心肌梗死的磁共振应用与进展

李开朗，蒋 瑾△

(1.遵义医科大学，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)

随着血运重建治疗的引入，心肌梗死早期死亡率明显下降，但心肌梗死后患者的远期预后以及生存质量依然有待提高，因此对心肌梗死的有效评估也成为当前需要关注的重点问题，相应的出现了识别存活心肌的需求。此外，通过术前评估心梗透壁性也可以预测慢性左心室功能不全患者血运重建治疗后功能障碍节段的功能恢复[1]。

目前已经引入了许多间接技术来评估心肌活力，包括双源CT、超声心动图，正电子发射断层扫描(PET)和单光子发射计算机断层扫描(SPECT)等。超声心动图以其经济简便、并且能够快速对心脏整体结构和功能作出初步的判断，而在临床上受到广泛应用，但其声窗的局限性、空间分辨率较低以及受操作者经验影响等缺陷也降低了它的可信度。而PET作为判断心肌存活的“金标准”，其敏感性最高，而且有着较高的准确率，但其设备昂贵，检查费用较高，限制了它的应用，核医学较低的空间和时间分辨率，仍需要进一步的完善[2]。心脏磁共振具有多参数、多序列的特点，通过一次扫描即可获得心房、心室的结构和功能参数，为心肌梗死的诊断评估、预后评价以及随访提供依据，因此心脏 MRI“一站式” 的检查特点可以为心肌梗死提供较为准确、全面的信息。

1 心血管磁共振(CMR)常规扫描技术

1.1心脏形态扫描心脏MRI序列可分为黑血(基于自旋回波的采集)或亮血(基于GRE的采集)序列。亮血成像序列包括梯度回波序列(GRE)和真实稳态自由进动序列(SSFP)，能够在一次屏气的时间内迅速扫描，在心脏磁共振成像检查中运用较为广泛。亮血成像描述了快速流动的血液的高信号强度，并且通常用于评估左室及其节段性功能。它已用于测量左心室质量，心肌灌注情况，血流量和冠状动脉解剖结构。黑血成像多为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)，可以清晰显示出包括心脏的腔室以及出入的大血管的详细结构，黑血成像序列是指快速流动血液的低信号强度外观，主要用于描绘左心室。

单纯形态扫描虽然可以较为清晰地显示心肌梗死的解剖和形态学方面的改变，但还不能深入了解心功能等各个参数的变化。MRI电影在心动周期的同一层面进行扫描，然后用电影的方式连续显示所得到的不同时相的影像，这样就可以直观地从整体上来观察心脏动态的形态改变，并可以对心脏形态及功能参数进行测定，例如心肌质量、心室容积、室壁厚度、心脏射血分数、心排血量以及心指数等，对于心肌梗死的观察、诊断以及随访都具有重要的作用。

1.2动态首过灌注成像心肌灌注为主要和次要冠状动脉疾病提供了新的见解，在评估血运重建治疗和新的治疗方法如基因和干细胞的研究中，它也可以用作替代替代终点。心肌首过灌注序列是T1加权序列的基础上采用反转恢复快速小角度激励 (inversion-recovery turbo fast low-angle shot，IR-turbo FLASH) 序列，以钆喷酸葡胺(Gd-DTPA)作为对比剂来缩短 T1 时间，在自动压力注射器经静脉注入对比剂10～15 min后，与正常心肌的增强影像进行对比[3]。与首过灌注较均匀的正常心肌组织相比，缺血心肌组织则一般表现为灌注减低区或者灌注缺损区。John等[4]对数百名疑似心绞痛患者计划进行CMR，SPECT和X射线血管造影检查，结果表明心肌首过灌注扫描检测心肌梗死的准确性明显高于SPECT。有研究发现，通过首过灌注成像获得的绝对绝对心肌血流量(MBP)在1.5和3.0 T都是准确的，信号质量在3.0 T更好，这可能对缺血区MBF的评估提供更多的参考价值[5]。尽管血管造影、超声心动图、核素扫描等技术也可对微血管阻塞(MVO)进行识别，但 CMR 因其较高的空间分辨率和对比度、无电离辐射等优势而备受推崇[6]。随着MR心肌灌注成像技术的不断完善，并且通过后处理得出灌注曲线，不仅可以更加精确的显示心肌活性，而且还可以评估MVO情况，目前已经被列为美国心脏病协会ACC/AHA应用指南的Ⅱ类[7]。

1.3CMR延迟增强扫描(DE-CMR) 心肌存活力的检测是一个重要的问题，这是拟行冠状动脉血运重建术的心肌梗死患者迫切需要解决的。心电图以及超声心动图都可以评估心肌梗死患者的梗死心肌，但都无法确切显示出梗死心肌的透壁程度和梗死范围，而且超声心动图易受操作者影响。心脏磁共振延迟增强扫描技术不仅能够直接显示心肌灌注以及心肌梗死，还可以准确判断透壁程度，从而判断心肌活性。DE-CMR是检测冠心病患者心肌活性的重要方法，已成为评价心肌梗死后心肌瘢痕形成的参照标准，梗死后心肌活性评估有重大价值。

与SPECT相比，DE-MRI检测AMI和瘢痕的灵敏度相对较高[8]。DE-MRI有可能显示小至1 cm3的心肌梗塞面积，远小于其他影像学方式[9]。一些研究还提出，DE-MRI上的超强化心肌是预测真实MI大小的可靠参数。然而，早期的MRI研究表明，超强化区并不能最佳地描绘MI，因为DE-MRI通过包括梗塞周围的水肿边界(梗塞周围区)而高估了AMI[10]。DE-MRI的这种差异原理是细胞膜破裂并且细胞外造影剂被动地扩散到细胞内空间，导致信号强度增加。在慢性心肌梗塞中，瘢痕组织主要包含胶原物质，因此有更多细胞外空间的存活心肌消失了，导致对比剂浓度增加和DE-MRI的强化。Petriz等[11]发现在DE-MRI上强化的梗塞面积大小用于预测患者的长期死亡率时优于LVEF和LV容积。目前，DE-MRI被认为是心肌活力评估的参考标准，为缺血性和非缺血性心肌病提供了重要的预后信息[12]。

2 CMR新技术及未来展望

2.1纵向弛豫时间定量成像与横向弛豫时间定量成像(T1mapping、T2mapping) CMR是使用钆类造影剂(GBCA)无创检测局灶性纤维化的金标准，但是该技术不能用于量化弥漫性纤维化，因此心内膜活检(EMB)仍然是金标准[13]。活检还具有固有的程序风险，并且没有提供关于心室受累程度的信息。T1mapping是指在定量图上以像素为单位测量绝对T1弛豫时间，它可以检测到其他非侵入性方法无法评估的弥漫性心肌结构改变，并且在检测弥漫性心肌纤维化时可能比LGE更敏感[14]。T1mapping的两个最重要的生物决定因素是水肿(例如急性炎症性梗塞组织中的水增加)和与间质空间增加相关的胶原增加[例如梗塞(瘢痕)纤维化或心肌病和淀粉样蛋白沉积。即使对严重肾功能不全的患者，禁忌使用钆类造影剂的患者也可进行。最近的一项研究表明[15]，平扫T1 mapping在区分急性和慢性心肌梗死方面的表现优于T2W成像。Iles 等[16]通过评估了CMR评估区域性和弥漫性纤维化与人类组织学的关系，得出CMR使用LGE提供准确的、非侵入性的局部心肌纤维化评估，而弥漫性间质性心肌纤维化可以通过造影后T1mapping准确评估。

AMI心肌挽救的评估在临床上很重要，水肿心肌与可挽救心肌的检测可以用于识别梗死相关动脉，指导管理并作为临床试验中的替代终点[17]。T2加权MRI曾被认为是描述AAR的极好方法，然而，支持此方法测量AAR的有效性的证据是间接的，并且它从未通过直接测量进行验证。Han等[18]通过研究了21只犬科动物和24例急性心肌梗死患者发现T2高信号区的透壁程度与AAR的透壁程度无关，T2加权MRI不描绘AAR。而且T2加权仍然存在一些固有的问题，包括呼吸/心脏运动，与表面线圈强度不均匀性有关的心肌信号的变异性以及来自缓慢流动血液的心内膜下高信号。因此，T2加权MRI不应该用于测量可挽救心肌。

定量T2 mapping已于2007年引入，可用于定量检测水肿和梗死心肌。Mcalindon等[19]通过对心肌梗塞后四种水肿检测方法及其变异性的比较，提示心脏MR检测和量化梗塞性心肌水肿是不可互换的；T2mapping是可重复性最好的方法，也是评估STEMI后心肌水肿与T2加权STIR相比更稳健的定量方法，它可以检测甚至量化心肌水肿。据报道，即使在肌钙蛋白或DE-MRI检测到损伤之前，T2信号高信号也可能识别心肌缺血，T2加权像上的高信号心肌区域被认为是梗塞危险区(AAR)。心肌T2不仅取决于心肌水分的绝对增加，还取决于水分子从细胞外运动到细胞内空间的运动，以及从蛋白质中分离出来的游离水而不是结合水[20]。这些观察结果具有重要的临床意义，因为一般认为存在AAR的患者可以从早期诊断和迅速干预中获益，从而阻止细胞死亡过程。

2.2扩散成像扩散成像通过编码水分子的平移运动(布朗运动)提供关于显微组织结构的信息，是目前唯一能够无创检测活体心肌组织内水分子微观运动的成像方法。临床常将扩散加权成像(DWI)用于脑部疾病的诊断，随着磁共振技术的不断创新与发展，已有大量文献报道DWI在肝脏、乳腺及其他部位的应用。临床研究显示DWI有可能在不到1分钟的采集时间内检测到78%的患者发生心肌梗死，其程度与DE-MRI相似。Laissy等[21]研究了DWI检测AMI的临床可行性，并将其与亚急性和慢性MI区分开来，以延迟对比增强MRI序列作为参考；此外，他们根据MI的年龄测量了心肌ADC的变化，发现DWI定性评估与延迟对比增强图像相比，用于区分急性、慢性和亚急性MI的敏感性分别为97%、61%和 14%。绝对ADC值和相对ADC在组间有显着差异。这项研究表明，DWI是一种诊断近期MI的敏感技术，可以帮助区分近期的慢性心梗。

扩散张量成像(DTI)有助于显示心肌并监测心肌梗死后左心室重构的过程，自由呼吸心脏扩散张量成像是研究人体心脏体内纤维结构的有前途但具有挑战性的技术，Wei等[22]在自由呼吸条件下使用多移位触发延迟(TD)采集10个短轴切片，然后将基于主成分分析(PCA)和时间最大强度投影(TMIP)的算法以及使用基于小波的图像融合(WIF)方法的算法这两种方法，应用于扩散加权(DW)图像以处理内部扫描运动引起的信号损失，结果表明自由呼吸心脏DTI在可接受的扫描时间内是可行的，并且使用WIF方法使这项技术得到实质性改进。

2.3混合成像最近正在深入研究的新趋势是混合成像，如心脏PET/MRI和光学成像/ MRI。已经明确的是，在慢性缺血性心脏病患者中，FDG PET可以区分存活心肌和瘢痕。然而，在AMI患者中，FDG-PET对于评估心肌活力并不可靠，因为在再灌注的缺血(昏迷或冬眠)心肌中也观察到葡萄糖摄取减少，导致对梗死面积的高估[23]。在PET/MRI上，显示FDG摄取减少的面积与再灌注AMI患者的心肌水肿面积相对应，后者被证明可代表AAR[24]。Nensa等[25]在心肌梗死患者和FDG摄取减少患者中发现，FDG摄取减少的面积与AAR之间具有良好的相关性。FDG摄取减少的面积大于梗塞面积和AAR。18例患者中有6例未见晚期造影增强，而所有患者在肇事动脉灌注区域的FDG摄取面积均减少。他们的结论是，在再灌注AMI患者中，尽管FDG摄取减少的面积大大高估了梗塞面积和AAR，但FDG摄取减少的区域与AAR相关，并且在没有坏死的情况下定位于肇事动脉的灌注区域，

3 总结与展望

MRI已经改变了心脏成像，MRI提供关于LV功能，区域灌注，血管生成，心肌活力的补充信息。不仅可以实现对急性心肌梗死的早期诊断，以便进行早期干预，而且可以对心肌梗死后的梗死面积以及心肌活力进行准确检测，指导临床诊疗工作，从而提高患者的生存率以及生存质量。心脏成像方面的最新进展包括T1 mapping、T2maping(心肌活力)、弥散成像(心肌结构)和混合成像等，在不久的将来随着具有更高时空分辨率和3D覆盖的出现，心脏MRI将成为诊断心脏疾病、冠状动脉介入治疗和心肌治疗的不可或缺的工具。