心肌钆对比剂延迟强化MRI的临床意义

       摘要：识别冠脉疾病患者的存活心肌，及时进行血运重建，可逆转左室功能。心肌钆对比剂延迟强化MRI能够全面评价心脏结构、功能、心肌灌注和活性，提供诊断、治疗和预后等重要信息。

       关键词：钆对比剂，心肌，心脏疾病，延迟强化，MRI

冠状动脉粥样硬化性心脏病是严重威胁人类健康的重要疾病之一，尤其是急性冠脉综合征（ACS）死亡率极高。冠状动脉疾病患者可出现局部或总体左室功能不全，左室射血分数降低。缺血后心肌的收缩功能异常不代表不可逆性心肌损害。使用非侵袭性的检测方法，将不可逆性心肌细胞从存活心肌中区分出来，及时进行血运重建，使其功能得以部分或完全的恢复，将会逆转左室功能、提高生活质量及改善预后。

因此，心血管介入医生首先关注的是是否应该进行介入治疗，其次才是如何做好介入手术。哪些患者需要血运重建，哪些即使血运重建后心功能也不能逆转，存活心肌的检出及其范围起到指导性的作用。如果检测后没有存活心肌，或存活心肌的比例很少，那么介入治疗只会使医患双方承受手术创伤和并发症的风险、放射线暴露以及沉重的经济负担。

那么，目前存活心肌检测有哪些手段？引入钆造影剂心脏MR后给存活心肌检测带来哪些影响？钆造影剂心脏MR在各种心脏疾病中的临床意义是什么？

钆造影剂MRI给存活心肌检测带来革命性进展

在引入钆造影剂前，心肌存活检测有两个主要原则：功能和代谢。第一种是用低剂量多巴酚丁胺应激试验，试验后静息到多巴酚丁胺10（-20）μg/kg/min功能改善作为存活的标志。这可以用超声心动图或磁共振成像来检查。第二是代谢，通过正电子发射断层扫描可以表现出放射性标记的葡萄糖的摄取，同时定量同一组织的血流量。

在引入钆造影剂心脏MR后确立了一个新的原则：延迟钆增强成像（LGE）。无创性心脏MR检查是目前已经成为评价心脏结构和功能的“金标准”，结合LGE能够全面评价心脏结构形态、心脏功能情况、心肌灌注和心肌活性。组织病理学上LGE程度与心肌坏死或纤维化范围相一致，因此，LGE-MRI具有重要临床意义。

认识钆造影剂

小分子的钆对比剂属于非特异性细胞外间隙MRI对比剂, 如：离子型的马根维显（Magnevist、G adopente tae Dimeglumine、Gd -DTPA）和非离子型的欧乃影（Gadodiamide，Gd- DTPA- BMA）。其分子量小，具有亲水性；不能进入细胞内，无特殊的靶器官。静注后，迅速分布到全身血管系统，随即弥散到血管外细胞间隙，并很快达到平衡期， 97% 以上经肾脏排出。

一般认为非离子型与离子型钆对比剂相比，渗透性及粘滞度更低，安全性更高。儿童、老年人、过敏体质或大剂量使用者，最好用非离子型。钆类对比剂是利用Gd3+ 的强顺磁性，通过改变氢核周围的磁场起作用。低浓度（0.1～0.2 mmol/kg）时，主要通过缩短氢离子的T1 时间而使T1WI上信号升高，故增强后一般只作T1WI 扫描；但高浓度时，对T2WI也有影响。

LGE的机制

LGE的机制主要基于如下两点：1、Gd-DTPA-BMA为细胞外对比剂，不能通过正常细胞膜；2、正常心肌细胞排列紧密，占据心肌组织的绝大部分空间，而细胞间质组织所占比例很小，因而Gd-DTPA-BMA在正常心肌中分布稀少。急性心肌损伤（如急性心肌梗死、急性心肌炎）时，心肌细胞膜破裂，Gd-DTPA-BMA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Gd-DTPA-BMA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，因此Gd-DTPA-BMA在瘢痕区出现浓集^【1】。上述机制有助于理解不同心脏疾病的不同延迟强化形式。

“无复流”现象是急性心肌梗死延迟强化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，表现为在透壁性延迟强化高信号的基础上出现心内膜下无信号或低信号带^【2-3】。其原因主要是微循环障碍，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Gd-DTPA-BMA注射后图像采集时间，图像采集越早，无复流区域越大。

LGE的临床应用意义

一、缺血性心脏病

1、评价心肌梗死敏感度高。LGE范围和程度与组织学具有很好的相关性，目前LGE-MRI被广泛应用于评价心肌梗死和检测瘢痕组织。一项多中心随机双盲研究^【4】的结果显示，LGE-MRI检测急性心肌梗死的敏感度高达99%，检测慢性心肌梗死的敏感度高达94%。LGE-MRI检测内膜下心肌梗死敏感度高于SPECT^【5】，凭借其较高的空间分辨力，比其他方法更易检出右心室心肌梗死。

2、全面评价心肌活性，指导再血管化治疗。只有存活心肌经再血管化治疗后才有可能恢复收缩功能。LGE-MRI可直接检测梗死心肌的位置和范围，清晰显示其透壁程度，全面、准确评价梗死心肌的三维分布，全面评价心肌活性，从而合理筛选接受再血管化治疗的患者，有效预估再血管化治疗后心功能整体及局部的改善。有研究^【6】表明，LGE透壁程度＜25%时，90%患者再血管化治疗后局部收缩功能得到改善；透壁程度为25%～75%时，50%患者局部收缩功能得到改善；而当LGE透壁程度＞75%时，仅有4%患者局部收缩功能得到改善。

3、有效预测预后和危险分层。目前LGE-MRI是判断心肌梗死患者预后的最有价值的无创性检查方法。Krittayaphong等^【7】研究结果发现，LGE冠心病患者发生室性心律失常的概率显著增加，即使是室壁运动正常的疑似或确诊冠心病患者，LGE仍是预后不良的重要预测因子。Bello等^【8】研究发现，LGE面积与死亡率呈正相关，冠心病患者LGE面积大于10%的死亡率是小于10%者的1.6倍，LGE面积大于24%的死亡率是小于24%者的2.42倍。因此，LGE的有无及程度能够有效判断缺血性心脏病患者的预后。

急性心肌梗死患者如果出现无复流现象，则提示严重心肌损伤和预后不良。Cochet等^【2】研究表明，在急性ST段抬高心肌梗死患者中，早期出现无复流现象死亡率增加3.05倍，晚期出现无复流现象使死亡率增加9.97倍，即使在急性非ST段抬高型心肌梗死患者中，无复流现象主要心脏事件发生率也显著增加。

LGE-MRI还有助于对缺血性心脏病患者进行危险分层和选择合适治疗方案。LGE-MRI具有高度的软组织及空间分辨力，能检测出微小心肌梗死。Kwong等^【9】发现，约23%无心肌梗死病史缺血性心脏病患者患者出现LGE，提示存在微小心肌梗死，LGE则预示患者可能出现大面积心肌梗死。

二、非缺血性心肌病

1、扩张型心肌病（dilated cardiomyopathy，DCM）是一种以心室扩张伴收缩功能障碍为特征的心肌疾病，病理主要表现为弥漫性心肌细胞萎缩及心肌间质纤维化。

LGE-MRI有助于鉴别晚期缺血性心脏病与DCM。仅凭形态学和功能变化有时很难将晚期缺血性心脏病与DCM鉴别开来，二者均表现为左心室腔扩大、壁薄和运动减弱。但是，LGE可为鉴别诊断提供重要信息。几乎所有晚期缺血性心脏病患者均有典型的缺血性延迟强化形式，即心内膜下或透壁性延迟强化，且其分布与相应冠状动脉灌注区域相匹配；而DCM患者表现为非缺血性延迟强化形式，即左心室肌壁间线性或斑片状延迟强化，且与冠状动脉灌注区域无关。然而，有10%～15%不存在有意义的冠状动脉狭窄或阻塞性病变的DCM患者表现为缺血性延迟强化模式。目前尚不明确DCM患者出现缺血性延迟强化的原因，可能是在心肌病变的基础上出现血栓或栓子——过性栓塞冠状动脉或血管痉挛导致心肌缺血^【10】。

LGE-MRI有助于预测DCM患者的预后。Lehrke等^【11】对184例DCM患者进行随访发现，与非LGE组患者相比，LGE组患者符合终点事件（心源性死亡、心力衰竭或可植入型心律转复除颤器）发生率是增加了3.4。Looi等^【12】也认为LGE组DCM患者主要心脏不良事件的发生率增加，且在心内膜下或透壁性LGE患者中发生率更高，LGE是DCM患者预后不良的独立危险因素。

‍扩张型心肌病患者代表性的电影-心脏磁共振图像。图像显示中室短轴线（A），水平轴（4-室）（B）和垂直长轴视图（C）。图像显示左心室（LV）腔的扩张和弥漫性壁厚减薄（相对均匀）。LV舒张末期容积、LV收缩末期容积，左室射血分数（EF）和LV质量分别是329.1 mL，252.5mL，23.3％，153.2g。LV和RV：左，右心室；LA和RA：左，右心房；LV：左心室。‍

扩张型心肌病患者短轴延迟钆增强心脏磁共振图像。A: 没有 LGE；B：局部LGE。中壁LGE仅分布在前和下隔；C：广泛LGE。LGE分布在前壁和下室间隔，前壁，前外侧中央动脉和下LV段；D：广泛LGE。中壁LGE分布在前壁和下间隔和前乳头肌。箭头表示LGE在LV壁段。LGE：延迟钆增强；LV：左心室。

２、肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy，HCM）是一种常见的遗传性心脏疾病，其表现为无法解释的左室肥厚伴舒张功能障碍，有些病人可伴有左室流出道（left ventricular outflow tract，LVOT）梗阻征象。基于不同类型的纤维化或局部心肌细胞间质增多，典型LGE表现为发生在室间隔与右心室游离壁结合部或室间隔最厚区域的片状、多灶状强化。

HCM是年轻人心源性猝死的最常见原因，猝死机制是起源于异常心肌的恶性室性心律失常。Adabag等的研究结果显示^【13】，LGE组HCM患者室性心动过速的发生率是非LGE组的7倍，且其室性心律失常发生频率显著高于非LGE组。O^,Hanlon等对217例HCM患者平均随访3.1年期间，25%的LGE组患者出现复合终点事件，而非LGE组仅为7.4%^【14】。这些研究结果提示，LGE是HCM患者发生心源性死亡的独立预测因子。

各种表型肥厚型心肌病患者电影-心脏磁共振（AC）和延迟钆增强心脏磁共振（DF）图像。 A，D：ASH（短轴视图）；B，E：APH（水平视图）；C，F：终末期HCM（短轴视图）。LGE主要局限在室间隔及ASH右心室插入点，APH的顶点（箭头）。注意LV壁的不均匀和终末期HCM弥漫播散性LGE。ASH：非对称性室间隔肥大; APH：心尖肥厚；LGE：晚钆增强；LV：左心室；HCM：肥厚型心肌病。

三、炎症性心脏病

1、心肌炎。急性心肌炎出现LGE的组织学基础是心肌细胞水肿、坏死及淋巴细胞浸润，LGE典型表现为左心室下侧壁心外膜下片状或室间隔肌壁间带状延迟强化，诊断急性心肌炎的特异性高达100%^【15】。慢性心肌炎的组织学基础是心肌纤维化。

急性心肌炎患者的LGE程度代表炎症的严重性，治疗过程中LGE范围会逐渐缩小直至完全消失。因此，LGE-MRI可用于判断心肌炎患者的治疗效果；根据LGE部位进行心内膜活检，可显著提高活检阳性率和诊断敏感度。

2、心脏结节病。LGE-MRI有助于早期诊断心脏结节病并判断预后。结节病是原因不明的可累及多器官系统的肉芽肿性病变，可累及心脏，其典型LGE形式为壁间或心外膜下心肌的结节状强化，多分布于室壁变薄且运动异常的区域。LGE-MRI可灵敏检出瘢痕纤维组织，早期诊断心脏结节病。Patel等^【16】发现，在判断预后方面，LGE组心源性死亡率是非LGE组的11.5倍。

钆造影剂MRI未来或可“一站式”评价心脏功能

总之，LGE-MRI是一个有价值的检测疤痕的工具，可根据在正常组与纤维化或坏死区域钆体积分布的差异进行诊断。在缺血性心肌病中，其用于指导血运重建的作用至关重要，其还也提供预后信息。在其他心肌疾病中，也表现出不同的LGE模式，能够为诊断、鉴别诊断、治疗和预后提供重要信息。LGE-MRI还可准确检出微小心肌梗死，有助于早期发现缺血性心脏病高危人群，积极治疗将心肌梗死的发生风险降至最低。鉴于LGE-MRI能准确提供心脏解剖、功能、心肌灌注、心肌活性、室壁运动、心脏代谢和冠状动脉等信息，随着技术的不断发展完善，有可能实现“一站式”全面评价心脏的功能。

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