楊馨堯，吳江

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)是一種臨床表型多樣的遺傳性心肌病，以心室非對稱性肥厚為解剖特點，室間隔增厚最為常見，具有心源性猝死的高風(fēng)險，是青少年運動猝死的主要原因之一，因此HCM 的早期診斷在病程進展中至關(guān)重要，當(dāng)前對HCM 患者的診斷評估主要依靠心電圖以及超聲心動圖[1]。在臨床上廣泛應(yīng)用的超聲心動圖有操作簡便快捷、價格低廉等優(yōu)點，但由于HCM 表型多樣，超聲作為常規(guī)檢查具有一定的局限性。心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)以其多方位、多序列、多參數(shù)等獨特優(yōu)勢，越來越成為一種重要的心臟成像技術(shù)。磁共振心肌應(yīng)變力分析能夠反映整體和局部心肌的形變及速度，可以作為評價心臟收縮舒張功能的一項新興指標(biāo)，與傳統(tǒng)的左心室射血分?jǐn)?shù)等參數(shù)對比，能夠在早期詳細地分析評估心肌整體和局部運動及功能，對于心臟疾病的早期診斷、及時治療和預(yù)后評估都具有重要的參考價值[2]。本文將CMR 在HCM 心肌應(yīng)變力分析的應(yīng)用進展作一綜述。

1 心肌應(yīng)變力的概述及應(yīng)用技術(shù)進展

1.1 概述

心肌應(yīng)變(myocardial strain，MS)是指心肌在心動周期中運動產(chǎn)生的形變，即心肌形變量占原始心肌的百分比，反映心肌的伸展或收縮，增厚或變薄[2]。Lagrangian 公式中定義為：ε=(L-L0)/L0；其中，ε 為應(yīng)變，L0為最初的長度值，L 為測量時的長度[3]。心肌應(yīng)變率是指心肌發(fā)生形變的速度，反映了單位時間內(nèi)心肌的形變程度。由于左心室心肌是由3 個不同方向?qū)拥睦w維組成，即心內(nèi)膜下層從基部到心尖的縱向纖維，中層為圓周取向，心外膜下層的纖維縱向從心尖指向基部，決定了左室在收縮期時發(fā)生縱向、周向縮短，徑向增厚及扭轉(zhuǎn)的變形[4]。心肌應(yīng)變力分析的常規(guī)參數(shù)一般包括縱向應(yīng)變(longitudinal strain，LS)、徑向應(yīng)變(radial strain，RS)、周向應(yīng)變(circumferential strain，CS)及旋轉(zhuǎn)角度(rotational angle，RA)。最近還有研究提出了3D主應(yīng)變[5]，即局部主要應(yīng)變，在不忽略剪切變形的情況下，描述網(wǎng)格各單元變形的總體方向(主方向)上的應(yīng)變。在短軸平面上，周向應(yīng)變與心肌心外膜表面相切，徑向應(yīng)變垂直于心室腔的周向，縱向應(yīng)變垂直于徑向軸，并從心底部指向心尖部[6]。當(dāng)左室收縮時，室壁增厚，心肌變短，因此定義徑向應(yīng)變?yōu)檎担芟驊?yīng)變和縱向應(yīng)變?yōu)樨?fù)值。

1.2 心肌應(yīng)變的應(yīng)用技術(shù)進展

目前在磁共振成像技術(shù)中用于心肌應(yīng)變力分析的主要有組織標(biāo)記技術(shù)(tissue tagging)和特征追蹤技術(shù)(feature tracking，F(xiàn)T)，最近有文獻報道了一項磁共振成像新技術(shù)也可以用于評價心肌應(yīng)變力即心臟形變分析(heart deformation analysis，HDA)[7]。

1.2.1 組織標(biāo)記技術(shù)

組織標(biāo)記技術(shù)是通過垂直于成像平面的射頻預(yù)脈沖，在舒張末期產(chǎn)生疊加在心臟圖像的可追蹤性標(biāo)記線，在磁共振成像心動周期電影中獲取網(wǎng)格并追蹤其形變，測量標(biāo)記線形變和相鄰標(biāo)記線間距變化，通過后處理軟件分析計算局部心肌應(yīng)變參數(shù)[8-9]。然而舒張早期存在可致標(biāo)記消退的弛豫，降低了舒張末期心肌應(yīng)變的定量準(zhǔn)確性。目前應(yīng)用的空間磁化調(diào)制(spatial modulation of magnetization，SPAMM)序列及其互補方法補償空間磁化調(diào)制(complementary spatial modulation of magnetization，CSPAMM)可降低標(biāo)記消退而改善舒張功能成像，對每一層面進行兩次成像，獲得兩幅圖像后相減，濾掉大部分背景和噪聲，得到高質(zhì)量的圖像[8]。但由于其需要特定的掃描序列、掃描時間長、可能在心內(nèi)膜邊界產(chǎn)生欠清晰的標(biāo)記線、分辨率欠佳等局限性，導(dǎo)致組織標(biāo)記技術(shù)對于心肌應(yīng)變力的分析未能成為臨床標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 特征追蹤技術(shù)

目前在心肌應(yīng)變的研究中廣泛應(yīng)用特征追蹤技術(shù)。特征追蹤技術(shù)基于功能性電影成像序列即穩(wěn)態(tài)自由進動序列(steady state free precession，SSFP)，通過在變暗的心肌和明亮的血池之間產(chǎn)生對比，描繪出心內(nèi)膜和心外膜的邊界，然后CMR-FT 軟件自動跟蹤內(nèi)外膜在整個心動周期的運動，再計算出心肌應(yīng)變、應(yīng)變率等參數(shù)，定量評估心肌整體及局部運動情況[9-10]。CMR-FT 不需要額外特殊掃描序列，后期處理相對簡單，因而能夠廣泛應(yīng)用[9]。

大量研究結(jié)果證實，CMR-FT 對于整體應(yīng)變測量比局部測量重復(fù)性更佳，并且對于整體周向、縱向應(yīng)變的評價有較好的重復(fù)性，而在整體徑向應(yīng)變存在較大的變異性，與組織標(biāo)記技術(shù)的結(jié)果存在一定的相關(guān)性[11-12]。然而就目前的研究表明，局部應(yīng)變測量還存在較大的差異性，Wu等[13]使用CMR-FT評價中層心肌時，節(jié)段性收縮期峰值周向應(yīng)變以及達峰時間的組內(nèi)和組間的一致性大大降低，因此，當(dāng)前CMR-FT 技術(shù)評價心肌中層尚未應(yīng)用于臨床和研究目的。

1.2.3 心臟形變分析

心臟形變分析是一種近期才發(fā)展起來的追蹤心肌運動的技術(shù)，其利用圖像形變配準(zhǔn)算法(deformable registration algorithms，DRA)在傳統(tǒng)平衡穩(wěn)態(tài)自由進動序列的基礎(chǔ)上追蹤心肌運動，然后逐像素分析整個心臟的形變[14]。HDA能夠在現(xiàn)有電影圖像上定量得出整體功能、形態(tài)改變及局部運動參數(shù)，不需要額外掃描序列。有研究證明[15]與FT相比，DRA分析對于節(jié)段性心肌應(yīng)變變異性更低且在觀察者內(nèi)和觀察者間重復(fù)性更好，DRA 分析的整體圓周應(yīng)變(global circumferential strain，GCS)在HCM 和對照組之間的區(qū)別中準(zhǔn)確性更高，因此DRA 有望成為一種臨床綜合評估整體和局部心肌收縮功能的穩(wěn)健工具。目前關(guān)于DRA 的研究較少，仍需要進一步的研究來證明。

2 HCM心肌應(yīng)變力的應(yīng)用進展

2.1 非對稱性肥厚型心肌病

非對稱性室間隔肥厚是HCM 最常見的形態(tài)學(xué)表型，占60%～70%的病例[16]。在這類HCM 中，室間隔不成比例地肥大而無心室增大。室間隔肥大可能是局灶性的，僅局限于基底段、中段或遠段，有時也可能涉及整個間隔，甚至可能延伸至左室前壁或下壁。當(dāng)室間隔厚度大于或等于15 mm 或室間隔與左心室下壁厚度之比大于1.5 時，診斷為非對稱性室間隔肥厚[17]。HCM 的常見組織病理學(xué)改變是左室重量增加和室壁增厚，肌層細胞紊亂、心肌細胞肥大，可能存在或不存在明顯的散在斑片狀纖維化[18]，這些病理改變可導(dǎo)致相應(yīng)節(jié)段心肌運動異常。

Xu等[6]、Vigneault等[19]均在研究中證實不僅肥厚節(jié)段心肌存在心肌應(yīng)變降低，而且非肥厚節(jié)段的各項參數(shù)也低于正常對照組，表明即使心肌厚度正常也存在收縮異常。喻思思等[20]通過分析60 例非對稱性室間隔肥厚的HCM 患者，同樣得出心肌應(yīng)變降低早于心肌形態(tài)改變；并且認(rèn)為相對于左室射血分?jǐn)?shù)等評估，利用CMR-FT 分析的心肌應(yīng)變力能夠較早直接地發(fā)現(xiàn)HCM 的心肌功能障礙，而且相比于周向應(yīng)變及徑向應(yīng)變，整體縱向應(yīng)變受損更早更重。吳昊等[21]對比了梗阻性和非梗阻性兩組HCM 患者，研究證實相較于梗阻性HCM 患者，非梗阻性HCM患者左心室壁應(yīng)變力顯著降低，說明非梗阻性HCM患者心肌應(yīng)變力整體降低與較早發(fā)生不良心血管事件相關(guān)，提示心肌應(yīng)變力對判斷預(yù)后具有很高的參考價值。Williams等[22]將各50 例梗阻性和非梗阻性肥厚型心肌病患者與50 名對照者進行比較，利用CMR-FT 技術(shù)計算左房容積和功能參數(shù)，相比于對照組，HCM患者左房容積顯著增加，左房射血分?jǐn)?shù)及應(yīng)變顯著降低，并首次發(fā)現(xiàn)左心室流出道梗阻患者的左心房功能明顯低于非梗阻性HCM 患者。Hinojar 等[23]也利用CMR-FT 分析評估左房功能，結(jié)果證明左房LS 能夠反映HCM 患者的左房功能，并且發(fā)現(xiàn)整體性左房縱向應(yīng)變受損與主要心臟結(jié)局相關(guān)，左房LS 可能成為不良心臟事件的新型預(yù)測因子。

心肌纖維化是HCM 的病理改變之一，也是不良心血管事件發(fā)生的主要原因之一。Satriano 等[5]利用CMR-FT 技術(shù)首次對HCM患者的3D主應(yīng)變和常規(guī)應(yīng)變(縱向、徑向、圓周)特征進行了全面評估。與對照組相比，HCM 患者尚未增強心肌的3D 主應(yīng)變顯著降低，且在更廣泛的整體LGE 患者中降低更為顯著。不同程度LGE 患者的異常應(yīng)變程度表明綜合應(yīng)變評估可能有助于描述疾病進展或更高風(fēng)險的表型，可增強對HCM疾病進展和心血管不良后果風(fēng)險的理解。此外，3D 應(yīng)變分析可為禁忌使用對比劑的患者提供功能障礙和疾病嚴(yán)重程度的潛在獨立標(biāo)記。

2.2 心尖肥厚型心肌病

心尖肥厚型心肌病(apical hypertrophic cardiomyopathy，ApHCM)是HCM的一種亞型，以左心室乳頭肌水平以下心尖部心肌肥厚為主[17]。典型的心尖肥厚型心肌病為巨大T 波倒置，舒張末期左心室腔呈“黑桃尖”[24]，可能伴有心尖運動異常。心尖肥厚型心肌病診斷標(biāo)準(zhǔn)為不對稱左心室肥厚，心尖部心肌厚度＞15 mm，心尖與后壁厚度之比為1.5 或更大，并且需要排除引起心臟負(fù)荷增加的高血壓、瓣膜病等其他疾病[17]。由于心肌存在由基底段到心尖部減薄的趨勢，很多文獻認(rèn)為心尖肥厚定義為相對心尖肥厚(壁厚＜15 mm)，心尖壁厚大于基底壁厚[25]。超聲對基底段及中遠段室間隔肥厚的HCM 患者顯影效果尚可，而對于心尖部顯影較差，有一定的局限性。CMR可多序列多層面掃描，對于診斷心尖肥厚型心肌病具有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢。王輝等[26]比較了臨床前期心尖肥厚型心肌病患者與對照者之間的心肌應(yīng)變力差異，與對照組相比，患者組的心尖部峰值周向應(yīng)變降低，而心內(nèi)外膜下整體峰值縱向應(yīng)變差值增高，該研究證明，在臨床前期心尖肥厚型心肌病，左室射血分?jǐn)?shù)尚未發(fā)生降低時心尖部心肌的周向收縮功能已經(jīng)開始下降，并推測由于心肌中層收縮力下降而代償性地引起心內(nèi)膜下心肌重新排列來維持早期左室射血分?jǐn)?shù)。Kim 等[27]在研究中發(fā)現(xiàn)非心尖肥厚型心肌病組中，整體縱向應(yīng)變與總LGE體積呈顯著正相關(guān)，而在心尖肥厚型心肌病組中無相關(guān)關(guān)系，說明ApHCM 患者心肌纖維化程度相對較小，舒張功能障礙相對較輕，后期臨床表現(xiàn)及預(yù)后更好。Belgrave 等[28]對一位雙室性心尖肥厚型心肌病患者使用縱向應(yīng)變分析，推斷出射血分?jǐn)?shù)正常及受損心肌功能尚存在時整體性應(yīng)變減低，說明縱向應(yīng)變可作為評估ApHCM 患者心肌功能的可行方法，心肌應(yīng)變也可以用于評估右心室心尖部的受累情況。

2.3 HCM并發(fā)室壁瘤

肥厚型心肌病合并左心室心尖室壁瘤在臨床中較為罕見，此類患者預(yù)后較差[29]。其形成機制尚不明確，目前認(rèn)為較多發(fā)生在左心室中段梗阻性肥厚型心肌病中，收縮期肥厚心肌可導(dǎo)致心腔梗阻，心尖部負(fù)荷增大且室壁張力變大，使冠狀動脈受壓引起血流量減少。另一種較為少見地發(fā)生于心尖肥厚型心肌病，心尖部肥厚心肌耗氧增加而冠狀動脈血流儲備不足致使氧供需失衡，這些都可能導(dǎo)致心尖部心肌缺血形成室壁瘤[30]。左心室心尖部室壁瘤的MRI 表現(xiàn)為心尖部室壁減薄，瘤體遠端寬大且近端與心腔相通，收縮期心尖部局限性膨出，舒張期相應(yīng)室壁運動減弱或消失[29,31]。雖然超聲心動圖被廣泛應(yīng)用于臨床，但是由于存在超聲聲窗影響、依賴于操作者經(jīng)驗等因素，在臨床診斷中容易漏診；CMR 卻可以克服超聲心動圖的缺點，能夠客觀清楚地顯示左心室心尖部結(jié)構(gòu)，還能夠顯示心肌的運動情況。在一例利用超聲測量肥厚型心肌病合并左心室心尖室壁瘤患者心肌應(yīng)變的病例報道中發(fā)現(xiàn)心尖部峰值縱向應(yīng)變顯著減低，而且部分節(jié)段存在反向峰值縱向應(yīng)變，表明發(fā)生室壁瘤的心肌收縮功能嚴(yán)重受損，且出現(xiàn)矛盾運動[32]。由于肥厚型心肌病合并心尖室壁瘤患者預(yù)后評價較差，惡性心律失常、血栓栓塞和心力衰竭等不良心血管事件發(fā)生率高[33]，因此對于心尖室壁瘤的早期診斷與預(yù)防極為重要，目前國內(nèi)外尚缺乏對于肥厚型心肌病并心尖部室壁瘤心肌應(yīng)變的研究與應(yīng)用。

3 心肌應(yīng)變力在HCM鑒別診斷中的應(yīng)用

非對稱性HCM 的形態(tài)特征明確，不易與其他疾病造成誤診，而對稱性HCM 左心室彌漫性增厚，并伴隨著左心室腔的減小[34]。這與高血壓性左室肥厚、心肌淀粉樣變性的形態(tài)特征相似，因此鑒別診斷尤為重要。

高血壓性心肌肥厚(hypertensive myocardial hypertrophy，HMH)主要由左心室后負(fù)荷增大引起左心室心肌代償性肥厚[35]。Puntmann等[36]對高血壓患者、HCM 患者及健康對照者進行研究分析發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，兩個肥厚組的最大壁厚和左室質(zhì)量指數(shù)均明顯更高；高血壓患者的射血分?jǐn)?shù)降低，心腔增大和左室壁應(yīng)力增加，前間隔收縮應(yīng)變降低；HCM 組射血分?jǐn)?shù)增加，左室壁應(yīng)力降低，縱向收縮應(yīng)變降低，可以認(rèn)為左室壁應(yīng)力增加是高血壓心肌肥厚的標(biāo)志，而肥厚型心肌病的標(biāo)志是縱向應(yīng)變降低。一項有40例HMH患者和93例HCM患者及年齡匹配的40 例健康者的研究[35]表明在心肌整體或分層應(yīng)變分析中，兩組患者縱向應(yīng)變均較對照組降低；HCM 患者心內(nèi)膜下心肌周向應(yīng)變顯著增強，內(nèi)層心肌運動呈減弱趨勢,而HMH 組患者表現(xiàn)不同。因此分層心肌應(yīng)變相較整體縱向應(yīng)變可能更適合作為區(qū)分兩種疾病的方法，但仍然需要大量的研究證實。

心臟淀粉樣變性(cardiac amyloidosis，CA)是淀粉樣蛋白沉積在心肌細胞外間質(zhì)，引起心肌收縮成分中斷變形、心室僵硬以及收縮舒張功能障礙[37]，最終發(fā)展為以限制性舒張功能為主的心力衰竭。心肌淀粉樣變性表現(xiàn)為左心室室壁彌漫性增厚，以室間隔增厚為主，雙房增大[38]，臨床上較罕見，預(yù)后極差，病死率高，易與相對常見的肥厚型心肌病相混淆，正確診斷對于患者的治療和預(yù)后非常重要?，F(xiàn)如今診斷CA 的“金標(biāo)準(zhǔn)”仍然是心內(nèi)膜活檢[37-38]，但由于這是一種有創(chuàng)檢查而不易被患者接受；而且淀粉樣蛋白沉積分布不均，可能會由于取樣誤差而導(dǎo)致假陰性。郭楊鈺等[39]研究表明CA 基底-心尖部LS的遞增梯度較HCM更顯著，相對基底部心尖LS受損較輕，即CA 的相對心尖LS[平均心尖LS/(平均基底段LS+平均中段LS)]保留模式，左心室基底到心尖LS梯度差與相對心尖LS可為臨床鑒別診斷CA與HCM提供一定的參考價值。

4 小結(jié)及展望

CMR可以全方位、多序列地在任何平面上提供具有空間和時間高分辨率的心臟三維成像，并且沒有電離輻射，逐漸成為一種可靠的影像學(xué)檢查工具。隨著掃描技術(shù)的成熟，心肌應(yīng)變力分析、人工智能等后處理技術(shù)的不斷發(fā)展，CMR 不僅能夠提供更多關(guān)于心肌組織和功能的信息，在心臟大血管疾病的診斷、預(yù)后和風(fēng)險分層中也發(fā)揮著重要的作用[40]。在肥厚型心肌病的影像評估中，心肌應(yīng)變比射血分?jǐn)?shù)更加敏感，不僅能夠早期反映心肌收縮舒張功能，還能夠為肥厚型心肌病的鑒別診斷提供依據(jù)，有助于早期診斷及關(guān)注病情進程并加以治療，但利用心肌應(yīng)變力分析對診斷肥厚型心肌病、評估其病情進展及對于不良心血管事件的預(yù)測，尚缺乏一個相對統(tǒng)一的臨床標(biāo)準(zhǔn)。隨著大量、深入的研究，心肌應(yīng)變力分析的診療將得到進一步的發(fā)展與驗證，有望投入到臨床應(yīng)用中。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。