CMR用于评估ACS患者PCI术后心功能改善的研究现状

耿叶 孙林，2

(1.昆明医科大学研究生院，云南 昆明 650032；2.昆明医科大学第二附属医院心血管内科，云南 昆明 650032)

冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary atherosclerotic heart disease，CHD)是冠状动脉血管发生动脉粥样硬化病变而引起血管腔狭窄或阻塞，造成心肌缺血、缺氧或坏死而导致的心脏病，临床中可大致分为稳定性冠心病和急性冠脉综合征(acute coronary syndrome，ACS)。CHD在全球心血管疾病中发病率和死亡率居高不下[1]，自1977年Andreas Grüntzig引入血管内球囊成形术治疗CHD后[2]，历经从裸金属支架到目前药物洗脱支架四十余年的发展，经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)现已成为治疗CHD的主流方式，在ACS患者中更为突出。虽然许多ACS患者出院后严格遵循指南所推荐的CHD二级预防用药，死亡率有所下降，但死亡风险仍高于一般人群[3-4]。如何更好地运用临床辅助工具评估ACS患者心脏结构及功能，进一步指导临床用药从而改善现状显得尤为重要。

目前临床评估PCI术后患者心脏结构及功能的心脏影像学检查多种多样，常用的检查包括经胸超声心动图、心脏磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)、单光子发射计算机断层成像、放射性核素显像以及正电子发射断层成像等检查方法。其中经胸超声心动图使用简单、便捷且安全，可动态观察心脏的结构及功能，但无法获得局部心肌灌注情况；放射性核素显像、单光子发射计算机断层成像以及正电子发射断层成像等可用于评估心肌缺血范围和存活心肌比例，但会让患者暴露于电离辐射中[5]。上述几种辅助检查均有其优缺点，ACS患者病情复杂，经PCI后心脏的功能及预后需更直观且具体的检查来评估、判断，近年来CMR逐渐成为评估心脏结构以及功能的金标准，具有较强的诊断及预后价值[6]。

CMR是一种多功能的、无创的、无辐射的、空间分辨率较高的成像方式，可在一次检查中对心脏功能和多个解剖参数进行综合评估[7]，可提供心脏组织层面的全面视图，通过应激灌注、心脏电影和钆延迟增强成像从而评估心脏结构、功能、室壁运动情况、心肌缺血、心肌梗死范围大小(infarction size，IS)和心肌存活能力，还可评估心肌组织学特征，如水肿、纤维化和微血管损伤等[6]。不少研究[8]表明，CMR衍生的参数还具有一定的预后价值，对患者风险分层也很重要。本文将阐述利用CMR评估ACS患者行PCI术后心功能改善的研究进展。

1 CMR在急性ST段抬高心肌梗死患者PCI术后的评估及研究进展

急性ST段抬高心肌梗死(ST segment elevation myocardial infarction，STEMI)作为ACS中比较危急的一类，经PCI后病死率及致残率均有所下降，但患者术后的预后以及后续治疗仍需持续关注。CMR不仅能准确计算心功能指标，还能对危险区(area at risk，AAR)、心肌内出血(intramyocardial hemorrhage，IMH)、IS与微血管阻塞(microvascular obstruction，MVO)、心肌细胞外容积(extracellular volume，ECV)分数等进行定性、定量分析[9]，为临床工作者提供更多参考信息。众多临床研究[10]指出上述磁共振参数对STEMI患者预后的评估具有较好的指导意义。

1.1 梗死危险区域

AAR是梗死动脉支配的心肌区域，包括可逆性的损伤心肌和梗死心肌。心肌梗死后，梗阻血管支配区域的心肌氧气供需失衡导致局部心肌缺血，从而引起心肌局部代谢以及结构的改变[9]。

检测STEMI后AAR的CMR技术包括T2加权成像、T2*加权成像、T2 mapping、T2*mapping、T1 mapping等。这些图像检测获得的AAR值，对后续联合IS计算出心肌存活指数以及指导进一步及时挽救存活心肌具有重要意义[10]。

1.2 心肌IS大小

IS可通过CMR心肌延迟强化(late gadolinium enhancement，LGE)序列定量评估，通常用梗死病灶占左心室心肌总体积或总质量的百分比表示。钆造影剂不能通过完整的细胞膜，急性心肌梗死后细胞膜破裂，造影剂可进入这些破裂细胞；陈旧性心肌梗死细胞外间隙会扩大，胶原沉积以及残余的完整心肌细胞数量相对较少，在给药后，造影剂也可从血管内进入细胞外间隙。在伪平衡状态下，急性或陈旧性心肌梗死区域的造影剂浓度高于正常心肌，在CMR上可表现为LGE[11]。心肌细胞的再生能力低，不可逆受损的心肌细胞最终可被纤维组织瘢痕替代，心肌IS的大小可反映心肌梗死的严重程度，是左心室不良重塑和患者预后的决定因素。

1.3 IMH

尽管STEMI患者的罪犯血管经PCI术可成功再通，但在一些临床与基础的研究中仍发现梗死区域存在IMH。当STEMI后心肌的微循环严重受损，与此同时血管壁的完整性被严重破坏，大量红细胞可外溢进入心肌内，这种微血管不可逆损伤的缺血心肌再灌注可能引起IMH。在CMR上可利用血红蛋白分解产物——脱氧血红蛋白的顺磁特性，在药物再灌注和机械再灌注后观察到，在T2*加权成像或T2*mapping图像上表现为低信号核心区[12]。IMH与MVO有着密切的关系，IMH的存在很可能反映了更大范围的细胞损伤，导致更严重的心室不良重塑和更差的预后。目前IMH的影响机制尚待研究，未来可在保持微血管完整性的前提下通过减少IMH来改善STEMI患者的预后。

1.4 MVO

虽然PCI可使心外膜梗死相关的冠状动脉再通，显著降低STEMI患者术后再灌注的急性死亡率，但梗死区域心肌微循环仍未能得到有效再灌注，仍有相当多的患者(30%～50%)存在心肌灌注异常，这种现象被称为MVO，并且会影响心脏结构、功能及预后。例如心肌梗死面积增大、收缩功能降低、收缩功能恢复不良和心室不良重塑增加[11，13]。CMR上的钆造影剂早期增强(early gadolinium enhancement，EGE)和LGE序列图像均可显示MVO，表现为强化区内的低信号核心区。

Symons等[14]在研究STEMI患者心肌梗死后早期CMR参数是否比以往的预后因素具有更好的预后价值时发现，MVO是STEMI患者血运重建的重要预后因素；也有报道称若CMR上检测出MVO，心肌梗死6个月后心室不良重塑及患者死亡的风险均会增加[15-16]。van Kranenburg等[17]在研究CMR评估STEMI患者MVO和IS的预后价值中发现，50%的STEMI患者行首次PCI再灌注后存在MVO，MVO、IS、左室射血分数为主要不良心血管事件(major adverse cardiovascular event，MACE)的预测因子，对临床危险因素评估具有附加价值，MVO同时与心源性猝死相关。在对多个随机试验[18]中患者资料进行重新分析后表明MVO为STEMI患者提供了相关的预后信息，CMR上IS的测量为MVO评估提供了补充信息，因此在PCI术后早期行CMR检查获得相关参数对评估患者心脏功能及预后极其重要。未来的临床试验可更深层次地研究MVO及IS，寻找更优的治疗方案。

1.5 MVO与IMH的关系

经PCI术后的STEMI患者在CMR图像上MVO和IMH的发生率和严重程度会随时间而变化，有研究表明，心肌梗死面积较大的患者更易发生MVO和IMH，伴有MVO的STEMI患者预后较无MVO的患者差，同时伴有MVO和IMH的STEMI患者预后最差[19-20]。另有研究[19，21]表明，STEMI患者行PCI再灌注后，CMR上EGE图像显示MVO的发生率为60%～65%；LGE图像上显示MVO的发生率为50%～55%，IMH发生率为35%～40%。Hamirani等[21]发现LGE图像上显示MVO的特异度和预测价值均高于EGE，且IMH与LGE显示的MVO的相关性明显高于其与EGE显示的MVO的相关性。Carrick等[19]利用T2*mapping成像技术(无创评估组织内血氧含量变化的定量成像技术)对286例伴IMH的STEMI患者资料进行分析，结果显示286例患者在LGE图像上都检出MVO。究竟是MVO导致内皮细胞损伤从而造成血液渗漏，IMH仅是MVO严重程度的标志，还是IMH压迫血管导致或加重MVO的相关机制仍需进一步研究。最有可能的是，MVO和IMH只是同一病理生理关联的两种表现。IMH是冠状动脉微血管结构损伤，反映了严重的缺血再灌注损伤形式，但MVO与IMH二者的关系尚不清楚，需进一步探索，对临床指导用药有重要意义。

1.6 LGE

研究心肌活性依赖于使用钆造影剂，与固有的T1 mapping对比，这会导致心肌组织的对比增强。钆造影剂在坏死和纤维化心肌中的聚集浓度比正常心肌组织高，导致病变区的T1信号高于正常心肌组织，这种现象被称为LGE。钆造影剂可缩短T1图像上健康和病变心肌的成像时间，使其在注射后立即增强。然而，健康组织和病变组织具有不同的对比冲洗时间，在注射后的某个时间点，钆造影剂已基本从健康组织中冲洗出来，但仍保留在细胞外间隙扩大的病理区域[7]。

急性心肌损伤如急性心肌梗死、急性心肌炎时，心肌细胞细胞膜破裂，钆造影剂可通过受损的细胞膜弥散入细胞内，加之间质水肿，导致细胞外间隙增大，使局部钆造影剂浓度增高。慢性心肌损伤如慢性心肌梗死、非缺血性心肌病时，心肌细胞已被纤维瘢痕组织所取代，胶原纤维间的组织间隙与正常心肌细胞间的组织间隙相比明显增大，钆造影剂也会在瘢痕区出现聚集。CMR能评估有CHD病史的患者是否存在非缺血性病因。LGE图像所显示的范围、定位和模式以及对局部室壁运动和左心室收缩末期容积指数的影响之间的关系可区分非缺血性和缺血性心肌病的病因[22]。

“无复流”现象是急性心肌梗死LGE的一种特殊表现形式，常发生在急性心肌梗死的急性期或亚急性期，表现为在透壁性LGE高信号的基础上出现心内膜下无信号或低信号带，主要原因是微循环障碍、心肌坏死或严重水肿压迫壁间血管，引起组织低灌注。无复流区域的大小依赖于钆造影剂注射后图像采集时间，图像采集越早，无复流区域越大。LGE成像在STEMI患者中应用较广泛，在心肌细胞多种损伤及病变中发挥重要作用，更好地掌握其成像特点及原理有助于更好地了解经PCI术后患者心脏结构的演变，对临床指导用药获益巨大。

1.7 ECV

在CMR检测中获得的ECV值是反映各种心肌组织特征的定量值，有助于评估心肌纤维化，尤其是心肌纤维化的程度[23-26]，ECV分数是基于T1 mapping技术计算出的一种相对稳定的参数指标，其大小与心肌纤维化密切相关。ECV的计算是在CMR成像基础上获得心肌及血液中在造影剂注射前及注射后的T1值，当造影剂在血液和心肌细胞外间隙中的浓度达到平衡时，联合患者血液标本中获得的血细胞比容，通过相应公式就可计算心肌ECV[27-28]。

ECV已广泛应用于心血管成像领域，在无创评估心血管疾病中远端心肌弥漫性纤维化、梗死后重构等方面显示出巨大的潜力[29]。在心肌梗死早期出现的心肌水肿是急性和慢性心肌梗死的鉴别特征，非造影剂的T1 mapping比以往的T2加权成像更敏感地识别急性心肌损伤，而梗死后出现的心肌纤维化改变在LGE成像上呈现出典型的内膜下透壁性强化。由于梗死后发生心室重塑，在远离梗死位置心肌的纤维化会引起细胞外间隙改变。利用ECV能对梗死及远离梗死部位心肌进行量化评估，从而有效识别出梗死后心肌范围，并且可检测出由于心室重塑导致远离梗死区的心肌的改变[30]。

在Garg等[31]的研究中探讨了急性期应用ECV值能评估STEMI患者最终的心肌梗死灶大小，且发现急性期ECV值≥0.46能预测陈旧性心肌梗死灶的大小，也再次表明ECV能作为LGE序列检查的补充，被用来评估心肌梗死灶的大小。Garg等[32]也发现梗死区对侧180 °的心肌节段ECV值的升高还可能与受损心室壁增厚、左心室舒张末期容积变化等有关，但ECV值能否独立预测这些事件及左心室负性重塑的发生有待进一步探讨。Carrick等[33]发现STEMI患者梗死区对侧180 °的心肌节段的平扫T1值较高，其与左心室舒张末期容积变化有关，且与MACE独立相关。Reinstadler等[34]对STEMI患者随访6个月也发现对侧心肌的平扫T1值升高与MACE独立相关。由此可见，ECV值和T1 mapping序列T1值可能会成为临床判断STEMI患者预后及危险度分层的重要指标，但需多中心研究进一步证实。

2 CMR在急性非ST段抬高心肌梗死及不稳定型心绞痛患者PCI术后的评估及研究进展

急性心肌梗死时CMR上心肌细胞T1和T2值升高的机制可能与涉及缺血和梗死心肌的组织流动水含量增加(即心肌水肿)有关，大多数急性心肌梗死的T1/T2研究集中于STEMI患者。然而，在急性非ST段抬高心肌梗死(non-ST segment elevation myocardial infarction，NSTEMI)患者中，心肌的组织学变化可能较STEMI患者轻，且T1和T2序列在该临床环境中的表现可能不明显。在无高危特征的NSTEMI患者中，侵入性治疗通常被推迟至72 h[35]，若在这段时间内获得CMR，可在确认诊断方面发挥重要作用，并可确定罪犯血管区域以及是否有大面积梗死心肌存在。在一项通过T1 mapping和T2 mapping检测识别NSTEMI患者心肌损伤的研究[36]中指出，在NSTEMI患者中，T1 mapping和T2 mapping可检测到冠状动脉造影未能识别的无明显狭窄的心肌水肿，反之亦然，在一些多血管疾病的病例中，CMR可更好地确定梗死相关动脉的范围。因此，T1 mapping和T2 mapping或许能在NSTEMI患者的评估中提供与冠状动脉造影互补的信息，更好地指导冠状动脉介入治疗。

Smulders等[37]发现对于NSTEMI患者来说，结合CMR以及冠状动脉CT的新型诊断策略可减少侵入性冠状动脉造影的数量，同时趋避了冠状动脉造影不能显示微循环功能等的缺点，对临床结果无不利影响。Kwong等[38]研究了在急诊科出现急性胸痛但无诊断性心电图的患者CMR的诊断效能。他们报道称CMR对NSTEMI的诊断特异性较高，在85%的患者中，CMR结果优于第二次肌钙蛋白结果。CMR检测NSTEMI的敏感性高于心肌梗死溶栓治疗风险评分、初始肌钙蛋白I、峰值肌钙蛋白I和心电图证据，是ACS的最强预测指标，对临床参数具有独立的诊断价值。在室壁运动受损、LGE和心肌灌注的3个MRI参数中，室壁运动改变是ACS最有力的诊断参数。CMR的众多参数及相关的图像，包括本文未提及的灌注曲线及灌注参数，不仅可应用于STEMI患者中，还可运用于NSTEMI及不稳定型心绞痛患者，甚至整个ACS患者。不稳定型心绞痛介于稳定型心绞痛及急性心肌梗死之间，在CMR方面的研究仍需进一步探究，通过获得上述CMR参数得到的信息更加全面，能更好地指导手术及后续临床相关用药。

3 总结与展望

虽然CMR技术具有上述优势对临床诊断及治疗获益巨大，但其也具有一定劣势，如行磁共振检查存在禁忌证，例如幽闭恐惧症、具有体内金属植入物、心脏起搏器植入后等均不能完成扫描；同时由于CMR扫描需较长的时间、多次长时间闭气以及造影剂注入，需患者的高度配合，一些心功能较差、不能平卧、严重的心律失常、肺功能和肾功能严重受损的患者难以完成检查。ACS患者在PCI术后，心脏结构与功能的改善是临床工作者重点关注的问题，CMR在PCI术后的运用提高了对梗死心肌、存活心肌和远端心肌改变的认识，并且为心肌IS大小、MVO和IMH对临床预后的影响提供参考。ACS患者的心脏功能及组织结构均受到了不同程度的损伤，患者术后的恢复情况也大不相同，CMR在ACS患者中的应用需经过严格的评估，未来随着CMR技术的发展将可能逐步克服这些缺陷，提高CMR临床应用的实用性，以期在不久的将来被用作对患者进行风险分层、指导治疗和改善临床预后的工具。