CMR 对扩张性心肌病的应用价值

张莉莎 郜发宝

扩张性心肌病（dilated cardiomyopathy，DCM）是指除外由冠状动脉疾病及异常负荷引起的左心室或双心室收缩或舒张功能障碍的心肌病，其病因复杂多样，包括遗传、酒精、毒性、环境、炎症等，约占心肌病的90%，是心力衰竭的主要原因之一，也是心脏移植最常见的适应证[1]。心脏磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）能够多参数、多模态及多平面成像，无辐射且具有较高的软组织分辨力，可作为心脏疾病的重要辅助检查手段。随着技术的不断进步，越来越多的CMR 新技术相继出现，如T1mapping、T2mapping 等，可提供更多、更全面的心肌组织相关信息，有利于心肌病的诊断及管理。本文就CMR 的不同技术对DCM 的应用价值进行综述。

1 心脏平扫及电影技术

左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）是心力衰竭进展的重要预测因素，且左心室容积和质量与发病率和死亡率独立相关[2]。因此，准确量化这些参数对于充分评估病情、监测疾病进展及治疗效果至关重要。目前，临床上常用于诊断DCM 的影像学方法包括CMR 及超声心动图。超声心动图是一种有效、无辐射、无创的成像技术，但受操作者熟练度及声学窗口的影响较大，且影像分辨力低，可重复性差[3]；而CMR 可作为无创测量心室容积和射血分数的“金标准”，其常用技术包括黑血和亮血技术。黑血技术通过抑制血流信号，使血管和心腔内血液呈黑色低信号，与心肌信号及周围组织形成对比，从而有助于显示心腔及大血管；而亮血技术是基于血流流入相关增强效应，使采集界面内的血流呈高信号，而周围静止的组织呈低信号，进而显示出心脏的结构、形态及信号。单次采集成像能够直观反映心脏的结构和形态。快速多次采集同一界面影像形成心脏电影，可以同时显示形态参数及功能参数（如心肌质量、容积、室壁厚度、心排血量、心脏射血分数及心指数等），也可半定量分析瓣膜反流程度。此外，心脏电影还可以通过评估心脏功能来区分DCM 病人和运动员，但在两者之间存在数据重叠，故对其鉴别仍具有挑战性[4]。

综上，CMR 能够反映DCM 病人心脏的结构、形态及功能，有助于DCM 病人的治疗监测及疾病鉴别等。但CMR 扫描时间长，不适用于幽闭恐惧症病人，对心律失常病人的评估准确性低，以及与部分设备不兼容（如植入某些心脏起搏器或除颤器等），故其应用受限。

2 延迟钆增强成像

DCM 的主要病理改变为心肌细胞的广泛坏死及纤维化，心肌纤维化是引起主要不良心血管事件(major adverse cardiovascular event，MACE)的病理基础。延迟钆增强（late gadolinium enhancement，LGE）成像是评估心肌纤维化的“金标准”，对于预测DCM预后具有重要作用。Halliday 等[5]对874 例DCM 病人进行中位年限4.9 年的随访，期间有150 例病人死亡，其中77 例病人的心肌存在延迟强化；84 例病人死于心源性猝死，其中55 例病人心肌存在延迟强化。该研究表明室间隔仅少量延迟强化时也与全因死亡率和心源性猝死显著相关，而心源性猝死与室间隔和游离壁同时存在延迟强化显著相关，而且利用延迟强化的存在和位置模型对预后的预测优于范围和模式模型。Behera 等[6]采用LGE 行前瞻性随访研究发现心肌延迟强化范围＞14%可预测DCM病人的MACE，且与LVEF 和强化的位置、模式或分布无关。由此可见，心肌发生延迟强化的位置、模式以及程度与DCM 病人的预后均相关，且当延迟强化程度超过一定界值时，可单独预测DCM 病人的预后。

根据2016 年ESC 急慢性心力衰竭诊断和治疗指南[7]的建议，LVEF≤35%的DCM 病人应植入埋藏式心脏复律除颤器（implantable cardioverter defibrillator，ICD）用于预防心源性猝死的发生，但有研究[8]表明只有20%～25%的病人在植入ICD 5 年内接受了适当的电击治疗。可见LVEF 不是评估ICD 植入的最佳指标。Halliday 等[9]对没有植入ICD且LVEF＞40%的DCM 病人进行前瞻性随访研究，结果显示室间隔存在延迟强化的DCM 病人的心源性猝死率高，表明即使这类DCM 病人的LVEF＞40%，也可能需要植入ICD 以预防心源性猝死的发生。因此，LGE 有助于筛选可能从植入ICD 中获益的DCM 病人。Barison 等[10]通过分析想要植入ICD的非缺血性DCM（non-ischemic DCM，NIDCM）病人的CMR 影像发现，心肌延迟强化的存在及其范围可预测ICD 植入后的电击治疗和心脏死亡率，其最佳临界值为延迟强化的心肌质量＞左心室质量的13%，敏感度为55%，特异度为86%，此时的风险是延迟强化的心肌质量＜左心室质量13%的7 倍。由此可见，LGE 为ICD 的植入条件提供了额外信息，且可以预测预后。因此，对于LVEF≤35%且无或者存在极少心肌延迟强化的DCM 病人，建议推迟植入ICD；而LVEF＞35%且较大程度上存在心肌延迟强化的病人要适当考虑ICD 的植入，以预防心源性猝死的发生。此外，LGE 也可以预测左心室反向重塑（left ventricular reverse remodeling，LVRR）。LVRR定义为左心室容积减少并伴有收缩功能的改善，与更好的预后相关[11]。Ikeda 等[12]回顾性研究了接受最佳药物治疗的DCM 病人的CMR 影像，发现心肌延迟强化程度的增加与左心室收缩功能障碍的进展有关。同时，随着延迟强化程度的增加，LVRR 发生的时间越晚，频率越低，甚至不发生。因此，对于延迟强化程度较低的病人，更容易早期观察到LVRR，有助于对病情的及时把握并提示预后良好。还有一些研究[13-15]表明LGE 成像有助于鉴别DCM 与心脏结节病、致心律失常性右室心肌病及缺血性心肌病。

综上，LGE 成像不仅有助于DCM 的鉴别、随访、监测，还可以评估预后以及完善ICD 植入条件等。但是，该技术仅描述阈值以上部分的心肌纤维化，无法评估整体的心肌纤维化。目前尚没有标准的LGE 阈值区分心肌是否纤维化，而且量化受限，因此需要更大样本量及多中心的研究确定阈值，以利于临床更好地应用。

3 T1 mapping

心肌心内膜活检（endomyocardial biopsy，EMB）是检测弥漫性心肌纤维化的“金标准”，但目前很少使用[16]。T1mapping 是一种可以评估弥漫性纤维化的无创性方法。通过T1mapping 可获得图像上每个像素的T1值，包括增强前T1（native T1）值及增强后T1（enhance T1）值，基于这两个值可以计算出细胞外容积（extracellular volume，ECV），即ECV=（1-Hct）（心肌enhance T1-心肌native T1)/（血液enhance T1-血液native T1），其中Hct 表示心肌细胞以及细胞外间隙血液平衡时的血细胞比容。与LGE 不同，T1mapping 和ECV 不依赖于影像对比度的局部差异，该方法简单、高效，可定量评估，而且无需使用钆对比剂，为DCM 合并肾功能不全病人提供了更多选择。崔等[17]研究发现，与健康对照组相比，DCM 病人组的native T1值明显升高，而enhance T1值及ECV显著降低，受试者操作特征（ROC）曲线分析显示，native T1的最佳临界值为1 220.22 ms，敏感度为77.8%，特异度为88.9%，曲线下面积为0.84，表明T1mapping 及ECV 可以提高DCM 的诊断效能。Nakamori 等[18]对DCM 病人的CMR 影像及心内膜活检结果研究发现，native T1和ECV 与活检证实的胶原体积分数显著相关（r=0.77 和r=0.66），且native T1和ECV 在观察者间和观察者内均具有较好的可重复性，表明native T1和ECV 可以无创性评估DCM病人的心肌弥漫性纤维化，无需使用钆对比剂且可重复性好。另有研究[19]表明，native T1max和ECVmax与出现延迟强化病人的心脏相关死亡和心脏移植相关，而native T1mean和ECVmean与不出现延迟强化病人的心脏相关死亡和心脏移植显著相关。Nakamori等[20]研究也发现native T1是MACE 的重要预测因素，且为DCM 病人的ICD 植入提供附加风险分层信息。此外，T1mapping 及ECV 可以预测DCM 的好转，如Inui 等[21]随访了33 例NIDCM 病人，在随访期内有22 例NIDCM 病人的LVEF 得到改善（△LVEF ＞10%），并发现ECV 与LVEF 的改善呈明显的负相关，而native T1及enhance T1与之无相关性。Azuma 等[22]对患有心房颤动的NIDCM 病人进行研究表明，ECV 可以预测其导管消融后的LVEF 改善。由此可见，T1mapping 及ECV 能够预测DCM 病人的不良预后，并为评估ICD 植入的必要性提供重要信息，且ECV 可以预测LVEF 的改善。还有研究[23]表明T1mapping 可能具有区分早期NIDCM 病人和中年锻炼者的能力，但T1值在这两组之间存在一定程度的重叠，尚需进行更大量样本的研究以确定阈值。

综上，T1mapping 及ECV 可以无创、定量地评估DCM 病人的弥漫性心肌纤维化，且对DCM 的随访、监测、预测预后及鉴别诊断等有一定的应用价值。但由于T1mapping 及T2mapping 取决于场强和序列，因此由不同场强的MRI 或者不同序列产生的T1或T2值不可比较；而ECV 不受此影响，可用于相互之间的比较。

4 T2 mapping

T2mapping 是以T2WI 为基础，以不同颜色及亮度显示每个像素的T2值，从而准确、直观地反映T2值的高低。它在保留T2WI 优势的同时，还能提高对组织水肿的诊断准确度。而心肌水肿和炎症正是DCM 进展的重要因素[24]。化疗药物所致的心脏毒性作为DCM 的一个病因近年备受关注。Galán-Arriola等[25]使用阿霉素对猪的心脏毒性进行研究，结果发现在用药第6 周T2值显著延长，第9 周LVEF 开始下降，而T1mapping 及ECV 异常出现较晚，表明T2mapping 不仅能够提示心脏功能的改变，而且较LVEF 具有更高的敏感性。Spieker 等[26]研究发现，与无炎症的DCM 病人相比，经EMB 证实存在炎症的DCM 病人的T2值显著升高；受试者操作特征（ROC）曲线分析显示，总T2＞65.3 ms 是区分DCM病人是否存在心肌炎症的最佳阈值，诊断敏感度为79%，特异度为58%，曲线下面积（AUC）为0.72，表明T2有助于筛选出可能从心内膜活检中受益的病人，以指导临床治疗。但该实验只在室间隔的右心室侧进行研究，故存在一定局限性；而且由于伪影干扰，对数据存在潜在的选择偏差，同时T2值在有无心肌炎症的DCM 病人组存在重叠。因此，需要进行双心室的心内膜活检，提高心肌炎性诊断的准确度，同时增加样本量及随机性，确保研究的准确性及可信度。Nishii 等[27]对DCM 病人的T2mapping 研究发现，DCM 病人的T2值显著高于健康对照组，并且T2值随着疾病严重程度的加重而升高。而Spieker 等[26]研究表明轻度和重度DCM 病人的T2值没有差异。通过比较这2 项研究，发现其原因可能是由于2 项研究的样本量均较少，纳入的人群存在差异，且关于轻重度DCM 的分组标准不一致。故需要多中心、大样本的研究证实T2mapping 与DCM 病情进展之间的关系，即心肌炎症作为DCM 进展的重要因素是否随着DCM 病情的进展而加重。综上，T2mapping 可以诊断和定量评估DCM 病人弥漫性心肌水肿，且具有较高敏感性，能够早期监测化疗药物的心脏毒性。此外，Ito 等[27]以间位碘代苄胍（metaiodobenzylguanidine，MIBG）显像为对照，探究T2mapping 在DCM 病人心功能不全严重程度及功能恢复情况，研究显示DCM 病人的心肌T2值[（64.5±6.6）ms]大于正常人群，DCM 病人的T2值与MIBG 指数显著相关，表明T2mapping 有助于评估DCM 病人的心功能和功能恢复。

综上，T2mapping 可用于量化DCM 病人的弥漫性心肌水肿、炎症及监测心功能。但由于该技术受不同场强和MR 序列的影响，T2值不能用于相互之间的比较，同时该值在DCM 病人和正常人之间存在重叠。

5 CMR 特征追踪及心肌标记技术

LVEF 是评估心功能的重要参数，心功能受损时LVEF 常降低；但由于心肌的代偿作用，早期可表现为正常。而CMR 心肌标记（CMR tagging，CMR-Tagging）及CMR 特征追踪（CMR feature tracking，CMR-FT）技术通过纵向应变、径向应变、周向应变及应变率等参数能够更敏感、更早期地提示心功能的改变。CMR-Tagging 是通过心动周期早期在扫描层面内施加标记线，追踪整个心动周期内标记线的位置进而量化心肌应变的方法，是评估心肌应变的“金标准”[29]。Kono 等[30]研究显示，与健康对照组相比，DCM病人组的LVEF 显著升高，而左心室峰值周向应变显著降低，且与LVEF 之间具有显著相关性。因此，采用CMR-Tagging 技术可以提示DCM 病人的早期心肌受损，同时可以监测疾病进展。但它需要特定的扫描序列及更长的扫描时间。另外，因时间分辨力低，其标记可能晚于心肌收缩的开始，导致应变被低估，因而使心内、外膜和薄壁心肌（如右心室壁）的应变评估准确性降低。随着MRI 技术的发展，CMR-FT 技术由于简单、高效及无需额外序列等优势越来越受到重视，成为评估心肌应变的新方法。CMR-FT 技术是基于稳态自由进动序列，通过追踪心内、外膜边缘的位置信息，得到该位置的相对位移，从而定量描述心肌舒缩能力的一项后处理技术，与CMR-Tagging 具有较好的一致性[29]。Urmeneta Ulloa 等[31]回顾性分析98 例NIDCM 病人的整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）、整体径向应变（global radial strain，GRS）和整体周向应变（global circumferential strain，GCS），结果表明GCS 与LVEF独立相关，也是终点事件（心力衰竭、ICD 的植入以及死亡等）的独立预测因子，且与GLS 评估左心室具有较好的可重复性。另有研究[32]发现CMR-FT 也可以敏感地检测DCM 病人的左心室局部心肌应变。可见CMR-FT 不仅可以用于评估DCM 病人的心功能、监测疾病进展，还能够早期识别DCM 病人的心肌受损节段，从而指导临床治疗。Liu 等[33]对患有C 期或D 期心力衰竭且无心房颤动的NIDCM 病人进行前瞻性队列研究，结果显示右心室的GLS 与MACE 显著相关，且当GLS＞-8.5%时，病人发生MACE 的风险最大。因此可以利用CMR-FT 技术通过评估右心室的应力变化来监测DCM 病人的心功能及预测预后。也有研究[34]提出分形分析与CMRFT 的结合有助于区分左心室致密化不全和DCM。但目前CMR-FT 关于应变的阈值标准及最优应变方向尚未统一，需要更多的研究及临床指南、共识等推广其应用。

6 心肌灌注成像

DCM 虽被认为是一种非缺血性心肌病，但被证实与微血管功能障碍有关[35]。心肌灌注成像（myocardial perfusion imaging，MPI）可以显示对比剂在心肌及血管的分布，能够反映心肌活性及血管通畅度。当心肌活性下降时，由于心肌水肿或纤维化，对比剂的流出受限，相应阶段心肌表现为高信号，因此MPI能够反映DCM 病人的心肌纤维化。Gulati 等[35]通过对2 组受试者进行静息和负荷MPI 以及LGE 成像发现，DCM 病人组静息态时心肌灌注较对照组升高，而负荷态时心肌灌注显著降低，且负荷态时心肌灌注与LVEF 独立相关；该研究还发现存在纤维化的心肌在静息态及负荷态时心肌灌注显著降低。由此可见MPI 可以评估DCM 病人的心肌受损严重程度并反映心肌纤维化，从而监测DCM 病人的疾病进展及预测预后。

7 扩散张量CMR

扩散张量CMR（diffusion tensor-CMR，DT-CMR）是基于心肌内水分子的各向异性，显示心肌纤维走向及空间结构的无创性检查方法。它是目前唯一的能够在活体内观察心肌纤维束的成像方法。Nielles-Vallespin 等[36]利用DT-CMR 对心肌微结构进行研究，结果表明DCM 病人心肌会出现收缩期构象改变和片状结构（心肌细胞聚集形成的二级结构，4～10 个心肌细胞的厚度）流动性降低，从而加强了对收缩功能障碍的理解。Khalique 等[37]对36 例受试者（包括12 例DCM 病人、12 例DCM 康复者及12 例健康对照者）进行研究发现，即使DCM 康复者的左心室大小及LVEF 恢复到正常范围内，但其收缩期E2（主要小片结构的方向）的绝对角度和片状结构流动性仍低于正常对照组，且高于DCM 病人组。因此，DT-CMR 能够描述与DCM 进展相关的结构重塑，评估DCM 病人的恢复及预测复发风险，且敏感度较高，但该研究关于受试者的诊断存在异质性（如超声心动图及CMR 所测得的射血分数值不一致）。Abdullah 等[38]对DCM 伴心力衰竭病人和正常人的左心室进行DT-CMR 研究，结果表明DCM 病人组的各向异性分数较对照组降低了22%，而平均、E2 和E3（与E2 垂直的方向）扩散率分别增加了12%、14%和24%，且上述4 项参数与胶原蛋白含量之间的Pearson 相关系数分别为-0.51、0.59、0.56 和0.62。因此，DT-CMR 不仅可以评估心力衰竭病人的心肌微结构改变，还可以作为心肌弥漫性纤维化的无创性评估指标。尽管DT-CMR 容易出现运动伪影、扫描时间长并且只能表示单一的纤维走行方向，无法描述心肌纤维交叉、分叉等复杂纤维结构，导致其临床应用受限，但因其可在不使用对比剂的情况下提供心肌完整性、纤维组织结构及心肌重塑等信息，对DCM 病人的诊断、监测、治疗及预后预测等发挥着重要作用。

8 左心室熵

左心室熵（left ventricular entropy，LVE）是在MRI 的基础上，运用混沌原理显示整体心肌像素强度分布的一种方法。心肌像素分布越复杂，其熵值越高，异质性越大。Muthalaly 等[39]对130 例接受ICD植入的DCM 病人进行中位年限3.8 年的随访，在随访期内有18 例病人发生心律失常事件，17 例病人经历终末期心力衰竭事件，7 例病人发生全因死亡。该研究发现，运用LVE、临床表现和LGE 共同预测预后时，LVE 显著改善了预测能力（净重新分类指数为0.345），且LVE 在观察者间及观察者内具有极好的一致性，表明LVE 可以作为评价室性心律失常风险分层的新标志物。但该研究的纳入标准比较严格，仅包含植入ICD 的DCM 病人，没有包含全部类型的DCM 病人，故对于全部类型的DCM 病人的预测能力有待进一步研究。另有研究[40]表明基于PET检查的LVE 是心源性死亡的独立预后因素。综上，熵作为一个整体性评估参数，对DCM 的风险分层及预后有一定的价值，但需要更多的相关研究确定其适用DCM 的范围及相关预测价值。

9 小结

随着MR 硬件与软件的快速发展，CMR 在心脏疾病的诊断和管理中发挥着越来越重要的作用。CMR 通过不同成像方法在心脏结构、功能及组织特性等方面为临床提供有关DCM 的诊断及鉴别诊断、DCM 病人的病情监测与评估，以及结局不良或好转的预测等信息，从而有利于DCM 病人的临床管理。但各项成像方法亦存在其临床应用的限制及不足，有望通过增加样本量、优化成像序列以及确定参数界值来促进其临床应用。此外，不同成像方法亦可联合应用，如LGE 结合GLS 可用于DCM 病人的风险分层和预测评估[41]，从而使DCM 病人更多获益及改善预后。