【指南解读】心血管磁共振评估心力衰竭新进展：基于2022年AHA/ACC/HFSA心力衰竭管理指南解读

本文刊于：中华心血管病杂志,2023,51(5) : 528-534

作者: 周笛, 赵世华, 陆敏杰

单位：

中国医学科学院阜外医院磁共振影像科 北京协和医学院 国家心血管病中心

通信作者：陆敏杰

摘要

心血管磁共振成像是一种多参数、多序列、多平面成像的无创影像学检查方法，可以在体“一站式”评估心脏解剖结构、运动功能、组织特征及血流动力学特征。最新推出的2022年美国心脏协会/美国心脏病学会/美国心衰学会（AHA/ACC/HFSA）心力衰竭管理指南对心血管磁共振评估心力衰竭的推荐等级和证据水平进行了更新和补充。该文拟基于该指南系统性阐述磁共振评估心力衰竭及其指导临床管理的最新研究进展。

心力衰竭（心衰）是多种原因导致的心脏结构或功能异常改变，使心室舒张或收缩功能障碍，进而引起的复杂的临床综合征^［1］。《2020年中国心血管健康与疾病报告》报道心血管病死亡稳居城乡居民总死亡原因首位^［2］。随着社会经济发展、人口老龄化及城镇化进程的加速，多种生活方式危险因素广泛流行，我国高血压、血脂异常、肥胖和糖尿病患者数量持续攀升，这也进一步推高心血管病的发病率和死亡率^［2］。随着软硬件技术的发展，心血管磁共振（cardiovascular magnetic resonance，CMR）作为一种多参数、多序列、多平面成像的无创检查成像，可以在体“一站式”评估心脏结构、功能、组织学及血流动力学特征，其在评估心血管疾病中的应用价值与日俱增。最新推出的《2022年美国心脏协会（American Heart Association，AHA）/美国心脏病学会（American College of Cardiology，ACC）/美国心衰学会（Heart Failure Society of America，HFSA）心衰管理指南》取代了《2013年美国心脏病学会基金会（ACC foundation，ACCF）/AHA心衰管理指南》和《2013年ACCF/AHA心衰管理指南的2017年ACC/AHA/HFSA焦点更新》^{［1，3, 4］}，确立了新的心衰分类标准，更新了CMR评估心衰的推荐等级和证据水平，着重笔墨肯定了CMR指导心衰患者临床管理的独特优势。本文基于此版指南对CMR评估心衰的最新研究进展进行综述。

一、心衰分期、分级、分类

ACC/AHA强调心衰的分期、分级、分类与生存率密切相关，2022年指南对各阶段的生物标志物和心脏结构变化进行了详细阐述（图1）。各阶段的治疗干预目的分别为改变危险因素（A期），治疗危险因素和结构性心脏病以预防心衰（B期），减少症状、降低发病率和死亡率（C和D期）。纽约心脏协会（New York Heart Association，NYHA）分级用于描述症状性心衰（C期）或晚期心衰（D期）患者的症状和功能储备。这是临床医生的主观评估，可随时间变化。虽然可重复性和效度有限，但NYHA功能分级是一个独立的死亡率预测因子，在临床实践中广泛用于患者治疗策略的制定。

左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）在心衰患者的分类中很重要，2022年指南确立了新的基于LVEF的心衰分类标准，射血分数减低型心衰（heart failure with reduced ejection fraction，HFrEF）定义为LVEF≤40%；射血分数保留型心衰（heart failure with preserved ejection fraction，HfpEF）指的是LVEF≥50%的心衰人群，其患病率正在增加；LVEF介于40%~50%之间的心衰患者被定义为射血分数轻度减低型心衰（heart failure with mildly reduced ejection fraction，HFmrEF）。心衰的体征和症状往往是非特异性的，为了提高HFpEF和HFmrEF诊断的特异性，临床诊断还需要进一步的客观指标支持。因此，指南建议在HFpEF和HFmrEF分类中加入静止和（或）激发型左心室充盈压力增加的证据（如B型利钠肽升高、无创/有创血流动力学测量）。此外，指南还增添了新的分类，将既往HFrEF患者随访中测得LVEF>40%的人群定义为射血分数改善型心衰（heart failure with improved ejection fraction，HFimpEF），这也提示了关注LVEF变化趋势对心衰患者管理的重要性。随着时间的推移，LVEF显著下降是一个不良预后因素。

二、心衰指南中CMR的临床评估价值

1. 评估心脏结构及功能（推荐等级：Ⅰ，证据水平：C-Limited Data）：2013年指南中，专家组认为CMR成像评估左心室容积和射血分数与超声心动图一样准确，可用于评估不适合行超声心动图检查的患者（推荐等级：Ⅱa，证据水平：B）^［4］。近年来大量研究进一步证实，CMR成像对左、右心室的体积、质量和射血分数提供了准确和高度可重复性的评估，已是心功能评估的金标准^［1］。另外，CMR凭借其优异的软组织对比度，清楚显示心脏及其周围解剖结构，且无电离辐射，因此推荐用于已知或疑似先天性心脏病患者^［5, 6］。

2. CMR有助于心衰或心肌病患者的诊断及管理（推荐等级：Ⅱa，证据水平：B-Nonrandomized）：2013年心衰指南曾简要提出CMR成像中关于心肌灌注、存活率和纤维化的额外信息可以帮助识别心衰病因并评估预后。2022年心衰指南全面阐述了CMR成像提供无创的心肌组织表征这一优势，为心衰的病因及预后提供见解。钆对比剂延迟强化（late gadolinium enhancement，LGE）反映心肌纤维化和受损，可识别急性、慢性心肌梗死和冠心病引起的心衰。LGE模式或特定的T1/2成像技术提供了各类浸润性和炎症性心肌病的鉴别诊断信息，如心肌炎、淀粉样变性、铁过载、结节病、Fabry病、Chagas病和致密化不全。T1 mapping技术允许测量心肌细胞间质特征和细胞外间质容积分数（extracellular volume，ECV），但作为一种新兴技术，T1 mapping尚缺乏高等级循证医学证据，在《2022年AHA/ACC/HFSA心力衰竭管理指南》中尚未明确提出mapping技术的推荐等级和证据水平，但指出T1 mapping可为多种缺血与非缺血性心脏病（如肥心病、扩心病、Fabry病等）所致的心衰诊断及预后提供重要信息^{［7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14］}。延迟强化与较差的预后相关，还有助于风险分层。临床注册研究提示CMR为疑似心肌炎或心肌病的患者提供诊断信息^{［15, 16］}。但在最近的一项试验中，对非缺血性心肌病患者进行常规CMR筛查的策略并没有显示出比基于超声心动图和临床表现的选择性CMR检查策略更具体的心衰原因^［17］。因此CMR是否能提供比超声心动图更多的心衰管理和预后信息仍待进一步大样本研究验证。

3. 心衰合并冠状动脉疾病拟进行血运重建的患者，可以考虑采用CMR检测心肌缺血，以帮助指导冠状动脉血运重建（推荐等级：Ⅱb，证据水平：B-Nonrandomized）：冠心病是心衰的主要原因，心肌缺血可能导致新的或恶化的心衰症状。多项非随机、观察性研究报道，在功能失调性存活心肌患者中，血运重建术可提高生存率^［18］。但随机对照试验并没有显示心肌存活成像能改善血运重建术的指导以减少不良心血管结局^［19］。尽管这些数据不支持在血运重建前常规进行心肌存活能力评估这一理念，但心肌存活能力被用作高风险手术或有复杂医学问题的患者进行血运重建决策的工具之一。

三、临床应用场景

1. 缺血性心脏病：冠状动脉粥样硬化性心脏病是我国心衰最常见的病因^［2］。急性心肌梗死最常见的是由斑块闭塞性栓塞或破裂引起的在细胞水平的心肌缺血、坏死，进而心肌坏死细胞被细胞外胶原纤维替代，形成缺血性纤维瘢痕。心肌负荷灌注成像是一种无创性评估心肌缺血的重要检查方法，多中心随机研究已证明其可以精准地检测冠状动脉狭窄并评估血流储备减低^［20］。CMR在心肌瘢痕诊断中的应用已臻至成熟，无论是急性心肌梗死还是心肌瘢痕，LGE模式均呈现为自心内膜向心外膜扩展的趋势，且与罪犯血管分布特征一致，同时伴随心肌节段性运动障碍（减弱、无运动或矛盾运动）^［21］。众所周知，LGE的存在和程度是缺血性心脏病心衰患者预后的独立危险因素^［22］。但在冠心病的心衰患者中，2022年指南更加聚焦于指导及时、适宜的再灌注治疗（冠状动脉血运重建术），对于术前通过无创影像学检查评估心肌缺血及存活心肌提出了更多的期待。对比主要不良心脏事件的发生率，心肌药物负荷灌注CMR指导初始治疗策略的患者转归不逊于有创的血管造影^［23］。Kwong等^［24］的研究回顾性地纳入了2 349例胸痛患者，在LGE阴性并且药物负荷CMR成像提示没有心肌缺血的患者中发生心血管不良事件的概率显著降低。一项纳入6 389例稳定性缺血性心脏病患者的回顾性注册研究表明，LGE-负荷CMR可用于识别心肌缺血负荷，当缺血负荷心肌节段>5个时，接受血运重建术的患者全因死亡率较未行血运重建术患者显著降低^［25］。综上所述，CMR成像为进行冠状动脉血运重建术的临床决策提供了指导意见，有望节省部分诊疗费用，为患者带来了综合收益。近年来，T1 mapping技术在定量检测弥漫性心肌纤维化方面的优势已被证实，能够评估LGE阴性或无症状性心肌重塑^［26］。急性心肌梗死时，心肌细胞破坏、心肌水分增加、细胞外间质水肿等使初始T1值和ECV增加及增强后的T1值下降，T1 mapping诊断急性心肌梗死的灵敏度和特异度分别为96%和91%^［27］。初始T1值也被证明可用于评估存活心肌，表现为低于梗死心肌并且略高于远端正常心肌。一项对比观察30例急性ST段抬高心肌梗死患者、30例梗死超过1年的患者和20名健康受试者的研究显示，初始T1值能够鉴别陈旧性心肌梗死患者的存活心肌与梗死心肌，灵敏度和特异度均为88%^［28］。心肌T2值增加主要与心肌水分增加有关，T2 mapping技术以T2加权成像（T2 weighted imaging，T2WI）为基础，可精确测量横向弛豫时间，对心肌水肿的显示具有更高的敏感度、特异度和诊断准确性。临床研究表明，急性心肌梗死患者梗死区域T2值明显增高，对心肌水肿的检出更高效，且可使心律失常、屏气不足、图像显示欠佳的患者得到较高质量的扫描图像^［29］。对于心肌瘢痕的识别，T2 mapping与LGE序列所得结果一致性良好。进一步的研究表明，T1/2mapping是区分急/慢性心肌梗死的良好标志物^［30］。T2 mapping技术的成熟有助于明确心肌损伤的严重程度分级，指导治疗策略，从而改善患者预后。

2. 扩张型心肌病（dilated cardiomyopathy，DCM）及肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy，HCM）：DCM多表现为左和（或）右心室扩大，心室收缩功能减低，伴或不伴充血性心衰，是最常见的非缺血性心肌病之一，也是心血管疾病致残、致死的主要病因。CMR-LGE常表现为肌壁间和（或）心外膜下强化，分布与冠状动脉走行不相符，同时伴随整体性室壁运动减弱^［31］。由于DCM属于非缺血性心肌病，绝对定量的磁共振T1 mapping技术可以更准确地识别心肌纤维化，初始T1值及ECV在DCM早期（HFpEF）即可异常^［32］。一项纳入659例DCM患者、平均随访时间66.3个月的回顾性研究表明，LGE的存在及程度、初始T1 值及ECV均是预测患者心血管相关死亡及心脏移植的独立危险因素。其中T1值和ECV是DCM更为敏感和准确的独立危险因素，可改善DCM患者的危险分层，特别是对于延迟强化阴性的患者^［33］。

HCM是最常见的家族性心肌病，组织学特征为心肌细胞肥大、排列紊乱及细胞外间质容积增加。CMR指标的诊断要点为成人舒张末期最大左心室壁厚度≥15 mm，或有明确的家族史的患者厚度≥13 mm^［34］。大约70%的HCM患者LGE表现为阳性，特征性模式为肥厚心肌内局灶性或斑片状强化。CMR具有最佳的空间分辨率，是评估心脏结构的金标准，相比超声心动图消除了对心尖型HCM漏诊的可能性^［35］。HCM患者心肌纤维化是一个隐匿、渐进的过程，早期LGE成像的敏感度较低。初始T1值可早期发现心肌纤维化，T1值与左心室壁厚度呈正相关^［36］。即使是LGE阴性的HCM患者，与健康对照组相比，HCM患者的初始T1值及ECV仍均升高，并且与左心室质量指数显著相关^［37］。因此T1 mapping技术可以用作评估HCM早期心肌纤维化及严重程度。有研究报道DCM和HCM患者的ECV值高于健康对照组志愿者^［38］，但其二者之间的ECV差异没有统计学意义，提示ECV异常与心肌组织特征相关。

3. 高血压、肥胖、糖尿病相关心衰：高血压、糖尿病和肥胖等是目前我国HFpEF的主要危险因素。HFpEF患者主要表现为舒张功能障碍，临床难以单一指标进行诊断，且几年来住院患者的病死率和再住院率逐年增高^［2］。虽然CMR检测舒张功能障碍的临床推荐意见仍未统一^［39］，但研究证实CMR可准确评估与HFpEF相关的结构变化，如左心房增大、病理性左心室肥厚，并能在心肌组织水平评估心肌代偿性纤维化和细胞外间质纤维化^［40］。一项比较观察140例HFpEF患者和48名健康受试者的研究指出左心房功能异常可能引发左心房重构，左心房射血分数对评估HFpEF患者预后具有潜在能力（风险比：0.767，P=0.047）^［41］。近年来，特征追踪成像的使用已逐渐应用于HFpEF。He等^［42］对比分析84例原发性高血压伴HFpEF患者、72例高血压患者和70名健康受试者的应变特征，结果表明高血压伴HFpEF的患者收缩期和舒张期心肌应变均受损，应变参数对HFpEF的诊断（曲线下面积：0.731）和危险分层均具有潜在价值。一项分析HFpEF患者临床与影像学特征的研究发现，左心室舒张早期纵向应变率与患者收缩、舒张末容积指数、心率以及射血分数显著相关^［43］。经过中位时间9.2年的随访，该研究进一步证实左心室舒张早期纵向应变率的受损与患者心衰再住院及全因死亡的发生独立相关。在心衰患者中，只有HFpEF患者弥漫性心肌纤维化程度与舒张功能显著相关^［44］。对比有无糖尿病患者CMR成像特点的研究发现糖尿病患者ECV显著高于没有糖尿病的患者，这与患者的死亡率及心脏功能衰竭显著相关^［45］。结合有创左心导管检查的研究指出，CMR特征追踪技术测得的左心房应变可用于诊断左心室舒张功能障碍（曲线下面积：0.75~0.78），且可重复性优于超声心动图斑点追踪技术测量值^［46］。以上CMR成像序列及技术均为早期识别左心室舒张功能障碍，进而早期诊断、干预HfpEF和改善患者预后提供全方位信息。需要指出的是，CMR不如超声心动图便捷，目前临床上尚无公认的舒张功能障碍的CMR诊断标准。

4. 心肌炎：急性心肌炎的临床表现广泛多变，其症状、体征和实验室检查通常是非特异性的。CMR成像是目前诊断和评估疑似心肌炎患者的首选影像学检查方法。传统的LGE成像可用于识别心肌瘢痕，典型模式为室间隔肌壁间和（或）左心室游离壁心外膜下强化^［47］。T1 mapping成像检测急、慢性心肌炎患者心肌内游离水含量增加高度敏感，联合T2 mapping成像可提高心肌急性水肿和炎症诊断的特异度^［47］。同时，T1 mapping成像定量识别心肌细胞外间质游离水含量变化，阴性预测值达92%，可用于排除心肌炎症。2018年《非缺血性心肌炎症诊断CMR标准修改》专家推荐意见重新修订了心肌炎的CMR诊断标准^［48］：符合至少1项基于T2的标准（T2 mapping或T2WI）和至少1项基于T1的标准（T1 mapping、ECV或LGE）即可诊断急性心肌炎；当T1和T2的技术中只有1项异常时临床上也不能排除急性心肌炎的可能。Li等^［49］ 以心内膜活检作为金标准，对比2018年与2009年心肌炎CMR诊断标准的效能。结果表明联合T1/2 mapping的复合参数鉴别心肌内膜活检阳性的曲线下面积最大为0.95，2018年更新的专家推荐意见诊断准确性最高（91.8%）。一项对679例疑似心肌炎患者的预后研究表明LGE检测阳性还与主要心血管不良事件的发生显著相关^［50］。以心内膜活检作为金标准的研究提出，心肌炎患者心内膜下LGE与较严重的临床表现相关，这种延迟强化模式在重症淋巴细胞性心肌炎或巨细胞性心肌炎中发生率较高，相应患者的预后差^［51］。

5. 淀粉样变性：心脏作为淀粉样变性全身受累器官之一，是HFpEF患者需要鉴别的主要病因之一。组织学上表现为病理性淀粉样蛋白在心肌细胞外间质内的弥漫性浸润。磁共振LGE特征性模式为弥漫粉尘样或广泛心内膜下的强化，诊断准确性大于90%^［52］。一项前瞻性纳入255例心肌淀粉样变患者的研究指出，LGE阴性、心内膜下强化及透壁性强化的淀粉样变患者2年生存率分别为92%，81%及61%^［53］。然而，弥漫性心肌浸润可能导致LGE假阴性^［54］，患者伴发肾功能衰竭时也限制了对比剂应用。T1 mapping技术的出现弥补了以上的不足。初始T1值升高诊断心肌淀粉样变性的准确性高达92% ^［55］。针对轻链淀粉样变患者的研究显示，1.5T场强下，初始T1值>1044 ms和ECV>45%预测患者死亡的风险比分别为4.39和2.84^［56］。

6. 铁过载性心肌病：当体内血清铁的容量超过转铁蛋白结合并安全存储的上限时，非转铁蛋白结合铁在体内流动并沉积在心脏中，造成细胞水平的损害^［57］。CMR是目前无创评估心肌铁过载的唯一检查方法。铁作为一种顺磁性物质，显著缩短T1和T2值，尤其是T2^*值。T2^* mapping技术可以识别并半定量评估心肌铁沉积状态：1.5T场强下，心肌T2^*值>20 ms提示铁过载低风险，10~20 ms提示中风险，<10 ms提示高风险。

综上，根据2022年AHA/ACC/HFSA心衰管理指南，CMR对心脏的“一站式”检查已逐渐成为临床评估心衰患者不可或缺的无创影像学手段。T1/2 mapping、特征追踪等磁共振定量化新技术的快速发展为心衰患者的病因识别、诊断、指导临床决策及预后提供了更多的见解。但是，以上技术衍生参数的临床参考值、诊断及危险分层阈值仍有待于进一步的循证医学研究。目前，新兴的CMR成像扫描序列及技术不断涌现（如4D flow、化学交换饱和转移、血氧水平依赖功能成像及扩散加权成像等），其评估心血管病的潜在价值已在前期基础及临床研究中被初步验证，未来也必将展露锋芒。

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