心肌梗死的心脏磁共振成像技术临床应用及其
急性心肌梗死是指心脏冠状动脉血供急剧减少或中断引起的心肌急性缺血性坏死，是冠心病最严重的一种类型，发病急骤。随着病程进展，受损心肌细胞被细胞外胶原纤维替代，形成疤痕纤维，进入到慢性心肌梗死阶段。随着磁共振技术的迅速发展，心脏磁共振(cardiacmagneticresonance，CMR)成像技术凭借其较高的时间、空间分辨力以及准确性，可用于心脏形态、结构、功能以及组织特性的评估，目前已成为临床上评价心肌梗死的重要检查手段。本文对CMR成像技术在心肌梗死的临床应用进行综述。
1心脏磁共振延迟强化技术近年来，心脏磁共振延迟强化(lategadoliniumenhanced，LGE)已被广泛应用于临床检测及评价心肌梗死，可以准确评估局部梗死心肌位置和范围，对诊断、治疗及判断预后具有重要意义。LGE作为无创、无辐射以及图像分辨率高的检查方法，不仅可以准确地诊断典型的心肌梗死灶，还可以发现临床症状、心电图及心肌酶学检查不典型的心肌梗死灶。
1.1心脏磁共振LGE技术的原理目前，临床使用最为广泛的LGE序列是相位敏感反转恢复(phase-sensitiveinversionrecovery，PSIR)序列，其具有低信噪比、伪影少的优点，通常在静脉注入钆对比剂后10～15min采集图像。近年来，自由呼吸高分辨率LGE技术的应用进一步提高了图像的空间分辨率。钆对比剂能够缩短组织的T1弛豫时间，从而提高人体正常心肌组织与病变心肌组织间的信号强度差异。发生急性心肌梗死时，由于心肌组织缺血缺氧，细胞膜完整性遭到破坏；心肌细胞通透性增加，从而引起心肌间质水肿，心肌间质容积扩大，导致钆对比剂在这些区域的分布增加，表现为梗死心肌区域出现异常强化。随着病程进展，急性心肌梗死发展为慢性心肌梗死，受损心肌细胞被细胞外胶原纤维替代，心肌纤维化导致间质容积的扩大和钆对比剂流入/清除时间延长，因此对比剂在纤维瘢痕区出现浓集[1]。
1.2心脏磁共振LGE在心肌梗死中的临床应用Reindl等[2]的研究结果显示，前壁心肌梗死患者更易发生中期心脏不良事件(hazardratio：2.01；95%CI：1.05～3.83；P=0.03)，这是由于发生于前壁的心肌梗死灶损伤程度(LGE面积)更大，而与梗死发生的部位无关。Izquierdo等[3]通过研究也证实了心律失常性心脏不良事件与LGE所测量的梗死范围相关，梗死面积较大者更易发生心脏不良事件。因此，心脏磁共振LGE可以用来评价预后，指导临床。冠状动脉非阻塞性心肌梗死(myocardialinfarctionwithnonobstructedcoronaryarteries，MINOCA)指发生急性心肌梗死但冠脉造影未见阻塞，其诊断较为困难。最近的一项研究显示，高分辨率LGE显像对MINOCA有较高的诊断价值，在经胸超声心动图、心室造影和常规CMR结果为阴性时的改良诊断率为48%[4]。尽管LGE是目前临床上用于评价心肌梗死的可靠方法，但部分容积效应可能会导致LGE测量的梗死面积偏大。此外，钆对比剂主要经过肾脏排泄，因此禁用于伴有严重肾功能不全的心肌梗死患者。
2磁共振心肌灌注技术心肌灌注指流经心肌组织内的冠状动脉、小动脉以及毛细血管网的血流，当冠状动脉狭窄到一定程度可出现心肌缺血。磁共振心肌灌注成像(magneticresonancemyocardialperfusionimaging，MRMPI)技术作为一种非侵入性检查方法，可以分析心肌血流灌注情况，进行准确的定性以及定量分析，主要用于心肌活性的检测。在注入对比剂后正常心肌组织首过灌注正常，而冠状动脉狭窄或阻塞可导致局部微循环障碍，无对比剂或很少对比剂进入心肌梗死区，表现为首过灌注时病变心肌信号减低。MRMPI结合LGE技术是评估心肌存活的可靠方法，对于心肌梗死患者的预后有重要的临床价值。
2.1MRMPI技术的原理MRMPI是通过快速扫描序列成像获得一系列动态图像，以分析对比剂通过心肌时心肌信号强度随时间的变化规律的成像方法。常用的扫描序列为快速小角度激发梯度回波(turbo-fastlowangleshot，TurboFLASH)序列以及平面回波成像(echoplanarimaging，EPI)序列。TurboFLASH序列图像质量受运动和血流影响较小，但信噪比较低；而EPI序列的优点是时间及空间分辨率高，缺点是对硬件的要求较高。MRMPI分为静息状态和负荷状态下灌注，负荷心肌灌注成像的常用负荷药物为多巴酚丁胺或腺苷。上述两种灌注方法均可对心肌微血管功能进行肉眼、定量及半定量评价。可通过分析软件对灌注图像进行分析，得到时间-信号强度曲线，其主要评价参数包括斜率、达峰时间以及峰值信号等。此外，负荷状态下MRMPI成像通过计算在静息状态和注射负荷药物后心肌血流量的比率，可测量绝对和相对心肌灌注储备。
2.2MRMPI在心肌梗死的临床应用一般冠状动脉持续阻塞20～40min时，心肌细胞就会发生损伤。因此，及时恢复血供抢救活性心肌，对降低死亡率、恢复心功能及减少并发症尤其重要。梗死心肌表现为首过灌注心肌信号减低而延迟扫描时明显强化；可逆性心肌损害则表现为首过灌注心肌信号减低，但无异常延迟强化。由于可逆性心肌损害通过及时治疗可部分或完全恢复，因此心肌活性的检测对于临床治疗决策非常重要。除了以上两种情况，有少部分心肌梗死患者在经皮冠状动脉介入术(percutaneouscoronaryintervention，PCI)或冠状动脉旁路移植术恢复灌注后，心内膜下心肌在首过灌注及延迟强化扫描均表现为低信号，而心外膜下心肌延迟强化明显，即“无复流现象”[5]。目前，有创的冠状动脉造影(invasivecoronaryangiography，ICA)仍然是疑似非ST段抬高型心肌梗死(non-STelevationmyocardialinfarction，NSTEMI)患者的常用检查方法，尽管大部分患者并没有冠脉阻塞。最近的研究显示，负荷态灌注结合静息态灌注及LGE能准确诊断疑似NSTEMI患者的冠脉阻塞(sensitivityof97%，specifcityof65%andaccuracyof86%)[6]。此外，MRMPI技术也被应用于心肌梗死患者介入治疗后的疗效评价和预后判断。Bethke等[7]对近例接受PCI术后的ST段抬高型心肌梗死(STelevationmyocardialinfarction，STEMI)患者进行研究发现，患者PCI术后早期CMR心肌首过灌注与术后4个月的左心室整体功能预后相关。
综上所述，MRMPI可为心肌梗死患者的临床诊治以及判断预后提供依据。其在成像技术方面要求较高，相信随着心脏磁共振技术的进步，MRMPI成像对于心肌梗死的准确性和可行性都将会有进一步的提高。
3心脏磁共振T1mapping技术近年来，心脏磁共振T1mapping作为一种新技术发展迅速，开始应用于临床，在评价心肌水肿和心肌纤维化等方面表现出较大的优势，可通过测量T1值和细胞外间质容积分数(extracellularvolume，ECV)改变来反映心肌损伤的程度，为心肌梗死的诊疗提供参考。
3.1T1mapping技术的原理T1mapping主要包括反转恢复(inversionrecovery，IR)序列和饱和恢复(saturationrecovery，SR)序列。目前使用最为广泛的是矫正回顾反转恢复(modifiedlook-lockerinversionrecover，MOLLI)序列，其使用心电门控在心脏舒张末期连续采集数据，与标准Look-Locker序列相比，其扫描时间更短，图像质量更好。近年来，Piechnik等[8]对MOLLI序列进行改进提出了ShortenedMOLLI(ShMOLLI)，缩短了检查者闭气时间，减少了对心率的依赖性。然而，ShMOLLI图像信噪比低于MOLLI序列，容易产生伪影。
T1mapping技术的原理是基于反转或饱和脉冲激发，在多个心动周期同一时相的不同反转时像采集图像，可以直接测量心肌每个体素的T1弛豫时间，在图像处理时加入伪彩，可以直观地显示出心肌T1值的差别[9]。T1mapping技术包括平扫T1mapping以及增强后T1mapping。另外，通过计算平扫T1值、增强后T1值及从血液标本中获得的血细胞比容可得到ECV值。ECV值与心肌间质状态改变有关，其主要优点为减少了不同磁场、不同机型、对比剂剂量以及时间等各种干扰因素[10]。
3.2T1mapping技术在心肌梗死的临床应用在急性心肌梗死时，缺血心肌缺氧发生无氧酵解，毛细血管通透性增加，导致心肌细胞及周围间质水肿，引起平扫T1值、ECV值的增加及增加后T1值下降。Bulluck等[11]研究发现，在评估急性心肌梗死面积方面，增强后T1mapping识别梗死心肌的能力与LGE检查相当，而平扫T1mapping识别危险心肌的能力与T2mapping相当[R2=0.97；ICC：0.(0.～0.)；bias：(-0.1±4.2)%]，因此单纯通过T1mapping技术即可满足评价心肌梗死严重程度与范围的需求。心肌纤维化可引起心室重构，进而可能导致患者心律失常以及心力衰竭，增加死亡风险[3]。因此，对慢性心肌梗死患者心肌纤维化进行准确的量化评价尤为重要。平扫T1mapping可准确地评估慢性心肌梗死纤维瘢痕大小，其与LGE在显示慢性心肌梗死面积上具有良好的一致性[R2=0.90；bias：(-10.55±10.90)%][12]。此外，通过计算ECV值可以更加准确地评价慢性心肌梗死纤维化的程度。
近年来，T1mapping技术越来越多地应用于心肌梗死远处心肌的相关研究中。Reinstadler等[13]的研究结果显示，当急性期心肌梗死患者远处心肌平扫T1值超过ms，往往提示梗死心肌范围越大、可挽救心肌越少、左室功能越差。Garg等[14]在对50例心肌梗死患者的研究中发现，从急性期到慢性期，梗死心肌和梗死旁水肿心肌ECV值逐渐降低，但远处心肌ECV值反而增高；进一步分析发现，发生左室重构的患者与未发生左室重构的患者相比，其远处心肌的ECV值更高[ΔECV：(1.82±6.05)%vs.(-0.10±6.88)%，P＜0.05]。因此，远处心肌T1值定量测定有助于提高心肌梗死患者风险评估的效能，也有望在今后应用于远处心肌治疗的临床评价。
虽然LGE仍是目前临床上用于检测心肌梗死最常用的方法，但平扫T1mapping无需使用对比剂，对于合并有严重肾功能不全的患者，可作为钆对比剂延迟强化的替代方法。但应充分认识到T1mapping的扫描及后处理技术还有进一步的优化空间，从而使T1mapping的准确性更高。
4心脏磁共振T2mapping技术急性心梗患者可出现心肌水肿，引起T2弛豫时间的延长。通过测量心肌T2弛豫时间的改变对于早期诊断临床怀疑为急性心梗的患者有非常大帮助。传统评价心肌水肿最常用的序列为T2WI黑血序列(T2-weightedshorttauinversionrecovery，T2-STIR)，心肌水肿在此序列上呈高信号。其对心肌水肿的诊断准确性较高，但需要周围正常肌肉组织作为对照，可能导致假阴性结果。而T2mapping技术可直接定量测定心肌T2弛豫时间，敏感度及可重复性更高[15]。
4.1T2mapping技术的原理目前，心脏T2mapping技术主要采用T2拟定稳态自由进动(T2-preparedsteady-statefreeprecession，T2p-SSFP)序列，通过获得不同回波时间的T2图像，并计算拟合出T2衰减曲线可得到T2值。与T2WI序列比较，T2mapping技术能很好地抑制慢速血流引起的高信号伪影，且不容易受到心脏搏动和呼吸运动伪影的影响[16]。
4.2T2mapping技术在心肌梗死的临床应用心肌水肿对于急性心肌梗死存活心肌的评估非常重要，影响到治疗方法的选择以及预后评估。研究发现，急性心肌梗死水肿高信号区即危险区的大小是决定心肌梗死面积的一个重要因素[17]。Carberry等[18]研究发现在STEMI患者慢性期仍能观察到心肌持续T2高信号，这可能与心肌持续的炎症反应相关，且持续T2高信号与心肌梗死严重程度及心脏不良事件相关。此外，T2mapping技术也被应用于心肌梗死患者缺血再灌注损伤的相关研究中。有研究结果显示，STEMI患者缺血心肌T2值从再灌注早期到24h明显下降，然后上升到第4天，从第7天进入平台期后下降[19]。这种动态变化强调了CMR时间标准化的必要性，以回顾性评估梗死心肌和量化可挽救心肌。Masci等[20]研究也认为，在STEMI患者血管重建术后梗死心肌和远端心肌的T2值有动态变化，但是这些变化并不影响T2mapping测量危险心肌面积的准确性。由此可见，T2mapping技术是一种有效评价心肌梗死患者早期缺血再灌注损伤的无创成像方式。
但目前有关心脏磁共振T2mapping检测心肌水肿的研究尚没有组织病理学的直接相关证据证实，仅是与其他较成熟的CMR成像技术进行比较而得出的推论。且T2mapping技术的空间分辨力有限，部分容积效应明显，此外，水肿心肌与正常心肌的T2值变化相对较小，均使其临床应用受限[21]。因此T2mapping技术评估急性心肌梗死的准确性有待进一步研究。
5特征追踪心脏磁共振技术心肌应变指心肌组织在心脏运动过程中单位时间内相对于其初始形状的形变程度[22]。特征追踪心脏磁共振(featuretrackingmagneticresonanceimaging，FT-CMR)技术是一种基于CMR电影成像组织体素运动追踪的新技术，可用于心肌应变测量。与超声心动图斑点追踪以及CMR心肌标记(tagging)技术相比，其主要优点是不需要专门的成像序列，可以回顾性分析已有的CMR数据，且后处理分析相对简单。
5.1FT-CMR技术的原理FT-CMR技术使用的序列为CMR常规检查中的电影成像序列-稳态自由进动(steadystatefreeprecession，SSFP)序列。SSFP序列扫描速度快，操作简单且信噪比高，是临床上最常用的CMR检查序列。FT-CMR技术通过后处理软件标记并追踪心肌体素点的相对运动，可以得到局部和整体心肌的应变情况。其主要参数包括位移、峰值应变、应变达峰时间、收缩期峰值应变率和舒张期峰值应变率；其中每个参数都有径向(由长轴位或短轴位获得)、周向(由短轴位获得)以及纵向(由长轴位获得)3个方向。
5.2FT-CMR技术在心肌梗死的临床应用研究显示FT-CMR技术在测量左室心肌应变方面具有良好的可重复性[23]。鉴于心肌缺血最常见于心内膜下，冠心病患者应变早期异常表现为整体及节段纵向应变降低，心肌纵向应变降低可用于诊断冠心病和心肌梗死的位置[24]。Gavara等[25]通过FT-CMR对多例STEMI患者进行随访研究发现，急性期整体纵向应变≥11%的这部分患者发生心脏不良事件的风险更高，在对基线和CMR变量进行校正后，纵向应变可预测心脏不良事件的发生(HR：1.18；95%CI：1.04～1.33；P=0.)。心肌梗死节段在冠状动脉闭塞后的最初几个小时内为可逆性损伤，其可能会随着再灌注而恢复心肌活性。在心肌梗死慢性期，完全被动的应变曲线很可能是瘢痕形成的征兆[26]，这些观点已在动物模型上得到证实。当其他非侵入性检查方法不确定的时候，通过FT-CMR技术提供的附加诊断信息是有帮助的。此外，FT-CMR在评价合并有慢性完全闭塞(chronictotalocclusion，CTO)的心肌梗死患者预后方面也显示出较大的应用价值。Elias等[27]研究显示，在合并CTO的STEMI患者中，左心室整体应变与患者预后相关，而节段应变是功能失常CTO区域功能恢复的独立预测因子。
综上所述，CMR多参数、多序列成像，不仅能提供缺血性心脏病的形态学和功能信息，还可以定量地评价心肌水肿及纤维化的发生和范围，提高了评估心肌损伤的安全性和准确性，为临床诊断和治疗提供了非常有价值的信息。同时，随着CMR新技术的不断出现与广泛应用，其有望在心肌梗死患者的危险分层及预后评估方面发挥更为重要的作用。
全体作者均声明无利益冲突。
该项目医院学科卓越发展1·3·5工程项目（ZYGD）的资助。
参考文献（略）
（作者：刘茜，杨志刚，李媛）点击此处“阅读原文”可查看详细内容；转载请注明：http://www.shhongrui.net/xjgqz/9419.html
