甘宏博 高電薩 左中

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心血管內(nèi)科，重慶 400016)

隨著社會(huì)老齡化，心血管疾病發(fā)病率逐年增高，居疾病死亡首位。心血管疾病發(fā)病的復(fù)雜化、年輕化，對(duì)心臟疾病早期診斷、預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提出了更高的要求。心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)作為一項(xiàng)非侵入性檢查，能“一站式”完成對(duì)心臟結(jié)構(gòu)和功能的評(píng)估，具有空間和時(shí)間分辨率高、軟組織對(duì)比度優(yōu)越和多參數(shù)多層面成像等優(yōu)點(diǎn)，已成為量化心腔容積和評(píng)估功能的金標(biāo)準(zhǔn)[1]。心臟磁共振特征追蹤(cardiac magnetic resonance feature tracking，CMR-FT)技術(shù)基于CMR能無創(chuàng)測(cè)量心肌應(yīng)變參數(shù)，操作簡(jiǎn)便，在心血管疾病的診斷和預(yù)后評(píng)估等應(yīng)用價(jià)值日益凸顯。現(xiàn)對(duì)CMR-FT技術(shù)在心臟疾病中心功能評(píng)估的應(yīng)用及研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 心肌應(yīng)變和CMR-FT技術(shù)

1.1 心肌應(yīng)變

心肌應(yīng)變是指心肌纖維從舒張末期的初始長(zhǎng)度到收縮末期的最大長(zhǎng)度的變形程度，以百分?jǐn)?shù)表示，單位時(shí)間內(nèi)的應(yīng)變稱為應(yīng)變率。相對(duì)于臨床常用的心功能評(píng)價(jià)指標(biāo)，心肌應(yīng)變參數(shù)更為敏感，能在疾病亞臨床期發(fā)現(xiàn)心肌受損。越來越多證據(jù)表明，通過應(yīng)變分析研究心臟功能，可準(zhǔn)確地在亞臨床水平檢測(cè)心臟疾病，評(píng)估心臟疾病患者的風(fēng)險(xiǎn)，并可能預(yù)測(cè)治療效果[2]。

1.2 CMR-FT技術(shù)

CMR-FT技術(shù)是一種基于CMR定量評(píng)估心功能的新型技術(shù)。使用心臟相控陣接收線圈，在采用回顧性心電門控獲得CMR電影序列圖像的基礎(chǔ)上，通過專用軟件定位心內(nèi)外膜邊界，計(jì)算得到心動(dòng)周期中心肌變形的程度，從而定量評(píng)價(jià)心臟整體和局部功能。CMR-FT技術(shù)通過測(cè)量心肌應(yīng)變來判斷心功能，常規(guī)參數(shù)包括：縱向應(yīng)變(longitudinal strain，LS)、縱向應(yīng)變率(longitudinal strain rate，LSR)；徑向應(yīng)變(radial strain，RS)、徑向應(yīng)變率(radial strain rate，RSR)及圓周應(yīng)變(circumferential strain，CS)、圓周應(yīng)變率(circumferential strain rate，CSR)，分別檢測(cè)心肌縱向運(yùn)動(dòng)(心臟長(zhǎng)軸方向運(yùn)動(dòng))、徑向運(yùn)動(dòng)(心臟短軸方向心肌厚度的變化)和圓周運(yùn)動(dòng)(心臟短軸方向的環(huán)形運(yùn)動(dòng))。不同于CMR心肌標(biāo)記技術(shù)需通過網(wǎng)格標(biāo)記技術(shù)識(shí)別心肌組織結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致心房、右心室因壁薄無法較好地被標(biāo)記，CMR-FT技術(shù)無需額外添加標(biāo)記線，且掃描序列簡(jiǎn)單，花費(fèi)時(shí)間少；相比于超聲斑點(diǎn)追蹤(speckle tracking echocardiography，STE)技術(shù)十分依賴于圖像質(zhì)量，使其在窄聲窗、偽影、超聲衰減和混響等情況下很難做到精準(zhǔn)測(cè)量，CMR-FT技術(shù)則擁有更好的視野和圖像質(zhì)量，且不受聲窗影響，并具有更佳的信噪比。在時(shí)間分辨率上，STE優(yōu)于CMR-FT(STE幀頻為80 Hz，CMR-FT為35 Hz)，可獲得更準(zhǔn)確的收縮期峰值應(yīng)變；CMR-FT則擁有更高的空間分辨率及組織對(duì)比度，有利于心內(nèi)膜和心外膜邊界的描繪。盡管CMR-FT技術(shù)在多個(gè)方面優(yōu)于STE技術(shù)，為分析心肌應(yīng)變的首選檢查手段，但往往因?yàn)樵O(shè)備昂貴、檢查時(shí)間較長(zhǎng)且花費(fèi)較高，導(dǎo)致其臨床應(yīng)用受限[2-3]。

2 CMR-FT技術(shù)對(duì)心室功能評(píng)估及臨床應(yīng)用

左心室功能的評(píng)估是心臟影像學(xué)研究的重要組成部分，左室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)是臨床用來評(píng)估心臟功能的重要指標(biāo)，并能提供預(yù)后信息。然而LVEF作為對(duì)左心室功能的整體評(píng)估，無足夠的靈敏度來檢測(cè)其細(xì)微變化。有研究表明在LVEF≥50%的情況下，有可能已出現(xiàn)了明顯的心肌形變受損，并與不良預(yù)后有關(guān)[4]。在LVEF明顯改變之前，及早發(fā)現(xiàn)心功能受損并予以保護(hù)性治療，有助于患者的整體預(yù)后。心肌應(yīng)變能定量評(píng)估心肌局部和整體的功能，有利于在疾病亞臨床期發(fā)現(xiàn)心肌受損。

2.1 CMR-FT技術(shù)對(duì)缺血性心肌病的評(píng)估

在冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病患者中，Schneeweis等[5]利用CMR-FT技術(shù)行大劑量[40 μg/(kg·min)]多巴酚丁胺負(fù)荷試驗(yàn)，在試驗(yàn)期間密切監(jiān)測(cè)患者血壓、心率以及胸痛等癥狀。研究發(fā)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈狹窄節(jié)段、狹窄節(jié)段遠(yuǎn)端和正常節(jié)段的心肌CS值有明顯差異(P均<0.001)，結(jié)果表明在多巴酚丁胺負(fù)荷灌注聯(lián)合CMR技術(shù)上，可通過CS來區(qū)分冠狀動(dòng)脈狹窄段和正常段[截?cái)嘀?-33.2%，受試者操作特征曲線下面積(area under curve，AUC)=0.7，敏感性為75%，特異性為67%]，進(jìn)一步提高對(duì)缺血性心肌病的診斷。盡管急性心肌梗死患者的住院死亡率顯著降低，急性期存活下來的患者的心血管不良事件發(fā)病率和死亡率仍可高出一般人群1.5～15.0倍[6]，如何早期評(píng)估患者不良預(yù)后有利于后續(xù)治療管理。在發(fā)生過心肌梗死的患者中，有研究表明整體縱向應(yīng)變(global longitudinal strain，GLS)下降與心肌梗死后左心室不良重塑的發(fā)生顯著相關(guān)，且在預(yù)測(cè)全因死亡率上明顯優(yōu)于LVEF和梗死面積[7]。由于心肌LS值主要與心內(nèi)膜下心肌纖維相關(guān)，心肌CS值與心外膜下心肌纖維有關(guān)，故可通過CS值區(qū)分出透壁性心肌梗死患者。有研究表明整體圓周應(yīng)變(global circumferential strain，GCS)在評(píng)估首發(fā)心肌梗死患者的長(zhǎng)期預(yù)后上優(yōu)于LVEF和梗死面積，與復(fù)合終點(diǎn)事件(心血管死亡、心臟性猝死未遂和心力衰竭住院)顯著獨(dú)立相關(guān)(HR=1.16，95%CI1.07～1.25，P<0.001)[6]。相比于心臟超聲，CMR-FT技術(shù)對(duì)缺血性心肌病的診斷，以及心肌梗死患者長(zhǎng)期預(yù)后提供了更精準(zhǔn)更有效的評(píng)估手段。

2.2 CMR-FT技術(shù)對(duì)擴(kuò)張型心肌病的評(píng)估

擴(kuò)張型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)是一類以左心室或雙心室擴(kuò)大為主，心肌壁普遍變薄伴收縮功能障礙為特征的心肌病。一項(xiàng)多中心觀察性研究[8]納入507例DCM患者并隨訪4年，研究發(fā)現(xiàn)在調(diào)整年齡、糖尿病等臨床因素后，GLS與DCM患者的全因死亡率仍顯著獨(dú)立相關(guān)(HR=2.101，95%CI1.546～2.854，P<0.001)；且GLS每受損1%，總死亡率增加89%(HR=1.891，95%CI1.546～2.313，P<0.001)。有研究[9]也得出類似的結(jié)論，左心室GLS值在DCM風(fēng)險(xiǎn)分層上優(yōu)于N末端腦鈉肽前體和LVEF，并與心血管事件的發(fā)生率獨(dú)立相關(guān)(截?cái)嘀?-12.5%，P<0.02)。

2.3 CMR-FT技術(shù)對(duì)肥厚型心肌病的評(píng)估

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)是一種遺傳性心肌病，以心室非對(duì)稱性肥厚為解剖特點(diǎn)。Vigneault等[10]認(rèn)為HCM患者由于心肌纖維化和室壁增厚等，其心內(nèi)膜與心外膜的CS值可能存在顯著的差異。研究利用CMR-FT技術(shù)測(cè)量99例研究對(duì)象的CS值(23例正常對(duì)照，34例肌節(jié)基因突變陽性不合并左心室肥厚，42例肌節(jié)基因突變陽性合并左心室肥厚)，發(fā)現(xiàn)心內(nèi)膜與心外膜CS的差值分別是(14±4)%、(17±4)%及(22±7)%，P<0.01。在未出現(xiàn)左心室肥厚的肌節(jié)基因突變攜帶患者中心肌應(yīng)變明顯受損。該研究表明，CMR-FT技術(shù)能在左心室壁厚度處于正常的情況下發(fā)現(xiàn)HCM患者心肌功能異常，為HCM的早期診斷提供簡(jiǎn)單高效的途徑。

2.4 CMR-FT技術(shù)對(duì)左心室心肌致密化不全心肌病的評(píng)估

左心室心肌致密化不全心肌病(left ventricular noncompaction cardiomyopathy，LVNC)是一種罕見且未分類的心肌病，以左心室粗大的肌小梁和深隱窩為特征，可導(dǎo)致心力衰竭、心律失常和栓塞事件[11]。目前對(duì)于LVNC的診斷，無論是心臟超聲或CMR檢查，均基于心肌形態(tài)學(xué)改變，從而存在對(duì)部分健康人群的誤診，臨床使用有顯著的局限性[12]。一項(xiàng)回顧性研究[13]納入59例LVNC患者以及36例既往無心臟病病史的健康志愿者，發(fā)現(xiàn)53%的對(duì)照組符合至少一項(xiàng)CMR對(duì)LVNC診斷標(biāo)準(zhǔn)。研究利用CMR-FT技術(shù)測(cè)量其心肌應(yīng)變，發(fā)現(xiàn)與符合LVNC診斷標(biāo)準(zhǔn)的健康人群相比，LVNC患者存在顯著的GCS及整體徑向應(yīng)變(global radial strain，GRS)受損(GCS：-16.5% vs -20.0%，GRS：31.2% vs 35.8%，P均<0.05)，因此CMR-FT技術(shù)可能有助于鑒別LVNC患者與健康人群。LVNC患者往往只在成年后出現(xiàn)LVEF顯著降低，一項(xiàng)納入20例LVNC患者的研究[14]發(fā)現(xiàn)GLS在LVEF正常時(shí)已出現(xiàn)受損，利用CMR-FT技術(shù)能及早評(píng)估LVNC患者心肌受損情況。

2.5 CMR-FT技術(shù)對(duì)致心律失常型右心室心肌病的評(píng)估

致心律失常型右心室心肌病(arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy，ARVC)是一種遺傳性心肌病，其病理特征是心肌逐漸纖維脂肪化，臨床表現(xiàn)為明顯的室性心律失常、室性收縮功能受損以及心源性猝死。利用CMR-FT技術(shù)可發(fā)現(xiàn)ARVC患者整體和節(jié)段應(yīng)變均受損，在右心室功能異常及右心室擴(kuò)大之前，ARVC患者右心室應(yīng)變已出現(xiàn)受損，右心室GLS>-23.2%診斷ARVC的敏感性為91%，特異性為75%[15]。

2.6 CMR-FT技術(shù)對(duì)先天性心臟病的評(píng)估

在法洛四聯(lián)癥(tetralogy of Fallot，TOF)患者中，外科修復(fù)手術(shù)改善了TOF患者的預(yù)后，但嚴(yán)重的晚期并發(fā)癥仍值得關(guān)注。修復(fù)術(shù)后發(fā)生過不良事件的TOF患者的應(yīng)變參數(shù)相比于未發(fā)生不良事件的TOF患者均出現(xiàn)受損。右心室LS(OR=1.6，95%CI1.2～2.3，P<0.001)和左心室LS(OR=1.4，95%CI1.0～2.0，P=0.03)跟術(shù)后不良事件明顯相關(guān)[16]。另一項(xiàng)研究則表明左心室CS(HR=0.86，95%CI0.79～0.94，P<0.001)和右心室LS(HR=0.78，95%CI0.67～0.91，P=0.002)能獨(dú)立預(yù)測(cè)TOF修復(fù)術(shù)后終點(diǎn)事件，有利于對(duì)患者進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分層[17]。CMR-FT技術(shù)對(duì)TOF術(shù)后患者心肌功能受損的早期發(fā)現(xiàn)有利于減少患者晚期不良心血管事件發(fā)生。

功能性單心室(functional single ventricle，F(xiàn)SV)是一種罕見的復(fù)雜先天性心臟病，F(xiàn)ontan手術(shù)作為治療FSV的一種姑息手術(shù)，心室功能障礙是術(shù)后患者死亡的重要原因，監(jiān)測(cè)心室功能是否異常是十分必要的。有研究[18]納入51例Fontan術(shù)后患者并隨訪2年，觀察到GLS(-17.3% vs -15.9%，P=0.041)和GCS(-17.7% vs -16.1%，P=0.047)在2年后出現(xiàn)受損，而此時(shí)患者無心力衰竭癥狀，LVEF和心臟指數(shù)無下降。GLS可獨(dú)立預(yù)測(cè)Fontan術(shù)后主要不良心血管事件的發(fā)生，GLS<11.8%的患者的不良心血管事件發(fā)生率明顯增高[19]。CMR-FT技術(shù)為單心室術(shù)后患者早期心室功能障礙提供了更敏銳的定量評(píng)估。

2.7 CMR-FT技術(shù)對(duì)肺動(dòng)脈高壓相關(guān)心功能的評(píng)估

在肺動(dòng)脈高壓(pulmonary hypertension，PH))患者中，右心室功能很大程度上決定了PH患者的預(yù)后，右心衰竭是PH患者死亡的主要原因。在出現(xiàn)臨床癥狀及右室射血分?jǐn)?shù)降低之前，右心室LS已出現(xiàn)明顯受損，表明其可作為PH右心室收縮功能障礙的早期指標(biāo)[20]。de Siqueira等[21]的研究也發(fā)現(xiàn)在右室射血分?jǐn)?shù)均正常的情況下，與非PH患者相比，PH患者的整體圓周應(yīng)變率明顯受損(-1.12 S-1vs -0.92 S-1，P<0.001)，并與死亡、肺移植和心力衰竭等終點(diǎn)事件獨(dú)立相關(guān)。

2.8 CMR-FT技術(shù)對(duì)腫瘤治療相關(guān)心功能不全的評(píng)估

有研究[22]報(bào)道在乳腺癌、肺癌等癌癥治療過程中，死于心血管疾病的患者超過癌癥本身。癌癥幸存者患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)也顯著增加，與癌癥治療相關(guān)心臟毒性有關(guān)。由于絕大多數(shù)患者早期無明顯癥狀，如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)其亞臨床心臟損傷對(duì)降低其心血管死亡率意義重大。有研究[23]利用CMR-FT技術(shù)對(duì)41例尚未出現(xiàn)明顯心臟毒性的乳腺癌靶向治療患者進(jìn)行隨訪，在隨訪的第6個(gè)月、12個(gè)月中，GLS和GCS出現(xiàn)明顯受損。在評(píng)估使用阿霉素化療的癌癥患者心臟功能的研究[24]中發(fā)現(xiàn)，與化療前和對(duì)照組相比，化療后患者GLS和GCS均明顯受損，證實(shí)CMR-FT技術(shù)能發(fā)現(xiàn)癌癥化療早期心臟結(jié)構(gòu)和功能的變化。一項(xiàng)回顧性研究[25]納入20例行免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors，ICIs)治療的患者，患者均臨床診斷合并ICIs相關(guān)心臟毒性，其中ICIs主要包括帕博利珠單抗、伊匹單抗和納武利尤單抗等。研究發(fā)現(xiàn)在LVEF正常(LVEF≥53%)的患者中GLS出現(xiàn)明顯受損，顯著低于正常參考值范圍。CMR-FT技術(shù)通過測(cè)量應(yīng)變，可能有助于早期ICIs相關(guān)心臟毒性的識(shí)別。

3 CMR-FT技術(shù)對(duì)心房功能評(píng)估及臨床應(yīng)用

心房功能在判斷不同疾病的預(yù)后和風(fēng)險(xiǎn)分層中起著重要的作用，與簡(jiǎn)單的整體測(cè)量指標(biāo)如心房容積、心房射血分?jǐn)?shù)相比，心房應(yīng)變可準(zhǔn)確地評(píng)估心房功能[26]。CMR-FT技術(shù)可對(duì)心房3個(gè)功能時(shí)期的應(yīng)變和應(yīng)變率進(jìn)行定量評(píng)估。心房分3個(gè)功能期：儲(chǔ)存期、導(dǎo)管期(傳導(dǎo)功能期)和泵血期。儲(chǔ)存期指數(shù)：總應(yīng)變和總應(yīng)變率；導(dǎo)管期指數(shù)：被動(dòng)應(yīng)變及被動(dòng)應(yīng)變率；泵血期指數(shù)：主動(dòng)應(yīng)變及主動(dòng)應(yīng)變率。

國(guó)內(nèi)外已有研究[27-30]利用CMR-FT技術(shù)對(duì)健康成年人左心房心肌應(yīng)變值進(jìn)行測(cè)量，得到的正常參考值范圍相差較大。除外研究之間樣本量、掃描機(jī)型和分析軟件的不同，種族不同可能是差異的重要因素。有研究納入112例健康人，中位年齡42(17～79)歲，發(fā)現(xiàn)左心房泵血功能隨年齡逐漸增強(qiáng)(P<0.001)，傳導(dǎo)功能則逐漸下降(P=0.02)[27]。左心房功能則在性別上無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[27，29]。

利用CMR-FT技術(shù)，大量研究證實(shí)在評(píng)估心房功能上左心房應(yīng)變較于傳統(tǒng)測(cè)量指標(biāo)的優(yōu)勢(shì)。在HCM患者[30-31]中，左心房應(yīng)變對(duì)左心房改變的敏感度高于左心房容積。在高血壓患者[32]中，左心房總應(yīng)變和被動(dòng)應(yīng)變明顯受損，其中導(dǎo)管期的被動(dòng)應(yīng)變?cè)趨^(qū)分高血壓患者與健康人群上價(jià)值最高(AUC=0.82，敏感性為80.82%，特異性為72.41%)，研究發(fā)現(xiàn)通過CMR-FT技術(shù)可能在高血壓患者出現(xiàn)左心室肥厚之前，早期發(fā)現(xiàn)左心房功能障礙。在Takotsubo綜合征患者中，左心房總應(yīng)變可獨(dú)立預(yù)測(cè)該類患者死亡風(fēng)險(xiǎn)(HR=1.10，95%CI1.01～1.20，P=0.037)，診斷價(jià)值優(yōu)于LVEF和左心房容積(AUC：0.69 vs 0.58 vs 0.62)[33]。有研究[34]表明心房顫動(dòng)患者的左心房應(yīng)變參數(shù)較正常組明顯受損(P均<0.001)，并在持續(xù)性心房顫動(dòng)中受損程度明顯高于陣發(fā)性心房顫動(dòng)(P均<0.001)，利用CMR-FT技術(shù)可對(duì)心房顫動(dòng)患者的左心房功能進(jìn)一步評(píng)估。在心力衰竭患者[35]中，左心房應(yīng)變可獨(dú)立預(yù)測(cè)入院和死亡事件，為心力衰竭和非心力衰竭患者的風(fēng)險(xiǎn)分層提供預(yù)后信息。

4 展望

CMR-FT技術(shù)通過直接評(píng)估心肌形變和速度來定量評(píng)價(jià)心肌局部和整體功能，已成為一種精確的心臟功能評(píng)估技術(shù)。CMR-FT技術(shù)臨床的廣泛應(yīng)用需要心肌應(yīng)變的正常參考值標(biāo)準(zhǔn)，目前對(duì)各個(gè)腔室尚未有公認(rèn)的參考標(biāo)準(zhǔn)，有待更大樣本大范圍的研究；不同廠商CMR-FT后處理軟件及計(jì)算方法也需進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，在節(jié)段心肌分析中重復(fù)性較差以及CMR-FT技術(shù)的價(jià)格昂貴等問題也限制了其臨床應(yīng)用。CMR-FT作為一種臨床價(jià)值巨大的新型無創(chuàng)無輻射檢查技術(shù)，經(jīng)過不斷的完善后，相信在不久的將來，將會(huì)在心血管疾病早期診斷、預(yù)后評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)分層等方面發(fā)揮獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

利益沖突所有作者均申明不存在利益沖突