心房颤动心房纤维化与瘢痕的心脏磁共振成像研究进展

李晓丹 刘东婷 罗 南 刘家祎 李 宇 温兆赢

心房颤动是最常见的心律失常，其治疗仍然是一个挑战。心房颤动患者的主要病理生理特点包括：心室率(律)紊乱、心功能受损和心房附壁血栓形成[1]。心房颤动基质是心房颤动发生的病理生理基础，心房纤维化是重要的心房颤动基质，是心房颤动预后评估的独立预测因素。心房纤维化和心房颤动互为因果，形成恶性循环，导致病情恶化。心脏磁共振延迟强化成像(late gadolinium enhancement，LGE)是目前公认的无创性评估心肌纤维化的影像学手段[2]。心脏磁共振成像(cardiac magnetic resonance，CMR)凭借其良好的时间、空间分辨率，可以在体显示心肌组织特性，目前已经广泛用于临床缺血和非缺血性心肌病的诊断及随访的常规检查手段[3,5-7]。 但是，CMR对于心房纤维化的检查仍有很多挑战性，目前尚不能广泛应用于临床。心房壁很薄，心房颤动患者的心律不齐，大大增加了CMR对于心房纤维化显示的难度。本文对心房颤动患者CMR心房纤维化评估的进展做一综述，以期对临床中心房颤动患者的术前评估、术后随访及预后评估有所帮助。

1.CMR心肌纤维化成像技术

(1)心脏磁共振延迟强化成像 CMR-LGE所采用的通常是细胞外对比剂含钆的螯合物。钆螯合物对比剂具有典型的“延迟强化”效应，正常的心肌表现为黑色，而纤维化或瘢痕区域呈现明亮的白色。LGE 技术的基础依然是 MRI 中的 T1 成像技术。当钆对比剂经过胶原沉积增多且血管结构减少的病灶时，对比剂渗透速率降低，对比剂的排除相对于正常心肌组织延迟。在检查时流入效应(wash-in)在对比剂注射后几秒内就可观察到，而流出效应(wash-out)则需要几分钟后观察，这个时间在纤维瘢痕处会更长。 另一方面，心肌纤维化病灶处水含量高于正常心肌区域，因此，其钆对比剂相应增多。高细胞外容积使得纤维化区域的 T1 加权成像流入及流出速率更低，造成纤维化或瘢痕在 MRI 影像上表现为亮斑样区域[4]。

LGE-CMR的技术取决于反转时间的正确选择，可重复的左心房壁边界的识别，以及空信号正常心肌的正确识别[8]。LGE技术依赖于正常心肌的“零”作为参考组织，纤维化与正常心肌之间信号强度差异，使得纤维化被识别。在缺乏“正常”参考心肌的弥漫性心肌纤维化患者中，因为缺乏这种信号强度的对比差异，LGE的应用受到限制。因此，LGE的主要缺点是无法评估弥漫性心肌纤维化。

(2)T1 mapping成像 目前仍以MOLLI序列最常用。根据是否使用对比剂可分为无对比剂(Native T1)与注射对比剂后T1 mapping。Native T1反映的是心肌细胞和细胞外间质的混合信号。细胞水肿(如急性心肌梗死、心肌炎)和细胞外间质容积增大(各种纤维化及淀粉样沉积)是Native T1升高的主要原因。与 LGE 相反，T1 mapping成像是一项基于精确 T1 值的 MRI 技术。T1 mapping成像原理就是以 T1 弛豫时间做信号加权，而不同组织或细胞成分 T1 可能不同，MRI 采集到的信号本身是与 T1 的指数衰减相关，从而获得较准确的组织成分信息。

LGE 对于弥漫性纤维化无法识别，T1 mapping成像可以识别弥漫性纤维化，弥补了LGE的不足。 T1 mapping成像一般分成增强前 T1 相及增强后 T1 相，对于心肌纤维化病灶来说，其增强前 T1 信号升高，而增强后 T1 相信号降低。Roy等的研究显示，心房颤动患者的T1弛豫时间明显低于健康志愿者。且心房颤动患者消融术后T1时间相比于之前没有消融的心房颤动患者较低，表明消融后纤维化程度的增加。相对于可以定性局灶性纤维化的LGE-CMR技术，T1-mapping可以检测和量化弥漫性间质性心肌纤维化的程度[8]。虽然该研究显示左心房心肌的CMR-T1 mapping是可行的，但是该研究测量的是房间隔，并不是严格意义上的左心房壁。此外，心房颤动患者心律不齐，大大增加了获得清晰CMR图像的难度，左心房壁菲薄，降低了ROI测量的准确性。因此，左心房的T1 mapping成像挑战性很大。

(3)细胞外间容积分数 细胞外间质容积分数(extracellular volune fraction,ECV)是指细胞外间质容积占整个心肌容积的百分比。它是基于T1 mapping技术运用特定公式获得的一种新指标。计算公式为：心肌ECV=(1-HCT) (心肌ΔR1/血液ΔR1)；ΔR1=1/T1pre-1/T1post。T1pre及T1post分别指对比剂注射前后的T1值，HCT为当对比剂在血液和心肌细胞外间隙中浓度达到平衡时的血细胞比容[9]。不同于Native T1，ECV只反映心肌间质病变。因此，任何引起细胞外间隙扩大的病变(如瘢痕、弥散性纤维化、淀粉样变性及心肌水肿等)都可导致ECV值增大，其中胶原纤维比例增加是ECV值增大的主要原因。研究提示在排除其他间质病变(如淀粉样变)后，ECV可作为心肌纤维化最敏感的生物标志物，与组织病理学结果高度一致[10]。正常人的ECV约为21%～27%，与心肌间质状态改变有关，局限性纤维化、弥漫性纤维化、淀粉样变性的沉积及心肌水肿均可引起细胞外间隙的扩大即ECV的增加。所以ECV值可以间接的反映心房纤维化的程度。ECV的主要优点为减少了干扰因素。因为ECV测得的是心肌和血池增强前后的比值，消除身体脂肪百分比、肾功能、血细胞比容等影响，增加了不同磁场、不同机器和不同扫描时相等测得的ECV的可比性。ECV较平扫及增强后T1mapping更加稳定。其主要不足为正常心肌与患病心肌的ECV有较多的重叠，在诊断心肌病变特别是早期心肌病变时准确性及特异性较低。但是，ECV是肺静脉隔离术后患者心房颤动复发的最强预测因子[11]。

2.心房颤动患者心房纤维化的CMR评估

(1)CMR在评价心房颤动患者左心房结构重构中的价值 心房纤维化是致心律失常心房组织结构重构的标志[12]。心房颤动患者通常有左心房纤维化，且心房颤动患者心肌纤维化程度的增加与卒中风险以及导管消融术后心房颤动复发密切相关。在狗的模型中，心房纤维化区域的传导速度减慢，从而增加传导的异质性，这种异质性提供了单向传导阻滞和折返的基础[13]，对于心房颤动的起搏和延续是必不可少的。心房颤动患者左心房通常弥漫性纤维化，伴随左心房内膜电压降低[14]。研究表明：(1)LGE-CMR为评价心房颤动患者左心房组织重构的无创方法，可监测心房颤动病情的进展；(2)消融术前LGE-CMRI结果可预测消融术后心房颤动复发率[15]。此外，CMR还可以对左心房的结构、功能、肺静脉的解剖结构进行评估。左心房重构的患者，左心房体积增大，功能降低[16-18]。

(2)心房颤动患者射频消融术前评估 心房颤动患者是否适宜进行射频消融术？术后是否会复发？这些都是心房颤动患者选择是否进行射频消融术前需要考虑的问题。左心房纤维化的程度与射频消融术的效果是否有密切关系？Akoum等[19]通过CMR-LGE三维重建的图像绘制出左心房三维影像，使延迟强化的纤维化组织实现更好的可视化和空间定位。研究显示，延迟增强CMR显示的左心房纤维化部位与CARTO三维电标测的心房低电压区一致[20]。依据左心房纤维化量与左心房壁体积百分比将心房纤维化程度分为4个期：UtahI期<10%；utahII期(10%～20%)；utahIII期(20%～30%)；utahIV期>30%[21]。在临床上，采用这种分期方法有利于对患者心肌组织进行半定量评估，分期越高，心房纤维化的程度越重。犹他大学Nasir Marrouche等[22]进行的260例心房颤动患者延迟强化MRI检查显示，在1年内，88%的一期纤维化患者未发生心房颤动，II期、III期和IV期纤维化患者比例分别为69%、55%和45%。在第475天，一期到IV期纤维化患者心房颤动未复发的比例分别为86%、64%、51%和35%。心房纤维化是心房颤动复发的重要指标，纤维化程度每增加1%，心房颤动复发风险增加6%。在犹他II期和III期，随着患者心房纤维化体积增大，患者心律失常复发的风险改善程度降低。在LGE-CMR上纤维化分布的部位与心房颤动术后复发相关，左心房后壁、房间隔的纤维化预示着射频消融术的成功率会高。

(3)心房颤动患者射频消融术后随访 LGE-CMR能够评估消融术后消融瘢痕的部位和范围[23]。射频消融术后即刻进行LGE-CMR成像，左心房黑色无强化区预示着3个月后会形成瘢痕，心房颤动复发几率小[24]。术后瘢痕形成范围小、不完整的患者容易复发心房颤动。射频消融术后肺静脉口周围瘢痕形成是否完整，影响着心房颤动的复发率，如果LGE-CMR显示肺静脉口周围瘢痕形成不完整，对于心房颤动复发患者则指明了下次射频消融的消融点[25]。 此外，心房颤动消融术前纤维化与术后未被消融的残留纤维化的总量越大，心房颤动复发几率越大[26]。 CMR可以直观地显示术后瘢痕组织的位置、分布，有助于评估消融术是否成功，以及早期发现消融术相关的并发症。

3.总结与展望 综上所述，CMR通过心房纤维化定量评估，可以在射频消融术前对患者进行评估，对于左心房纤维化严重的患者，消融效果并不好，不宜进行射频消融术。对于射频消融术后的患者，CMR可以直观地显示术后瘢痕组织的位置、分布，有助于评估消融术是否成功，以及早期发现消融术相关的并发症，同时指导再次消融方案的制定。CMR的应用，有助于心房颤动患者个性化治疗方案的制定，提高消融术的安全性和效果。心血管影像发展日新月异[27-29]，由于心房壁的特殊结构以及心房颤动患者心律不齐造成左心房纤维化CMR评估的瓶颈，随着CMR技术的进步，LGE-CMR评估左心房纤维化会广泛应用于临床，T1-mapping及ECV做为定量评估心房纤维化的手段也会日臻完善，造福于患者。