良好的心臟泵血功能需要正常的心肌收縮力，而各部分心肌收縮的同步性也非常重要。多種原因可導(dǎo)致心肌機械不同步，主要包括心肌梗死［1］、心肌病［2］、肺動脈高壓［3］、先天性畸形［4］以及慢性心力衰竭（心衰）等；心室的機械不同步包括心室間不同步和心室內(nèi)不同步。 有關(guān)左心室機械不同步 （left ventricular mechanicaldyssynchrony，LVMD）的研究較多；但是既往研究對心室機械不同步的定義并不相同，使用的評估指標(biāo)及具體計算方法各異，測量技術(shù)也多種多樣。常用的有單光子發(fā)射計算機斷層成像術(shù)（single-photon emission computed tomography，SPECT）［5］和心臟彩超，近年來心臟磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）在這一領(lǐng)域展現(xiàn)了獨特優(yōu)勢。因此，本文就CMR 在測量LVMD中的臨床應(yīng)用和研究進展做一綜述。

1 LVMD的發(fā)生機制

在大多數(shù)情況下，LVMD 是由部分心肌電傳導(dǎo)速率減慢所導(dǎo)致的。心肌壞死、心室重構(gòu)以及神經(jīng)體液異常是誘導(dǎo)和加重心肌電傳導(dǎo)異常的主要原因。

心電傳導(dǎo)的同步性是機械活動同步性的先決條件。正常的心電傳導(dǎo)系統(tǒng)需要竇房結(jié)、房室結(jié)、房室束及浦肯野纖維的共同作用，使得心肌可以在極短的時間內(nèi)被同時激活并同步收縮。當(dāng)正常心電傳導(dǎo)系統(tǒng)無法正常起效時，由于電信號在心肌中的沖動傳導(dǎo)遠慢于浦肯野纖維，因此各部位心肌無法在短時間內(nèi)同時被激活，即無法達到電活動的同步性，LVMD 由此產(chǎn)生。常見的心電傳導(dǎo)系統(tǒng)失效的原因包括損傷和旁路傳導(dǎo)導(dǎo)致的短路，兩者在心電圖上的表現(xiàn)分別為左束支傳導(dǎo)阻滯（left bundle branch block，LBBB）和心室起搏。心臟電活動延遲和機械收縮的延遲存在顯著的相關(guān)性。電生理檢查中發(fā)現(xiàn)，有91%的患者心電激活最晚的部位和心肌收縮最晚的部位相同［6］，證明大多數(shù)患者的心肌收縮不同步是由電活動不同步導(dǎo)致的。而另一部分患者出現(xiàn)LVMD 的原因是由心肌活性的改變造成的，如心肌瘢痕和水腫，這些異?？梢哉T發(fā)心肌結(jié)構(gòu)改變或局部的收縮功能受損［7-8］，從而使得左心室各節(jié)段收縮的時間和強度產(chǎn)生差異，各節(jié)段無法在同一時間開始收縮或出現(xiàn)不同強度的收縮活動，LVMD由此產(chǎn)生。

LVMD會導(dǎo)致心臟有效做功明顯減少，存在LBBB的心肌病患者左心室收縮末期血液動能相較于沒有LBBB的患者顯著降低［9］。降低的心臟做功效率使左心室的舒張末容積增大，室壁張力增高，左心室負荷較前進一步升高［10］，而升高的負荷會激活神經(jīng)體液系統(tǒng)，如腎上腺素、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)等，誘發(fā)左心室的不良重構(gòu)［11］。另一方面，LVMD 造成心室各部分心肌張力不同，也會造成心室的不對稱性肥厚和細胞外膠原的沉積［12］，這樣的病理改變會進一步影響心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)的傳導(dǎo)速率和局部收縮功能，加重原有的LVMD。

2 LVMD的測量

2.1 LVMD的測量技術(shù)

LVMD 的相關(guān)測量指標(biāo)是心肌應(yīng)變的衍生指標(biāo)，由對心肌應(yīng)變數(shù)值的進一步計算得出，因此想要得到準(zhǔn)確的LVMD 指標(biāo)就必須要精確地測量心肌應(yīng)變。心肌應(yīng)變的傳統(tǒng)測量方法主要是超聲斑點追蹤技術(shù)（speckle tracking），但是較低的空間和組織分辨率，以及高操作者依賴性，限制了其在臨床尤其是科研中的使用。

CMR 可有效避免上述缺陷，其優(yōu)秀的空間和時間分辨率，使其對LVMD 的測量更為精準(zhǔn)。同時，得益于CMR 對心肌活性的檢測能力，它也可有效地鑒別LVMD的成因。CMR 測定心肌應(yīng)變主要有心肌標(biāo)記技術(shù)（CMR-tagging） 和特征追蹤技術(shù)（feature-tracking，CMR-FT）2 種方法；其中tagging 技術(shù)是CMR 測量心肌應(yīng)變的金標(biāo)準(zhǔn)［13］，但是tagging 技術(shù)需要專門的掃描序列，后處理時間冗長；因此，近年來不需要額外后處理的CMR-FT 技術(shù)備受關(guān)注。其處理原理與超聲斑點追蹤技術(shù)相似，通過光流法識別圖像的各項特征，在動態(tài)圖像上追蹤這些特征，然后計算心肌的容積和應(yīng)變。CMRFT 和心臟彩超對左心室應(yīng)變的檢測具有較強的相關(guān)性［14］，而在測量心肌容積和功能時，CMR-FT 的準(zhǔn)確度則較超聲斑點追蹤技術(shù)更高［15］。在測量LVMD 程度方面，盡管心臟彩超和CMR 所測量的應(yīng)變數(shù)值差異不大，但兩者所得出的LVMD 測量結(jié)果卻相差甚遠，有時差值可達到1 倍以上［16］。但是，CMR-FT 所檢測的左心室應(yīng)變和機械不同步與tagging 技術(shù)具有高度一致性，這個結(jié)論已經(jīng)在健康人、心肌梗死患者、心衰患者以及心肌病患者中被驗證［17-19］。

2.2 LVMD的評價指標(biāo)

常用的基于CMR 的機械不同步評價指標(biāo)和計算方法如下。

2.2.1 傳統(tǒng)指標(biāo) 早年的研究中更多使用類似節(jié)段收縮峰值應(yīng)變的標(biāo)準(zhǔn)差、各節(jié)段達峰時間的標(biāo)準(zhǔn)差以及各節(jié)段達到最大應(yīng)變的最大時間差的指標(biāo)，它們主要反映各節(jié)段收縮活動在時間和空間上的離散度，測量和計算都比較簡單，CMR和心臟彩超的測量和計算方法類似。

2.2.2 CMR 上使用的指標(biāo) 在CMR 上使用的指標(biāo)是CURE（circumferential uniformity ratio estimate）和RURE（radial uniformity ratio estimate）。CURE 在2002 年由Leclercq 等［20］在動物模型中首次提出，其計算方法為：首先測得一個左心室短軸層面每個節(jié)段在同一個時相上的周向應(yīng)變值，以節(jié)段位置和應(yīng)變值為坐標(biāo)在坐標(biāo)軸繪制曲線，然后對曲線進行傅里葉變換，將所得到的常數(shù)項A0和第一項的系數(shù)A1按照如下公式計算：

其中T=timephase，表示時相，時相數(shù)根據(jù)各中心的檢查流程而定；S=slice，代表左心短軸切面，從心底（Base）到心尖（Apex），切面層數(shù)一般為9～11層。

RURE的計算方法與CURE相同，但使用徑向應(yīng)變代替周向應(yīng)變。CURE 和RURE 都是介于0～1 的無單位標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)。CURE=0 時代表左心室在圓周方向收縮的絕對不同步，即無效收縮，而CURE=1 則代表各節(jié)段的收縮完全同步，心肌的做功沒有任何浪費，是一種理想化的左心室各節(jié)段同步運動的狀態(tài)。

基于CMR-FT技術(shù)計算的CURE和RURE具有良好的可重復(fù)性［21］。由于這2 個指標(biāo)的測量需要左心室各節(jié)段在每個時相的應(yīng)變值，對時間和空間分辨率的要求較高，因此只能通過CMR來測量。

3 CMR測量LVMD的臨床意義

3.1 LVMD指標(biāo)在非缺血性心臟病中的應(yīng)用

LVMD 常出現(xiàn)在心衰和心肌病的患者中，其嚴(yán)重程度和QRS 波寬度具有較強的相關(guān)性（P<0.001）［22］；但是在窄QRS 波患者中，LVMD 也時有出現(xiàn)。即使QRS 波寬度小于120 ms，仍有29.5%的心衰患者出現(xiàn)了明顯的LVMD［23］，這提示即使在非缺血性心臟病中，LVMD 也不是完全由電活動不同步所導(dǎo)致的，原發(fā)的心肌結(jié)構(gòu)改變和收縮功能受損也是其重要原因。此外，LVMD 對心衰患者的預(yù)后也有預(yù)測價值［24］。而在擴張性心肌病中，LVMD 的出現(xiàn)甚至還要早于電活動不同步［25］，因此LVMD的測量或許有助于心肌病的早期診斷。

不過，在既往的研究中LVMD 指標(biāo)還是更多地被應(yīng)用在心臟再同步治療（cardiac resynchronization therapy，CRT）的評估中。對于心衰患者而言，CRT 是一個重要的治療手段，而即使嚴(yán)格遵守起搏器植入指征，仍會有30%～40%的患者在植入后沒有獲益。2013 年歐洲心律學(xué)會/歐洲心臟病學(xué)會并沒有在公布的《心臟起搏器和心臟再同步治療指南》中將出現(xiàn)LVMD 列為CRT 的指征，這或許是因為既往的多中心研究中，心臟彩超所測得的LVMD 指標(biāo)預(yù)測CRT 應(yīng)答率的靈敏度和準(zhǔn)確度都較低［26］；但是現(xiàn)有的研究已經(jīng)證明，CMR 測得的基線LVMD 指標(biāo)可以用來預(yù)測患者對CRT 的應(yīng)答率。多因素Logistic回歸分析得出：CURE每下降0.1，患者對CRT的應(yīng)答率升高至原來的2.59倍［27］。

我們已經(jīng)知道，有LVMD 的患者更適合接受CRT；而從另一個角度來看，在術(shù)前的CMR 評估中沒有顯著LVMD 的患者，CRT 的收益更小，甚至?xí)霈F(xiàn)負向收益。2012 年發(fā)表在European Heart Journal上的一篇臨床研究［28］指出，術(shù)前CMR 未檢測出明顯LVMD 的患者，在接受CRT 后48 h 內(nèi)反而出現(xiàn)了明顯的LVMD，且長期預(yù)后也更差，這表明在CRT 前對左心室機械同步性的精確評估也是非常重要的。

但通過檢測LVMD來預(yù)測CRT的預(yù)后也有其局限性，并非所有存在LVMD 的心衰患者都能從CRT 中獲益。2013 年發(fā)表在New England Journal of Medicine的一項臨床研究［29］發(fā)現(xiàn)，對于在心臟超聲中觀察到LVMD 的窄QRS波患者，CRT并不能使其獲益。通過對809例該類患者的隨機對照試驗發(fā)現(xiàn)，CRT 組和對照組在平均19.4 個月的隨訪期間死亡和心衰再入院的發(fā)生率沒有顯著差異，而CRT 組的死亡率甚至還要高于對照組；提示單獨在影像學(xué)檢查中發(fā)現(xiàn)的LVMD 不能作為CRT 的應(yīng)用指征。在使用CMR 的影像學(xué)研究中，對于存在LVMD 的心衰患者，寬QRS波的患者在CMR上的瘢痕面積要小于窄QRS波的患者，這提示了對于窄QRS 波的心衰患者，射血分數(shù)下降和LVMD 更多是由于心肌瘢痕組織而非電活動不同步［30］，這或許可以部分解釋存在LVMD 的窄QRS波心衰患者無法從CRT 中獲益的原因。因為CRT 只能改善電活動的同步性，而瘢痕組織既沒有電傳導(dǎo)，其本身也會使收縮功能受損，所以即便應(yīng)用了CRT，患者的機械不同步也無法被改善。另一項研究［31］指出，在非缺血性心肌病的患者中，對CRT 有應(yīng)答的患者在CMR 上顯示的瘢痕面積顯著小于無應(yīng)答者［左心室：（8±14）%vs（23±23）%，P=0.01。右心室：（24±30）%vs（40±32）%，P=0.04］；同時，雙室都沒有瘢痕的患者對CRT 的應(yīng)答率為81%，右心室有瘢痕、左心室有瘢痕以及雙室都有的患者對CRT的應(yīng)答率依次降低，分別為55%、25%和0。這也證明了CRT 主要的作用是改善電活動的同步性，對于瘢痕導(dǎo)致的LVMD 并沒有有效的改善作用。因此，CMR 在CRT 篩選中的作用不僅在于其可以更精確地測量患者的LVMD 情況，并且在于其具備對心肌活性的檢測能力，也能鑒別LVMD 的原因；對于主要由心肌瘢痕造成的LVMD，以改善心電同步性、同步起搏作為治療原理的CRT的療效有限。

3.2 LVMD指標(biāo)在缺血性心臟病中的應(yīng)用

LVMD 不僅出現(xiàn)在心衰和心肌病的患者中，在缺血性心臟病的患者中也同樣會出現(xiàn)，而這時，LVMD 與QRS波寬度沒有明顯的相關(guān)性［22］。

對于急性心肌梗死患者，在心臟超聲上檢測出LVMD 患者的死亡率和心衰發(fā)病率都顯著高于未檢出LVMD 的患者［32］。研究［33］提示，心臟超聲檢測發(fā)現(xiàn)的LVMD 是急性心肌梗死長期預(yù)后不良的獨立危險因素；但也有研究［34］在加入應(yīng)變等因素校正后，發(fā)現(xiàn)LVMD不是急性心肌梗死后心衰的獨立危險因素。這樣矛盾的結(jié)論可能是心臟超聲測量心肌應(yīng)變和檢測LVMD 的局限性造成的。由于CMR 兼具對心肌活性和心臟形態(tài)學(xué)的檢測能力，一些研究［35］將心肌活性和LVMD檢測相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)急性心肌梗死患者的LVMD 程度與急性期CMR 上的水腫和梗死面積相關(guān)，梗死和水腫面積更大的患者急性期的LVMD 更嚴(yán)重；而在隨訪期，他們的機械同步性也更難恢復(fù)。另一方面，CMR 測得的LVMD 指標(biāo)也同樣能預(yù)測心肌梗死患者的預(yù)后情況。在急性心肌梗死患者中，使用CMR 測得的CURE 小于平均值是術(shù)后1 年內(nèi)發(fā)生不良事件的獨立危險因素；更進一步的分析發(fā)現(xiàn)，在基線左室射血分數(shù)大于35%的患者中，CURE 小于平均值依然是不良事件的獨立危險因素，提示CURE 在心功能保留的急性心肌梗死患者中也具有獨立的危險分層能力［1］。不僅如此，LVMD 對于急性心肌梗死后的左心室不良重構(gòu)也具有預(yù)測價值。2009年的一項研究［13］發(fā)現(xiàn)，在透壁性心肌梗死患者中，基線CMR 上存在LVMD 的患者在術(shù)后半年的不良心室重構(gòu)更加嚴(yán)重。因此，LVMD 指標(biāo)不僅能對急性心肌梗死患者的不良事件進行危險分層，對心功能和心室重構(gòu)的也同樣具有預(yù)測價值。

不僅如此，CMR 所測得的LVMD 指標(biāo)在冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ü谛牟。o癥狀患者中也具有臨床預(yù)測價值。Sharma 等［36］對無癥狀冠心病患者進行了平均8.3 年的隨訪，發(fā)現(xiàn)使用tagging 技術(shù)所測得的基線LVMD指標(biāo)是女性患者發(fā)生不良事件的危險因素，同時對所有患者的心室重構(gòu)程度也有一定的預(yù)測價值。CMR 作為一種比心臟彩超測量精度更高、功能更強的技術(shù)手段，能夠同時評估急性心肌梗死患者的LVMD 和梗死情況，在缺血性心臟病患者的評估中效率更高，應(yīng)用范圍也更廣。

3.3 LVMD指標(biāo)在先天性心臟病中的應(yīng)用

除了上述的心臟疾病，CMR 在小兒心臟病的診斷和治療中也有廣泛的應(yīng)用前景。受限于小兒生長發(fā)育未完全等原因，多數(shù)情況下無法在小兒中應(yīng)用經(jīng)皮冠狀動脈造影等有創(chuàng)性檢查技術(shù)，而作為首選的心臟彩超又存在分辨率低等缺陷；因此CMR 作為一個能對心臟多切面成像，無創(chuàng)且無放射的檢查技術(shù)，在近些年也越來越多地應(yīng)用在小兒心臟病，其中也有一些關(guān)于LVMD的研究。

有研究［37］發(fā)現(xiàn)，在法洛四聯(lián)癥患者的CMR 圖像上出現(xiàn)了明顯的LVMD；而在法洛四聯(lián)癥修補術(shù)后，Kalaitzidis 等［38］在4.7 年的隨訪中發(fā)現(xiàn)，CMR 測得的機械不同步指標(biāo)（包括左心室和右心室）對術(shù)后的心功能和運動能力有預(yù)測價值（P=0.02），然而這個結(jié)論卻與另外一個研究相沖突。Jing等［39］發(fā)現(xiàn)，CMR測得的LVMD指標(biāo)對法洛四聯(lián)癥修補術(shù)后心室容積和射血分數(shù)的變化沒有預(yù)測價值，同時LVMD 嚴(yán)重程度與術(shù)后的心源性死亡、室性心動過速也沒有顯著的相關(guān)性（P>0.05）［38］。另外，Steinmetz 等［4］發(fā)現(xiàn)，埃布斯坦綜合征患者的CMR圖像上也出現(xiàn)了明顯的LVMD，且LVMD 的嚴(yán)重程度對患者的心功能惡化具有預(yù)測價值。這些研究結(jié)果提示，CMR 對于LVMD 的檢測在先天性心臟病中或許也有一定的臨床價值，但其是否能在臨床得到應(yīng)用仍有待進一步的探索。

4 CMR測量LVMD指標(biāo)的局限性

盡管CMR 能力強大，但也存在一定的局限性。首先由于不同中心檢查所用儀器及參數(shù)設(shè)置不同，對圖像后處理和分析的軟件及方法不同，CMR 的定量分析結(jié)果不能在不同中心間通用，對心肌應(yīng)變的測量和機械不同步的計算也沒有標(biāo)準(zhǔn)參考值，單一中心的研究結(jié)論不能推廣。同時，由于LVMD 指標(biāo)的計算需要對心肌應(yīng)變的精確測量，而CMR 的定量分析耗時耗力，這也阻礙了它的廣泛臨床應(yīng)用。

5 展望

目前而言，制約CMR 廣泛應(yīng)用的原因之一就是冗長的后處理分析。但是近年來由于人工智能的快速發(fā)展，深度學(xué)習(xí)算法在CMR 的圖像識別領(lǐng)域也有越來越多的應(yīng)用。在CMR 圖像分析的各個階段，從節(jié)段分割到心肌內(nèi)外膜的識別、應(yīng)變和容積指標(biāo)的計算，以及對圖像分析結(jié)果的自動質(zhì)控，都有不同的文獻報道［40-41］；這使得CMR的自動定量分析得以實現(xiàn)，極大地減少了CMR檢查后處理分析的人力時間成本。此外，近期也有對患者LVMD 情況進行人工智能自動分析的影像學(xué)研究［42］出現(xiàn)；這項技術(shù)一旦成熟，研究者可以更加快捷地計算LVMD 相關(guān)指標(biāo)，且CMR 所測量的LVMD 指標(biāo)也有望加入CRT 的標(biāo)準(zhǔn)評估流程中。同時，LVMD 指標(biāo)在缺血性心臟病和先天性心臟病中的應(yīng)用仍有待進一步的開發(fā)；在大樣本的臨床研究證實后，同樣有機會成為危險分層的依據(jù)之一。總之，CMR 和LVMD 的臨床和科研應(yīng)用前景廣闊，將在心血管疾病的診療中占據(jù)越來越重要的位置。