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综述
心脏磁共振在肥厚型心肌病预后评估及危险分层中的应用进展
冯馨仪 张天悦 冯钰玲 吴兴强 李春平 李睿

Cite this article as: Feng XY, Zhang TY, Feng YL, et al. The application of cardiovascular magnetic resonance in prognosis evaluation and risk stratification in hypertrophic cardiomyopathy[J]. Chin J Magn Reson Imaging, 2022, 13(2): 137-140.本文引用格式:冯馨仪, 张天悦, 冯钰玲, 等. 心脏磁共振在肥厚型心肌病预后评估及危险分层中的应用进展[J]. 磁共振成像, 2022, 13(2): 137-140. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.02.034.


[摘要] 肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)是最常见的遗传性原发型心肌病,也是青年人猝死的最常见原因。心脏磁共振(cardiovascular magnetic resonance,CMR)多参数、多模态成像,能从多个方面综合评估患者心脏受累程度,从而为HCM患者危险分层及预后评估提供重要信息。本文就CMR成像,尤其是组织学成像在HCM患者危险分层及预后评估中的应用进展予以综述。
[Abstract] Hypertrophic cardiomyopathy (HCM) is the most common monogenic idiopathic cardiomyopathy, which also the predominate cause of sudden death in young adults. Characterized by multi-parameter and multi-modal image, cardiovascular magnetic resonance (CMR) could evaluate the degree of cardiac involvement from multiple aspects in HCM patients, thus provide more valuable information for risk stratification and prognosis assessment. This article reviews the application of CMR in risk stratification and prognosis assessment of HCM patients, especially in histological imaging.
[关键词] 肥厚型心肌病;心脏磁共振;磁共振成像;预后;危险分层
[Keywords] hypertrophic cardiomyopathy;cardiovascular magnetic resonance;magnetic resonance imaging;prognosis;risk stratification

冯馨仪    张天悦    冯钰玲    吴兴强    李春平    李睿 *  

川北医学院附属医院放射科,南充 637007

李睿,E-mail:lirui_imag@nsmc.edu.cn

作者利益冲突声明:全体作者均声明无利益冲突。


基金项目: 国家自然科学基金 81801674 四川省科技计划项目 2021YJ0242 南充市市校科技战略合作项目 19SXHZ0114
收稿日期:2021-10-08
接受日期:2022-02-07
中图分类号:R445.2  R542.2 
文献标识码:A
DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2022.02.034
本文引用格式:冯馨仪, 张天悦, 冯钰玲, 等. 心脏磁共振在肥厚型心肌病预后评估及危险分层中的应用进展[J]. 磁共振成像, 2022, 13(2): 137-140. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.02.034

       肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)是最常见的遗传性原发型心肌病,可引发心率失常、心力衰竭和猝死等系列不良事件。尽管HCM发生不良事件(如猝死)的概率很小,但却是青年人(包括竞技运动员)猝死的最常见原因。因此及时诊断并准确评估HCM患者心脏受累程度,对疾病进行危险分层,识别需密切随访及强化治疗的高危患者尤为重要。心脏磁共振(cardiovascular magnetic resonance,CMR)多参数、多模态成像,能从形态、结构、组织学改变、微观结构异常等多个方面综合评估患者心脏受累程度,从而为HCM患者的诊断、危险分层、治疗及预后评估提供重要信息。现就CMR在HCM的危险分层及预后评估中的应用进展予以综述。

1 常规CMR心功能参数与预后的相关性

1.1 左心室室壁厚度与预后

       既往的研究发现,HCM室壁增厚程度是发生不良预后的危险因素[1];然而,大多数研究是基于超声心动图所测量所得的数据。随后的研究发现,超声心动图可能会错误地将室上嵴包括在基底室间隔厚度的测量之中,因此可能会高估HCM患者的心肌肥厚程度。CMR能更精确测量HCM患者左室壁厚度,并提供最可靠的HCM表型特征和临床诊断。Rowin等[2]对1766名HCM患者进行随访研究后发现左室壁重度肥厚(左室壁厚度≥30 mm)患者的猝死事件发生率高于左室壁轻度肥厚的患者(3.0%/年vs.0.8%/年,P<0.001)。在单纯利用室壁厚度评估HCM患者预后价值的同时,也应考虑左室肥厚背后的病理生理改变对患者预后的影响。

1.2 左心房形态、结构与预后

       心房颤动是HCM患者最常见的持续性心律失常,主要与左房扩张和重构有关。房颤可导致患者心功能进行性下降、心力衰竭和全身血栓栓塞风险增加[3]。Maron等[4]发现房颤HCM患者的左房舒张末期容积(left atrial end-diastolic volume,LAEDV)显著高于无房颤患者和正常对照组,且发生房颤患者的左房射血分数(left atrial ejection fraction,LAEF)百分比低于无房颤患者和对照组;经多变量分析确定LAEF (<38%)、LAEDV (≥118 mL)与房颤发生独立相关。2014年欧洲心脏病学会指南(European Society of Cardiology Guidelines,ESC)认为左房(left atrial,LA)直径可作为判断HCM患者预后的独立危险因素,并将其纳入HCM患者5年心源性猝死风险的计算公式之中,建议每6~12个月就应该对LA前后直径>45 mm的窦性心律患者进行48小时动态心电图监测(Ⅱa类)[1]。综上可知左房的功能、大小和房颤与HCM患者预后密切相关,可用于指导临床实践中的风险评估。

1.3 心尖室壁瘤与预后

       超声心动图是诊断心脏疾病最常用的手段,但由于在心脏三维成像和再现性方面存在局限,它通常难以显示左心室心尖部位。心脏电影磁共振空间分辨率高,能多维度、多角度成像,在检测左室心尖室壁瘤(left ventricular apical aneurysm,LVAA)方面明显优于常规超声心动图;Yang等[5]对1332例心尖肥厚型HCM (apical hypertrophic cardiomyopathy,ApHCM)患者进行了回顾性分析,发现超声心动图检出LVAA的漏诊率为64.5%,且超声心动图未检出的LVAA多数为小动脉瘤(<20 mm);与无LVAA的ApHCM患者相比,伴有LVAA的ApHCM患者收缩期左室中部梗阻和心肌延迟强化(late gadolinium enhancement,LGE)的比例以及LGE的范围均显著升高(所有P<0.05);除此之外,伴有LVAA的ApHCM患者的无事件生存率显著低于无LVAA的ApHCM患者。Rowin等[6]回顾性分析了2个中心共1940例HCM患者,其中93例伴有LVAA。经过4.4±3.2年以上的随访发现伴有LVAA的HCM患者的不良事件发生率是不伴LVAA的HCM患者的3倍(6.4%/年vs.2.0%/年)。

1.4 右心室形态改变与预后

       虽然HCM是最常见的遗传性原发型心肌病,但其定义和大多数文献都主要涉及左心室的改变,右心室(right ventricular,RV)的受累情况往往被忽视。既往有研究表明RV受累与心源性猝死风险增加相关,且与室性心律失常独立相关[7]

       在Maron等[8]利用CMR研究发现大部分HCM患者都存在RV形态学异常,且RV肥厚呈弥漫性,涉及整个或大部分RV壁,其研究还发现HCM患者的RV壁质量指数增加,最大RV室壁厚度和左室(left ventricular,LV)室壁厚度显著相关(r2=0.4,P<0.001)。Śpiewak等[9]的研究也发现RV肥厚与HCM患者5年心源性猝死(sudden cardiac death,SCD)风险之间呈正相关。由于迄今为止研究的RV肥厚患者数量有限,以及未对使RV肥厚患者SCD风险增加的因素进行标准量化评估,RV肥厚对HCM患者预后影响的相关因素还有待进一步研究。

       作为常规CMR参数,心脏形态学改变能为HCM患者提供一定预后信息,特别是在识别心尖室壁瘤方面,因CMR不受气体及扫描方向的影响,具有得天独厚的优势。但这些常规的CMR参数仅反映了局部的形态学改变,并不能对HCM的潜在发病机制作出进一步解释,因此对患者提供的预后价值相对有限。

2 功能改变与预后的相关性

2.1 心肌收缩功能与预后

       左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)是目前临床中最常用的心功能参数之一,其中LVEF<50%是HCM患者发生不良预后的高危因素[10]。但HCM患者心肌肥厚致使心室容量和舒张末期容积进行性下降,同时搏出量也减少,即使终末期患者LVEF仍可处于正常范围内,因此利用LVEF判断HCM患者预后价值有限。

       心肌收缩分数(myocardial contraction fraction,MCF)为左心室每搏量与左心室心肌体积之比,可以区分由于高血压引起的左室心肌病理性肥大的正常受试者(MCF减少)和左室心肌生理性肥大的运动员(MCF增加),该指标亦是心血管死亡、心肌梗死、卒中以及控制心血管标准危险因素后新发心力衰竭的独立预测因子[11]。在有关MCF与HCM患者预后的方面,既往的研究发现MCF下降可作为HCM患者不良心血管结局的独立预测因素[11, 12],但大部分研究得出的结论是基于几何假设的超声心动图计算所得的数据,其准确性和再现性较差,可使患者严重程度被低估,相比之下CMR能提供更为准确的左室质量的定量评估。Arenja等[13]纳入了60名HCM患者,并将这些患者与100名健康对照者的CMR检查结果进行了比较分析,最后发现左室肥厚患者的MCF平均值显著降低[(136.3%±24.4%) vs. (80%±20.3%);P<0.05]。

       左室整体功能指数(left ventricular global function index,LVGFI)的计算公式为:(LV每搏量/LV总容积)×100,其中LV总容积定义为 LV心腔平均容积[(LV舒张末期容积+LV收缩末期容积体积)/2]和心肌体积之和。Desai等[14]在2008年至2015年间对681名HCM患者进行了观察,对其最终结果研究后发现LVGFI与LGE范围存在相关性,且LVGFI减低与患者发生主要终点事件相关(P<0.01),除此之外Desai等还发现LVGFI<37%的患者发生主要终点事件的比例明显高于LVGFI≥37%的患者(14% vs. 8%)。在Huang等[15]的研究中也发现LVGFI与LGE范围呈显著相关,且LVGFI有助于区分心脏淀粉样变性和HCM。

       目前,LVGFI和MCF作为评估左室功能的新参数,不仅可以确定心室肥厚时的心肌功能,还可以在LVEF保留的条件下为患者预后提供一定信息,但由于基于CMR的MCF和LVGFI对于预后意义的研究尚少,该论点需要更多试验加以验证。

2.2 左室流出道梗阻与预后

       HCM左心室的病理性肥厚可使左室流出道(left ventricular outflow tract,LVOT)变窄,变窄的LVOT在收缩期产生高速血流致使二尖瓣前叶前向运动(systolic anterior motion,SAM)进入LVOT,由于二尖瓣前叶与室间隔接触,最终可诱发LVOT梗阻并导致患者猝死[16]

       心脏磁共振4D血流成像[4D flow MRI (3D phase-contrast MRI)]技术可以评估整个心血管的血流动力学改变,该技术可以将LVOT三维血流模式可视化,并可量化合并收缩期高速血流的LVOT梗阻。van Ooij等[17]发现HCM患者的心肌细胞外体积分数(extracellular volume fraction,ECV)增加与收缩期LVOT峰值压力梯度升高存在显著相关性(P<0.001)。2014年ESC指南认为LVOT压力梯度可作为HCM患者的危险因素,并将其纳入HCM患者5年心源性猝死风险的计算公式之中[1]

       基于CMR的心肌收缩分数及LVOT压力梯度等功能学参数能辨别左室的生理性与病理性肥大,且可以识别射血分数保留的高危患者。根据CMR的功能参数还能准确评估患者疾病的严重程度,但是在识别潜在高危患者的方面,还需进一步结合组织学相关检查。

3 组织学异常与预后的相关性

3.1 CMR延迟强化成像

       HCM患者发生SCD主要由心律失常导致,而结构异常的心肌则是心律失常的最主要病理学基础。CMR延迟强化成像可以在体检测HCM患者肥厚心肌中结构异常的替代性纤维化组织,且目前大量研究发现LGE和心血管死亡率、心力衰竭死亡以及全因死亡密切相关,因此可通过LGE对疾病进行危险分层[1]

3.1.1 LGE阳性与预后

       Kamp等[18]的荟萃分析发现LGE阳性与较高SCD终点事件率以及全因死亡率有关,在HCM患者中,LGE是包括SCD、被终止的SCD以及植入型心律转复除颤器(implantable cardioverter-defibrillator,ICD)植入的强预测因子。Hen等[19]纳入345名HCM患者后发现LGE阳性[hazard ratio (HR):7.436;95% CI:1.001~55.228,P=0.050]是患者不良预后的独立预测因子。

3.1.2 LGE的范围与预后

       尽管上述研究提示LGE阳性可能是HCM人群SCD风险评估的标志物,但约半数以上HCM患者会发生心肌LGE,因此LGE的范围(LGE占左室百分比)及LGE质量可能比单独观察LGE阳性更能准确指导临床实践。

       Chan等[20]纳入了1293名HCM患者,在对其他相关疾病变量进行调整后发现LGE的范围与SCD事件风险增加相关,即LGE范围每增加10%,SCD的风险随之增加1.46倍(P=0.002);即使在风险较低的患者中,左心室LGE质量百分比≥15%的患者的SCD事件风险也增加了2倍。Weng等[21]的一项纳入了2993名HCM患者的荟萃分析也显示,在调整基线特征后LGE的范围与患者发生SCD的风险密切相关(校正后HR:1.36/10% LGE,P=0.005)。Greulich等[22]对220名HCM患者的长期预后研究中发现,LGE范围>5%的患者SCD风险较高,而LGE阴性或LGE范围<5%的患者预后良好。在最新的一项研究中Liu等[23]发现,整体LGE范围每增加10% (校正后HR:1.68,P<0.001)和局部LGE的范围都与不良预后相关。

       Raman等[24]在随访时间点前后对其研究所纳入的HCM患者进行了两次CMR检查。在将两次CMR检查结果对比分析后发现LGE质量从中位数4.98 g增加到了6.30 g,26%的患者LGE显著进展(ΔLGE>4.75 g),LGE的显著进展与左心室变薄、左室心腔大小增加和收缩功能降低相关,并使后续临床事件的风险增加了5倍(HR:5.04,P=0.002)。在Dohy等[25]的研究中也发现心肌纤维化的质量与综合终点事件密切相关(HR:1.005,P=0.51),且与心律失常终点事件相关(HR:1.02,P=0.07)。上述研究揭示了LGE的范围是SCD事件风险的重要预测因素。

3.1.3 LGE的分布与预后

       HCM患者LGE通常发生于右室插入点和室壁最肥厚部位。Barbosa等[26]对在其中心接受CMR检查的HCM患者进行了回顾性分析,并对其LGE的范围和分布进行了评估,发现伴有室性心律失常的患者的LGE范围更大(7.40±5.3 vs. 3.52±3.0节段,P=0.007);除此之外,Barbosa等在分析LGE的分布位置时,发现了一组致心律失常的节段,分别为心尖、基底下、基底前外侧和室间隔中下段,且这组机械应力增加的心肌节段的LGE受累程度与室性心律失常的发生独立显著相关。

       Li等[27]在其研究中根据LGE的位置将HCM患者分为仅室间隔受累型和室间隔以外受累型,在随访结束后发现:室间隔以外受累型患者的心血管死亡率、全因死亡率、心脏移植和SCD风险要显著高于仅室间隔受累的患者。除室间隔受累位置外,LGE分布于其他位置也与不良临床预后相关,日本的一项前瞻性研究表明,右室插入点以外的LGE是SCD、持续性室性心动过速和适当ICD干预的独立预测因子[28]

       以上这些研究表明LGE的阳性、范围、质量及分布是独立于室间隔肥厚等常规危险因素之外的重要预测因子,可为HCM患者的预后提供额外的信息。此外,除了上述常用LGE 指标之外,近年来新兴的CMR纹理分析技术,还能根据LGE的纹理类型对同等量或位置分布相同的LGE阳性患者再次细化,从而进行更精准的危险分层[29]

3.2 T1-mapping、ECV与预后

       尽管上述大量研究都表明LGE是HCM患者不良预后的独立预测因子,但临床中仍有半数LGE阴性的HCM患者无法利用LGE对疾病进行危险分层。基于CMR的T1-mapping成像测量心肌的固有T1值及ECV值,可在LGE之前发现心肌弥漫性间质纤维化。既往的研究发现,即使不存在血流动力学障碍、在LGE序列中未能检测出心肌局灶性损伤,T1-mapping序列上T1延长和ECV也可提示HCM弥漫性心肌纤维化,并与左心室肥厚密切相关[30]

       Li等[31]对263例HCM患者进行了前瞻性随访,在28.3±12.1个月后发现,发生主要终点的患者LGE范围更广、固有T1值更高、ECV值范围更大;在多变量Cox回归分析中,ECV值与主要和次要终点事件独立相关,且ECV每增加3%,主要终点发生的风险增加1.37倍(P<0.001)。在Avanesov等[32]对HCM患者和对照者进行的研究中发现,整体ECV值是SCD风险的预测因子,且整体ECV值作为单一参数对患者的预后具有出色的预测作用。

4 心肌应变与预后

       心肌应变反映了心肌初始形状的变形能力。位于心内膜与心外膜之间心肌的不同层面存在径向增厚、圆周旋转及纵向缩短三种运动方式,且心肌的应变在收缩末期达到峰值。当某位置心肌细胞结构出现异常时,异常心肌细胞的应变与其同节段心肌细胞到达峰值时间将出现差异[33],基于CMR的心肌特征追踪成像技术(cardiovascular magnetic resonance feature tracking,CMR-FT)可以对心肌应变进行定量测量,且可先于LVEF发现心室收缩功能障碍[34]。Hinojar等[35]的研究发现HCM患者的所有左室应变值均减低,发生主要和次要终点事件患者的所有收缩期左室应变参数均受损,且异常的整体纵向、周向和径向收缩应变峰值与主要和次要终点事件显著相关。Wabich等[36]对其研究中的HCM病患者进行了经胸超声心动图和CMR检查,最后发现总体纵向应变是发生LGE的预测因子。Li等[37]也发现整体舒张期纵向应变峰值较低的患者发生主要不良心血管事件风险增大,在调整基线和CMR变量后,整体舒张期纵向应变峰值仍然是最好的结果预测因子(HR:2.65,95% CI:2.21~11.44,P<0.05)。在Yang等[38]的研究中还发现右室长轴应变是主要终点事件和次要终点事件的独立预测因子。

5 不足与展望

       目前CMR已经常规应用于临床HCM患者的疾病诊断、危险分层及预后评估,但也存在扫描时间过长、部分心功能较差患者不能耐受、不能准确测量梗阻及高速血流等缺陷,限制了其应用。在常规CMR电影序列及LGE成像之外,包括T1-mapping、心肌应变等越来越多的特别是在组织学方面的CMR新指标、新参数可为HCM的预后评估提供更多额外的预后信息。CMR负荷灌注成像能准确、定量评估HCM心肌微循环功能障碍,在阐明HCM的发病机制的同时有望为危险分层提供新的影像学指标。在人工智能方面,Zhang等[39]利用“虚拟强化技术”无创性地获得了与LGE等效的“虚拟强化”图像,且图像质量高于LGE,这意味着随着人工智能技术逐渐应用于心血管影像领域以及医疗机构数据共享的趋势,结合人工智能的CMR技术将对提高心血管疾病诊疗效率、精度、优化危险分层及指导临床决策产生重大影响。Liu等[23]发现,MYH7和MYBPC3基因突变阳性的HCM患者,LGE范围更大,心血管影像与基因组学等多学科的迅速交叉融合,可以帮助我们从多个角度了解与评估疾病的严重程度。

       综上所述,CMR多序列、多参数成像,在HCM危险分层及预后评估方面具有十分重要的意义。随着 CMR 新技术的不断发展与成熟,CMR将在HCM的危险分层及预后评估方面发挥更为重要的作用。

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