张如志 陈 伟 夏 睿 郜发宝

心脏MR延迟强化在急性心肌梗死的应用及研究现状

张如志 陈 伟*夏 睿*郜发宝*

急性心肌梗死（AMI）梗死心肌、心肌活性和微血管梗阻（MVO）的定量评价对于AMI病人的危险程度分级、治疗决策的制定、治疗效果的评价以及预后评估具有重要意义。心脏MR延迟强化（LGE-CMR）具有较高的时间及空间分辨力，可用于AMI梗死心肌、心肌活性和MVO的定量评价，并且具有较好的可重复性和较高的准确性。就LGE-CMR在AMI的应用及研究现状进行综述。

急性心肌梗死；心脏MR延迟强化；心肌活性；微血管梗阻

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）在全球有较高的发病率和死亡率，是致人类死亡的主要原因之一[1-2]。梗死心肌、活性心肌和微血管梗阻（microvascular obstruction，MVO）的定量评价对于AMI病人的危险程度分级、治疗决策的制定、治疗效果的评价以及预后评估具有重要意义[3-4]。心脏MR成像技术凭借其较高的时间和空间分辨力，可综合提供心脏的解剖、功能、代谢等方面的信息[5]，具有较好的可重复性和较高的准确性，已经成为临床前和临床研究中检测AMI的有效手段。基于钆的心脏MR延迟强化（late gadolinium-enhanced cardiac magnetic resonance，LGE-CMR）技术能够提供梗死心肌病理学方面的信息，可用于梗死心肌、活性心肌和MVO的定量评价，并以此评价AMI后病人的心功能，预测心脏不良事件发生[2,6]。

1 LGE-CMR的梗死心肌强化机制

常用的MR对比剂为顺磁性对比剂，如Gd-DTPA，它以缩短T1为主[7]，提高人体正常组织与病变组织间信号强度差异，从而最大限度发挥MRI软组织分辨力高的优势。Gd-DTPA为细胞外间质对比剂，在正常心肌，由于心肌细胞排列紧密，Gd-DTPA不能通过完整的细胞膜，其分布空间较小[7]。发生AMI后，由于缺血缺氧，梗死区域心肌细胞的细胞膜完整性遭到破坏；微血管内皮细胞损伤导致其通透性增加，从而引起心肌间质水肿。这两个因素会导致Gd-DTPA在这些区域的分布增加[8-9]。另一方面，梗死区域由于冠状动脉血流量减低、毛细血管及功能性毛细血管密度的改变导致Gd-DTPA动力学发生异常改变，即Gd-DTPA流入流出该区域时间延长。因此，心肌梗死区有较多的对比剂聚集，发生延迟强化[10]。

2 LGE-CMR在AMI的应用研究现状及其价值

2.1 LGE-CMR定量评价AMI梗死心肌及其临床价值 LGE-CMR具有较高的空间分辨力，不仅可用于AMI的定性诊断，还可对AMI的梗死心肌进行定量评价。LGE评价的AMI梗死心肌范围与组织病理染色所检测的一致，这已经被大量的基础研究所证实。Thomas等[11]通过运用心脏MRI、单光子发射 体 层 成 像 （single-photon emission computed tomography，SPECT）和正电子发射体层成像（positron emission tomography，PET）对AMI模型大鼠进行研究后发现，LGE评价的梗死范围比SPECT和PET更为准确，与氯化三苯基四氮唑（triphenyltetrazolium chloride,TTC）染色的一致性最好。Luo等[12]通过对缺血30 min和永久缺血的大鼠心肌梗死模型研究发现，无论是短暂性缺血还是永久缺血，LGE评价的梗死大小均与TTC染色所显示的一致。Feng等[13]通过对兔子再灌注心肌梗死模型的研究证实，LGE显示的梗死核心面积与活体静注EB（Evans blue）染色所显示的梗死核心面积无差异。

有研究[14-15]显示，LGE所显示的梗死大小与左室重塑直接相关，是ST段抬高心肌梗死 （ST-segment elevation myocardial infarction,STEMI）病人心功能恶化和心脏不良事件独立的预测因素。Wu等[14]通过对122例24 h内接受了经皮冠状动脉介入术（percutaneous coronary intervention,PCI）治疗的急性STEMI病人研究后发现，梗死大小与最初的收缩末期容积指数（end-systolic volume index,ESVI）、舒张末期容积指数 （end-diastolic volume index, EDVI）和射血分数（ejection fraction,EF）呈直线相关，这些参数均与不良预后（包括死亡、复发心肌梗死和心肌衰竭）相关。然而，梗死大小是其中唯一的不良后果的重要预测因素。梗死面积最小的病人射血分数增加 （0.49～0.53），而舒张期容积指数则不变。相反，梗死面积最大的病人虽然也有射血分数的改善，但却是以舒张期容积指数的明显增加（86～ 95 mL/m2）为前提。Larose等[15]通过对103例接受了血管成形术的急性STEMI病人研究后指出，与梗死透壁程度、MVO和可挽救心肌 （myocardial salvage）相比，LGE所显示的梗死大小与左室射血分数的改变紧密相关，左室梗死超过23%准确地预测了随后的左室功能失调。Izquierdo等[16]通过对440例STEMI病人进行平均2年的随访研究后，证实心律失常性心脏不良事件（包括出院后的突然死亡、持续性心室性心动过速和心室纤维性颤动）与LGE所评价的较大的梗死范围相关，梗死灶大小（g/m2）≥23.5 g/m2者更易发生心脏不良事件。总之，LGE评价的梗死大小与AMI病人的心功能和不良临床结果相关，可以用来预测AMI病人心肌梗死后的心功能和不良心脏事件。

2.2 LGE-CMR在评价心肌活性中的价值 很多临床研究[7]包括Meta分析已经证实，对AMI病人及时行血管重建治疗可降低其年死亡率，其原因在于仍有活性心肌存在。因此，活性心肌的评价对于AMI病人治疗决策的制定和预后至关重要[17]。很多无创的成像方法均可用于评价心肌活性，但LGE-CMR是其中非常准确的方法[17]。LGE-CMR可通过与其他心脏MR方法联合用于活性心肌的评价。

心肌挽救指数（myocardiumsalvageindex，MSI）是评价活性心肌的一个重要参数，可作为AMI坏死心肌和再灌注治疗疗效评价的重要预测指标[13]。冠状动脉阻塞后其所支配区域发生缺血，此区域称为危险区（area at risk，AAR），包含了不可逆性心肌损伤区，也称梗死核心（myocardium infarction core，MIC），以及可逆性心肌损伤区，又称可挽救区（salvageable zone，SZ）。MSI可通过以下公式计算得到：MSI＝SZ/ AAR=（AAR－MIC）/AAR。Kim等[18]研究发现，LGE所显示的强化大小和形状与不可逆损伤区一致，并指出延迟强化不会发生在可逆性损伤区。LGE-CMR可通过与T2WI联合来分别确定MIC和AAR，从而计算出MSI[13]。另外，LGE-CMR也可与电影MRI联合来区分AMI的梗死区（强化并伴有收缩异常）、可逆性区域（无强化但是有收缩异常）和正常心肌（无强化并且功能正常）[18]。

梗死透壁程度是反映AMI后心肌活性的另一间接参数。冠状动脉阻塞后，其所支配的心肌发生缺血，造成心肌细胞结构和功能的损伤，如果血流没有及时恢复，缺血区的心肌将发生坏死，并由心内膜下向心包膜下发展[19]。换句话说，透壁程度小就预示着有较多的活性心肌存在[20]，病人就更有可能通过临床治疗获益。有研究者[21-22]对犬AMI模型研究后发现，AMI后早期血流的恢复和收缩功能的改善与LGE所显示的强化透壁程度的下降有关，随后他们在AMI病人证实了LGE所显示的梗死透壁程度可以预测收缩功能的改善。因此，LGE-CMR可通过评价梗死透壁程度间接地对心肌活性做出评估，并以此指导临床治疗和预测预后。

2.3 LGE-CMR对MVO的评价及其意义 MVO是AMI中的一种常见的现象[23]，它往往存在于心肌持续缺血的区域，包括组织水肿、血小板堵塞、中性粒细胞黏附和毛细血管内红细胞淤积等多个过程[10,24]。这些病理过程可能会因再灌注治疗早期阶段的再灌注损伤而加剧[25]。MVO导致血流灌注减少，对比剂不能到达此区域。因此，MVO在LGE上显示为高信号强化的梗死区内的低信号无强化区域[23]。

MVO与解剖学上定义的无复流 （no-reflow）区相一致[26]。Iwakura等[27]认为无复流现象的发展与心肌损伤的严重程度、危险区的大小和梗死区支配动脉的闭塞程度有关。MVO与梗死范围扩大、心肌功能降低、左心室重构以及不良的临床结果密切相关[28]。因此，对MVO进行准确的评价对于AMI病人的预后评估有重要意义。有研究[23]指出，LGE显示的MVO与冠状动脉内多普勒超声所见一致，而且LGE对MVO的检测更加敏感，他们通过多变量回归分析发现，与梗死大小和透壁坏死相比，MVO的范围是与早期的收缩期逆流和舒张期减速速率相关的独立因素。Vicente等[29]通过运用LGE和心肌显色分级对39例PCI术后的AMI病人的MVO进行评价后指出，相对于心肌显色分级，LGE评价MVO有更高的准确性，MVO是左室重构的重要预测因素。Hadamitzky等[30]通过对281例STEMI病人的随访研究发现，相比LGE和SPECT评价的梗死区域而言，LGE评价的MVO是AMI病人更重要的临床风险远期预测因素。另一方面，对MVO的评价有助于识别成功实施PCI后的高危AMI病人，可以促进实施额外干预措施的决策制定。从理论上讲，微血管灌注的改善有益于梗死治疗、心室重构和侧支循环的建立。通过LGE评价MVO除了可以选择能进行辅助治疗的病人之外，它对于评价新的治疗方法的效果也是非常有效的[23]。

2.4 LGE对心内膜下梗死的检测及其他应用 在临床上，有很多AMI病人的梗死位于心内膜下且较局限（心室壁内侧1/3），这类梗死称为心内膜下心肌梗死，其他检查方法如SPECT由于空间分辨力有限，对这一类梗死的检出敏感性较低。LGE有较高的组织对比度和空间分辨力，可清楚地显示心内膜下梗死，是目前检测心内膜下梗死的最敏感的方法[31-32]。由于空间分辨力低，SPECT不易区分透壁性心肌梗死和心内膜下心肌梗死[33]。因此，对于梗死范围较大的心内膜下心肌梗死，SPECT可能会得出不支持行血管重建术的诊断，而LGE对心内膜下梗死更准确的评价则有助于AMI病人选择治疗方案[20]。

有的AMI病人梗死范围较小，超声心动图和SPECT较难检出，如果这类病人发生心脏破裂，其位置的检测也较困难。LGE凭借其较高的分辨力，可检测心脏破裂和预测即将发生的心脏破裂[34]。另外，LGE也可用于检测附壁血栓。Lanzillo等[35]通过运用LGE-CMR对36例STEMI病人研究后发现，LGE可准确地检测AMI后的附壁血栓，并指出梗死的位置、再灌注时间、射血分数和左室收缩末期容积是左室附壁血栓形成的重要预测因素。

3 LGE-CMR评价AMI的局限性及注意事项

尽管LGE-CMR是目前评价AMI比较常用的方法，但是其准确性与可靠性也会受到很多因素的影响，需要在操作过程中加以注意。首先，LGE定量评价梗死大小和MVO可能并非完全准确，主要由以下几方面的原因造成。①对比剂的非特异性。有研究[13]显示，LGE检测的梗死核心范围比EB染色所显示的梗死核心稍大，这可能是由于Gd-GTPA的非特异性这一固有特性所造成。②对比剂的剂量。有文献[36]报道高剂量的对比剂（≥0.2 mmol/kg）对于急慢性心肌梗死的检测比低剂量的更加准确，当对比剂剂量为0.3 mmol/kg时，LGE检测AMI的敏感度为99%。③对比剂注入后的影像采集时间会影响测量结果。有研究[37]发现，针对不同缺血时间（分别为30 min和2 h）的AMI大鼠，其最佳影像采集时间明显不同，分别为注射对比剂后约26 min和16 min。也有研究[38]指出，当对比剂剂量≥0.2 mmol/kg时，在对比剂注入后10～30 min之间采集的影像是没有显著差异的。④增强时不同MR序列的选择虽然不会直接影响强化范围的大小，但会影响影像质量和强化程度，从而会影响对强化的判断[37]。⑤反转时间（inversion time，TI）。通过调整反转时间可以增加影像对比和梗死检出敏感性[39]。⑥部分容积效应会导致LGE高估梗死区[18]。其次，LGE评价心内膜下的梗死的可靠性也存在质疑。传统的LGE影像所显示的梗死和心腔血同为高信号，它们之间较低的对比度可能会影响心内膜下梗死的检出[40]。另一方面，Gd-GTPA进入人体后主要经肾代谢以原型排出，因此不能用于伴有严重肾功能衰竭的AMI病人[41]。因此，LGE-CMR评价AMI时，应根据不同的受试者和扫描设备，调整合理的对比剂剂量、扫描时间及TI值，从而才能够更加准确地评价AMI。

4 LGE-CMR的技术进展

针对传统LGE-CMR的不足，新对比剂的应用和MR序列的优化可在一定程度上解决相关问题。已开始应用于AMI的诊断。由于钆对比剂分子质量相对较大（为微摩尔水平），故与SPECT或PET相比，CMR检测心肌梗死的敏感性较低。超顺磁性的氧化铁超微颗粒 （ultrasmall superparamagnetic particles of iron oxide，USPIO）的应用可增加心脏MR检测梗死心肌的敏感性[6]。USPIO的分子直径较小（约为30 nm），可自由进出毛细血管，并且被网状内皮系统的炎症细胞（主要是巨噬细胞）吞噬[42]。基础和临床研究已证实，它进入体内后会到达AMI的炎症区域，通过改变炎症心肌组织的T2*以增加其与正常心肌的对比[6,42]。因此，作为一种新的MR对比剂，USPIO对于AMI的评价具有广阔的前景。LGE尽管分辨力很高，但是由于梗死组织和心腔血之间缺乏对比，仍然可能遗漏部分心内膜下梗死。多对比延迟增强 （multicontrast delayed enhancement，MCODE）技术在一次屏气下可获得同一心动周期时刻的心脏T2加权影像和T1加权LGE影像，心肌组织（包括正常和梗死心肌）通过T2加权与心腔血液相区分，T2加权影像和LGE影像的联合可更好地显示心内膜下梗死。Bandettini等[40]通过运用MCODE技术对73例病人（包括心肌缺血、AMI、慢性MI和其他疾病）进行评价后发现，MCODE序列检测梗死的敏感度、特异度和准确度分别为100%、88%和96%，可以发现传统LGE不能发现的心内膜下梗死，降低梗死检出假阴性率。

5 小结

综上所述，LGE-CMR凭借其较高的时间和空间分辨力，可对AMI的梗死心肌以及MVO进行定量评价，并可通过与其他方法的联合用于可挽救心肌的评价。通过运用LGE-CMR对AMI病人的梗死范围大小、心肌活性和MVO进行评价可有效地指导临床治疗和预测预后。LGE-CMR相对于其他方法的优势还在于它能检出其他方法较难检出的小梗死灶，区分透壁梗死和心内膜下心肌梗死，并且可以有效地检出AMI后的附壁血栓和心脏破裂。LGE-CMR尽管存在不足，但目前仍是无创评价AMI的常用手段，并且随着新对比剂的运用和MR序列的不断优化，它应用于AMI评价的前景将越来越广阔。

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（收稿2014-07-16）

Current application and research status of late gadolinium-enhanced cardiac magnetic resonance in the evaluation of acute myocardial infarction

ZHANG Ruzhi,CHEN Wei,XIA Rui,GAO Fabao.Molecular Imaging Laboratory,Department of Radiology,West China Hospital,Sichuan University,Chengdu 610041,China

The accurate quantifications of infarcted myocardium,myocardial viability and microvascular obstruction (MVO)are essential for patients with acute myocardial infarction (AMI)including dangerous degree classification,treatment decisions making,evaluation of therapeutic effect and prognosis evaluation.Late gadolinium-enhanced cardiac magnetic resonance (LGE-CMR)imaging is available for quantitative evaluation of infarcted myocardium,viable myocardium and MVO due to its high spatial and temporal resolution.It has good repeatability and high accuracy in the application of AMI evaluation.In this paper,we reviewed the current application and research status of LGE-CMR in AMI.

Acute myocardial infarction;Late gadolinium-enhanced cardiac MR;Myocardial viability;Microvascular obstruction

10.3874/j.issn.1674-1897.2015.01.Z0106

610041成都，四川大学华西医院放射科 分子影像中心

郜发宝，E-mail:gaofabao@yahoo.com

*审校者

国家自然科学基金重点项目（81130027），国家科技部十二五支撑计划（2012BAI23B08）