心脏影像学新进展
2015-04-29 19:50来源：丁香园作者：清风入云松
近期来自荷兰莱顿医院的 Oliver Gaemperli 博士等对心脏影像学进展做了汇总，文章发表在 《欧洲心脏杂志》（European Heart Journal，EHJ） 上。
一、楔子
非侵入性的心脏成像对心血管疾病患者诊断和决策至关重要。最近的创新，主要体现在超声心动图、核成像、计算机断层扫描和心脏磁共振，这些诊断技术提供了新的病理生理见解，可能影响患者的临床管理。本文精心总结了各非侵入性心脏成像手段在技术创新和新兴临床方面的应用。
为了方便大家全方位阅读本文，小编摘选了左室十七段分法的“牛眼图”及其命名方式。
图 1. AHA
二、超声心动图
研究数据已经证明，斑点追踪超声心动图 (STE) 在各种心脏疾病患者中左心室 (LV) 力学和危险分层的作用。基因突变的肥厚型心肌病 (HCM) 患者更有可能形成反向曲线形态的室间隔 (59%) ，而无突变患者有更多的 S 形隔曲 (49%) 。
有趣的是，与基因突变型患者相比，尽管整个 LV 应力 (GLS) 在组间没有明显不同，区域应力分析揭示突变型的 HCM 患者纵向应力显著受损，集中在左室中部近下壁间隔壁，基底部近下壁间隔壁，基底近前壁间隔壁区域。当患者根据基因型和 LV 室间隔形态划分，与无突变的 HCM 患者 S 形间隔形态相比，左室 GLS 明显受损在突变型的 HCM 患者为反向间隔曲线 (图 2) 。
图 2. 肥厚型心肌病患者的斑点追踪超声心动图。A 在表现为反向间隔曲线的基因突变型的肥厚型心肌病患者中，左心室心尖部 4 腔、2 腔和 3 腔切面的时间 - 纵向应变曲线及局部纵向应变的极坐标靶心图。基底部和中部间隔壁，间隔前壁和左心室前壁的纵向应变受损最为显著。B 表现为 S 型曲线的无基因突变患者中，左心室的时间 - 纵向应变曲线及局部纵向应变的极坐标靶心图。与 A 相比，左心室的局部纵向应变未见明显改变。
间隔壁厚度与应变呈负相关
Quarta 等在 172 例心脏淀粉样变患者中，观察到 LV 室间隔厚度和 GLS 之间呈现出负相关。尽管显示相对保存 LV 射血分数，左室 GLS 受损明显增加，LV 室间隔的厚度增加了近 1/3 。在局部水平，只有基底部和中部心室段随着 LV 室间隔的厚度增加而显著恶化，顶端部分却显示依旧保存着纵向应变值。
舒张期左室应变率参数优于收缩期
左心室 GLS 被提出作为心肌梗死大小指标和 ST 段抬高心肌梗死 (STEMI) 后 LV 扩张的一个重要决定因素。
此外 Ersboll 等研究显示，在 1048 例心肌梗死患者中 STE 派生的心脏舒张指数与长期预后有关。使用 STE 应变率，即舒张早期峰值应变率 (e 'sr)，并且测量脉冲波多普勒峰值速度(E) 和 e'sr 的比值（E/ e'sr），可作为左室充盈压指标。增加 E / e'sr 的四分位数区间，可伴有梗死面积明显增大(基于肌钙蛋白浓度)，LVEF 降低，以及左室 GLS 更多受损。
左室收缩储备可更好预测预后
在无症状的二尖瓣中、重度返流患者并且保留 LVEF 的患者中，在峰值负荷时的左室收缩功能储备与更好的预后有关。
迷你超声设备的迷人前景
Gianstefani 等指出，这些设备的使用可缩短扫描和报告时间，同时能够保持对左室收缩功能、室壁运动异常、严重心包积液和心脏瓣膜病上诊断上良好的评估精度。此外与高端超声系统的扫描相比，迷你超声波设备每次扫描节可节约 76% 成本。
三、核素成像
非侵入成像安全性有保证
与血管造影相比，随机分配到 CMR 组的病人死亡率风险比是 2.6，SPECT 为 1.0 和负荷超声心动图为 1.6。考虑在过去的十年中成像技术的最新进展，这项研究表明，相对于血管造影而言，使用非侵入性成像作为初步诊断 CAD 的安全性有保证，且对病人的预后没有负面影响以及增加成本。
走在前沿的伽马相机
最新的先进的成像技术来自于最近引入的伽玛相机，使用多准直和心脏镉锌碲合物（CZT）探测器来达到超快的心肌灌注成像。
PET 和 PET-CT 大放异彩
先进的成像技术，如正电子发射断层扫描 (PET) 和 PET - CT 等越来越多地用于临床研究。Blankstein 等基于 PET 上分别使用 18F - 氟脱氧葡萄糖 (FDG) 和铷 - 8，评估 118 例结节性心脏病患者病 (没有冠状动脉疾病病史) 是否存在心脏炎症或病灶灌注不足。研究结果表明，PET 可以识别结节病病人高风险的 VT 或死亡。
PET 中 RVEF 和梗死面积不能预测 SCD
Fallavolita 等报道使用 PET 预测心律失常事件的结果研究显示，在 204 名接受了植入式心律转变器除颤器 (ICD) 来一级预防心脏性猝死 (SCD) 缺血性心肌病患者 (LVEF 27 ±9%) ，PET (11 C- 间羟基麻黄素) 评估了心脏交感神经支配，并结合灌注 -FDG 成像评估瘢痕。
在平均 4.1 年随访，16.2% 的患者经历了一次 SCD 的事件 (心律失常死亡、由于 ICD 误放电致心室颤动或 VT＞240 次 / 分钟) 。在 PET 上，左心室射血分数或梗死大小不能预测 SCD ，但心肌去神经的程度和范围是可以预测的，这表明交感神经支配成像可能支持选择哪些可能受益于 ICD 缺血性心肌病患者。
PET-CT 可跟踪外周感染栓子
Asmaretal 等评估使用 18F-FDG 造影剂在 PET-CT 的价值。在 72 例感染性心内膜炎中检测心脏外病变。PET-CT 成像探测到 114 处病变 (64 是真阳性，其中 25 个新发现在 17 个病人中) 。在 11 例病人中这些病变是临床相关性的，包括 7 例骨髓炎、髂腰肌脓肿 1 例、胃肠道病变 2 例和血管假体移植损伤 1 例 (图 3) 。PET-CT 允许跟踪外周感染性栓子，潜在的改善结果指导治疗。
图 3. 使用 18F-FDG 造影剂 PET-CT 评估心内膜炎患者心脏外病变成像。该患者为生物瓣心内膜炎患者，轴向可见 2、3 腰椎间盘和脊柱全段造影剂聚集，表明有感染（椎间盘炎和脊柱旁肌肉脓肿，箭头示）。结果均经 CMR 确认（STIR 和 T1 加权像）
18F - 氟化钠 PET-CT 临床价值有待发掘
在分别 40 例心肌梗死患者和稳定心绞痛患者中，PET-CT 使用 18 F- 氟化钠 (18 F - NaF) (活跃斑块内出血矿化标志) 和 FDG 应用于确定破裂或高危险性冠状动脉粥样硬化性斑块。所有患者均使用侵入性血管造影，而稳定心绞痛患者还进行了血管内超声检查。
在 37 例心肌梗死患者中，冠状动脉 18 F - 氟化钠摄取的最高水平在罪犯病变中观察到，而 FDG 摄取通常被心肌摄取掩盖，故而罪犯病变与否并无差异。此外，18 例稳定性心绞痛患者 (45%) 有斑块病灶中可见 18F - 氟化钠摄取病灶，这些病变与在血管内超声检查观察到的正性重塑、微钙化物和坏死核心有关。虽说如此，前瞻性研究结果表明使用 18F - 氟化钠 PET - CT 的临床价值有待进一步发掘。
诊断淀粉样变性的潜在价值
最后，Hutt 等使用 - 99m 标记的 3,3- 双磷酸 - 1、2- 二羧基丙醇酸和 SPECT 成像显示，321 名疑似心脏淀粉样变患者是否存在心脏内病变。作者表明这种技术检测 TRR 淀粉样变是高度敏感的，但对轻链和继发性淀粉样变性不敏感。他们进一步表明，必须结合临床来减少误诊。尽管如此，对于区分不确定类型的淀粉样变性，根据它们的特征性的摄取模式，SPECT 可能有附加价值。
四、计算机断层扫描
他汀治疗应考虑 CAC 评分
冠状动脉钙化 (CAC) 成像在最近这些年持续发酵，作为一个更加个性化风险分层的方法，其超越了传统的风险因素和生物标志物。在一个关于大型多种族动脉粥样硬化亚组研究试验中，Martin 等探索了 CAC 评分和脂质代谢异常之间的相互作用。
在 CAC 评分 ≥ 100 分，不管存在严重程度脂质异常与否，患者心血管疾病发生率高 (22.7 - 29.5/1000 人每年) 。相比之下， CAC 得分为 0 的人群，即使存在脂质代谢异常，心血管疾病发生率仅为 2.7-5.9/1000 人每年。个人没有脂质异常但 CAC 分数 ≥ 100 的心血管疾病发生率高于个人脂质代谢异常且 CAC = 0 的人群，表明使用他汀类药物预防绝对的心血管风险时，CAC 评分应强烈考虑。
经常出现的问题是否 CAC 成像应该辅以 CT 冠状动脉造影 (CTCA) 来筛选和风险分层。这个问题由包括不同人群的两项研究得到了解答：FACTOR - 64 随机临床试验和 CONFIRM 注册试验 (冠状动脉 CT 血管造影评估临床预后：一项国际多中心注册研究) 。
CCTA 筛查不改善糖尿病人心血管预后
FACTOR- 64 试验中，随机纳入 900 例没有 CAD 症状的 1 型和 2 型糖尿病患者，使用 CTCA 筛查 CAD 且根据指南进行糖尿病的标准化治疗。基于 CTCA 是否筛查，分为标准治疗组和强化治疗组 (±入侵冠状动脉造影) 。在 395 例接受 CTCA 的患者中，46%，12% 和 11% 分别显示轻度，中度和严重 CAD 。平均 4 ±1.7 年的随访后，主要终点事件率没有差异 (包括全因死亡率，非致死性心肌梗死，因不稳定心绞痛需要住院治疗)。
CTCA 是强有力的独立预测指标
此外，大型多国多民族 CONFIRM 注册实验中，8627 有症状的患者接受 CAC 和 CTCA 平均 25 个月扫描研究显示：CTCA 中有无斑块存在和严重程度 (不管是非阻塞性还是阻塞性) 的结果，在校正病人的临床变量和 CAC 评分后，对于心血管死亡和心肌梗死是一个强有力的独立预测指标。
数学建模预测 CAC 阈值
在 Heinz-Nixdorf Recall 研究中，Erbel 等探讨了 5 年中接受两次 CAC 扫描的 3481 名无症状的患者 (45 - 74 岁)。综合年龄、性别和基线可以得到可预测的冠状动脉钙化发生进展明确的的指数百分位数。心血管疾病的风险因素的控制和医疗干预 (包括降低脂质，抗高血压治疗) 对 CAC 进展都没有重大影响。这需要开发数学模型工具预测个人 CAC 进展，确定预期高风险 CAC 阈值的到达的年龄。
CTCA 需减少辐射剂量
降低 CTCA 辐射剂量是很重要的。创新迭代图像重建算法是目前允许的有效的噪声抑制手段，其让扫描以非常低的管电流和电压进行。其中一个算法, 基于模型的迭代重建，在最近 36 名随机挑选的患者接受 CTCA 和侵入性冠状动脉造影中被证明是有效的。使用低管电压 (80 – 100 kV) 和电流 (150 -210 mA) 在一个有效的平均剂量为 0.29 mSv (相当于 10 倍胸部 X 射线剂量) 。CTCA 图像质量很好，拥有 97% 可判读的血管节段，且与侵入性血管造影相比也具有高准确性诊断。
CTCA 局限性
CTCA 的一个局限是缺乏关于狭窄部位的血液动力学意义的信息。CORE 320 是一个大型多中心试验研究，来评估 CT 灌注成像结合 CTCA 对于血流受限 CAD 的诊断准确性，使用一个全面的诊断金标准即侵入性冠状动脉造影联合 SPECT 心肌灌注成像 (图 4) 。图像分析在独立核心实验室执行。CT 灌注时联合 CTCA ，诊断精度 (衡量分析接受者操作特性曲线) 显著增加［曲线下面积 AUC 为 0.87，单独使用 CTCA 时为 0.84]。没有心肌梗死病史或 CAD 时效果更加明显 (AUC 分别为 0.90 和 0.93)。
图 4. CTCA 联合 CT 灌注成像应用于 64 岁男性可疑冠脉疾病患者。A 图可见 CTCA 显示左前降支 96% 管径狭窄，回旋支 87% 狭窄，右冠脉 60% 狭窄；与此对应的（B 图示）侵入性造影检查分别为 85%、79%、77% 狭窄。C 图 CT 灌注成像分别显示远端房室隔前壁轻度缺损，基底部近前壁间隔壁及前壁远端、基底部和心尖间隔壁中度缺损（图左）；远端近下壁间隔壁和近下壁侧壁轻度缺损，远端近前壁间隔壁和远端前壁中度缺损（图中）；远端近下壁间隔壁轻度缺损（图右）。D 图 SPECT 示前壁远端、远端房室隔前壁、基底部近前壁间隔壁和心尖间隔壁中度缺损（图左）；远端前壁中度缺损（图中）；未显示心肌灌注缺损（图右）。
两个新工具：FFRCT 和 TAG
CT 派生的血流储备分数 (FFRCT) 继续受到关注。腔内衰减梯度 (TAG) 已成为另一个来评估通过 CTCA 诊断冠状动脉狭窄的血流动力学相关性的工具。这种方法允许对给定的狭窄下游的冠脉，估算管腔内的对比衰减的速率，然后评估功能意义。
五、心脏磁共振成像
心脏磁共振成像目前被认为是对于 LV 尺寸和功能的量化的金标准。Atharovski 等使用 CMR 准确评估 16 例应激性（Takotsubo）心肌病患者的 LV 收缩和舒张功能改变。CMR 派生的舒张功能参数包括 LV 峰值充盈率和左心房排空容积。LV 收缩功能出院前显著增加，而 LV 舒张期功能障碍出院时出现，且 3 个月随访中一直存在。
心肌瘢痕可优化风险分层
在多种病理探讨背景下，使用钆增强 (LGE) CMR 评估心肌瘢痕存在和严重程度对预后的影响。Chan 等研究了在 1293 名 HCM 患者中心肌瘢痕的预后价值 (60% 为较低风险 SCD)。心肌瘢痕存在于 42% 的病人 (平均 LGE 程度为 10±9% 的 LV 质量) 。
在平均中位随访 3.3 年，37 例 (3%) 患者发生 SCD，其中心肌瘢痕存在于 70% 的病人。校正后的 SCD 风险增加与 LGE 强度成正比：每增加 10% LGE 强度，SCD 的风险增加 40%。此外，即使在经历过 SCD 风险的低危患者中，SCD 的风险也与增加心肌瘢痕的程度相关 (HR 1.66) 。这些结果表明心肌瘢痕的的存在和程度能被用于优化风险分层，特别是在低风险的 HCM 病人。
LGE 强度与全因死亡率呈正相关
此外，Neilan 等研究 LV 心肌瘢痕的预后价值，在 664 名无已知心肌梗死的房颤且接受射频消融治疗的患者。13% 的病人检测出左心室心肌瘢痕，平均 LEG 程度 5.9±3% ( 50% 的冠状动脉伴随心肌瘢痕分布，表明缺血性起源 ) 。平均随访 42 个月，22 例心肌瘢痕患者死亡。在多元变量分析中，年龄和左室 LGE 强度是死亡独立的预测因子。特别地，每增加 1% 的左室 LGE 强度，全因死亡率增加 15%。
图 5. ECG 结合 LGE CMR 点解剖标测数据识别 VT 起源。A 示 VT 患者心电图，源头位于心尖间隔下壁的一部分（前壁梗死伴胸导联 R 波延迟递增，左束支传导阻滞和电轴左偏）；B LGE CMR 左心室短轴位，示瘢痕位于心室下壁（箭头示），且前壁间隔部及心内膜出现广泛透壁瘢痕；C VT 患者的电激活标测，源头位于心尖部的间隔下壁。
糖尿病与 LGE ECV 显著相关
与 LGE 检测肉眼可见的瘢痕比较，T1 映射 (有或没有使用对比) 是一项最近推出了评估 LV 细胞外容积 (ECV) 的新技术，这是心肌间质纤维化一个重要标志。
弥漫性心肌强化预测死亡率
White 等在 90 名疑似心脏淀粉样变性患者中测试快速的、使用对比剂后的基于 T1 映射的成像，评估弥漫性心肌强化时的诊断和预后价值。增加弛豫时间，对心肌和血池信号逐帧的视觉比较来确定相对 T1 值。弥漫性心肌强化定义为没有典型的冠状动脉分布 ( 非缺血性 ) 的区域 ＞50% 的 LV 面积，且存在异常短 T1。基于可视的 T1 加权评估，48 例 (81%) 患者有弥漫性心肌强化。在平均 29 个月的随访中，56% 的患者死亡。可见，弥漫性心肌强化是该类人群最强的死亡率预测因子 (HR 5.5) 。
近期进展
CMR 最新进展包括引入高分辨率心肌灌注成像，和标准分辨率成像相比，对于检测 CAD 具有更高的准确性。Motwani 等在 35 名血管造影显示三支病变的 CAD 患者中，发现高分辨率心肌灌注成像优于标准分辨率灌注 CMR。最后，三维相位 CMR 可能在瓣膜心脏病有着重要的应用。
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