心磁图诊断急性冠状动脉综合征的研究进展

张欢 杨舒雯 刘琳祺 周墅 宋现涛 屠琛琛

急性冠状动脉综合征（ACS）是以冠状动脉粥样硬化斑块破裂或侵袭，继发完全或不完全闭塞性血栓形成为病理基础的一组临床综合征，具有发病率高、起病快、致死率高等特点[1-4]。急性缺血将导致不可逆的心肌细胞坏死，造成心力衰竭等不良预后，因此早期、快速、准确地识别心肌缺血对优化诊疗流程、改善预后至关重要[5-6]。心磁图是无创测量心脏磁场的检测方式，具有灵敏度高、操作简便、无创等特点，多项临床研究结果提示心磁图在急诊胸痛患者的快速诊断中具有重要价值[7]。本文聚焦心磁图对心肌缺血的诊断性能，就心磁图在ACS诊断中的应用价值作一综述。

1 心肌缺血的无创检测方法

1.1 心电图

心电图是心肌缺血最常用的筛查手段，对ST段抬高型心肌梗死（STEMI）的诊断有重要价值。指南推荐急性胸痛患者在首次医疗接触后10 min内行心电图检查，不能诊断者15～30 min内复查[5-6]。心电图的优点在于经济、便捷、无创，但心脏电信号易受束支传导阻滞、心室起搏等多种因素影响[5,8]，同时非ST段抬高型心肌梗死（NSTEMI）和不稳定性心绞痛（UA）患者心电图灵敏度较低。有研究显示，在因急性胸痛入院后经冠状动脉造影确定存在≥50%狭窄的237例患者中，仅有45%显示异常心电图[9]。因此单独使用心电图诊断心肌缺血极易造成漏诊。

1.2 血清学标志物

肌钙蛋白、肌红蛋白、肌酸激酶同工酶等是常用的心肌损伤标志物，其中肌钙蛋白对心肌损伤的灵敏度和特异度都很高[10]。但由于存在不同的时间窗，在急性心肌梗死（AMI）的超急性期或亚急性期，血清学标志物可能在正常范围内，从而造成漏诊。并且对UA患者，其血清标志物也可处于正常范围。此外，肌钙蛋白的升高也可见于主动脉夹层、急性肺栓塞等同样以急性胸痛为主要表现的疾病，需要结合其他检查结果进行鉴别诊断。

1.3 无创影像学检查

冠状动脉CT血管成像可以评价冠状动脉解剖学特征及钙化情况，对正常的血管结构具有非常高的阴性预测值[11]，但易受钙化、支架的影响而导致管腔狭窄程度的误判[12]，也无法对冠状动脉非阻塞型心肌梗死作出准确的诊断。心肌核素显像（MPI）可以评价心脏灌注情况，但由于无法区分新发梗死和陈旧性梗死，其异常并非特异性指向ACS[13]。心脏磁共振成像（CMR）对AMI的灵敏度极高[14]，T2加权成像可以识别急性梗死后的心肌水肿，区分新旧梗死区域[13,15]。但MPI与CMR均需灌注显像，检查时间较长，不适于ACS患者心肌缺血的快速识别。

1.4 超声心动图

超声心动图可以识别缺血引发的心肌节段性室壁运动异常[13,16]，但是对急性和陈旧的心肌缺血分辨仍存在一定难度，在患者合并其他疾病如心肌病时，诊断更加困难。

综上所述，当前心肌缺血的辅助诊断方法都存在各自的局限性。面对ACS这样一个需要快速作出诊断的急症，迫切地需要一个便捷、敏感、无创的筛查手段。

2 心磁图概述

心磁图是一种无创、无接触、无辐射记录心脏电磁活动的检查方式，其检测原理是使用不同方式排除地球磁场及各种外来磁场的干扰后，利用灵敏的磁检测器探测心动周期中心脏电活动产生的微小磁场。与心电图不同的是，心磁图直接检测心脏电流产生的磁信号，而非电信号。磁信号具有较好的稳定性，不会因为人体组织导电性的不同而减弱或扭曲[17-18]。此外，心磁图无需使用电极，因此受接触电阻和肌肉运动伪影的影响较小[19]。与心电图相比，心磁图对心肌缺血时出现的切线电流和圆形漩涡电流更敏感，因此可以检出心脏微小的电生理变化[17,20-21]。

基于超导量子干涉仪（SQUID）技术的心磁图系统包括美国的CMI-2409型心磁图、德国的MCG7心磁图、日本的Mc-6400型心磁图等，均已应用于临床和科研[22-23]。但由于低温超导心磁图需要高标准的磁屏蔽房，同时需要液氦维持传感器的低温运行等限制了其在临床的广泛使用[24]。近年来，一种新型的磁场传感器——无自旋交换弛豫原子磁力计得到了快速发展。其利用碱金属原子光泵浦自旋极化和零场磁共振检测原理，通过抑制自旋交换弛豫，无需在低温环境就能实现和SQUID相当的探测灵敏度，并且具有轻便、可小型化、探测距离近、扫描总时长短等优势，已应用于缺血性心脏病的检查[25]。

3 心磁图在ACS诊断中的应用价值

2019版ACS急诊快速诊治指南[26]指出胸痛患者入院后应尽快完成心电图和心肌标志物检查，阳性结果则可判定为ACS。然而，如前所述，心电图和心肌标志物存在灵敏度低、易漏诊等不足，而心磁图能够在心肌缺血发病早期检测异常电流的变化，多项临床研究结果表明其作为一种无创性检查有望成为ACS筛查的便捷手段[27]。

3.1 心磁图对NSTE-ACS的诊断价值

非ST段抬高型急性冠状动脉综合征（NSTEACS）包括NSTEMI和UA。2005年Park等[28]筛选了143例经冠状动脉造影确诊为冠心病但心电图未见ST段抬高的急性胸痛患者进行前瞻性研究，对比不同检测技术对非ST段抬高急性胸痛患者的诊断性能。结果显示，心磁图在冠心病诊断中的灵敏度和特异度分别为95.1%和92.8%，心电图、心肌肌钙蛋白I、超声心动图的灵敏度分别为33.9%、42.7%与51.0%，显著低于心磁图灵敏度。Tolstrup等[29]发现心磁图对125例UA患者展示出了良好的缺血检测能力，其灵敏度和阴性预测值达到了76.4%和80.0%，显著高于心电图（21.8%，60.0%）。但是该研究中对心肌缺血的诊断综合了肌钙蛋白、负荷试验、冠状动脉造影等多项检查结果，无法与单一的诊断方式比较诊断的灵敏度和特异度。Lim等[30]对NSTEMI患者进行回顾性研究，将NSTEMI组与健康对照组和不典型胸痛组比较，其中胸痛组患者没有心肌梗死的临床证据，研究发现心磁图中有15项参数在NSTEMI组与两个对照组之间有显著差异，其中T波峰的最大电流角和磁场角的诊断性能最好。进一步选择10个参数诊断NSTEMI，灵敏度为96.4%，特异度为85%，参数值随心肌缺血程度的加重上升。磁场图（magnetic field maps，MFM）异常，包括偶极子的压缩、拉伸、断裂或极点旋转，是识别血管严重狭窄的指标之一，在70%的UA患者和92.5%的NSTEMI患者中可以见到[31]。上述10个心磁图参数结合T波峰MFM和时空激活图可以有效识别NSTEMI患者[32]。目前研究表明部分心磁图参数和MFM可用于检测严重缺血患者，但还需要进一步研究将MFM模式量化，确定MFM在不同部位狭窄中的区别。在选择样本时，NSTEMI和年龄匹配对照组的患者以冠状动脉造影和肌钙蛋白T为金标准选择，年轻对照组则为心电图正常、无临床症状、无既往病史的志愿者，由于年轻对照组未行冠状动脉造影检查，故入选对象可能存在未知的冠状动脉病变。此外，由于严格的排除标准，年龄匹配对照组的样本量相对较少，三个组的受试者数量不匹配，可能导致了一定的偏倚。

在NSTE-ACS的诊断上，心磁图虽然是一种灵敏度、特异度和空间分辨率非常高的心脏电磁功能检测技术，但目前的临床研究样本量较小，测量参数较多，各项研究发现有价值的参数不完全一致，未来需要在多中心的临床研究中进一步评估其诊断价值，并建立公认的心磁图诊断标准。

3.2 心磁图对STEMI的诊断价值

2019版STEMI诊断和治疗指南中指出，室内传导阻滞或起搏器植入后的心室起搏可能干扰心电图中ST段的判读。此外，部分患者尽管存在急性冠状动脉闭塞，但心电图上无ST段抬高，或抬高幅度＜0.1 mV，为诊断STEMI带来极大的困难[5]。目前已有临床研究证明心磁图在STEMI患者中具有一定的诊断价值。

Zhao等[33]基于一种重建MFM极值圈上等效电流偶极子的方法，开发了一种新的综合最大电流密度（IMCD）评估方法用于STEMI的诊断。IMCD提供了心室复极过程中的时空信息，对STEMI的诊断灵敏度和特异度达到了91.2%和84.6%。因此，IMCD可以作为一项有效的STEMI诊断指标，但其诊断性能还需进一步验证。

Leeuwen等[34]通过心室去极-复极过程中MFM的结构对成功进行血运重建的STEMI患者进行检测，其灵敏度和特异度分别为87.2%和84.5%。该研究入选对象多为手术后病情稳定，适合接受心磁图检查的患者，而排除了因各种原因无法行血运重建的患者，存在一定的选择偏倚，因此对于STEMI患者术前诊断的性能是否一致尚且未知。心电图T波形态的改变是心肌缺血性损伤的重要标志，发生心肌梗死的患者在缺血后的恢复过程中，由于心室复极化改变，心电图上异常高大的T波可能会逐渐恢复正常，这为缺血的诊断带来了一定难度。Nomura等[35]一项针对陈旧性下壁心肌梗死患者的研究显示，尽管心电图上的T波已经恢复正常，心磁图仍可显示指向为上的T向量，其中36.4%的病例可观察到异常的两个相反偶极子，而在正常受试者中，T向量指向为左下，并且没有出现多极化表现。多极化分布可能是局部心肌恢复过程不均一所致，这种心室复极的不均匀性可能导致高危的室性心律失常，因此利用心磁图及时识别十分重要。Lanta等[36]利用MFM进行时间积分分析，不仅可以区分心肌梗死患者与正常受试者，而且为鉴别不同的心肌梗死类型提供了一定证据。上述研究的局限性在于纳入心肌梗死患者时，样本量均较小，不超过30例，无法建立诊断模型并加以验证。此外，心磁图的测量并非在急性缺血事件发生后即刻进行，期间的心磁图动态演变过程仍然未知。

由此可见，心磁图中IMCD、MFM结构、T向量方向等参数在STEMI患者中展现出潜在的应用价值。然而，现有针对STEMI的研究基本集中于急性梗死1个月后进行心磁图检测，心磁图对STEMI患者急性缺血的诊断效能有待进一步研究和评价。

3.3 心磁图在急性胸痛快速分诊中的价值

胸痛是急诊患者的常见主诉之一，其病因可能是ACS、急性肺栓塞、主动脉夹层等高致死率的危重疾病或同时合并两种以上的病因，需要急诊科医生准确诊断并尽快处置。快速识别急性胸痛患者中的STEMI以及高危NSTE-ACS患者是早期血运重建的关键[37]。目前胸痛患者的诊断有赖于临床症状、心电图及心肌标志物检测，初次评估确诊为ACS的患者进入标准临床路径进行治疗。由于ACS患者可能呈现心电图及实验室检查阴性的结果，加之AMI漏诊的严重后果，暂不符合ACS诊断的阴性患者大多被留院观察，进一步检查以排除风险。尽管如此，仍有部分心原性胸痛的患者因漏诊而被准许出院，造成严重后果[38]。而留观患者的住院周期更长，暴露于辐射或有创性操作接受更多的辅助检查，承担更多的医疗开销，导致了急诊医疗资源的浪费。因此，需要更加敏感、便捷的手段以减少ACS患者漏诊，并且及时为阴性患者解除预警。

目前已有部分研究发现，在心电图与肌钙蛋白均为阴性的情况下，心磁图在急性胸痛患者的筛查中展现出了良好的阴性预测价值。Kwon等[9]回顾性收集了364例可疑ACS的急性胸痛患者，心电图均无ST段抬高，以冠状动脉造影为诊断冠心病的金标准，在心电图和肌钙蛋白均为阴性的亚组中，心磁图的阴性预测值为70.7%，高于超声心动图和心电图。然而该研究所使用的心磁图检查需在磁屏蔽室中进行，应用于急诊场景下缺乏便捷性。Tolstrup等[29]在非磁屏蔽室中对心电图和肌钙蛋白均无缺血表现的胸痛患者进行检测，心磁图的阴性预测值达到了86.7%。在一项前瞻性的试点研究中，Pena等[39]选取了急诊观察病房里的非高危胸痛患者，这些患者因胸痛入院，但心电图和肌钙蛋白检查结果不足以诊断ACS，因此被送入急诊观察病房等待进一步检查。在101例患者中，与负荷试验和冠状动脉造影结果相比，心磁图的阴性预测值达到了92.3%。出院后30 d和6个月随访，所有患者均无主要不良心血管事件发生。

由此可见，心磁图对急性胸痛具有很好的阴性预测价值，应用于初次急诊评估后胸痛患者的筛查分诊，能够减少ACS患者的漏诊，确保低危患者安全出院，以减少不必要的检查与监测。

4 总结与展望

心磁图对心肌缺血展现出优越的诊断性能，加之其快速、无创的特点，在ACS的临床诊断以及急性胸痛的快速分诊等方面都具有广阔的应用前景，可提升诊疗效率，优化诊疗流程。然而如前所述，缺血和梗死灶都有可能导致心磁图的异常改变，对于合并陈旧性心肌梗死的患者，如何利用心磁图准确识别心肌缺血是未来研究中需要重点解决的问题。目前心磁图缺少大规模的临床研究证据以及明确的诊断标准，尚未在临床得到广泛应用，未来在心肌缺血严重程度的判断、缺血的定位诊断、冠状动脉微循环障碍的诊断等方面也需要进一步结合心肌细胞动作电位的病理生理特点展开深入的研究。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突