心脏磁共振在急性心肌梗死预后评估中的应用

陆远 龚艳君 霍勇



·综述·

心脏磁共振在急性心肌梗死预后评估中的应用

陆远 龚艳君 霍勇

心脏磁共振； 急性心肌梗死； 预后评估

急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)因其居高不下的发病率和死亡率[1]，给人类健康造成了严重危害。随着近代医学的发展，临床上对AMI的诊疗已不再满足于单纯的定位诊断，而需要对梗死程度、心肌灌注和心脏功能做出精确测量，并对患者心室重构及远期预后做出精准评价。

近年来，心脏磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)成像技术飞速发展，不仅能够精准测量梗死程度、鉴别心肌水肿与坏死、识别微血管损伤，更能准确评价心脏整体及局部功能、定量检测心脏应变和心腔内血流。由于CMR可“一站式”地对心脏结构、功能、灌注及代谢进行全面而精准的评估，其在AMI疾病诊断、疗效预测、预后评估中的价值日益突出[2]。本文将重点综述CMR在AMI预后评价中的应用。

1 精准评估心肌活性

心肌活性即心肌的存活能力。存活心肌具有完整的细胞膜，代谢活动也依然存在，而坏死心肌的细胞膜完整性丧失，代谢活动也基本停止。通过延迟增强心脏磁共振扫描技术(late gadolinium-enhanced cardiac magnetic resonance, LGE-CMR)，可以对存活心肌进行精准识别。胞外对比剂[如钆喷酸葡胺(Gd-DTPA)]经过静脉注入体内，并随血流分布至细胞外间隙。在有活性区域，细胞膜完整，对比剂无法进入细胞，随血流迅速排空，在延迟显像上呈低信号。而坏死心肌的胞膜完整性丧失，对比剂透入细胞发生滞留，故在延迟显像时呈高信号，即出现延迟增强[3]。基于此种原理，LGE-CMR可准确判断心肌细胞的活性，并进一步对心肌坏死区进行精准测量。

除了CMR，目前临床上可用于评估心肌活性的技术还包括超声心动图、单电子发射计算机断层显像术(single-photon emission computed tomography，SPECT)、正电子发射断层显像术(positron emission tomography，PET)等。然而，LGE-CMR因其与组织学极好的相关性(R=0.99)、更高的空间分辨率和更高的小梗死灶检出率而显示出了独特的优势[4-5]。

1.1 梗死程度及范围

LGE-CMR可对梗死程度和范围进行精准测量，甚至可检测到1 g以内的梗死灶[6]。梗死面积(infarct size，IS)、透壁程度(extent of transmurality，EOT)、梗死重量(infarct mass，IM)均是目前较常用的量化指标。

AMI急性期内测量梗死程度对患者预后评估有重要作用。多项研究对AMI患者随访发现，患者主要不良心血管事件(major adverse cardiac events，MACE；包括心源性死亡、再发心肌梗死、心力衰竭再次入院)的发生率与发病1周内的IS水平和EOT呈正相关。进一步的多因素分析提示，透壁梗死(梗死>50%室壁厚度)的节段数是MACE的独立预测因素[7-8]。在心肌17段划分模型中，透壁梗死的节段数每增加一段，发生MACE的风险增加38%(HR1.38，95%CI1.19～1.60，P<0.001)[8]。最近一项研究对27例患者随访3.5年也证实，AMI发生1周内行LGE-CMR检查，当IM>14 g时，发生MACE(死亡、再发心肌梗死、心绞痛或心力衰竭再次入院)的风险显著增高(HR20.9，95%CI1.8～256，P=0.02)，ROC曲线结果提示IM>14 g是评估MACE发生风险的良好指标(曲线下面积0.719，灵敏度63%，特异度90%)[9]。

AMI慢性期LGE-CMR检测梗死程度同样对预测患者预后有较高的价值。一项研究对309例患者在心肌梗死3个月后通过LGE-CMR检测IS水平，并继续随访807 d，结果提示，IS水平较高的患者更容易发生MACE(死亡、再发心肌梗死、心力衰竭再次入院、非计划血运重建)。在矫正年龄、心率、左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)、肌钙蛋白峰值、左心室重量等指标后，IS水平依然是发生MACE的独立预测因素(HR1.13，95%CI1.05～1.21，P=0.001)[10]。在发病后不同的时间点，针对同一例AMI患者，使用细胞外非特异性对比剂Gd-DTPA行LGE-CMR所测的IS并非完全一致，而是随时间推移IS逐渐减小，其具体机制目前尚未完全阐明[11]，可能与梗死核心边缘区细胞水肿导致细胞膜通透性改变、后期水肿消退有关。近年来，动物研究使用非卟啉类坏死亲和性对比剂(如ECⅢ-600)所测的IS未出现随时间而改变，并与组织病理学结果高度一致[12]。然而在进行预后评估时，无论是急性期(梗死1周内)还是慢性期(梗死3～6个月以后)，LGE-CMR测得的梗死程度均是发生MACE的有效预测因素。

1.2 可挽救心肌指数

冠状动脉闭塞后，所支配的缺血区统称为危险区(area at risk，AAR)。其中缺血较严重的区域，心肌细胞坏死凋亡，发生不可逆损伤，称为梗死核心(myocardium infarction core，MIC)。而缺血相对较轻的区域，细胞仅表现为水肿等可逆性损伤，血管再通后损伤可逆转，称为可挽救区(salvageable zone，SZ)。

AAR内心肌缺血水肿、组织含水量增高，在T2加权像(T2-weighted image, T2WI)上呈高信号，这也成为准确评估AAR范围的经典手段[13-14]。随着近年来CMR的不断发展，新的扫描序列及成像技术，如T1值编码图(T1 mapping)和T2值编码图(T2 mapping)，也在评估AAR的方面显现出潜在的价值[15-18]。

T2WI联合LGE-CMR，能够对AAR和SZ的范围进行精准测量，进而计算出可挽救心肌指数(myocardial salvage index，MSI)。MSI是SZ与AAR的比值(MSI=SZ/AAR)，能够有效反映心肌损伤的可逆程度。与IS的绝对值相比，MSI代表可挽救心肌所占的比例，因此，能够更准确地反映病变严重程度，也使不同设备的扫描结果具备了可比性[19]。

目前，MSI被广泛应用于预测血管再通的疗效，而越来越多的研究也表明，MSI同样也是较好的预后评价指标。近期一项研究将208例AMI患者按照MSI水平分为高低两组并随访18.5个月，结果显示MSI较高的患者，MACE(死亡、再发心肌梗死、充血性心力衰竭)发生率和全因死亡率均明显低于MSI较低的患者。进一步矫正年龄、糖尿病、LVEF等因素后，MSI是AMI患者死亡的独立预测因素(HR0.93，95%CI0.91～0.96，P<0.01)[20]。在de Waha等[7]的研究中，MSI被证实同样也是MACE的独立预测因素(HR0.94，95%CI0.92～0.96，P<0.001)，MSI越高，死亡风险越低。

T2WI图像中的AAR面积并非一成不变，而是随时间的延长呈双峰改变：AMI后AAR面积迅速增加，在24 h达到第一个高峰；随后AAR面积逐渐下降又再次升高，并在第7天达到第二个峰值[21-22]。对于这一现象目前尚无一致的解释。Fernández-Jiménez等[21]在动物模型中发现，梗死心肌的水肿程度也呈双峰改变，且与T2WI的信号变化时间完全吻合，因此认为T2WI信号的改变是由于心肌水肿的正常演变引起。但是Carrick等[22]却发现，T2WI的双峰改变只在合并心肌内出血(intramyocardial hemorrhage，IMH)的患者中才能观察到，因此他认为T2WI之所以呈现双峰改变是由于血红蛋白对信号的干扰引起。

2 准确识别微血管损伤

无论是药物溶栓、经皮介入还是手术治疗，及时开通梗死血管，重建冠状动脉血运，都是AMI治疗的关键策略。然而，“再灌注”本身又可诱发微血管损伤，加重局部病变。其中，微血管阻塞(microvascular obstruction，MVO)和IMH是最主要的微血管损伤表现。根据国际心肺血液协会(National Heart, Lung, and Blood Institute, NHLBI)缺血再灌注心肌保护共识，梗死后微血管损伤的治疗将是改善AMI预后的关键靶点[23]。

2.1 MVO

无复流现象(no reflow phenomenon)，即罪犯血管开通后心肌灌注无显著改善的一种现象，组织学上主要表现为局部MVO[24]。MVO的具体机制目前仍不完全清楚，可能与血小板聚集、中性粒细胞黏附、毛细血管内红细胞淤积及局部组织水肿等因素有关[25]。

目前，CMR是评估MVO的有效检测手段。由于MVO，对比剂无法随血流分布到阻塞局部，因而在首过灌注显像(first-pass perfusion)时表现为灌注缺损，在LGE-CMR上表现为延迟强化区内的低信号无强化区[26-27]。尽管血管造影、超声心动图、核素扫描等技术也可对MVO进行识别，但CMR因其较高的空间分辨度和对比度、无电离辐射等优势而备受推崇[4]。

MVO的存在提示AMI患者的不良预后。Hombach等[28]对110例患者随访225 d后发现，存在MVO的患者，MACE和心室重构的发生率、死亡率均显著高于无MVO的患者。Bogaert等[29]和Regenfus等[30]也同样得出了类似的结论：存在MVO的患者更容易出现左心室不良重构和心血管不良事件，其心功能的恢复水平较差。van Kranenburg等[31]对8项临床研究的荟萃分析结果也证实MVO是AMI患者发生MACE(死亡、再发心肌梗死、心力衰竭再次入院、非计划性血运重建术)的独立预测因素(HR4.68，95%CI2.86～7.66，P<0.01)。

2.2 IMH

再灌注诱发微血管损伤，可表现为毛细血管屏障破坏、红细胞从毛细血管腔内溢出，发生IMH[32]。虽然IMH的机制仍未完全阐明，但与缺血-再灌注损伤密切相关[33]。IMH总是与再灌注伴随出现，若冠状动脉持续阻塞、不开通罪犯血管，则IMH将不会出现[34]。目前认为IMH的机制可能为：缺氧诱发内皮肿胀、细胞间连接受损，再灌注后损伤继续加重、基底膜降解、毛细血管的屏障作用消失，随后红细胞漏出到组织间隙，从而发生IMH[32]。漏出到组织间隙的氧合血红蛋白，依次代谢为去氧血红蛋白、高铁血红蛋白、含铁血黄素等降解产物。由于不同降解产物的顺磁性效应不同，在CMR图像上呈现的信号特点也不尽相同。T1、T2及T2*加权序列均可精准评估IMH，比较常使用的T2、T2*序列在心肌梗死后24 h以上表现为梗死区的低信号。CMR已经被认为是评价IMH的金标准[32]。

IMH的出现往往提示微血管的严重损伤，并与患者的长期预后密切相关。多项研究对AMI患者进行长期随访，结果均提示IMH与心室不良重构及心脏收缩功能密切相关[35-37]。另一项研究对304例AMI患者随访6个月发现，合并IMH的AMI患者，MACE(心源性死亡、再发心肌梗死、心力衰竭再次入院)发生率和死亡率都显著升高。更重要的是，在包含IMH、MSI、IS、MVO等多项CMR指标的多因素分析中，IMH是唯一能独立预测MACE的CMR测量指标(HR1.29，95%CI1.16～1.41，P<0.01)[38]。

3 全面评估心脏功能

心脏磁共振电影(cine cardiac magnetic resonance,cine-CMR)可通过连续扫描单层多相位图像，将其合成为心脏电影，来评估心脏功能。通过观察不同层面的电影图像，可以评价各心腔收缩及舒张运动、瓣膜功能，还可以精确测量收缩期及舒张期的室壁厚度、心腔大小、射血分数、射血量等心功能指标，准确评价心脏局部及整体的运动功能。CMR具有较高的时间、空间分辨率，能清晰显示心动周期中不同时相心内膜及心外膜的边界，而且还不易受到其他因素的干扰(如声窗对超声心动图的限制)，因此成为评价局部运动最准确的技术之一。

3.1 左心室整体运动功能

LVEF是评价左心室整体运动功能的经典指标，临床上常用二维超声心动图进行测量。与超声心动图相比，cine-CMR对LVEF的测量不仅具有更好的客观性，还具有更高的准确性和重复性[39-40]。作为经典的心功能评价指标，心肌梗死后LVEF水平可以有效预测MACE (死亡、再发心肌梗死、心力衰竭再次入院、非计划性血运重建)的发生。一项研究对110例AMI患者随访225 d发现，死亡的患者LVEF基线水平(心肌梗死1周内检测)较存活患者更低，Cox回归分析提示基线LVEF水平是MACE发生的独立预测因素(P=0.0057)[28]。类似结论在多项临床研究中也得到证实[7,41-43]。2014年发表的一项系统评价同时纳入AMI患者及冠心病疑诊患者共计25 497例，多因素分析结果仍表明LVEF是MACE的独立预测因素[44]。除了LVEF，CMR也能够准确测定其他反映左心室运动功能的指标，如左心室收缩末期容积、左心室舒张末期容积及左心室重量指数等，这些CMR指标同样在多项研究中被证实与AMI患者的预后具有相关性[45-46]。

3.2 右心室整体运动功能

由于右心室特殊的结构和位置，准确测量右心室功能相对比较困难，因而针对右心室功能的研究数量远低于左心室。CMR同样也可以对右心室的结构及功能进行评估。Larose等[47]对147例患者的研究发现，在AMI后6.7年，CMR所测的右心室射血分数与患者随后17个月内的死亡率有良好的相关性。然而，Grothoff等[48]对421例患者随访20个月后却发现，右心室射血分数与MACE的发生并无独立相关性。由此看来，右心室功能与AMI患者预后的相关性还需要更多研究进一步探讨。

3.3 局部室壁运动

心脏具有极强的代偿能力，有时AMI发生后，整体的心功能指标可以不受影响，而仅表现为局部室壁运动的异常。因此，量化评估室壁运动，有助于精准把握心肌梗死对心脏运动功能的影响。CMR心肌标记(CMR tagging)通过无创地在心脏影像中添加放射状、平行状或栅格状标记线，可精确测量局部室壁运动的改变[49]。由于标记线的相对位置随室壁运动而发生改变，分析标记线的形变程度，即可得到局部室壁运动的各项参数。

目前，通过CMR评价局部室壁运动来评估预后的研究相对较少。El Aidi等[44]对56项临床研究进行系统评价，也未能确定室壁运动异常(wall motion abnormality, WMA)是否在AMI患者预后评价方面具有临床价值。该研究领域还需要更多研究进一步探索。

本文综述了目前CMR技术在AMI预后评估中的应用。CMR能够准确地对心肌活性、微血管损伤、心脏功能进行定量评估。CMR检测指标，如IS、透壁节段数、MSI等，均与患者的长期预后具有极好的相关性。而MVO及IMH也可被CMR准确识别，MVO和IMH的存在强烈提示严重的微血管损伤和不良生存预后。此外，CMR还能全面评价心脏的整体和局部运动功能，其中LVEF与预后良好相关，而局部运动功能在预后评价中的价值还有待更多的研究进行验证。与传统的超声心动图、SPECT、PET等技术相比，CMR除了更加客观、精准、全面，还具有“一站式”“无辐射”等特点，因此在临床应用中具有更大的优势。

近年来，CMR的发展突飞猛进，许多过去较难评估的参数，如心肌应变、心脏扭转等力学指标和血流速度、血液流向等腔内血流动力学特点，如今都可以通过心肌标记、相位对比、四维成像等一系列CMR技术进行无创、定量且准确的评估[50-54]。在心肌梗死后的修复过程中，梗死局部心肌和健康心肌的功能恢复遵循不同的特点[55]，因而定量评价不同步心肌的运动，能更真实地反映梗死后心脏功能的改变。同时，精确评价心腔内血流的特点，也有助于进一步了解心肌收缩能力改变对心脏射血功能的影响。相比于传统的预后指标，心脏应变、腔内血流等参数更为精细和复杂，但却能为AMI评估预后提供细致而全面的参考信息。尽管目前有关心脏应变、腔内血流的预后研究还比较缺乏，但可以预见，通过全面分析心脏应变及血流特点，CMR将在AMI的预后评价中具有更广阔的应用前景。

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100034 北京，北京大学第一医院心内科(陆远、龚艳君、霍勇)；江苏徐州，徐州医科大学附属医院心内科(陆远)

霍勇，Email：huoyong@263.net.cn

R542.22

2016-11-28)