心脏磁共振技术在扩张型心肌病中的研究进展

张建英 综述，印隆林，尚 兰，何 丽，王 利，王 进，蒋 瑾△ 审校

(1.遵义医学院，贵州 遵义 563000；2.四川省医学科学院·四川省人民医院放射科，四川 成都 610072；3.川北医学院，四川 南充 637000)

心脏磁共振技术在扩张型心肌病中的研究进展

张建英1综述，印隆林2，尚 兰2，何 丽1，王 利3，王 进1，蒋 瑾2△审校

(1.遵义医学院，贵州 遵义 563000；2.四川省医学科学院·四川省人民医院放射科，四川 成都 610072；3.川北医学院，四川 南充 637000)

扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)是一种心室腔扩大并收缩功能障碍、不可逆性的心肌疾病，常合并心律失常、猝死等并发症，预后不良。随着心脏磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)技术的应用，不仅可用于观察 DCM患者的心脏功能及心肌细微结构的改变，而且还能评价心肌活性及心肌纤维化，对DCM的诊断及预后评价具有极其重要的作用。本文就CMR技术在DCM中的应用及研究进展予以综述。

扩张型心肌病；磁共振成像；进展；文献综述

扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)是左心室和(或)右心室扩大及收缩功能障碍，伴或不伴心力衰竭的一种混合性心肌病[1]，可导致心律失常、猝死等并发症，预后常常不良。起病缓慢，任何年龄均可发病，以20～50岁多见，并且男性多于女性。其主要临床表现是充血性心力衰竭、心律失常及胸痛等症状，病理学表现主要是心肌细胞变性、肥大，间质纤维化相互交织，遍及全心[2]。DCM患者病死率较高，因此尽早诊断并准确评价DCM患者的功能及形态学特征，对DCM患者的治疗和预后具有重要的临床意义。

目前关于诊断和评价DCM的检查技术主要包括：化学实验室检查B型脑钠肽(BNP)的水平、心电图、多普勒超声心动图和心脏磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)检查，其中心脏磁共振检查具有独特的优势。近年来，随着CMR技术的迅猛发展，CMR电影成像技术可准确评价DCM患者的心功能参数[3]。另外在精确和可重复性的完成心脏解剖和功能的同时，还能清楚显示非致密心肌和致密心肌两层结构[4]，并进一步评估心肌存活[5]和心肌纤维化。随着CMR技术的进步，MRI 已被应用到各种心脏疾病的诊断；而且CMR具有有效、无创、无辐射伤害等优点，其中心脏触发与回顾性门控组合，可采集整个心动周期的参数，测量心脏径线，评价心脏结构，且不受操作者及心脏病理状态的干扰，准确性高，重复性好。

1 评价心脏的形态及功能

CMR能准确评价心脏三维整体影像，能精确的测量左心结构及功能参数，主要包括左室舒张末期容积(end diastolic volume，EDV)、收缩末期容积(endsystolicvolume，ESV)、射血分数(ejection fraction，EF)、左心室每搏量(stroke volume，SV)、左心室心排出量(cardiac output，CO)、左心室心肌质量(myocardial mass，MM)、左心室舒张末期内径(enddiastolic diameter，EDD)、左心室收缩末期内径(end systolic diameter，ESD)等。其中快速自旋回波序列(turbo Spin Echo，TSE)、黑血成像中的自旋回波序列(spin echo，SE)、半傅里叶单次激发扰相快速自旋回波序列(half fourieracquisition single shot turbo spin echo，HASTE)，可以用来显示心脏的腔室和出入心腔的大血管的细微结构，黑血T1快速自旋回波(FSE)序列至今仍然是研究心腔、心包以及大血管形态学的主要序列[6]。亮血成像包括真实稳态进动快速成像序列(true fast imagingwith steady state precession，trueFISP)、快速小角度激发成像序列(fast low angle shot imaging，FLASH)等，可以在一次屏气后快速扫描心脏，目前已经广泛运用到在MRI心脏检查中。MRI还能测量心室的体积及质量，并能通过连续的心脏短轴扫描来重组三维心脏影像[7]，从整体上来观察心脏的形态改变；心脏的长轴和短轴的MRI电影常常用来计算双侧心腔的体积。

CMR在评估心功能方面有非常重要的价值。当DCM患者出现心功能障碍时，MRI常常发现患者心脏长轴和短轴的增大，心肌壁纤维化、信号略减低，心内膜下心肌的信号低于整个心脏壁[8]。Doyle等[9]通过动物实验发现，MRI对于DCM患者心脏功能及治疗效果的评估是非常适当的。心脏电影MRI还可以发现扩张的心室广泛搏动减低，也是衡量心脏功能的一个指标。

2 钆对比剂延迟强化(latedgadolinium enhancement，LGE)评估心肌纤维化

LGE目前被认为是反应心肌局限性纤维化、瘢痕的“金标准”，在评价缺血性心肌病梗死心肌和非缺血性心肌病局限性纤维化方面已经得到了广泛的认可[10]。该技术在1993年做出了详细的描述，并且由此成为心脏MR成像中的常规序列[11]。钆对比剂延迟扫描目前广泛应用于心肌病诊断及病情评估的一项CMR扫描技术，依赖LGE技术的CMR能够识别观察心肌的纤维化改变。DCM患者LGE的发生率在国外报道中高低不等，据Duan等[12]的一项最新Meta分析显示，DCM患者LGE的发生率一般在18%～71%。Calore等[13]研究发现只有少数扩张性心肌(仅为29%)表现为延迟强化，其典型的强化模式表现为心肌带状、斑片状或者弥漫状强化，室间隔亦有强化。

目前的MRI技术不能检测心脏微观的弥漫性纤维化，因为大多数DCM患者的心肌缺乏强化，但MRI仍有足够的分辨力来显示DCM的纤维化病灶[14]。据报道，LGE-CMR不仅能够为临床提供更加全面及细致的信息，并可对其进行危险分级、评定预后[15，16]。LGE在临床中更大的价值是和DCM患者预后状况有着重要的关系，国内外大量的研究显示心肌纤维化是扩张型心肌病患者主要心律失常事件、入院、死亡等主要不良事件独立的预测因素[17]。目前，LGE在缺血性及非缺血性的诊断与预后评价中起着重要作用；LGE在评价梗死心肌与非缺血性心肌病局灶性纤维化方面已经得到广泛认可。

3 心肌灌注成像评估心肌活性

心肌灌注是指流经心肌组织内冠状动脉血管网的血流，即从小动脉流入毛细血管到静脉流出的血流。MR心肌灌注成像(mrmyocardial perfusion imaging，MRMPI) 是CMR的一项成像技术，主要用于检测心肌活性。MRMPI通过注射造影剂进行首过期灌注及延迟期扫描来检测心肌组织灌注及心肌细胞膜的完整性。正常心肌组织在注入对比剂后首过灌注均匀，而缺血心肌组织由于心肌细胞破坏，对比剂排出较慢，表现为首过灌注减低而延迟期扫描明显强化。MRI灌注扫描是诊断心肌是否缺血的一种方法。

Wang等[18]观察对比了36例冠状动脉造影以及CT冠状动脉成像没有发现冠状动脉变异的扩张心脏，发现其中有15例左室区域心肌灌注异常。心肌缺血可能加快DCM的进展，MRI对DCM患者的心肌血流量和心肌缺血的评估有重要的作用。应用MR心肌首过灌注成像结合冠状动脉CTA有助于临床医师全面、无创性地分析冠状动脉疾病的形态学和功能学特征[19]。对DCM患者进行抗心肌缺血治疗能改善其左室功能，并有可能改善有心力衰竭的患者的临床预期。

4 T1 mapping及T2 mapping的定量分析

4.1T1mapping及ECV值目前T1 mapping多采用MOLLI序列[20]，按照是否使用对比剂分为无对比剂或对比剂注射前T1 mapping (pre-contrast T1 mapping)及注射对比剂后T1 mapping (post-contrast T1 mapping)。T1 mapping技术代表了非侵入性评估心肌炎的重要进展，因为当心肌损伤时，细胞损伤会导致细胞内容物释放到细胞间隙，导致T1有延长。无对比剂T1 mapping能够准确识别急性心肌梗塞时受损心肌的水肿范围，在心肌水肿评估方面可以作为T2 WI的重要补充技术。此外，T1 mapping能鉴别心肌局部或弥漫性纤维化、心肌炎或淀粉样变[21，22]，尤其是对于合并有肾病不能耐受钆对比剂的患者，无对比剂T1 mapping可作为磁共振钆对比剂延迟强化(LGE)的重要补充或替代[23]。T1 mapping测量的准确性仍然会受到各种因素的影响，比如磁场强度、注射对比剂后的延迟时间、心动周期内图像采集的时相、部位、性别和年龄[24]等。

细胞外间质容积分数(extracellular fraction，ECVf)是指细胞外间质容积占整个心肌组织容积的百分比，是基于T1 mapping技术计算出的一种相对稳定的参数指标。对比度T1 mapping能够确定细胞外体积(ECV)的扩张和心肌纤维化。ECV允许通过在对比剂使用之前和之后进行T1 mapping来量化估计细胞外基质及评估钆的分布体积。ECV增大是许多心脏病变的共同病理生理特征，无论是局限性的瘢痕组织、弥漫性的纤维化、淀粉样变性的沉积及心肌水肿都可以引起细胞外间隙的扩大，即ECV值增大[25]，在某些特定情况下，ECV可视作为心肌纤维化的生物标志物，也可作为LGE评估心肌纤维化尤其是弥漫性纤维化的重要补充。

最近研究表明T1 mapping有潜在的预后影响。Puntmann等[26]前瞻性地纳入通过CMR检查的637例扩张型心肌病患者(DCM)，包括T1 Mapping和LGE，其主要终点是患者死亡，次要终点是心力衰竭，在随访期间，T1 mapping以及LGE均预测了死亡率和心力衰竭。在多变量分析中，T1 mapping是患者死亡率和心力衰竭复合终点的唯一独立预测因子；此外，Schelbert等[27]对1172例患者进行ECV分析和LGE，将成像结果与临床结果进行比较。他们发现ECV测量的心肌纤维化与LGE检测到的任何心肌损伤的结果具有较强的相关性。

4.2T2mapping T2加权黑血序列(T2-weighted short tau inversion recovery，T2-STIR)主要用来评估心肌水肿，其T2值的增大主要与心肌水肿、炎症有关。有研究指出，急性心肌梗死患者在心肌出现不可逆损伤之前即可出现心肌水肿，因此它可作为急性心肌梗死的早期标志。对于诊断心肌水肿、鉴别可逆性心肌损伤及早期诊断早期治疗急性心肌梗死具有重要意义[28]。以前的T2-STIR只能半定量，很难评估弥漫性心肌病。但新近的T2 mapping技术采用单次激发稳态自由进动序列(steady-state free precession sequence，SSFP)，则有效地克服了上述缺陷。有研究指出，与传统的T2-STIR技术相比，T2 mapping鉴别心肌缺血性损伤的能力更高；甚至提出T2 mapping可作为T2-STIR的重要补充或替代，另外一项研究指出与常规MR扫描序列相比，T2 mapping是诊断活动性心肌炎唯一有统计学差异的序列，T2值>60 ms诊断活动性心肌炎的敏感性较高[29]。

5 MRI评估DCM 的血流动力学

DCM患者病情发展到晚期的时候，都会出现不同程度的心肌收缩功能障碍及房室瓣膜关闭不全，其血流动力学特点主要表现为充血性心力衰竭、射血分数降低。普遍认为MRI侧重于对稳定血流的评估，故较少用于心脏血流动力学的评估。目前4D磁共振血流成像(4D Flow)是一种无创的可以对心脏及大血管血流情况进行定性和定量分析的新技术。它可同时对三个相互垂直的维度进行编码并获得相位流速编码电影，不仅可以动态三维显示心腔和大中动脉的血流动力学特征，并能准确测量扫描范围内各个位置血流的方向、速度、剪切力等重要参数，对更好的认识和解读正常心血管血流动力学特征及心血管疾病所致血流异常具有潜在应用价值[30]。

6 心脏MR 扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)的评估

DTI可以活体显示心肌纤维束的走行及完整性，并可通过测量水分子扩散各向异性特征的改变来反映组织的病理生理过程，以往较多应用于神经系统中[31]。该技术多采用双门控单次激发回波平面成像(echo planar imaging，EPI)，主要有两个重要参数：表观弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)及各向异性分数(fractional anisotropy，FA)。ADC反映水分子的平均弥散率，随细胞内外容积的改变而改变，ADC越大，提示组织内所含的自由水分子越多；FA值反映水分子在不同方向上的弥散率，FA值降低则提示组织完整性受损。成人左室心肌纤维呈螺旋状排列，中层心肌呈环形，从心尖到基底部心外膜下心肌纤维以左手螺旋的方式向中层心肌过渡，而心内膜下心肌纤维则以右手螺旋的方式过渡到中层心肌，这种独特的结构与左室收缩及舒张功能密切相关[32]。DTI 可以用于评估区别正常心肌与损伤心肌，了解正常心肌或病变心肌细胞之间的联系，以进一步了解病变心肌细胞微环境的变化以及心肌重塑的机制。

有研究表明急性心肌梗死后随着时间的延续(平均间隔191天)梗死周边区ADC值较远离梗死区的正常心肌相比明显增高，FA值显著降低，并且梗死周边区室壁代偿性增厚与之显著相关[33]。DTI作为一种新的无创的心脏磁共振技术在临床动态评估DCM患者左室结构和观察不同病理原因引起的心肌重塑具有潜在的应用价值。

DCM是一类严重威胁人类健康的心肌疾病。CMR具有多参数、多平面成像、无辐射和重复性好等优势，同时又具有获得心脏分子影像及大体解剖影像等数据，并且能使用钆对比剂延迟增强、T1 mapping等技术检测和定量评价心肌梗死和心肌纤维化。能对DCM做出准确的诊断和评估，能为临床提供较为全面、科学和客观的信息。

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Research progress ofcardiac magnetic resonance imaging in dilated cardiomyopathy

ZHANG Jian-ying1，YIN Long-lin2，SHANG Lan2，HELi1，WANG Li3，WANG Jin1，JIANG Jin2△

△ 通讯作者

R814.42；R542.2

B

1672-6170(2017)06-0282-04

2017-03-21；

2017-05-23)