基于超导信息心磁图仪参数的临床研究进展

许文娟 唐发宽 黄 骁 邸春霞 林乐健 谢甲琦



基于超导信息心磁图仪参数的临床研究进展

许文娟 唐发宽 黄 骁 邸春霞 林乐健 谢甲琦

心磁图(magnetocardiography，MCG)是研究心电活动所产生的微弱磁场的新技术，已被应用于冠心病心肌缺血的诊断及预后研究。然而，目前心磁图分析方法及参数因不同生产厂家而各有区别，尚缺乏统一的MCG正常值数据，本文就心磁图的分析方法及参数标准研究现状做一综述。

心磁图 冠心病 参数指标

一、MCG的检查分析方法

MCG是一种无创、操作简单的检查方法。检查时，被检查者除去身上的一切磁性物品，仰卧于无磁检查床上，通过移动检查床确定被检测的位置，探测器的探头悬架于前胸上方，距胸壁1～2cm开始采集、记录心磁信号，检测的信号直接输入计算机并进一步分析。目前应用于临床研究的心磁图仪主要有美国Cardio Mag Imaging 公司生产的CMI-2409型9通道MCG 仪、德国Magscan公司生产的7通道MCG仪、意大利ATB 公司生产的ARGOS-50型MCG仪和日本(株)日立高新技术生产的Mc-6400型MCG 仪等。用于临床研究常用的分析方法包括：①磁场强度时间谱线图:与心电图(ECG)一样，由一组波组成，分为P波、QRS波、T波、ST段;②磁场分布图(或等磁场图):运用类似绘制地图的方法，额状面上磁场强度相等的点可连接成等高线，两点之间利用二维插补的方法获得等磁图;③电流密度图:电流密度分布图共分为5级，由Magwin 2.5软件分析系统自动给出，其中0、1级代表正常，2级代表轻度异常，3、4级代表中、重度异常。目前应用于临床研究的测量参数包括平均分级(ACTM)、异常磁图比率(RAM)、复合心室激动指数(CVEI)、正常图数占总图数的百分比(NNM)、严重异常图数占总图数的百分比(NAM)、R波与T波最大磁场值的比值(Rmax/Tmax)、QT离散度、QT离散度均一性指数、QRS波最大磁通量(R1)、QRS波最小磁通量(R2)、QRS波最大磁通量与最小磁通量差值(R1-R2)、源磁偶标准积分(PDML)、磁偶标准积分(DML)、磁偶定量积分(DQIS)、磁偶角度范围(Ae)、磁偶角度变化(Ad)、磁偶距离变化(Dd)、正负极值变化比值(Rd)及T峰相关的7项参数：T峰前磁向量、T峰前磁移动距离、T峰前磁向量变异率、T峰后磁向量、T峰后磁移动距离、T峰后磁向量变异率、T峰前后磁向量变化。

二、MCG相关参数在冠状动脉粥样硬化性心脏病的应用

1.MCG参数指标在冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary artery disease，CAD)诊断方面的应用：心动周期中心肌电活动可以反映心肌供血情况，而心脏电活动所产生的磁场信号虽然微弱，但丝毫不受肺、肋骨、胸壁等组织干扰，可无信号衰减的穿透人体组织。探测及分析心脏磁场的变化，可更准确的检测出心肌电活动变化。与心电图(electrocardiogram，ECG)相比较，心磁图对心脏的电活动更为敏感、空间分辨率更高，能更好的反应切线方向的电流，具有信号高度保真和对心肌局部血流变化高度敏感的优点[1]。超声心动图(ultrasonic cardiography，UCG)只可捕捉心脏运动幅度变化的证据，而CAD患者只有在出现长期慢性缺血或大面积急性缺血情况下才可能明显观察到，在可逆性缺血的早期应用超声心动图诊断心肌缺血是很困难的。此外UCG检查在很大程度上依赖于操作者技术本身，结果参数的变异性较之其他检查较大。大量的国外文献和研究报道，MCG对CAD诊断的敏感度、特异性、准确性均明显高于ECG和UCG[1～3]。

王波等[4]应用四通道高温超导心磁图仪(HT-MCG)，分别对经CAG诊断明确的60例不稳定性心绞痛患者(UAP组)和58例CAG无明显狭窄的患者(对照组)进行MCG检查，选择心脏复极过程中每12ms为间隔做出电流密度图，选用ACTM、RAM作为判断标准，结果显示，UAP组ACTM、RAM显著高于对照组，差异有统计学意义。且HT-MCG心磁图对UAP诊断敏感度显著高于心电图和超声心动图(81.7%vs 66.7%和45.0%)。表明MCG在冠心病诊断方面具有良好的诊断价值，可用于诊断心肌缺血。同时提示ACTM、RAM可作为心磁图对冠心病诊断的重要参数指标，且敏感度较ECG、UCG更高。李英梅等[5]所做的相关研究采用了不同的参数进行对比，对221例因胸痛、胸闷入院行CAG的患者，术前均做心磁图检查，分为冠心病组(至少1支血管病变≥50%)129例，对照组(冠脉造影正常者)92例，选用ACTM，R-max/T-max比值2个参数作为定量指标。同时应用ROC曲线(受试者工作特征曲线)选取截断点。结果提示，ACTM、R-max/T-max两组间的差异有统计学意义，ACTM的ROC曲线下面积为0.8445，敏感度78.3%，阳性预测值3.13，阴性预测值0.29。亦证明了MCG在冠心病诊断方面的意义，同时对定量指标ACTM进一步量化，明确了其诊断价值。在心电图正常或非特异性改变时可能会增加临床诊断时漏诊概率，而心磁图在此类患者的诊断价值更为显著。权薇薇等[6]对静息心电图正常或呈非特异性改变的患者进行心磁图分析，以CAG为金标准，分为冠心病组(至少1支冠状动脉病变≥70%)140例，对照组(冠状动脉完全正常)82例，选择ACTM、RAM、CVEI、Rmax/Tmax 4个分析指标。结果显示，ACTM、RAM、CVEI、Rmax/Tmax在两组间的比较均有统计学差异，根据ROC曲线及临床实际，诊断价值相对高的为RAM、CVEI、Rmax/Tmax，敏感度分别是67.1%、65.9%、68.3%，特异性为65.1%、68.3%、68.3%。国外研究者的研究报道敏感度和特异性更高，Park等[7]对冠心病诊断的研究中CVEI诊断的敏感性可达93%，特异性可达84%。作者认为心电图正常或无特异性改变的慢性心肌缺血患者，MCG检查有显著的诊断价值，各种参数中CVEI价值较高。此项研究结果为利用MCG诊断心电图正常或无特异性改变的慢性心肌缺血患者时选择可靠参数提供参考。

另外一些研究进一步发现，MCG的分析方法及参数可用于区分冠脉病变支数，Selbig等[8]做出的相关对比研究，对经冠脉造影证实的单支血管病变CAD患者45例(左前降支病变LAD，22例，右冠状动脉病变RCA，23例)及健康对照组26例进行MCG检查，利用心脏复极期电流密度图和等磁场图进行分析，结果发现MCG可明显区分出单支血管病变和对照组，敏感度、特异性分别为93.2%、80.0%，MCG对RCA和LAD狭窄的阳性检出率分别为91.3%、86.4%。提示通过分析MCG复极期磁场分布图可以诊断单支血管病变，然而此项研究病例数较少，需要进一步大样本研究证实。赵丹[9]对MCG的T波相关的7项参数进行分析，发现在单支病变与双支病变或3支病变患者之间的比较中T峰后磁向量变异率有明显差异。因此，以上各项研究结果均证实，心磁图的一些参数对冠心病诊断方面有肯定价值，优于ECG及UCG，在区分不同病变支数时也有一定意义,给临床应用提供参考。

2.MCG相关参数在冠心病PCI术及术后随访中的应用:冠心病患者心肌缺血时的静息跨膜电位减低，动作电位传播减慢，在缺血区与边缘区存在除极-复极过程的病理性不均一性，MCG表现为复极期常出现不同方向的额外电流区，经PTCA及支架植入术行再灌注治疗后，随着缺血情况的改善，电流向量的同源性增加，病理性电流区可显著减少，利用这一特性，可通过观察MCG的额外电流区监测再灌注治疗效果。Hecker等[10]选择了29例CAD患者进行研究，造影前、PTCA术后24h及术后1个月均行心磁图检查，同时与49例健康对照者对比，研究电流密度图，发现PTCA术后24h有13例患者病理性电流区显著减少，16例无显著变化，术后1个月，又有9例出现好转，电流趋向均匀、一致，提示再灌注治疗后电流方向出现显著好转至少需要1个月。邸春霞等[11]按美国ACC/AHA标准入选了冠心病组59例(其中52例需行介入治疗)，对照组24例；入选后及介入治疗后1个月均行MCG检查，以ACTM、RAM为定量指标。结果冠心病组ACTM、RAM明显高于对照组，介入治疗术后1个月与介入治疗前相比ACTM、RAM明显下降，差异有统计学意义，提示MCG是介入治疗术后很有价值的一种无创性的随访方法，ACTM、RAM亦可用于对介入治疗后再灌注疗效进行评估。本研究结果与国内外其他研究的报道基本一致[12]。权薇薇等也做了类似的研究，后期随访对发生再狭窄的患者进行了MCG分析，初步筛选了对再狭窄实用的诊断指标，此项研究中，选择52例冠心病患者，支架植入前24～72h、支架植入术后1个月、支架植入术后7个月分别进行心磁图检查，结果显示，支架植入术后1个月与支架植入前比较，ACTM、RAM均明显下降，CVEI值增加；亚组分析16例发生再狭窄的患者与36例无再狭窄的患者，再狭窄组支架植入术后1个月与支架植入前相比，RAM明显下降。支架植入术后7个月与支架植入前相比，RAM差异无统计学意义，但与支架植入术后1个月比较，ACTM明显增加。无再狭窄组：支架植入术后1个月与术前相比，各指标均明显改善，ACTM、RAM显著下降，CVEI值增加；比较支架植入术后7个月与术前，ACTM、RAM均显著下降，根据ROC曲线，ACTM对再狭窄的诊断价值最高。敏感度、特异性、准确度分别为80.0%、69.4%、72.92%，阳性预测值为54.55%，阴性预测值为88.46%。提示MCG的一些参数对支架植入术后再灌注改善情况的随访有很大价值，对发生再狭窄评估中亦有意义。

3.MCG相关参数对心肌梗死(MI)诊断及心肌梗死后猝死风险评估的应用：因MCG的空间定位性，MCG在明确心肌梗死位置、范围及评估心梗后心律失常发生风险方面有重要意义。Lin等[13]对83例非ST段抬高型心肌梗死、110例不稳定性心绞痛、204例健康对照者进行心磁图检查分组研究，发现设定的10个参数在非ST段抬高型MI与对照组之间均有显著差异，在UAP组与对照组之间有6个参数差异明显，且异常的MCG参数明显增多者多见于心肌缺血情况恶化时，证明MCG参数量对心肌缺血很敏感，对于急性严重心肌缺血的快速诊断很有价值。Tolstrups等也得出了相似的结论。在心肌梗死定位方面的研究，如Lant等研究了心肌梗死患者22例与健康对照者9例，通过计算受检者时间积分值，发现前壁心梗仅QRS波出现异常，而下壁心肌梗死整个复极期均出现异常。提示MCG的时间积分可用于定位诊断心肌梗死的位置及范围。在评估心肌梗死后猝死风险方面，Karvonen等曾利用MCG、ECG比较室性心动过速和无室速心肌梗死患者，发现QT离散度、稳定指数(SI)都是升高的，提示MCG的QT离散度空间特异性检查，对CAD患者心肌梗死后室性心动过速风险评估是有意义的。Petri等做出的研究则发现，MCG的QRS波内碎裂分数(FRA)是心律失常事件和病死率的独立预测指标。

三、MCG相关参数在心律失常的应用

MCG空间定位性，亦可用于多种心律失常的研究。Ito等[14]对51例因流出道的室性心律失常行导管消融的患者进行MCG检查，其中包括起源于右心室流出道室性心律失常(ventricular arrhythmias originating from the right ventricular outflow tract，RVOT-VAs)、起源于主动脉根部的室性心律失常(ventricular arrhythmias originating from the aortic sinus cusp，ASC-VAs)，参数选择心律失常起源的深度、心律失常起源点距窦房结的距离、心律失常定向传播的QRS高峰，结果显示：ASC-VAs与RVOT-Vas相比，前者起源深度更深、距窦房结距离更远，差异有统计学意义，且ASC-Vas传播有轴向右偏的倾向。根据ROC曲线，起源的深度是最有价值的预测因子，敏感度为90%,特异性为73%(曲线下面积= 0.90)。3个参数相结合定位的准确性可达94%，明确了心磁图用于心律失常的定位诊断中的意义。Koskinen等应用33通道的心磁图仪对9例阵发性孤立性心房颤动患者和10例健康对照者对比研究，发现心房颤动患者的心房信号区明显，RMS40均明显增大，发现了可用于心房颤动诊断的MCG观察指标。此外Joung等应用心磁图仪对Brugada综合征患者与健康对照者进行对比研究发现，r′波激活、复极化期的磁场图及电流密度矢量图对诊断Brugada 综合征有意义。近年来，MCG亦可用于胎儿心律失常的研究。众多的研究均显示出MCG在诊断心律失常方面的意义，许多参数诊断价值很高，为进一步临床应用提供可靠依据。

四、MCG相关参数在心肌病方面的应用

MCG在肥厚性心肌病方面的也有一些研究，陈元禄等以超声心动图为金标准研究了心肌肥厚组(室壁厚度≥12mm)93例，对照组(CAG阴性，室壁厚度<12mm)112例，结果发现，R1、R2、R1-R2在两组间差别均有统计学意义，诊断心室肥厚敏感度分别为58.82%、55.88%、55.88%，特异性分别为68.75%、80.36%、71.43%。提示MCG的以上相关参数在心室肥厚诊断中具有良好的应用价值。

随着MCG近年来的临床研究的深入，一些参数对相关疾病的诊断具有肯定的价值，但研究中仍存在许多问题，我国研究应用的心磁图仪多为进口产品，因心磁图仪厂家不同，通道的数量、所选用的分析方法及参数也各有不同，虽许多研究已筛选出了相对诊断价值较高的参数，但仍缺乏统一的诊断标准，亟待规范。目前的临床研究多为小样本研究，需要大样本含量的研究支持等。随着科学技术的进步，MCG具有无创性、敏感性高等突出优势，在临床中将有广阔的应用前景。

1 Mäntynen V, Konttila T, Stenroos M. Investigations of sensitivity and resolution of ECG and MCG in a realistically shaped thorax model[J]. Phys Med Biol,2014,59(23):7141-7158

2 Gapelyuk A, Wessel N, Fisher R,etal. Detection of patients with coronary artery disease using cardiacmagnetic field mapping at rest[J]. Electrocardiol,2007,40(5):401-407

3 Smith FE, Langley P, Van Leeuwen P,etal. Comperison of magnetocardiography and electrocardiography[J]. Anadolu Kardiyol Dery,2007,7(11):20-22

4 王波,唐发宽,华宁,等. 高温超导量子干涉器在不稳定性心绞痛诊断中的初步研究[J]. 中华老年心脑血管病杂志,2014,8:808-810

5 李英梅,金惠根,权薇薇,等. 冠心病患者的心磁图应用[J]. 临床医学,2008,5:1-3

6 权薇薇,陆国平,李英梅,等. 心电图正常或呈非特异性改变的冠心病患者心磁图分析[J]. 中华心血管病杂志,2006,06:500-503

7 Patk JW, Hill PM, Chung N，etal. Magnetocardiography predicts coronary artery disease in patients with acure chest pain[J]. Ann Noninvasive Electrocardiol,2005,10(3):312-323

8 Selbig D, Primin M, Gapelyuk A,etal. Early diagnosis of single coronaryvessel disease[C]. Helsinki: University of Technology，2001:517-520

9 赵丹. 心磁图在冠心病诊断中的临床应用[D]. 天津医科大学,2010

10 Hecker T, Auth-Eisernitz S, Chaikovsky I,etal. Maganetoicardiographic maping: a noninvasive approach to follow up percutaneous transluminal coronary angioplasty results[A]. Helsinki:University of Technology, Espoo,2001:572-575

11 邸春霞，华宁，林乐健,等. 高温超导心磁图仪在冠心病中的应用初探[J].中国心血管病研究,2013,11(4):245-247

12 李英梅,金惠根,权薇薇,等. 心磁图用于冠状动脉支架置入术后随访的价值[J]. 中国临床医学,2008,01:20-21

13 Lin HK, Kwon H, Chung N,etal. Usefulness of magnetocardiogram to detect unstable angina pectoris and non-ST elevation myocardial infarction[J]. Am Cardiol, 2009,103(4):448-454

14 Ito Y, Shiga K, Yoshida K,etal. Development of a magnetocardiography based algorithm for discrimination between ventricular arrhythmias originating from the right ventricular outflow tract and those originating from the aortic sinus cusp: a pilot study[J]. Heart Rhythm,2014,11(9):1605-1612

(修回日期：2015-03-10)

030001 太原,山西医科大学(许文娟)；北京,中国人民解放军第309医院心脏中心(许文娟、唐发宽、黄骁、邸春霞、林乐健、谢甲琦)

唐发宽，教授，博士生导师，电子信箱：tfk616@yahoo.com.cn

R4

A DOI 10.11969/j.issn.1673-548X.2015.10.054

2015-02-25)