陳曉榮 潘江峰 胡紅杰 余日勝

應變系指物體相對于其自身初始形態(tài)的形變能力。心肌應變即心肌的相對形變，反映心肌運動能力。相較于傳統(tǒng)的射血分數(shù)（ejection fraction,EF），心肌應變不僅可發(fā)現(xiàn)整體心功能受損，對局部心肌運動異常的反應也很靈敏。心臟磁共振成像（cardiac magnetic resonance，CMR）是評估心臟結構和功能的金標準，近年新出現(xiàn)的CMR 特征追蹤技術（cardiac magnetic resonance feature tracking，CMR-FT）是心肌應變分析的一種新技術，不同于CMR 心肌標記技術，CMR-FT 基于常規(guī)的CMR 電影序列即可分析左心室心肌整體和局部應變，圖像后處理快速簡便，可靠性較好，已逐步應用于各類心臟病變等的診斷、鑒別診斷、早期功能異常與疾病預后的評估[1]，CMRFT 也因此成為當前臨床研究的熱點。本文對CMRFT 的原理、研究進展以及今后研究方向的展望等方面作一綜述。

1 CMR-FT 原理

應變系指物體相對于其自身初始形態(tài)的形變能力。心肌應變定義為心肌由于肌纖維收縮，從舒張期的松弛狀態(tài)到收縮期縮短狀態(tài)的心肌長度變化百分比[2]。左心室由心肌包繞，而心肌由復雜的心肌纖維螺旋構成[3]，各個方向的心肌纖維收縮使心腔縮小，射出血液，舒張使血液流入而充盈心腔。心臟的舒縮主要包括3 個方向的應變，包括短軸方向的徑向、圓周、長軸方向的縮短或伸長，即徑向、圓周和縱向心肌應變。

基于CMR 的心肌應變分析，主要包括心肌標記技術和特征追蹤技術。心肌標記技術利用射頻預脈沖產(chǎn)生可追蹤的標記線并將其疊加于心臟圖像上，可靠性較好，變異系數(shù)較小，被認為是測量心肌應變的金標準[4]。由于該技術需要額外的成像序列及復雜的后處理，臨床應用不多。近幾年發(fā)展起來的CMR-FT 應用日益廣泛，且隨著后處理軟件的成熟，已成為新的熱點。CMR-FT 是一種圖像后處理技術，屬于組織追蹤技術[5]。CMR-FT 的基本原理是基于對要追蹤的圖像中的特征或不規(guī)則圖案的識別，在序列的連續(xù)圖像中追蹤。CMR-FT 即利用常規(guī)的CMR電影序列，對心肌進行特征追蹤，從而獲得心肌形變能力的技術。CMR-FT 與CMR 心肌標記的相關性較好，且自身的可重復性較高[6]。

2 心肌應變正常范圍的相關研究

因缺乏多中心大樣本數(shù)據(jù)，基于CMR-FT 的心肌應變目前仍缺乏正常值的參考范圍。Taylor 等[7]對100 例正常志愿者進行1.5 T 磁共振心肌應變分析，正常人群的左心室整體圓周應變?yōu)椋?21.3±4.8）%，整體縱向應變?yōu)椋?26.1±3.8）%，整體徑向應變?yōu)椋?9.8±8.3）%。Andre 等[6]對150 例正常人群研究發(fā)現(xiàn)，三維心肌應變分析顯示正常人群的左心室整體圓周應變?yōu)椋?21.6±3.2）%，整體縱向應變?yōu)椋?26.1±3.8）%，整體徑向應變?yōu)椋?6.3±8.7）%,且隨著年齡增長，心肌應變的絕對值也增大。該研究還提供了節(jié)段性心肌應變的范圍，但其可重復性不如整體心肌應變。右心室的心肌應變越來越受到臨床關注，Liu 等[8]對120 例正常志愿者進行右心室應變測量，提示正常中國人群右心室整體圓周應變?yōu)椋?13.3±4.1）%，縱向應變?yōu)椋?24.3±4.7）%，徑向應變?yōu)椋?3.0±8.5）%，且可重復性較好。另外，志愿者的年齡與心肌應變的絕對值呈正相關。除了心室功能，左心房的功能也可通過CMR-FT 評估心肌應變。Truong 等[9]對112 例健康志愿者進行左心房心肌應變分析，首次揭示了正常人群的左心房整體心肌應變正常范圍，整體縱向應變?yōu)椋?9.1±9.3）%，被動收縮應變?yōu)椋?5.2±8.3）%，主動收縮應變?yōu)椋?4.0±4.1）%。

3 心肌應變在缺血性心肌病中的應用

CMR-FT 可準確評估整體心肌應變和缺血心肌的局部應變。在心肌梗死患者中，傳統(tǒng)影像學可評估心臟重構[10]，而心肌應變可對局部運動異常進行定量，其中運動減弱、無運動或反向運動可引起局部節(jié)段心肌應變受損甚至引起反向心肌應變，且心肌應變的改變比心肌增厚率變化更為顯著。Kuijpers等[11]利用多巴酚丁胺進行CMR 負荷成像，發(fā)現(xiàn)心肌缺血患者的心肌應變在負荷狀態(tài)下呈下降趨勢，可區(qū)分正常心肌與缺血心肌，尤其對于小范圍心內(nèi)膜下缺血心肌的患者，心肌應變較主觀分析室壁增厚率更為靈敏。在急性或陳舊性心肌梗死患者中，左心室的整體縱向心肌應變均顯著受損[12]。CMR-FT在缺血性心肌病中在預測患者不良預后有重要的作用，急性心肌梗死患者的局部圓周心肌應變受損結合延遲強化可預測左心室重構程度[13]，而Buss 等[14]在急性心肌梗死患者中發(fā)現(xiàn)，圓周應變受損和延遲強化范圍與患者的心功能恢復相關。此外，在一項對323 例心肌梗死后患者的心肌應變研究中，心肌應變受損與患者的不良心血管事件相關[12]。

4 心肌應變在非缺血性心肌病中的應用

在肥厚型心肌病的研究中發(fā)現(xiàn)，患者在疾病前期即有心肌應變異常，對基因診斷確診為肥厚型心肌病但無心肌肥厚的早期患者，患者的圓周應變已有受損[15]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，肥厚型心肌病患者左心室的應變受損程度與心肌肥厚及損傷的范圍呈正相關[16]。肥厚型心肌病多累及左心室，有研究證實右心室、左心房的心肌應變也有不同程度的受損[17-18]。在肥厚型心肌病的預后評估方面，左心房與左心室應變受損還與心律失常、心功能不全、心源性死亡等心血管事件相關[19-20]。

擴張型心肌病患者左心室的扭轉程度較健康人群的的扭轉程度下降，圓周應變顯著下降，心肌應變還可用于評價心臟運動同步性，在擴張型心肌病合并完全性左束支傳導阻滯的患者中，室間隔的心肌應變下降，與患者的心臟再同步化治療后的左心室重構相關[21]。此外，多中心研究發(fā)現(xiàn)，左心室整體縱向應變是患者不良心血管事件的獨立危險因素[22]。

在致心律失常性右心室心肌病中，心肌應變與傳統(tǒng)CMR 指標診斷效能相比，具有更為敏感的識別能力，且在疾病早期，即使右心室結構和整體收縮功能正常，但右心室的整體和局部心肌應變已出現(xiàn)受損[23]，提示了心肌應變可發(fā)現(xiàn)右心室早期功能受損。

在限制型心肌病中，通過CMR-FT 技術，發(fā)現(xiàn)限制性心肌病的左心室整體縱向應變更低，此外，限制型心肌病與縮窄性心包炎的心功能受損均表現(xiàn)為舒張功能受限，收縮功能正常。利用心肌應變有助于兩者的鑒別，其中縱向應變的診斷效能較好[24]。

在其他非缺血性心肌病中，研究顯示心肌炎患者心肌應變受損，與心肌水腫、延遲強化有一定的相關性，而在EF 保留的心肌炎患者中，心肌炎患者的左心室心肌應變?nèi)匀皇軗p，并可伴有左心房應變受損[25]。有研究發(fā)現(xiàn)孤立性心肌致密化不全患者的左心室整體徑向、圓周和縱向應變較正常對照組明顯下降，即使是EF 值保留的患者，也有心肌應變異常[26]。Oda 等[27]利用心肌應變發(fā)現(xiàn)心肌淀粉樣變性患者的圓周應變和達峰時間明顯下降，且在識別早期心肌淀粉樣變性方面，較LGE 更為敏感。Watanabe 等[28]利用CMR-FT 發(fā)現(xiàn)結節(jié)病患者的整體心肌應變與病變心肌的局部應變均受損。Bernardini 等[29]對45例Anderson-Fabry 病患者的研究發(fā)現(xiàn)，心房應變均下降，且疾病越發(fā)展至后期，應變受損越嚴重。在糖尿病患者中，研究發(fā)現(xiàn)EF 保留患者即有心肌應變受損，提示早期心功能障礙[30]。高血壓患者左心室圓周應變受損，與左心室肥厚程度、左心室間質(zhì)性纖維化程度相關[31]。此外，高血壓較肥厚型心肌病患者的整體縱向應變受損較輕，有助于兩者的鑒別[32]。在肺動脈高壓患者中，研究發(fā)現(xiàn)右心室心肌應變與右心室EF 受損相關，且房室運動不協(xié)調(diào)[33]。

5 心肌應變在先天性心臟病中的應用

在一項對法洛四聯(lián)癥術后患者的研究中發(fā)現(xiàn)，患者心臟運動的同步性不一致，心肌應變受損，并與室性心動過速和心源性死亡相關[34]。Moore 等[35]利用CMR-FT 分析了30 例單心室患者的心臟同步化與心肌應變，研究發(fā)現(xiàn)盡管EF 值正常，但圓周應變已經(jīng)發(fā)生受損。Kutty 等[36]對81 例主動脈縮窄患者進行心肌應變分析，發(fā)現(xiàn)EF 保留狀態(tài)下，心肌應變出現(xiàn)了受損，提示已發(fā)生早期心功能障礙，而在主動脈縮窄伴左心室肥厚的患者中，左心室縱向心肌應變降低則更明顯。先天性右心室流出道結構功能異常包括法洛四聯(lián)癥、大動脈轉位、共同動脈干及右心室雙出口。研究發(fā)現(xiàn)，肺動脈瓣置換后的這類先天性心臟病患者，患者的左右心室的整體應變均降低，并伴心臟運動不同步[37]。

6 前景展望

盡管基于CMR 的心肌應變分析發(fā)展迅速，但仍有一些缺陷亟待突破。首先，相較于超聲心動圖，時間分辨率較低是CMR 的一大不足之處。目前超聲心動圖的單個心動周期可采集約40～60 幀圖像，而CMR 可采集約25～40 幀圖像。壓縮感知技術作為磁共振領域一項新的快速成像技術，在提高采集速度的同時保證基本的圖像質(zhì)量，也有助于增加采集次數(shù)，提高CMR 的時間分辨率。其次，由于心房、右心室的形態(tài)不規(guī)則，當前的分析模型不成熟，心房及右心室心肌應變的臨床研究較少，且目前對左心房的應變分析主要為二維分析，而三維應變分析的實現(xiàn)將有利于更完整、準確的功能評估。第三，影像組學和人工智能技術在CMR 中的應用仍需進一步完善各心房、心室內(nèi)外膜快速準確分割。心肌功能與特征結合，將是今后CMR 的研究方向之一。

隨著心肌應變分析技術的興起，基于CMR-FT的心肌應變不僅可以發(fā)現(xiàn)早期左心室局部、整體心肌受損，也能對心房、右心室的應變進行準確評估，并可對各類心臟病變的遠期預后進行預測，因此，基于CMR-FT 的心肌應變分析將在今后的的診斷、治療、預后評估中發(fā)揮更為重要的作用。