T1 mapping技术用于心脏疾病危险分层及预后评估研究进展

刘 茜，王 珍，孙应实

(北京大学肿瘤医院暨北京市肿瘤防治研究所医学影像科 恶性肿瘤发病机制及转化研究教育部重点实验室，北京 100142)

近年来，心脏MR(cardiac MR， CMR)技术已广泛用于评价心脏疾病。其中T1 mapping发展迅速，可通过测量T1值和细胞外容积分数(extracellular volume fraction， ECV)反映心肌损伤程度，用于评价心肌水肿和心肌纤维化等具有较大优势，为进一步深入理解各类心脏疾病的病理机制提供了重要途径。本文就T1 mapping技术用于心脏疾病危险分层及评估预后的研究进展进行综述。

1 T1 mapping技术原理

目前T1 mapping使用最为广泛的是改进Look-Locker反转恢复(modified Look-Locker inversion recover， MOLLI)序列，与传统Look-Locker序列相比扫描时间更短、图像质量更佳[1]。平扫T1 mapping无需使用外源性对比剂，用于肾功能不全患者安全性较高。另外，通过计算平扫T1值、增强后T1值及血细胞比容可得到ECV。计算ECV涉及心肌、血池增强前后的T1值，并以红细胞比容进行校正，能客观反映细胞外基质的扩张程度，且受MR设备场强、对比剂剂量和扫描时间的影响较小。

2 T1 mapping组织特征成像的病理基础

影响T1值的病理因素包括心肌纤维化、心肌水肿及异常物质沉积。心肌纤维化可根据发生部位而分为局限性和弥漫性纤维化，前者主要见于心肌梗死，后者可见于原发心血管疾病和系统性疾病累及心脏时，常引起心肌T1值升高。心肌水肿主要见于心肌梗死、心肌炎等急性发作性心脏疾病，可致T1值异常增高。不同物质对心肌组织T1值的影响不同。通常情况下铁与脂肪可致T1值降低，前者如心肌梗死合并出血、血色病，后者如心肌脂肪样变、法布里病；而淀粉类物质会造成T1值增高，如心脏淀粉样变。增强后T1值与细胞外间质容积相关，扩张的细胞外基质使更多钆对比剂聚集于此，导致T1值降低；但受对比剂剂量、清除率及红细胞比容等影响，其稳定性较差。ECV增高不仅见于心肌纤维化，心肌水肿、异常物质沉积、血管通透性增加或毛细血管密度增加也可致ECV增高，故解读ECV时需结合疾病的病理生理状态。

3 T1 mapping技术用于心脏疾病

3.1 心肌梗死 BULLUCK等[2]发现，平扫T1 mapping识别急性心肌梗死患者危险心肌的能力与T2 mapping相当，而增强T1 mapping识别梗死心肌的能力与钆对比剂延迟强化成像(late gadolinium enhancement, LGE)相当，即单一T1 mapping技术可满足评价心肌梗死严重程度与范围的需求，为其临床应用提供了有力证据。此外，T1 mapping技术也用于研究心肌梗死远处心肌。CARRICK等[3]研究结果显示，急性期冠状动脉介入治疗后，早期远处心肌平扫T1值异常升高与心肌炎症活动相关，而心肌梗死后远处心肌的炎症活动对于左心室重构具有重要影响；随访6个月发现，急性期远处心肌平扫T1值越高(>969 ms)，则发生心血管不良事件与死亡的风险越高。目前临床上LGE仍是检测心肌梗死的最常用影像学方法，但T1 mapping技术无需使用对比剂，对合并肾功能不全患者更具优势。

3.2 心肌病

3.2.1 肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy， HCM) 包括HCM在内的多种非缺血性心肌病均存在弥漫性心肌纤维化。T1 mapping技术可定量评价弥漫性心肌纤维化，以弥补传统LGE技术对弥漫性纤维化敏感度较低的不足。最近一项研究[4]显示，ECV是预测HCM患者心脏不良事件的强有力的影像学指标，ECV每增加3%，预示主要终点事件发生风险增加1.374倍。HCM形态学表现易与高血压所致心肌肥厚相混淆，影像学鉴别诊断存在一定难度。HINOJAR等[5]纳入HCM患者、高血压患者及HCM致病基因携带者，通过T1 mapping技术与健康对照进行对比；结果显示，HCM组平扫T1值与ECV均高于高血压组，平扫T1值鉴别效能最佳，曲线下面积(area under the curve， AUC)为0.97，敏感度为96%，特异度为98%，提示T1 mapping技术可为临床鉴别诊断HCM及判断预后提供依据。

3.2.2 扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy， DCM) DCM既可以是各类心脏疾病的终末期表现，也可单独出现，即特发性DCM[6]。弥漫性心肌纤维化是DCM左心室重构的重要环节，最终导致心肌收缩功能障碍及心血管不良事件。HONG等[7]发现，未表现LGE的DCM患者ECV明显高于正常对照，且与出现LGE的患者相当；ECV越高，左心室射血分数(left ventricular ejection fraction， LVEF)降低越显著(r=-0.525，P=0.021)，提示心肌纤维化可引起左心室收缩功能受损。此外，T1 mapping用于评价DCM患者临床风险、预测远期生存率也显示出较高的应用价值。一项针对240例DCM患者的中位时间近4年的随访研究[8]发现， ECV越高，随访过程中发生心血管不良事件的风险越高，且不受左心室收缩功能影响；提示ECV是预测DCM患者远期生存情况的重要因素，其临床价值或优于LGE和平扫T1 mapping。

3.2.3 心肌炎 心肌炎可根据病程，分为急性和慢性心肌炎；其急性期病理改变主要为心肌细胞水肿、坏死，炎症细胞浸润；慢性期则主要为纤维瘢痕形成。目前临床诊断心肌炎有一定困难，而CMR检查在辅助诊断方面具有重要作用。一项基于53篇心肌炎相关研究的Meta分析[9]结果显示，CMR参数中，T1值诊断心肌炎敏感度最高，敏感度达82%，特异度达87%。最新版路易斯湖标准已将T1 mapping改变列为诊断心肌炎的标准之一[10]。此外，ECV用于评价心肌炎心肌损伤也具有重要价值，利用T1 mapping技术可见，心肌炎急性期至慢性期，心肌平扫T1信号逐渐降低，ECV亦逐渐降低并趋于稳定。既往研究[11]认为根据ECV可预测心肌炎患者预后，无论有无LGE或LVEF降低，ECV≥35%者发生心血管不良事件的风险均增高，显示出ECV预测心肌炎患者预后具有独立价值。

3.3 心脏瓣膜病 主动脉瓣狭窄是较常见的心脏瓣膜病，长时间射血阻力过大可诱发或加重心肌微循环障碍，继发心肌细胞凋亡及间质纤维化。CHIN等[12]发现，随着主动脉瓣狭窄程度加重，主动脉瓣狭窄患者ECV增高，而ECV越高意味着远期预后越差。LEE等[13]指出，平扫T1值是预测预后的独立因素(风险比=1.28，P=0.003)，无论左心室心肌是否出现LGE，平扫T1值增高者预后均较差。近年来，T1 mapping技术不仅用于评价心脏瓣膜病继发性早期心室重构改变，也可评价瓣膜置换术后左心室逆向重构情况[14]。LEE等[13]发现，主动脉狭窄患者中，术前平扫T1值越高者预后越差；主动脉瓣置换术后，中危组预后有所改善，但与低危组无明显差异，而高危组预后改善不明显。由此可见，T1 mapping技术用于评价主动脉瓣狭窄患者心肌纤维化及预后有较高临床应用价值。

3.4 系统性疾病累及心脏

3.4.1 高血压性心脏病 高血压时，体循环压力升高，导致左心室后负荷加重，尤以长期高血压和血压控制不良者为著；后继可发生不同程度左心室肥厚与舒张功能障碍，左心室肥厚增加高血压患者因心血管疾病死亡的风险[15]。RODRIGUES等[16]根据左心室形态将高血压患者分为正常、向心性肥厚及离心性肥厚等表型，并发现平扫T1值和ECV在正常表型、向心性肥厚及离心性肥厚高血压患者中逐渐升高，离心性肥厚患者心肌纤维化最明显，提示T1 mapping技术有助于进一步认识高血压性心脏病的发展过程。既往研究[17]表明，ECV与高血压患者血清中某些炎症因子存在一定关系，即T1 mapping技术用于评价病理生理改变具有客观、真实性。

3.4.2 心肌淀粉样变 心肌淀粉样变是系统性淀粉样变心脏受累的表现，其特点为淀粉样物质异常沉积于心肌细胞间质，引起室壁不同程度增厚、心肌微循环障碍及间质纤维化[18]。KARAMITSOS等[19]观察系统性淀粉样变患者，发现即使心肌无明显影像学异常，其心肌平扫T1值已较正常人增高，而心肌淀粉样变患者平扫T1值明显增高；进一步分析结果显示，心肌淀粉样变患者平扫T1值越高，则左心室心肌质量越大、LVEF越低；且该病易累及肾脏，引起不同程度肾功能损害，使得平扫T1 mapping技术具有较大优势。LIN等[20]提出，ECV是预测心肌淀粉样变患者不良预后的独立危险因素，ECV≥44%患者发生心血管不良事件的风险明显增高。

3.4.3 法布里病 法布里病是α-半乳糖苷酶A基因突变所致多系统溶酶体贮积病，常累及心脏[21]。心肌细胞内鞘糖脂积聚可引起心肌平扫T1值降低，据此可鉴别其与其他表现为左心室肥厚的疾病。DEBORDE等[22]发现法布里病患者室间隔平扫T1值明显低于HCM患者，以室间隔平扫T1值940 ms作为截断值鉴别二者的敏感度和特异度分别为88%和92%。法布里病累及左心室早期、室壁肥厚不明显时，也可利用T1 mapping技术检出脂质贮积所致心肌平扫T1值降低[23]。

4 小结

综上所述，T1 mapping技术用于评价心肌水肿和心肌纤维化等具有较大优势，对于心脏疾病危险分层及预后评估具有重要价值。另一方面，亦应充分认识到T1 mapping技术的局限性，即平扫和增强后T1值均受MR仪器、扫描方案及对比剂注射参数的影响而稳定性和可重复性较差，对T1 mapping扫描及后处理技术等仍有进一步优化的空间。