周志文　鄭宏超　繆培智　朱建民

作者單位：200031 上海市徐匯區(qū)中心醫(yī)院 中國科學院上海臨床中心心內(nèi)科

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·綜述·

心磁圖在冠心病和心律失常中的研究進展

周志文鄭宏超繆培智朱建民

作者單位：200031 上海市徐匯區(qū)中心醫(yī)院 中國科學院上海臨床中心心內(nèi)科

【摘要】心磁圖(MCG)是心肌活動產(chǎn)生電磁場變化的檢測分析技術，在心臟疾病的診斷、風險分級、療效評估等方面有潛在優(yōu)勢，特別是冠心病及心律失常方面。然而由于操作耗時、技術操作復雜、成本高等原因，現(xiàn)階段MCG仍難以像心電圖一樣普及使用。本文就國內(nèi)外MCG的發(fā)展現(xiàn)狀及其在成人心律失常和冠心病領域的研究作綜述。

【關鍵詞】心磁圖；冠狀動脈疾?。恍穆墒С?；進展

Fund program：Shanghai Key Medical Specialties Construction Foundation (ZK2012A39).

心磁圖(magnetocardiography，MCG)是心肌活動產(chǎn)生電磁場變化的檢測分析技術，在心臟疾病的診斷、風險分級、療效評估等方面有潛在優(yōu)勢[1]。本文就國內(nèi)外MCG的發(fā)展現(xiàn)狀及其在成人心律失常和冠心病領域的研究作一綜述。

1MCG的發(fā)展簡史及現(xiàn)狀

1963年Baule和McFee首次在常溫下非屏蔽的室內(nèi)利用線圈式磁量計檢測到心臟產(chǎn)生的磁場信號。1970年Cohen等發(fā)明了超導量子干涉儀(superconducting quantum interference device，SQUID)，為MCG的發(fā)展帶來了革命性突破。SQUID傳感器是利用低溫超導技術，在低溫零下269℃使金屬鈮的電阻變?yōu)榱愣蔀槌瑢w。將超導體做成超導環(huán)并把超導環(huán)對應部位做成兩個極薄的絕緣層(Josephson結點)，當偏置電流通過時，超導狀態(tài)破壞并產(chǎn)生Josephson效應及信號，經(jīng)振蕩器取出及放大等處理后獲得明顯的磁場信息。

MCG近年來已獲很大發(fā)展，從單通道發(fā)展到多通道，從單點測量到多點測量[1]，也出現(xiàn)高溫超導MCG儀。目前MCG還具有檢測三維信號并實現(xiàn)心臟三維重構的功能[2]。高溫超導及小型MCG的出現(xiàn)可使其進一步小型化并降低成本，有望能像心電圖一樣方便使用[3]。

2MCG對冠心病的診斷價值

Cohen等將犬的冠狀動脈閉塞，通過MCG測量ST段的變化等心肌損傷電流，首次展現(xiàn)出MCG對心肌缺血的診斷價值。MCG中的QT離散度、QRS波間期、ST段斜率、T波等多種參數(shù)在心肌缺血時有變化，在心肌缺血的診斷、定位、預測不良事件等方面有較大的應用潛力(圖1)[4]。

H?nninen等研究顯示，冠心病患者的ST段和T波頂點的MCG磁場梯度方向有明顯不同。Hailer等[5]用MCG獲得ST-T段的電流密度矢量圖，發(fā)現(xiàn)盡管所有患者心電圖正常，但MCG的ST-T段的電流密度矢量圖在正常組、冠狀動脈狹窄的冠心病組和有冠心病癥狀但冠狀動脈無狹窄組之間有明顯差異。非冠心病患者MCG為0～2級，而冠心病患者多為3～4級。

LAD：左前降支；LCX：左回旋支；RCA：右冠狀動脈。T波從黃色轉(zhuǎn)為紅色為T+，由藍色轉(zhuǎn)為黑色為T-，T+為心肌缺血地區(qū)圖1　冠心病患者T波等高圖(左)和時間擴展圖(右)[4]

Park等[6]用MCG、心電圖、肌鈣蛋白I和超聲心動圖等方法對185例非ST段抬高的冠心病患者行前瞻性、頭對頭的對比研究，采用T波開始到最高峰的間期作為缺血指標。研究發(fā)現(xiàn)，相比心電圖、肌鈣蛋白I和超聲心動圖，MCG對冠心病有很高的預測率。雖然在特異性方面MCG與心電圖及肌鈣蛋白I相近，但較超聲心動圖明顯升高。隨后用單變量分析評價靜息時MCG異常對3年死亡率相對風險系數(shù)為4.58，心電圖為1.69，超聲心動圖為1.58，肌鈣蛋白I為2.48，多重分析顯示MCG有很強的死亡風險預測價值[7]。Park等[8]發(fā)現(xiàn)，利用MCG中的ST段變異積分可以發(fā)現(xiàn)冠狀動脈血流儲備分數(shù)低于80%的冠心病。Quan等[9]利用MCG對支架內(nèi)再狹窄進行研究，事先假設正常人平均電流密度和不正常的圖形比率為標準值零，發(fā)現(xiàn)這兩個參數(shù)在術后7個月支架內(nèi)再狹窄組比非再狹窄組均明顯升高。

Kwon等回顧性分析發(fā)現(xiàn)，MCG對于區(qū)分冠狀動脈狹窄大于50%的患者的敏感度和特異度達84.0%和85.0%。Park等[10]對冠心病患者行多巴酚丁胺試驗，顯示MCG對冠狀動脈狹窄大于70%的診斷準確性明顯高于心電圖。一組薈萃分析顯示，MCG診斷冠心病的敏感度為86%，特異度為77%，MCG診斷冠心病的陽性可能性為3.92(95%CI：2.30～6.66)，陰性可能性僅為0.20(95%CI：0.12～0.35)，與其他現(xiàn)有非侵入性手段診斷率相似[11]。然而，由于MCG獲得信號的特殊性，對于切線式和旋渦式的電流檢測敏感度更高[12]，因此MCG對冠心病診斷可能有其獨特價值，甚至在冠心病的早期診斷、慢性缺血評估等方面有實用價值。

3MCG在心律失常中的應用

3.1室性心律失常

MCG晚期電活動是檢測QRS終末端的電位，與心電圖晚期平均信號(signal-averaged ECG，SAECG)相當。M?kij?rvi等[13]研究包括10例持續(xù)性室性心動過速在內(nèi)的20例心肌梗死患者，采用3個MCG晚期參數(shù)：QRS持續(xù)時間(QRSd)、QRS波后60 ms的均方根值(root mean square，RMS60)幅度和信號幅度低于700 fT(LAS700)的持續(xù)時間，發(fā)現(xiàn)這3個MCG參數(shù)在有無室性心動過速的心肌梗死之間有明顯差異。SAECG也能發(fā)現(xiàn)這些差異并較MCG略有優(yōu)勢。這個結果也被隨后更大樣本的臨床研究證實，并在亞組分析中發(fā)現(xiàn)，對于射血分數(shù)小于40%的患者MCG預測室性心動過速較SAECG更敏感，MCG的這3個參數(shù)在組間比較均有差異，而SAECG中只有QRSd有差異[14]。另一項研究發(fā)現(xiàn)，在心肌梗死后7～15 d，MCG-QRSd>121 ms和SAECG-QRSd>114 ms可以預測心律失常事件和心原性猝死。

MCG也可獲得QRS碎裂參數(shù)，即QRS碎裂極性變化的個數(shù)(QRS-M)和QRS碎裂積分(QRS-S)。Endt等[15]研究發(fā)現(xiàn)，MCG檢測碎裂參數(shù)幾乎可發(fā)現(xiàn)所有的心肌梗死后室性心動過速，并且較心電圖更敏感。Korhonen等[16]研究發(fā)現(xiàn)，所有MCG晚期電活動及QRS碎裂參數(shù)在有無室性心動過速之間均有差異，且在射血分數(shù)小于40%組差異更明顯。隨后進一步發(fā)現(xiàn)MCG-S對室性心動過速的預測較心電圖QRSd更敏感。利用7導屏蔽式MCG對158例急性心肌梗死且射血分數(shù)小于50%的患者進行研究，隨訪(50±15)個月發(fā)現(xiàn)，QRS碎裂參數(shù)積分在心律失常事件組較無心律失常事件組明顯升高，死亡組較生存組也明顯增加，提示QRS碎裂參數(shù)對預后有很強的預測價值。

3.2QT離散度

Oikarinen等[17]對10例有室性心動過速的患者和8例無室性心動過速的患者選取MCG的2個QTd參數(shù)，即QT最高點的離散度和QT終點離散度。研究發(fā)現(xiàn)，室性心動過速組的QTd比無室性心動過速組明顯增加(QT最高點的離散度：127±26比83±21，P=0.004；QT終點離散度：130±37比82±37，P=0.013)。Chen等[18]用64導MCG測量重型地中海貧血需長期輸血患者的QT平滑指數(shù)、QT離散度及QT標準差，并用心動周期進行校正，結果發(fā)現(xiàn)，長期輸血引起的心肌鐵負荷過重使患者的心肌復極變異性大，并與心血管不良事件有關。

3.3Brugada綜合征

Kandori等[19]發(fā)現(xiàn)Brugada綜合征患者在右心室流出道附近存在異常MCG。Joung等[20]用MCG中的電活動時空圖(spatiotemporal activation graph，STAG)研究發(fā)現(xiàn)，Brugada綜合征患者水平方向STAG的r′波明顯，磁場圖和電流密度矢量圖也有明顯差異，特別在T波末端的30～60 ms之間(圖2)。

RBBB：右束支傳導阻滯；水平方向代表r′波從心底至心尖部的時間位移，垂直方向代表r′波從左向右的時間位移圖2　Brugada綜合征患者、右束支傳導阻滯患者和正常人群的心臟除極和復極的MCG時空圖[20]

3.4心律失常的定位

MCG具有定位心律失常病灶源的潛力。Weismüller等[21]用MCG得到的信息確定預激綜合征又稱Wolf-Parkinson-White(WPW)綜合征旁路位置，與心導管測得的位置很相近。Brisinda等對1例室上性心動過速患者，利用MCG記錄異常信息，結合磁共振斷層成像而確定消融點并成功消融異常通道。最近一個研究顯示，利用MCG區(qū)分起源于右心室流出道和主動脈竇的室性心動過速準確率達94%[22]。Fenici等[23]對28例WPW患者進行兩次檢查以檢驗測量的可重復性，對8例患者用不同的MCG儀器檢查，在最大的室性預激波和(或)由一非磁性的電極經(jīng)食管心房調(diào)搏誘發(fā)房室折返性心動過速期間進行評估，發(fā)現(xiàn)MCG對預激波的分類定位比心電圖更精確，也為間隔旁路的判斷提供了更多信息。

3.5心房顫動

4我國MCG研究及發(fā)展現(xiàn)狀

雖然我國有多家單位實施了MCG臨床研究，然而多集中于冠心病方面，在心律失常方面的研究尚稀少。趙丹等對MCG的T峰7項參數(shù)(前磁向量、前磁移動距離、前磁向量變異率、后磁向量、后磁移動距離、后磁向量變異率、前后磁向量變化)研究發(fā)現(xiàn)，冠心病組與非冠心病組7項參數(shù)的差異均有統(tǒng)計學意義。MCG的7項參數(shù)中任意3項以上為陽性則診斷冠心病的敏感度為56.40%，特異度為90.91%。李英梅等[27]研究發(fā)現(xiàn)，冠心病的Rmax/Tmax比值(電流密度分布圖中R波與T波的最大電流密度矢量值的比值)顯著高于健康人群。布倫等檢測96例不穩(wěn)定型心絞痛患者(冠狀動脈造影顯示至少有一支血管狹窄≥70%)和106例健康人群，結果顯示兩組的磁偶標準記分、源磁偶標準記分、磁偶角度變化、磁偶距離變化和磁偶極值變化比值等指標有顯著性差異，并顯示MCG對不穩(wěn)定型心絞痛診斷的陽性率顯著高于心電圖及超聲心動圖。

MCG還存在一個國產(chǎn)化的問題，我國現(xiàn)使用的MCG儀均是國外生產(chǎn)，一些配套的相關軟件及參數(shù)都是根據(jù)國外的臨床資料來設計與設置的，這些參數(shù)在我國未必全部適用。1986年，中國科技大學研制出我國第一臺MCG儀，成為我國MCG研究的起點。利用心電圖驅(qū)動的小線圈系統(tǒng)可使MCG信號不會丟失或失真，我國學者在未密閉的環(huán)境內(nèi)也可獲得很好的MCG信號[28]。近期由中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所自行研制的國產(chǎn)化MCG設備取得很大進展，已在我院進入臨床測試及研究階段。有關《多通道心磁圖儀臨床研究探索》項目已在我院開展，希望能獲得我國健康人群以及部分疾病人群的MCG數(shù)據(jù)，有利于我國自行研發(fā)的MCG向臨床轉(zhuǎn)化(圖3)。

A：等磁圖；B：偽電流密度圖；C：空間波組圖；D：時間波組圖；E：等磁圖分析彈窗圖3　中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所自行研發(fā)的心磁圖工作界面

5存在問題及發(fā)展方向

MCG是一種有前景的非侵入性心血管疾病診斷工具，但目前仍難以在臨床廣泛使用，主要原因包括：(1)使用成本高、價格貴、操作要求高及耗時等；(2)相比心電圖，MCG是一個“龐然大物”，使用笨拙。操作、解釋和分析MCG數(shù)據(jù)需依賴經(jīng)訓練的人員和復雜的計算機系統(tǒng)，得出結論更耗時；(3)由于各廠家的MCG儀的記錄通道和分析軟件不同，所用的參數(shù)也不盡相同；各種MCG儀的信號采集、分析方法、通道數(shù)量、觀察指標仍不統(tǒng)一；(4)MCG信息量大，相關數(shù)據(jù)多，仍缺乏公認的正常值和各種疾病的診斷標準；(5)MCG臨床應用時間較短，病例資料積累少，需大規(guī)模的臨床試驗和經(jīng)驗總結來支持它的發(fā)展，更需要與心電圖等其他無創(chuàng)性檢查互相對比及印證。

從總體上看，MCG可高度保真的信號來源及高度復雜的矢量磁測量系統(tǒng)，在心臟病診療中展現(xiàn)新的廣闊前景。MCG有如下特殊性：(1)MCG探頭不直接接觸皮膚，其基線可確定為絕對基線，而心電圖基線為相對基線；(2)MCG與心電圖的波形相似，但振幅和波型方面有某些差別，可能有心電圖不能反映的內(nèi)容；(3)對于環(huán)線電流因作用抵消而不顯示電位差，可能有明顯的MCG變化。MCG還可以記錄三維空間的磁場向量，并可行三維重建[2]；(4)MCG對心臟切線電流最敏感，能準確記錄切線方向的電流。在某些病理影響時，這種切線電流效應可明顯增加[29]；(5)MCG具有很好的時空分析功能。應用MCG的診斷特殊性，特別在冠心病及室性心律失常領域，使其電活動異常得到早期預警，也為認知心血管的病理生理提供更多幫助。

總之，隨著MCG設備技術逐漸成熟、相關分析軟件的開發(fā)及臨床應用研究進一步深入， MCG有希望給心血管疾病患者及醫(yī)生帶來更多的幫助。

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(本文編輯：譚瀟)

Progress of magnetocardiography in coronary artery disease and cardiac arrhythmiasZhouZhiwen,ZhengHongchao,MiaoPeizhi,ZhuJianmin

DepartmentofCardiology,ShanghaiXuhuiDistrictCentralHospital,ShanghaiClinicalCenterofChineseAcademyofSciences,Shanghai200031,China

【Abstract】Magnetocardiography (MCG) is a non-invasive, non-contact, and radiation-free method for the assessment of myocardial electromagnetic activity. MCG has potential advantages in the diagnosis of heart disease, risk classification, evaluation of therapeutic efficacy, especially in patients with coronary heart disease and arrhythmia. However, due to its time-consuming, technically demanding, high cost and expensive, the current stage of MCG is still difficult to use as popular as ECG. We reviewed the progress of MCG and clinical data on the diagnostic role of MCG in coronary artery disease and cardiac arrhythmias.

【Key words】Magnetocardiography；Coronary artery disease；Arrhythmias；Progress

(收稿日期:2015-05-19)

Corresponding author:Zhou Zhiwen, Email: zhouzhiwenufo@sina.com

基金項目：上海市醫(yī)學重點專科建設項目(ZK2012A39)

DOI：10.3969/j.issn.1007-5410.2016.01.016

通訊作者：周志文，電子信箱：zhouzhiwenufo@sina.com