李子文 周瑩

(1.南京醫(yī)科大學(xué)連云港臨床醫(yī)學(xué)院，江蘇 連云港 222000； 2.連云港市第一人民醫(yī)院放射科，江蘇 連云港 222000)

急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)是一種嚴(yán)重危及人類健康的疾病，其發(fā)病率逐年上升，并正在向低齡化偏移[1]。早期及時行介入再灌注治療能顯著降低患者死亡率，但梗死相關(guān)動脈再灌注的過程會導(dǎo)致微血管水平的超微結(jié)構(gòu)和功能改變，包括血小板和炎癥細胞激活、血管痙攣和內(nèi)皮細胞破壞等，這種現(xiàn)象被稱為心肌再灌注損傷[2]。評估AMI再灌注后心肌細胞的損傷情況以及心臟的運動功能，將有助于臨床進行早期危險分層和治療方案的選擇。心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)作為一種強大的無創(chuàng)性成像工具，能“一站式”地評估AMI再灌注損傷后的微循環(huán)阻塞(microvascular obstruction，MVO)、心肌內(nèi)出血(intramyocardial hemorrhage，IMH)和心肌水腫，同時能識別AMI晚期發(fā)生的左室不良重塑以及相關(guān)并發(fā)癥[3]。CMR由多種成像技術(shù)組成，其中釓對比劑心肌延遲強化(late gadolinium enhancement，LGE)是量化心肌梗死范圍的“金標(biāo)準(zhǔn)”?，F(xiàn)主要對目前CMR成像技術(shù)在AMI再灌注損傷中的研究進展進行綜述，對其中不足之處以及未來方向進行探討。

1 CMR定量成像技術(shù)

磁共振定量成像技術(shù)是一種通過對組織中不同弛豫時間進行量化來突出病灶特點的技術(shù)，如T1 mapping、T2 mapping及T2*mapping等。多項研究證實[4-5]，磁共振定量技術(shù)能很好地反映出心肌組織損傷過程中的病理生理特征，為AMI后心肌水腫的演變和纖維化提供格外的預(yù)測指標(biāo)。此外，研究[6]表明，定量成像技術(shù)能減輕心內(nèi)膜下及心尖部“慢血流”效應(yīng)導(dǎo)致的心肌T2信號增高的影響，提高了圖像判讀的準(zhǔn)確性。

1.1 T1 mapping

T1 mapping目前多采用校正的 Look-Locker反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列激發(fā)，通過讀取不同的縱向弛豫時間，來獲得組織間T1權(quán)重的定量圖。經(jīng)組織學(xué)證實[4]，T1 mapping在檢測AMI再灌注后的心肌水腫和纖維化方面表現(xiàn)優(yōu)異，為標(biāo)準(zhǔn)LGE成像提供了重要的補充信息。此外，T1 mapping結(jié)合對比劑可對細胞外容積參數(shù)進行定量測量。Yang等[7]研究表明，細胞外容積與AMI再灌注3個月后患者的左室重塑獨立相關(guān)(β=0.490，P=0.002)，優(yōu)于T1 mapping測量的原始(native)T1值，可為AMI再灌注患者早期風(fēng)險分層提供有價值的信息。

MVO是心肌再灌注損傷的一個重要并發(fā)癥，存在MVO的患者主要不良心血管事件(major adverse cardiac events，MACE)的發(fā)生率顯著升高。Shin等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在native T1 mapping上識別的MVO范圍與LGE的一致性為90%。此外，有研究[9]表明native T1 mapping結(jié)合影像組學(xué)能提高對MVO區(qū)域的診斷準(zhǔn)確性。AMI再灌注后心肌危險區(qū)(area at risk，AAR)內(nèi)的信號變化迅速，Alkhalil等[10]發(fā)現(xiàn)，AMI再灌注后的超急性期(3 h內(nèi))AAR的平均T1值≥1 400 ms的患者，在急性期(24 h)和慢性期(6個月)隨訪中MVO范圍和梗死面積更大，且MVO的發(fā)生率更高。

雖然T1 mapping技術(shù)能定量評估心肌組織，但計算T1值時需手動劃分左心室的心外膜與心內(nèi)膜輪廓，這是一項耗時費力的工作，同時易產(chǎn)生主觀上的判讀誤差，因此T1 mapping與其他技術(shù)聯(lián)合使用能顯著提高工作效率。最近，Bhatt等[11]開發(fā)了一種自動識別并分割T1圖的人工智能技術(shù)，經(jīng)證實該方法識別的T1圖與專家手動獲取的T1圖一致性良好(native T1圖：r=0.90；增強后T1圖：r=0.93，P<0.000 1)，這將有助于減輕繁雜的后處理工作，但該研究納入的患者數(shù)量較少(n=11)，臨床使用還有待進一步證實。

1.2 T2 mapping

T2 mapping 多采用T2預(yù)備脈沖激發(fā)的穩(wěn)態(tài)自由進動(steady state free precession，SSFP)序列獲得，通過采集多次心跳不同回聲時間的T2-SSFP圖像，對圖像進行配準(zhǔn)擬合后得到T2權(quán)重的定量圖。相比于常規(guī)的T2加權(quán)黑血序列，T2 mapping對心肌水腫的顯示效果更好，且敏感性更高[12]。T2 mapping可通過定量評估心肌水腫組織引起的T2值升高，來準(zhǔn)確描繪出AMI再灌注后的AAR范圍(T2-AAR)。一項豬AMI模型的研究[13]表明，在MVO組中，T2 mapping識別的AAR與心肌灌注區(qū)確定的實際(true)AAR范圍具有高度相關(guān)的可比性，而在不存在MVO組中，T2-AAR明顯低估了心肌灌注區(qū)，且無任何趨勢，但T2-AAR能確定可挽救心肌的損傷部位，這可能比true AAR更具有指導(dǎo)水腫治療的臨床意義。Krumm等[14]使用雙對比快速自旋回波(spin echo，SE)序列來代替T2 mapping中常規(guī)的SSFP序列，結(jié)果顯示兩種方法均具有較高的靈敏度和特異度(SSFP序列：靈敏度94%，特異度89%；雙對比快速SE序列：靈敏度93%，特異度99%)，但使用SSFP序列獲得的水腫mapping具有更多的局灶性假陰性值。

另外，T2 mapping圖像受多種因素影響，如心率、圖像擬合度、患者的屏氣能力和T1的干擾效應(yīng)等，因此區(qū)分水腫心肌與正常心肌的閾值標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，仍需進一步研究探討。

1.3 T2* mapping

T2*mapping是通過定量讀取梯度回波序列激發(fā)產(chǎn)生的T2*弛豫信息而獲得，比傳統(tǒng)的SE序列成像速度更快。T2*mapping對AMI再灌注后IMH十分敏感，Reinstadler等[15]研究發(fā)現(xiàn)，T2*mapping能識別梗死區(qū)血紅蛋白的降解產(chǎn)物，而不與水腫、炎癥細胞反應(yīng)或血流狀態(tài)等其他組織信號重疊，是評估IMH的一種可靠成像方法。最近，F(xiàn)erré-Vallverdú等[16]對94例AMI再灌注治療7 d后的患者進行CMR檢查，結(jié)果顯示T2*mapping檢測到IMH的范圍與梗死部位和血管取栓術(shù)獨立相關(guān)(P=0.022和0.049)，然而，由于該研究為觀察性研究，可能造成信息選擇上的偏差，所以并不能假定IMH和取栓術(shù)之間存在因果關(guān)系。

此外，幾乎1/4的T2*mapping圖像因偽影的存在而無法進行分析，這是T2*mapping的一個公認(rèn)的局限性[17]，但隨著自由呼吸和運動校正等技術(shù)的逐步進展，偽影問題可能被克服。

2 CMR心肌應(yīng)變成像技術(shù)

CMR心肌應(yīng)變成像技術(shù)是一種通過同步追蹤心肌形變來評估心肌運動功能的技術(shù)，目前常用的相關(guān)參數(shù)包括縱向應(yīng)變(longitudinal strain，LS)、周向應(yīng)變(circumferential strain，CS)以及徑向應(yīng)變。磁共振心肌應(yīng)變技術(shù)可通過分析AMI患者各心肌節(jié)段的應(yīng)變值來識別出梗死心肌范圍，同時，由于該技術(shù)無需使用造影劑，這給腎功能不全的AMI患者接受CMR檢查帶來了希望。

2.1 CMR心肌標(biāo)記技術(shù)

磁共振心肌標(biāo)記技術(shù)是通過對每個心肌層面施加網(wǎng)格狀的射頻脈沖鏈，然后利用電影成像追蹤網(wǎng)格形變來標(biāo)記心肌，是磁共振心肌應(yīng)變技術(shù)的金標(biāo)準(zhǔn)[18]。Karthikeyan等[19]在小鼠心肌梗死誘導(dǎo)前和誘導(dǎo)后第2周采用9.4 T高場強CMR觀察心肌細胞的形態(tài)和功能，結(jié)果顯示與梗死前基線相比，過渡區(qū)和遠端區(qū)心肌應(yīng)變率顯著降低，可作為監(jiān)測效果的重要指標(biāo)。此外，Bhalodiya等[20]基于磁共振心肌標(biāo)記技術(shù)開發(fā)了一種分層匹配的算法模型，該算法可通過計算心肌各節(jié)段CS值來確定梗死位置，與金標(biāo)準(zhǔn)LGE識別的梗死節(jié)段一致性良好，但由于該方法需要對圖像進行復(fù)雜的手動分割與匹配，處理1例患者需5～6 h，臨床實施還需進一步優(yōu)化來縮短用時。

2.2 心臟磁共振特征追蹤技術(shù)

心臟磁共振特征追蹤技術(shù)(cardiac magnetic resonance-feature tracking，CMR-FT)是基于CMR電影成像衍生的一種心肌應(yīng)變技術(shù)，CMR-FT無需增加額外的脈沖序列，在電影序列的基礎(chǔ)上進行圖像后處理即可獲得，且不會受到類似于超聲成像空間分辨率低和實時操作的限制。多項研究[21-22]證實，CMR-FT與超聲斑點追蹤和磁共振心肌標(biāo)記等應(yīng)變技術(shù)在AMI患者參數(shù)測量中具有良好的一致性。

一項多中心前瞻性隨訪研究[23]表明，左心室整體CS和整體LS受損與5年后MACE發(fā)生率升高顯著相關(guān)，與傳統(tǒng)反映梗死面積的心肌損傷標(biāo)志物相比，整體LS具有更大的預(yù)后價值。另一項1 034例AMI再灌注術(shù)后隨訪研究[24]表明，遠端心肌CS受損是預(yù)測12個月內(nèi)MACE發(fā)生的一項強預(yù)測因子，確定高危患者的遠端心肌CS最佳臨界值為-25.8%。晏乘曦等[25]發(fā)現(xiàn)AMI再灌注1周后，CS區(qū)分MVO與非MVO節(jié)段的診斷效能最佳(曲線下面積為0.879)，優(yōu)于徑向應(yīng)變和LS(曲線下面積分別為0.791和0.670)。同時，Podlesnikar等[26]研究發(fā)現(xiàn)，存在MVO和IMH的AMI患者梗死區(qū)域CS在6個月后明顯受損(P<0.001)。

2.3 心臟磁共振組織追蹤技術(shù)

與CMR-FT相同，心臟磁共振組織追蹤技術(shù)(cardiac magnetic resonance-tissue tracking，CMR-TT)也是基于CMR電影成像衍生的一種心肌應(yīng)變技術(shù)，只是后處理使用的方法不同，CMR-FT通過勾畫出心內(nèi)膜和心外膜的邊界，以跟蹤室壁運動；而CMR-TT則是通過建立心肌中層的曲線坐標(biāo)系統(tǒng)來跟蹤心肌形變[22]。相較于CMR-FT，CMR-TT無需對每個平面進行重新勾畫，就能獲得心臟整體的應(yīng)變和功能。多項研究[22-23，27]證實，CMR-FT和CMR-TT均可預(yù)測AMI再灌注后的MACE，二者組內(nèi)與組間一致性良好。

這些應(yīng)變技術(shù)將可能有利于臨床對AMI患者進行早期的危險分層，但最近Pierpaolo等[28]發(fā)現(xiàn)CMR應(yīng)變軟件各供應(yīng)商之間的部分參數(shù)一致性較差，并與手動勾畫的輪廓吻合度低，強調(diào)在臨床環(huán)境中需謹(jǐn)慎使用這些軟件。

3 CMR彌散成像技術(shù)

3.1 彌散加權(quán)成像

彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging， DWI)是一種在微觀層面上反映組織中水分子運動狀態(tài)的成像技術(shù)，相比于宏觀的T2加權(quán)成像，DWI對組織中水腫信號更敏感[29]，為探討AMI再灌注后早期心肌水腫的演變過程提供幫助，但呼吸和心跳產(chǎn)生的運動偽影可嚴(yán)重影響心肌的DWI信號，限制了其臨床使用。最近，Moulin等[30]對34例AMI再灌注治療1周內(nèi)的患者使用快速自由呼吸采集技術(shù)，得到了DWI的定量表觀擴散系數(shù)圖，該技術(shù)通過使用一個二維導(dǎo)航器在整個呼吸周期內(nèi)實現(xiàn)了實時掃描的連續(xù)跟蹤和重新定位，結(jié)果顯示與T1 mapping和T2 mapping比較，定量表觀擴散系數(shù)圖在顯示梗死區(qū)與非梗死區(qū)間水腫信號差異更為顯著，這將為屏氣功能不佳的患者在急性期檢測心肌損傷提供了可行性。

3.2 心臟彌散張量成像

心臟彌散張量成像(cardiac diffusion tensor imaging，cDTI)是在DWI基礎(chǔ)上衍生的一種研究心臟微觀結(jié)構(gòu)及其與功能關(guān)系的新興技術(shù)，在正常心肌中，心肌細胞聚集形成薄層狀二級結(jié)構(gòu)，稱為薄片[31]?；谒肿友匦募〖毎L軸優(yōu)先彌散的原理，cDTI可獲取心肌細胞和心肌薄片的長軸走向，對心臟纖維結(jié)構(gòu)進行無創(chuàng)三維重建。

螺旋角和次級特征向量角是心肌薄片走向的測量方法，最近一項人類研究[32]表明，與遠端心肌相比，急性梗死心肌的分?jǐn)?shù)各向異性、次級特征向量角和螺旋角圖上右旋結(jié)構(gòu)的心肌細胞減少，這可能反映了心內(nèi)膜下心肌細胞的組織缺失及收縮期心肌薄片的運動失調(diào)，此外他們得出AMI中分?jǐn)?shù)各向異性值是3個月后左室射血分?jǐn)?shù)恢復(fù)的獨立預(yù)測因子(調(diào)整后b值=0.57，P=0.008)，這可能為AMI危險分層提供了新的急性生物標(biāo)志物。另一項在動物和人類的cDTI研究引入了肌束傳播角的概念[33]，定義為心肌束的兩個相鄰節(jié)段之間的夾角。傳播角值為4 °被報道為區(qū)分正常心肌和梗死心肌的閾值，與LGE和心內(nèi)膜電壓圖均有良好的相關(guān)性(r=0.95)，但該研究中所納入的患者均有較大范圍的梗死灶，還需進一步的研究來證實傳播角對較小范圍梗死心肌的敏感性。

cDTI可識別心肌細胞的微觀結(jié)構(gòu)變化，這將有助于闡明AMI再灌注后潛在的病理生理過程，然而cDTI還存在圖像掃描采集時間過長，后處理費時費力以及心臟和呼吸運動偽影等多方面的限制。

4 小結(jié)

綜上所述，CMR分別從心肌成分變化、心肌運動功能以及心肌纖維的微觀結(jié)構(gòu)等方面，為診斷心肌再灌注損傷提供了多項成像新技術(shù)及量化參數(shù)，同時也給AMI患者早期危險分層提供了多項有臨床價值的預(yù)測指標(biāo)，但各技術(shù)間還存在著許多不足之處，如掃描時間過長，后處理費時費力，軟件供應(yīng)商間的一致性欠佳，區(qū)分正常心肌的閾值標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，呼吸和心臟搏動產(chǎn)生的運動偽影等，未來仍需進一步的研究來提高CMR在臨床中的適用性?？傊S著各項CMR技術(shù)的逐步進展以及多學(xué)科間聯(lián)合的不斷加深，磁共振將為改善AMI預(yù)后提供更多有價值的信息。