倪金榮 雷軍強(qiáng)

(1.蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000； 2.蘭州大學(xué)第一醫(yī)院心外科，甘肅 蘭州 730000； 3.蘭州大學(xué)第一醫(yī)院放射科，甘肅 蘭州 730000)

心肌纖維化(myocardial fibrosis，MF)是以心肌的細(xì)胞外基質(zhì)異常增生堆積、膠原成分比例失調(diào)、膠原纖維排列紊亂為特征的疾病[1]。MF通常導(dǎo)致心室壁硬度增加和心臟重構(gòu)，是許多心臟病的常見病理特征和發(fā)生心律失常的病理基礎(chǔ)[2]，MF的嚴(yán)重程度與心臟泵衰竭及心臟性猝死率顯著相關(guān)[3]。除此之外，已有大量研究證實(shí)MF與心臟病患者的預(yù)后密切相關(guān)[4-7]。因此，MF的早期診斷和定量評(píng)價(jià)在心血管疾病診療中具有重要價(jià)值。

現(xiàn)階段，評(píng)估MF的金標(biāo)準(zhǔn)依然是心肌病理活檢，但活檢屬于有創(chuàng)檢查，檢查風(fēng)險(xiǎn)大，難度高，并且不易被患者接受，加之有很大的取樣誤差，不能準(zhǔn)確且全面地量化評(píng)價(jià)整個(gè)心臟的纖維化程度，諸多的劣勢嚴(yán)重限制了它在臨床中的應(yīng)用[8]。隨著成像設(shè)備的更新和影像技術(shù)的進(jìn)步，心臟的成像方式更加多樣化，例如超聲心動(dòng)圖、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像(single photon emission computer tomography，SPECT)、正電子發(fā)射斷層顯像(positron emission tomography，PET)、多排螺旋計(jì)算機(jī)體層攝影(multi-detector spiral computer tomography，MDCT)及心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)，能檢測不同程度的心肌生理或病理改變以及MF。這些影像學(xué)技術(shù)在心臟疾病的診斷、治療及預(yù)后評(píng)估中發(fā)揮了重要作用?，F(xiàn)就臨床中能用于無創(chuàng)評(píng)價(jià)MF的影像學(xué)技術(shù)做一全面綜述。

1 超聲心動(dòng)圖

1.1 心肌的超聲背向散射技術(shù)

心肌超聲背向散射技術(shù)可反映心肌組織的細(xì)微結(jié)構(gòu)變化，心肌背向散射積分(integrated backscatter，IB)能對(duì)心肌的結(jié)構(gòu)特征及功能變化進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，校準(zhǔn)后IB值越大，表明MF的程度越高[9-10]。心肌超聲背向散射技術(shù)還可檢測心動(dòng)周期中的心肌動(dòng)態(tài)剛度變化[11]，可通過觀測IB參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，分析心肌病變類型及嚴(yán)重程度。 盡管在廣泛的MF患者中校準(zhǔn)的IB和MF之間存在一定的相關(guān)性，但在纖維化程度較輕的患者中，這種關(guān)系尚不清楚[12]?？傮w而言，由于超聲背向散射技術(shù)敏感性不高，重復(fù)性欠佳，目前多應(yīng)用于動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)，尚未被廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)MF的臨床實(shí)踐中。

1.2 斑點(diǎn)追蹤超聲心動(dòng)圖

斑點(diǎn)追蹤超聲心動(dòng)圖(speckle tracking echocardiography，STE)是一種超聲新技術(shù)，通過對(duì)心肌回聲斑點(diǎn)進(jìn)行高幀頻追蹤來運(yùn)算重建心肌組織實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)和形變，定性和定量地顯示心肌的運(yùn)動(dòng)速度、位移、應(yīng)變、應(yīng)變率、心臟的旋轉(zhuǎn)角度和速度，STE參數(shù)能評(píng)價(jià)心肌的整體及節(jié)段運(yùn)動(dòng)能力及形態(tài)改變，比常規(guī)超聲心動(dòng)圖技術(shù)更早地揭示MF過程中的功能異常[13-15]。但STE更側(cè)重于功能性指標(biāo)的評(píng)價(jià)，對(duì)組織學(xué)特征的顯示有欠缺，因此STE技術(shù)診斷MF的能力并無明顯優(yōu)勢[16]。

2 心肌核素顯像

2.1 SPECT

心肌灌注顯像是臨床常用的心肌核素顯像方法。大量研究表明，SPECT心肌灌注成像可用于評(píng)估已知或疑似冠心病的患者，不可逆的灌注缺陷是MF的間接標(biāo)志[17-18]。分子影像學(xué)顯示膠原蛋白的形成特異性較高，avβ3整合蛋白由活化的心肌成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)，代表心肌梗死后血管生成和瘢痕形成的靶標(biāo)，用99mTc標(biāo)記的Cy5.5-RGD成像肽與此類靶標(biāo)結(jié)合以評(píng)估心肌重構(gòu)[19]。 Verjans等[20]研究表明，心肌梗死后12周，放射性標(biāo)記的血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑的攝取增加證明了成纖維細(xì)胞的增殖活性。

2.2 PET

灌注組織指數(shù)已被用作MF的間接標(biāo)志物，研究顯示該指數(shù)的降低與缺血性心臟病CMR估計(jì)的纖維化程度相關(guān)[21]。此外，可灌注的組織指數(shù)在晚期擴(kuò)張型心肌病的患者中降低，表明可能存在間質(zhì)纖維化[22]。[18F]-氟代脫氧葡萄糖攝取明顯減少或缺乏也可表明組織纖維化[23]。分子PET可能會(huì)評(píng)估纖維化形成的潛在機(jī)制，但當(dāng)前此技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)階段，需在臨床研究中進(jìn)一步驗(yàn)證。

3 MDCT

MDCT掃描時(shí)間短，圖像清晰，空間分辨率高，不受體內(nèi)金屬植入物影響，在心臟疾病患者中有獨(dú)特優(yōu)勢?；贛DCT的細(xì)胞外容積(extracellular volume，ECV)也能評(píng)價(jià)心肌的組織特性，與CMR及病理結(jié)果具有良好的相關(guān)性[24]。由于對(duì)比度分辨率低，使用MDCT檢測心肌組織彌漫性異常要比評(píng)估局部瘢痕更具挑戰(zhàn)性。一項(xiàng)針對(duì)心力衰竭患者和健康個(gè)體的研究發(fā)現(xiàn)，通過CMR和MDCT獲得的ECV之間相關(guān)性較好 ，但只能較可靠地分析心肌的前壁和前外側(cè)壁[25]。另一項(xiàng)針對(duì)主動(dòng)脈瓣狹窄患者的研究也表明，用平衡CT技術(shù)測量的ECV和用平衡CMR測量的ECV以及MF的組織學(xué)定量有很好的相關(guān)性[26]。另外，MDCT還被用來研究肥厚型心肌病患者心肌的組織特征改變，再次證實(shí)MDCT可以檢測MF，且可作為有CMR禁忌的患者心肌成像的影像手段[27]。

4 CMR

CMR不僅可清晰地顯示心臟的解剖結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確地評(píng)估心臟功能，在無創(chuàng)評(píng)價(jià)心肌組織表征方面也很出色，其多參數(shù)能力在系統(tǒng)性心臟檢查中優(yōu)于其他成像方式。

4.1 心肌延遲強(qiáng)化

結(jié)合釓造影劑的CMR心肌延遲強(qiáng)化(late gadolinium enhancement， LGE)技術(shù)可評(píng)價(jià)心肌灌注和心肌活性，無創(chuàng)檢測MF的結(jié)果與心肌組織學(xué)診斷有較高的一致性，是現(xiàn)階段MF診斷的影像學(xué)金標(biāo)準(zhǔn)。正常的心肌細(xì)胞排列很緊密，細(xì)胞外基質(zhì)占較小比例，MF時(shí)心肌細(xì)胞被纖維瘢痕替代，引起膠原纖維細(xì)胞外基質(zhì)增多，導(dǎo)致對(duì)比劑區(qū)域性濃度升高，信號(hào)相對(duì)增強(qiáng)。目前，LGE已被廣泛應(yīng)用于心肌梗死后心肌瘢痕組織和MF的檢測。Kim等[28]的一項(xiàng)國際性隨機(jī)雙盲多中心臨床研究表明，LGE對(duì)急性心肌梗死后的MF診斷敏感度為99%，對(duì)慢性心肌梗死后的MF診斷敏感度為94%。也有研究證實(shí)，CMR-LGE可檢測心肌梗死后早期的微小梗死灶，其敏感度高于SPECT，具有更高的診斷價(jià)值[29]。

LGE成像雖然在檢測局灶性MF方面功能強(qiáng)大，但在檢測彌漫性MF方面還存在局限性。因?yàn)長GE需指定正常心肌作為對(duì)照，而在彌漫性MF中，無法對(duì)受累和未受累的心肌組織進(jìn)行區(qū)別。除此之外，釓對(duì)比劑可導(dǎo)致過敏及腎損傷等不良反應(yīng)，且心臟檢查對(duì)患者、設(shè)備及操作人員要求都較高，心臟植入物也是檢查禁忌證，限制了CMR-LGE的臨床應(yīng)用。

4.2 CMR-T1 mapping

T1 mapping技術(shù)不僅可識(shí)別和量化評(píng)價(jià)局灶MF，還可對(duì)彌漫性MF進(jìn)行量化[30]。初始T1 mapping可通過直接掃描獲得，由于每種組織類型在特定場強(qiáng)下均具有正常T1弛豫時(shí)間的特征范圍，偏離該范圍可能表示疾病或生理變化[31]。T1弛豫時(shí)間因組織中游離水含量增加而延長，纖維化和ECV擴(kuò)張區(qū)域的特點(diǎn)是積水，這通常會(huì)延長初始T1值[32]。根據(jù)初始T1值的變化可判斷心肌的病理改變，通常在急性冠狀動(dòng)脈綜合征、心肌梗死、心肌炎、心臟淀粉樣變和彌漫性MF的患者中，表現(xiàn)為初始T1值增大[33]，而在肺鐵末沉著病和法布里病患者中表現(xiàn)為初始T1值減小[34]。初始T1 mapping的優(yōu)點(diǎn)是無需對(duì)比劑， 因此在腎功能較差的患者中很有優(yōu)勢。

增強(qiáng)的T1 mapping是在注入釓對(duì)比劑后進(jìn)行掃描所獲得的組織T1值構(gòu)成的像素圖。MF患者因纖維化組織中毛細(xì)血管密度降低和細(xì)胞外基質(zhì)增加，表現(xiàn)為注射釓對(duì)比劑后延遲排出。濃集的釓對(duì)比劑使質(zhì)子的馳豫速度加快，使T1縮短，表現(xiàn)為LGE像的高信號(hào)。ECV是細(xì)胞外基質(zhì)的容積占整個(gè)心肌組織容積的百分比，是對(duì)細(xì)胞外的釓對(duì)比劑的量化評(píng)價(jià)。結(jié)合初始T1值和增強(qiáng)后T1值可計(jì)算ECV，計(jì)算公式為：

ECV值可直接反映心肌組織重構(gòu)的程度，定量評(píng)價(jià)局灶性和彌漫性MF[35]。

Coelho-Filho等[36]通過動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)表明，T1 mapping和ECV定量與組織病理學(xué)上的膠原蛋白體積分?jǐn)?shù)和彌散性MF有良好的相關(guān)性。在臨床應(yīng)用方面，多項(xiàng)隊(duì)列研究也證實(shí)了T1 mapping和ECV在多種心臟疾病中對(duì)MF的臨床診斷價(jià)值[37-39]。雖然T1 mapping和ECV在診斷MF及評(píng)估患者預(yù)后方面優(yōu)于LGE[40]，但需注意的是，T1和ECV的測量與年齡和性別有關(guān)。除此之外，升高的T1值或ECV值不一定能反映彌漫性MF的發(fā)展，因此必須在排除混雜因素后進(jìn)行解釋，且要使用年齡和性別匹配的對(duì)照[41]。T1 mapping雖然是現(xiàn)階段心肌成像研究的前沿，但缺少國際統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，磁場強(qiáng)度、掃描序列和后處理方法等不同導(dǎo)致T1值及ECV值的誤差嚴(yán)重限制了這項(xiàng)新技術(shù)在臨床中的應(yīng)用。針對(duì)這些問題，國際多中心CMR研究(NCT02407197和NCT03749343)已在進(jìn)行中，以期能獲得大量數(shù)據(jù)，對(duì)T1 mapping技術(shù)進(jìn)行規(guī)范。

綜上所述，能用于MF診斷及定量評(píng)價(jià)的無創(chuàng)影像學(xué)技術(shù)較多，但各有優(yōu)缺點(diǎn)，總體而言，CMR在心肌影像評(píng)價(jià)中最有優(yōu)勢。隨著影像技術(shù)的逐步更新，無創(chuàng)影像學(xué)參數(shù)將在疾病診斷、治療決策及預(yù)后判斷等方面發(fā)揮重要作用。未來先進(jìn)的心臟影像技術(shù)有望成為風(fēng)險(xiǎn)分層和個(gè)體化醫(yī)學(xué)的重要組成部分，針對(duì)不同的需求精確地選擇適當(dāng)?shù)挠跋袷侄我约熬C合判斷，才能為臨床提供更多的有價(jià)值信息。