基于CMR-FT机械离散在心肌疾病中的应用研究进展

张莉 马运婷 赵新湘

心肌疾病的发病率逐年增加，且发病越来越趋于年轻化，各种心肌疾病的预后与主要不良心血管事件（major adverse cardiovascular event,MACE）的发生密切相关，MACE主要包括心肌梗死、室性心律失常、心力衰竭等。机械离散是衡量整个心动周期心肌收缩区域异质性的指标[1-2]，可更细微地反映心肌结构和电生理的改变，从而更早期评价心功能、心肌形变和电传导等，有助于对缺血、非缺血性心肌病引起的心律失常等MACE的风险分层和治疗策略的选择[3]。

1 机械离散的概念和评价方法

1.1 概念 机械离散为应变衍生参数。其最早的应用是基于斑点追踪衍生的超声心动图。心肌收缩的异质性是由心肌电传导特性的区域差异引起的，可能与心肌的机械特性和电离散有关，这种心肌电离散是由传导缓慢的区域所引起，导致心肌的电传导不稳定，故而称之为机械离散[4-6]。机械离散在超声心动图上被定义为从心电图的Q/R波起始到左室各节段的负应变峰值时间的标准偏差[3]。在心脏磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）中，机械离散被定义为左室16个节段心肌应变达到峰值时间的标准差[2]。机械离散值越小，心肌电传导达到心肌兴奋时间越短，心肌功能越好；机械离散值越大，心肌电传导时间越长，心肌功能越差。目前尚无确定的正常值或异常值，但针对确切疾病的研究表明,其有最佳截断值,如早期一项关于左室机械离散的研究[1]显示，左室机械离散值>70 ms且放置植入型心律转复除颤器（implantable cardioverter-defibrillator，ICD）的病人比左室机械离散值<70 ms且植入ICD的病人心律失常发生率更高。一项对缺血性心肌病的研究[7]发现，左室机械离散值>53.5 ms的病人心肌瘢痕发生率更高，心功能也越差。

1.2 评价方法 目前机械离散多采用超声斑点追踪技术评价，但其空间分辨力较低，其影像质量易受操作者干扰，且后处理软件之间测量差异较大，准确性有待提高。CMR可提供高空间分辨力和高信噪比影像，可多方位多序列成像，且具有将心肌组织学的宏观表现和病理细胞分子学的微观表现相结合的优势。Yang等[8]研究显示，相对于超声心动图，CMR更有助于心肌疾病的分类，并可对临床初诊的心肌病进行重新分类，从而可改变治疗策略。CMR一站式检查不仅可对心脏的形态、功能、血流灌注进行评价，还可对心肌形变进行高度可重复的追踪。理论上，CMR测量的心肌机械离散更准确。CMR应变包括组织标记、CMR组织特征追踪（cardiac magnetic resonance-feature tracking,CMRFT）、梯度回波心肌标记、谐波成像等多种技术。其中CMR-FT相对便捷，应用较多，目前被认为是评价心肌形变程度及功能状态的首选方法，可以准确评价心肌运动障碍，早期发现心肌疾病的应变异常[9-10]。基于CMR-FT测量左室机械离散是将CMR获得的心脏电影影像通过心血管后处理软件CVI42 V5.13.7（加拿大圆心血管影像有限公司）处理获得左心室16个节段应变峰值时间，再计算出16个节段峰值时间的标准偏差百分比，即机械离散值，这与Muser等[2]研究的获取方法相一致。相对于其他左室应变指标，如整体纵向应变、整体周向应变、应变率等，左室机械离散不仅能评价心肌的形态、功能和应变，还能评价心肌电传导的差异性。

2 CMR-FT机械离散在心肌疾病中的应用研究进展

2.1 缺血性心肌病 缺血性心肌病是由于冠状动脉粥样硬化所致心肌供血不足引起的心肌梗死和纤维化，其临床特点为继发心力衰竭、恶性心律失常或心源性猝死（sudden cardiac death，SCD）。心肌缺血和梗死可能引起心肌非同步性收缩，导致心肌收缩及舒张功能异常[11]，同时还会引起心肌电特性的改变，导致心肌电传导出现异常。左室机械离散不仅与左室收缩和舒张功能障碍有关[12]，还与心肌细胞病理生理改变有关，比如心肌梗死后可发生心肌细胞的缺血、坏死、纤维化、电传导异常等导致的心肌电生理活动异常[13-15]。因此，机械离散不仅可以反映心肌功能应变，还能反映心肌电传导异常，在心肌疾病的临床应用中是一个潜在的新参数指标。

2.1.1 心肌梗死 心肌梗死后心肌组织的异质性增加，包括坏死的心肌、梗死后纤维化及代偿性肥大的心肌，导致心肌收缩和电传导异质性增加，因此心肌梗死后机械离散值会明显增加。Muser等[2]研究首次运用CMR-FT获得的机械离散评估ST段抬高型心肌梗死（ST-segment elevated myocardial infarction,STEMI）的患病率、预后及机械离散与STEMI的相关性，结果表明机械离散是评价STEMI心肌损伤程度的指标，可提供显著、独立的长期预后信息。也有研究[12]表明左室机械离散是STEMI的有效预测因子。Haugaa等[5]研究显示联合机械离散和整体纵向应变可以改善心肌梗死后接受ICD病人的预后，特别是对于左室射血分数（left ventricular ejection farction，LVEF）超过35%且未满足ICD的病人。机械离散可成为预测心肌梗死及改善心肌梗死后ICD病人预后的新参数指标。机械离散能早期预测心肌缺血，且还能预测心肌梗死导致的MACE[16]。基于CMR-FT获得的机械离散在临床上可以指导医生选择合适的治疗策略，在STEMI病人中血管紧张素转换酶抑制剂或血管紧张素受体阻滞剂使用量的减少以及整体纵向应变的减小与左室机械离散的延长显著相关[17]。因此左室机械离散有助于心肌梗死的风险分层，可将左室机械离散作为心肌梗死风险评估的参考指标，从多维度多参数对疾病进行评价及相关治疗。

2.1.2 心律失常性疾病 室性心律失常（ventricular arrhythmias，VA）是心肌梗死病人的MACE之一，并与其他MACE（心力衰竭、SCD）密切相关。机械离散可反映电传导的差异，因此可用于VA的风险评估。有研究[18]表明，在中年人群中，冠心病和高血压病人机械离散值增加与恶性心律失常和SCD的风险升高相关。VA在很大程度上起源于心肌瘢痕内部和周围的电活动不均匀区，机械离散正好可以检测到此区[19]。在缺血性心肌病病人中，机械离散的严重程度与随访期间发生的VA相关，而且机械离散是目前预测心肌病较好的指标，对心肌梗死的预测价值明显优于射血分数和整体纵向应变[1,3]。严重左室功能不全的LVEF（LVEF<35%）是预测心脏病病人VA的有效指标，但LVEF对心肌病的预测也存在一定的局限性，包括对心率、平移运动、几何假设和重现性的影响[20]。因此，机械离散可能是预测心律失常性疾病和心肌疾病的较好参数。此外，在SCD的病人中，LVEF>35%的病人并不少见[21]。心肌纤维化的存在是导致心律失常的因素，心肌纤维化带来的组织异质性导致心肌电传导和收缩的不规律，机械离散可早期反映这种微观心肌电传导和收缩的差异性[22-23]。而且与超声心动图和CMR-FT衍生的其他参数相比，左室机械离散的增大对全因死亡率和ICD治疗的终点事件具有明显的预测价值[7]。因此机械离散不仅可以早期预测VA，还可指导临床医生对病人进行早期干预，减少MACE的发生，提高病人的远期生存率及改善预后。

2.2 非缺血性心肌病 非缺血性心肌病是指在无显著冠状动脉疾病的情况下，伴有心室功能不全的心肌疾病[24]。非缺血性心肌病表现为左心室功能障碍，可伴有心室扩张或心肌肥厚。由于心肌进行性损伤，导致心室功能障碍、心律失常、心力衰竭等，机械离散可反映心室功能，预测心律失常，并与心力衰竭的预后有关。Kosiuk等[25]研究首次将机械离散应用于非缺血性心肌病病人，结果显示，20例非缺血性心肌病病人中，有11例出现了室性心动过速或室性颤动；与没有心律失常的病人相比，有室性心动过速或室性颤动病人的机械离散值更高，表明机械离散值的升高与长期随访非缺血性心肌病期间发生的VA显著相关；研究还显示机械离散也可作为临床决策的参考指标，在非缺血性心肌病病人中，新诊断的心力衰竭后植入ICD的最佳时机及最佳LVEF临界值仍未明确，而机械离散可为此类病人提供额外的信息以指导ICD植入的临床决策。没有血清学和CMR检查，非缺血性心肌病可能被误诊为缺血性心肌病或特发性心肌病，这些疾病的治疗方法不同，从而导致无效治疗。因此，机械离散对预测非缺血性心肌病发生心律失常性疾病和选择临床治疗决策具有重要价值。

左室机械离散在非缺血性心肌病的应用研究中，与肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy,HCM）相关的研究相对较多。有研究[26]对31例由MYBPC3-Q1061X突变引起的HCM病人进行研究，结果显示11例发生了非持续性心动过速，而且发生非持续性心动过速的HCM病人的机械离散值[（93±41）ms]较无非持续性心动过速HCM病人的机械离散值[（50±18）ms]显著增高，表明左室机械离散可较好地区分有无非持续性心动过速的HCM病人，机械离散可能是评价VA易感性的独立指标。HCM病人的预后差异很大，HCM也是年轻病人SCD最常见的原因之一，心室的不均匀收缩与SCD有关，亦可引起心肌变形，进而引起机械离散的变化[27]。因此，机械离散可反映SCD的心肌变化，从而对HCM有潜在的预测价值，也可能是预防非缺血性心肌病病人SCD的一个潜在参考指标。HCM的另一并发症是进行性心力衰竭，机械离散与心力衰竭的预后相关[28]。HCM的典型病理特征包括心肌细胞紊乱、小血管病变和心肌纤维化，从而会引起肥厚心室节段发生应力变化，机械离散可反映心肌变形和纤维化程度[6]。联合左、右室的机械离散可改善HCM中心律失常的风险分层[29]，机械离散值增高与HCM病人并发症的发生风险密切相关，这可为临床诊疗提供重要的信息，从而减少HCM病人的并发症，改善HCM心律失常的风险分层。

3 CMR-FT机械离散的应用局限性及前景

目前基于CMR-FT的机械离散在心肌疾病中的应用尚处于起步阶段，仍存在一些局限性，如后处理软件的不同、尚无前瞻性大样本多中心的研究、机械离散的应用机制尚未完全明确等。但理论上机械离散反映的是心肌各区域收缩的异质性，并与电传导的差异相关，因此可更早期反映心肌收缩功能和心肌电生理的异常，从而更好地评价心肌功能的改变，有助于对MACE的风险分层。此外，机械离散通过后处理获得，并不需要增加额外的扫描序列，结合CMR组织特征成像，可为心肌疾病治疗策略的选择提供额外有价值的信息，具有良好的应用前景。综上，基于CMR-FT的机械离散从微观的角度评价心肌机械收缩和心电活动的异质性，有助于对心肌疾病的心功能评价、MACE风险分层的预测及治疗策略的选择等，对指导临床治疗具有积极的意义。