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综述
心脏磁共振在诊断左室肥厚疾病中的临床应用进展
胡瑞 李瑞 杨鹏程 陈梓娴 郭顺林

Cite this article as: Hu R, Li R, Yang PC, et al. Advances in the clinical application of cardiac magnetic resonance in the diagnosis of left ventricular hypertrophy[J]. Chin J Magn Reson Imaging, 2022, 13(5): 151-153, 170.本文引用格式:胡瑞, 李瑞, 杨鹏程, 等. 心脏磁共振在诊断左室肥厚疾病中的临床应用进展[J]. 磁共振成像, 2022, 13(5): 151-153, 170. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.05.032.


[摘要] 目前对左室肥厚型疾病进行无创准确诊断仍面临诸多挑战,而其对指导临床治疗和评估预后具有重要意义。心脏磁共振是评估和诊断左心室肥厚病因的有力工具,不仅能动态观察心脏的解剖结构,还能利用延迟强化、参数定量、特征追踪技术及弥散张量成像准确评估心脏功能及心肌情况,并且通过一系列后处理得到T1 mapping、细胞外容积分数及应变,可定量心肌损伤及功能。这些技术在鉴别左心室肥厚的病因和提供有价值的预后信息方面是非常有潜力的。本文就各类左心室肥厚型疾病的典型心脏磁共振表现及其鉴别作一综述。
[Abstract] At present, the non-invasive and accurate diagnosis of left ventricular hypertrophy disease still faces many challenges, which is of great significance for guiding clinical treatment and evaluating prognosis. Cardiac magnetic resonance is a powerful tool to evaluate and diagnose the etiology of left ventricular hypertrophy. It can not only dynamically observe the anatomical structure of the heart, but also accurately evaluate cardiac function and myocardial conditions by using late gadolinium enhancement, parameter quantification, feature tracking and diffusion tensor imaging, and T1 mapping, extracellular volume integral number and strain can be obtained through a series of post-processing to quantify myocardial injury and function. These techniques have great potential to identify the etiology of left ventricular hypertrophy and provide valuable prognostic information. This article reviews the typical cardiac magnetic resonance findings and their differentiation in various diseases of left ventricular hypertrophy.
[关键词] 左心室肥厚;心脏磁共振;延迟强化技术;T1 mapping;细胞外容积;肥厚型心肌病;心脏淀粉样变性;高血压心脏病;主动脉狭窄;法布里病
[Keywords] left ventricular hypertrophy;cardiac magnetic resonance;delayed enhancement technique;T1 mapping;extracellular volume;hypertrophic cardiomyopathy;cardiac amyloidosis;hypertensive heart diseas;aortic stenosis;Anderson-Fabry disease

胡瑞 1   李瑞 1   杨鹏程 1   陈梓娴 2   郭顺林 2*  

1 兰州大学第一临床医学院,兰州 730000

2 兰州大学第一医院放射科,甘肃省智能影像医学工程研究中心,精准影像协同创新甘肃省国际科技合作基地,甘肃省放射影像医学临床医学研究中心,兰州 730000

郭顺林,E-mail:guoshunlin@msn.com

作者利益冲突声明:全体作者均声明无利益冲突。


基金项目: 兰州大学第一医院院内基金 ldyyyn2019-78
收稿日期:2022-01-08
接受日期:2022-04-24
中图分类号:R445.2  R541 
文献标识码:A
DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2022.05.032
本文引用格式:胡瑞, 李瑞, 杨鹏程, 等. 心脏磁共振在诊断左室肥厚疾病中的临床应用进展[J]. 磁共振成像, 2022, 13(5): 151-153, 170. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.05.032

       左心室肥厚(left ventricular hypertrophy,LVH)是多种心脏疾病常见但非特异性的表现[1],快速识别LVH病因对患者的预后及治疗策略有重要作用。心脏磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)凭借其良好组织对比度、多序列多参数成像及无电离辐射等优点,成为LVH早期无创诊断和预后评估的关键工具,可在一次检查中提供心脏形态学、功能和组织特征及心肌损伤等信息。本文基于CMR在左室肥厚型疾病中的典型表现及鉴别作一综述,主要集中在钆对比剂延迟强化技术、T1 mapping、细胞外容积分数、特征追踪技术等方面。

1 CMR检查技术

1.1 延迟强化技术

       钆对比剂延迟强化(late gadolinium enhancement,LGE)技术在注射钆对比剂后应用反转恢复序列,可作为探测纤维组织的有力工具。LGE的特征性强化模式在区分左室肥厚型疾病的病因中起着关键作用,可准确无创性评估心肌局灶性纤维化(心肌瘢痕)[2]。LGE主要依赖纤维与正常组织间的信号对比差异,目前没有标准的量化指标,而且对于弥散分布的间质性纤维化敏感性较差[3]。近年来T1 mapping技术的出现突破了这一限制。

1.2 参数定量技术

       参数定量技术,如T1和T2 mapping,为评估心肌病变提供了可量化的指标。T1 mapping技术主要是基于反转或饱和脉冲序列采集,通过计算出采集范围内每个体素的T1值,然后再把这些值赋予每个体素,形成定量的T1 mapping[4],分为增强前T1 mapping (又称初始T1 mapping)和增强后T1 mapping,增强前T1 mapping可获得心肌初始T1值,反映心肌细胞和细胞外间质的混合信号。初始T1值对组织自由水含量的增加很敏感,如细胞水肿(如急性心肌梗死、心肌炎)和细胞外间质体积增大(各种纤维化及淀粉样沉积)都会延长初始T1值[5];而脂肪和铁沉积是导致初始T1降低的两大原因[6]。T1 mapping能很好地检测出多种心脏疾病的早期心肌细微改变,有助于LVH的鉴别。T2 mapping技术在评估心肌炎症及水肿方面展现出巨大的优势与潜力,但在LVH的常规评估中应用较少。

       此外,量化心肌细胞外容积(extracellular volume,ECV)也引起了诸多学者的兴趣,ECV是通过调整血细胞容积后,使用心肌初始和增强后T1值来计算的,反映了心肌组织中非心肌细胞成分即细胞外基质所占据的容积范围,只与心肌间质成分有关。ECV可作为弥漫性心肌纤维化的影像指标,与组织病理学结果高度一致[7]

1.3 其他CMR技术

       心脏磁共振特征追踪技术(cardiac magnetic resonance feature tracking,CMR-FT)是用后处理软件在电影图像上自动勾画心内膜及心外膜边界,利用体素的相对运动与位移,得到局部或整体在径向、周向、纵向的应变及应变率,已成为早期亚临床心肌功能障碍的敏感指标[8]。弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)则通过表征心肌微结构的变化揭示左室肥厚型疾病的发展过程[9],也可通过水分子的三维弥散图来评估心肌细胞纤维紊乱[7],尽管目前仅限实验研究,但该技术有潜力发展为临床上重要的诊断工具。

       这些磁共振成像技术在区分LVH表型疾病方面起着重要作用。LVH本身并非一种疾病,而是一系列疾病的临床表现,最常见的LVH表型疾病包括肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)、心脏淀粉样变性(cardiac amyloidosis,CA)、法布里病(Anderson-Fabry disease,AFD)及后负荷增加的疾病[如高血压性心脏病(hypertensive heart disease,HHD)、主动脉狭窄(aortic stenosis,AS)]。

2 临床应用

2.1 HCM

       HCM是最常见的遗传性心肌病,主要表现为原发性的左室室壁增厚(欧洲心脏病学会指南建议≥15 mm)[10]。临床上一般很难直接区分HCM与其他常见的左室肥厚型疾病,特别是仅存在一些轻微病变的疾病。心肌纤维化是HCM的主要组织学特征之一,也是HCM病患者心律失常的主要原因,而室性心律失常会增加心源性猝死的风险[11]

       CMR可以精准地显示左室肥厚的位置、分布和范围,对于心肌隐窝(与HCM有关,但无特异性)的显示也更为明显,HCM在形态学上主要呈非对称性室间隔肥厚。LGE的存在和强化模式对HCM的诊断和危险分层具有重要价值[12],大约50%的HCM患者会表现出LGE[13],最常见的是右室插入部的灶状强化,有时也会出现肥厚区域弥漫性斑片状或模糊的肌壁间强化。有研究发现在HCM患者中,纤维化主要表现为不均匀和不对称的模式,主要分布于基底段和中段的前壁、间隔壁,且这种分布特征可能与肥厚表型、突变状态和基因型无关,并且纤维化与左室肥厚的相关性较弱[14],说明这可能是一种原发性的病理改变。更有研究证实LGE与心源性猝死等不良结局有关,特别是LGE的范围>15%[13]

       T1 mapping和ECV技术弥补了检测心肌间质性纤维化的空白,该技术可以对心肌间质性纤维化或一些可能被LGE忽略的病灶进行无创性评估,并且有研究发现在HCM患者中,ECV是一个强有力的预测不良事件的影像学标志物[15]。Ho等[16]发现无论有无LVH,基因型阳性的HCM患者ECV值升高。也有研究证实HCM患者的整体初始T1值明显高于HHD患者,并且利用初始T1 mapping的放射组学纹理特征已经可以区分HHD和HCM患者,这提供了比整体初始T1值更高的诊断价值[17]

       CMR-FT有助于准确评估心肌功能,目前有学者基于特征追踪技术研究发现仅具有肌节突变的HCM患者已经存在收缩功能障碍[18],这说明心肌功能异常先于解剖形态学改变。Neisius等[19]研究表明LGE和T1 mapping对HCM和HHD鉴别困难时,CMR-FT提示HCM患者的纵向应变会更低。DTI能够识别心肌细微结构的改变,是一项可用于指导HCM诊断和风险分层的CMR新技术,具有良好的重复性[20]。有研究表明,HCM患者肌纤维紊乱的增加与室性心律失常有关,即使在纠正了传统的危险因素后也是如此[20]。尽管该技术在临床实践中受限,但DTI对于HCM的诊断和风险分层仍是一种很有潜力的方法。

2.2 CA

       CA是一种罕见的系统性疾病,主要包括轻链淀粉样变性、转甲状腺素淀粉样变性两种类型,病理上表现为不溶性纤维蛋白在心肌细胞外间质沉积致正常心肌细胞凋亡,进而引起心肌间质纤维化,损害心肌的舒张及收缩功能,最后发展为心力衰竭[21]

       从形态学上看,CA的特征是双心室壁增厚,常伴有心包积液。与其他LVH表型相比,CA患者的左室射血分数更容易降低[22]。CA诊断的金标准是心内膜活检,由于其具有侵入性且假阴性率高,因此CMR在CA无创诊断中起到重要的作用,但对于CA亚型的诊断仍需要通过核素扫描、血清学、尿液及组织活检等检查。随着心脏成像技术的日益发展,CMR成为可以评估心肌肥厚机制和CA严重程度的成像方式[23],CMR诊断CA是基于淀粉样纤维蛋白沉积和正常心肌钆排出动力学的差异,典型LGE的表现为左心室心内膜下环形强化[22]。Raina等[24]研究证明LGE与CA患者的全因死亡风险增加有关。在左室肥厚型疾病中,CA与初始T1值显著增加有关,远高于其他肥厚型疾病[25],而且CA通常是所有心肌疾病中ECV值最高的,ECV已被看作CA的生物标记物[26]。与LGE相比,T1 mapping和ECV可以提高CA早期检测的敏感性,但肾功能不全的患者或无法配合较长检查时间的患者不适用于增强扫描。CMR-FT研究显示CA患者心尖节段性的纵向应变降低,这有助于鉴别CA与其他肥厚性疾病[27]。还有研究发现CMR在CA分型中存在一定价值,转甲状腺素淀粉样变性在LGE范围及ECV值均高于轻链淀粉样变性,左室心肌整体和各节段纵向应变率也高于轻链淀粉样变性[28]。Gotschy等[29]发现在CA患者中,DTI所示的肌原纤维紊乱与初始T1和ECV值都有很好的相关性。

2.3 HHD/AS

       HHD和AS都是由于后负荷增加而引起代偿性LVH的常见病因,虽然通过临床病史和检查通常足以诊断HHD,但CMR可能会帮助鉴别或排除共存的病理特征,如CA或HCM。

       HHD是左室对血压增高的生物力学应力的不良反应,导致心室重构和心肌纤维化[30]。HHD继发的LVH通常是向心性的,大多数左室肥厚的高血压患者的最大左室室壁厚度小于15 mm,而局灶性LVH、心尖部或右室受累有利于HCM的诊断[7]。HHD患者的LGE大部分都是非特异性肌壁间强化,而且程度一般小于HCM[22],HHD患者有时也可表现为弥漫性心肌纤维化,T1 mapping和ECV值均有所增加,但都不是很显著[31]。Neisius等[19]研究表明,HHD患者的纵向应变显著高于HCM患者,所以结合应变和LGE有助于区分HHD与HCM[22],另外也有研究证明T1 mapping和ECV的纹理分析在鉴别心肌肥厚型疾病具有较高的准确性[32]

       根据临床病史、查体和超声心动图,通常可以明确诊断AS,然而左心室重构的严重程度并不总是与瓣膜狭窄的程度成正相关。LGE的非缺血型肌壁间纤维化是左室失代偿的早期标志和不良心血管结局的预测因子,而且似乎不会随着瓣膜置换而消退[33]。合并冠心病的AS患者LGE的范围更广,主要是缺血型[33]。初始T1值和ECV增加是AS患者左心室失代偿的客观标志,是患者不良预后的独立预测因素[34]。尽管在重度AS存在时,鉴别伴随的LVH表型仍然具有挑战性,但CMR在评估AS患者的预后方面还是提供了有价值的信息[35]

2.4 AFD

       法布里病又称Fabry病、Anderson-Fabry病或全身弥漫性体血管角化瘤,是一种罕见的遗传性溶酶体贮积症,因编码α-半乳糖苷酶A的基因GLA突变,酶活性部分或完全缺乏后导致细胞内过度的鞘糖脂蓄积,从而引起各系统器官病变,左心室肥厚是最常见的心脏表现[36]。因此,区分AFD与其他肥厚型病变并确定心肌纤维化程度对治疗决策和预后至关重要。

       形态学上,AFD通常表现为左室向心性肥厚,但有时也会出现右室肥厚,乳头肌增厚,甚至出现收缩功能障碍[37]。LGE通常位于基底段和中段下外侧壁,呈肌壁间或心外膜下强化[38]。初始T1成像已被证明是一种对AFD患者很有价值的检查技术,与其他导致LVH的原因相比,由于鞘糖脂的沉积,AFD患者的初始T1值通常会明显降低[39]。目前,心肌应变也已经在AFD队列中进行了研究,结果发现纵向应变受损与T1值降低和左室室壁厚度及质量增加有关[40]。进一步研究发现基底段到心尖段周向应变梯度的缺失可能是AFD心脏受累的早期标志物[41]。但由于其罕见性,目前使用CMR鉴别AFD与其他LVH表型疾病的数据还较少。

       有关心血管疾病无创性诊断及评估的临床研究越来越受到重视,而且有研究表明,CMR比超声心动图更能准确地区分LVH表型[42]。CMR在评估LVH和其他心肌病变方面有其独特优势,不仅可以区分LVH表型,还可探索心肌肥厚及纤维化的病理生理机制,并指导临床决策等,但是目前仍缺乏标准的量化指标。近年来,放射组学和纹理分析显示了超出视觉分析鉴别病理性LVH表型的巨大潜力,Neisius等[17]发现将纹理分析用于心肌初始T1 mapping,对HHD和HCM的区分准确率达85.5%,为了验证这一发现,需要在更大的队列中进行多中心多供应商研究。

3 总结与展望

       随着新技术的蓬勃发展及深入研究,CMR可对左室肥厚型疾病的潜在病因进行准确而无创的诊断,但目前仍需要大量的数据来验证。

       综上所述,通过解剖形态学成像、LGE、参数定量、特征追踪及DTI等技术,CMR可以准确评估心脏形态、心肌损伤及功能障碍,大大提高了临床综合评估及鉴别LVH表型的能力。

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