心臟磁共振在左心房評估中的應用

張新娜，侯唯姝，俞宏林，趙玲玲，楊盼盼，蔣雨琦，李小虎

安徽醫科大學第一附屬醫院醫學影像科，安徽 合肥 230022；*通信作者 李小虎 lixiaohu@ahmu.edu.cn

左心房是連接左心室和肺靜脈結構及功能的重要樞紐，其功能受前后負荷的影響，并反映前后負荷相關的疾病狀態，尤其是左心房與左心室之間的相互影響非常顯著。在整個心動周期內，于左心室而言左心房主要有3大功能，①儲存功能：在心室收縮期，儲存肺靜脈回流的血液，與左心室容積相關；②管道功能：在心室舒張早期，左心房和左心室之間的壓力差將肺靜脈血液經左心房被動推入左心室內，與左心室松弛及順應性相關；③泵功能：在心室舒張晚期，左心房主動收縮進一步增強左心室充盈，與靜脈回流（前負荷）及左心室舒張末期壓力（后負荷）相關[1]。

既往有研究采用斑點追蹤評估高血壓患者左心房功能障礙和左心房-左心室異常相互作用之間的關系，證實左心房和左心室之間相互影響、相互作用[2]，對左心房結構及功能評估在疾病診斷和預后等方面均有重要意義。目前諸多心臟磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）研究重點均關注左心室，對于左心房的研究較少。隨著影像技術的發展，多種方法可以評估心房的結構及功能，多模態成像能夠為臨床提供更全面的影像信息[3]。本文擬從左心房結構及功能評估方法、評估局限性、臨床應用以及未來發展方向等方面，重點介紹CMR在左心房評估方面的應用。

1 左心房徑線及容積測量

CT和超聲均能測量左心房容積，但前者具有電離輻射，后者通常低估左心房容積[3]。CMR是評估容積的“金標準”，在測量左心房容積方面具有獨有的優勢。在CMR中，測量左心房容積的方法主要是先通過平衡穩態自由進動序列進行二維電影成像，再使用雙平面面積-長度法或Simpson法于收縮末期測量左心房在二腔心、四腔心層面的面積及長徑，然后通過雙平面公式計算得到左心房容積：容積（ml）=（0.85×A2ch×A4ch）/L，還可以繪制左心房容積曲線[4]。測量過程中需要注意將肺靜脈及左心房附件（如左心耳）排除在左心房輪廓之外。分別在心室收縮末期、舒張末期測量左心房最大容積、最小容積，并在P波開始時測量左心房收縮前容積[3]。將3種容積結合測量還可以提供整個左心房的血流量情況，進而評估排空分數：對應于左心房的3種功能，左心房排空分數可以分為整體左心房排空分數、被動左心房排空分數、主動左心房排空分數[5]。

何健龍等[6]報道不限定年齡和性別的健康志愿者CMR左心房容積正常值：四腔心左心房面積為（21.2±3.8）cm2，二腔心左心房面積為（18.3±4.0）cm2；Truong等[7]報道左心房最大容積為（78.3±20.5）ml，左心房最小容積為（32.3±9.3）ml，左心房收縮前容積為（47.5±13.3）ml。左心房大小是不良心血管事件的預測因子，劉佳等[8]研究顯示左心房擴大與心房顫動的嚴重程度及左心房重構具有相關性。此外，左心房擴大受到多種因素影響，如左心室順應性、左心室充盈壓、左心房肌壁、心房心室之間的壓力差等。在無心房顫動和二尖瓣疾病患者中，左心房擴大是左心室充盈壓力長期升高的標志[9]，因此左心房功能障礙是左心室舒張功能嚴重受損的有力標志。左心房最大、最小、收縮前容積分別對應左心房的3個功能階段，并且每個容積階段有其特定的意義。左心房最大容積可以作為心血管不良預后的獨立因子，左心房最大容積增大提示出現慢性壓力超負荷，并且可能早于左心房功能變化[10]。Chamsi-Pasha等[11]報道左心房最小容積是與左心房重構相關的重要指標；Shin等[12]發現左心房最小容積可以作為非梗阻性肥厚型心肌病的獨立預測因子；Khan等[13]研究表明左心房排空分數比左心室射血分數更能預測心力衰竭的結果。

2 心肌應變

心肌應變表示心肌整體及節段的形變，應變率指心肌發生形變的速度，即單位時間內發生的應變，能更準確、更敏感地反映心肌早期功能受損。左心房應變參數主要包括被動應變（對應左心房的管道功能）、主動應變（對應左心房的收縮泵功能）、整體應變（對應左心房的儲存功能）；峰值正向應變率、峰值早期負向應變率、峰值晚期負向應變率[14]。

早期測量左心房應變的方法主要是超聲多普勒斑點追蹤技術，但因受到聲窗限制、左心房形態不規則的影響而使評估極具挑戰性[3]。CMR作為一種無創、無電離輻射、一站式的影像技術，在評估左心室結構及功能方面趨于成熟。CMR心肌應變的測量方法主要有tagging和CMR特征追蹤，但由于心房壁較?。s2 mm），無法用網格線進行標記，因此無法進行tagging測量。目前應用于長軸電影圖像的組織追蹤方法是左心房應變量化的唯一有效方法[9]。組織追蹤通常為半自動，需要于同一個心動周期內在二腔心及四腔心上勾畫出左心房輪廓，但不同廠家的左心房應變指數仍存在很大差異，限制了絕對左心房應變正常值的使用[15]。此外，由于左心房很容易縮短，因此左心房應變值很容易被高估[16-17]。

Truong等[7]報道左心房應變參考值：被動應變為（25.15±8.34）%，主動應變為（13.99±4.11）%，整體應變為（39.13±9.27）%。左心房應變在心肌疾病的早期受累評估、鑒別診斷、預后評估等方面均有較大價值。左心房應變值較左心房容積及排空分數有更強的預測作用，在其他參數正常的情況下，糖尿病、高血壓等慢性疾病會引起心肌重構導致左心房應變值下降[18-19]，提示早期心臟損傷，有助于指導臨床早期干預，降低不良心血管事件的發生率。目前大多數研究與左心房收縮期峰值應變（又稱為整體縱向應變）相關，但是其他應變和應變率也包含一些重要信息[9]。近期關于心房主動應變的研究發現主動應變與亞臨床心房顫動相關[20]。左心房應變可能會隨著心肌組織被替代的程度而減低[21]，并得到病理證實；左心房應變尤其是左心房縱向峰值應變與心肌纖維脂肪替代密切相關，可作為一個無創性的生物標志物[21]。心室舒張功能不全患者會出現心房功能異常，因此評估左心房功能可以反映左心室舒張障礙。例如，在肥厚型心肌病患者中可以觀察到其心肌被動應變及整體應變率明顯減低，并且該被動應變及整體應變與不良預后獨立相關[22]。此外，左心房應變在高血壓性心臟病、心肌淀粉樣變性、Fabry病等心肌疾病的鑒別診斷中也有一定價值[23-24]。

3 延遲強化（late gadolinium enhancement，LGE）

纖維化的心肌組織由紊亂的肌細胞和膠原蛋白組成，與健康心肌相比細胞外空間擴大。LGE是評估心肌瘢痕及局灶性心肌纖維化的最佳非侵入性方法，作為評估心肌損傷的參考標準[25]?；诩毎忉弻Ρ葎s短T1弛豫時間）的LGE成像可以觀察到細胞外間隙增加的組織中對比劑延遲攝入和廓清，從而導致心肌纖維化區域造影劑積聚。然而，由于LGE技術依賴于正常心肌與纖維化心肌之間的信號對比，因此不適用于無對比的彌漫性LGE，需要結合T1 mapping技術直接定量T1值，并結合紅細胞比容計算心肌細胞外容積，即CMR主要通過LGE反映心肌的局部纖維化，心肌細胞外容積反映心肌彌漫性纖維化。

與心室LGE相似，心房心肌LGE（left atrial late gadolinium enhancement，LA-LGE）也采用帶有心電門控的T1加權反轉恢復序列，并且與二維左心室LGE（left ventricular late gadalinium enhancement，LV-LGE）相同，三維左心房LGE在大多數設備上可以獲取很好的圖像[9]。其區別在于心房的LGE要求設備有更高的空間分辨率，并且在纖維化與心肌及血池之間有更強烈的對比。3D-LA-LGE掃描中要求用戶輸入反轉時間，2D-LV-LGE反轉時間的確定需要結合相位敏感反轉恢復序列，通常間隔2個RR間期，但是3D-LA-LGE的反轉時間在1個RR間期內[9]。

Klein等[26]開展的一項關于3D-LA-LGE優化因素的研究表明，注射后延遲成像及使用較低的造影劑量可以提高圖像質量，因此成像應在對比劑團注15 min后進行。另外，二尖瓣及主動脈壁要呈亮信號而心肌呈暗信號，否則LA-LGE無法被分析[9]。但通常LALGE的圖像質量較差，可能原因首先是心房壁太?。s2～4 mm），而CMR LGE掃描的空間分辨率較低（1.2～1.5 mm），較低的空間分辨率可能難以區分透壁性或一定程度的纖維化。為了提高空間分辨率，可以延長采集時間，但會增加由于患者呼吸、心臟及整體運動引起的模糊或偽影；其次，對于心律不齊患者（心房顫動、早搏），其RR間期不穩定，無法確定數據采集在心動周期的同一時間點，對于這類患者通常建議在R波之后的早期進行數據采集，并且數據采集窗口應縮短至平均RR間期的10%～12%。為了避免胸壁的重疊偽影，盡量將相位編碼方向設置為左右方向。由于脂肪包裹左心房，且心外膜脂肪是與心房顫動負荷、心房顫動復發和新發心房顫動相關的生物標志物，因此掃描過程中需要增加DIXION水脂分離或PSIR序列抑制脂肪[27]。

左心房LGE可以應用于消融后瘢痕的識別，并且瘢痕程度可以預測患者消融術后情況[28]。LGE顯示心房顫動患者左心房后壁和左下肺靜脈周圍左心房纖維化發生率更高，局限于左下肺靜脈周圍的局灶性LGE、更廣泛的強化程度和較大的左心房容積與持續性心房顫動獨立相關[29]。Latif等[30]研究表明，二尖瓣反流、糖尿病、肥厚型心肌病等多種疾病會引起左心房心肌纖維化，形成心律失?；|，并且會引起左心房折返電活動異常，進一步導致心房顫動等不良心血管事件。因此，通過評估左心房纖維化情況可以反映這些患者的心肌受累情況，并能夠通過纖維化成像輔助管理心房顫動患者，改善以纖維化為消融目標的患者的預后。

4 左心房相關研究的局限性

盡管有研究證實通過CMR評估左心房具有良好的可重復性[31]，但是也存在一些尚未解決的問題。首先，由于左心房壁很薄且結構復雜易變，給心房外輪廓勾畫及參數測量帶來了挑戰；其次，CMR空間分辨率有限，可能會影響心房成像的圖像質量。因此，需要開發一種專門用于心房測量的軟件提升輪廓勾畫及測量的準確性。此外，可以通過一些新技術的發展解決以上問題。例如通過機器學習網絡實現纖維化心肌與正常心肌的自動分割，可以排除主觀因素的影響，但由于缺乏分割閾值，目前尚處于研究階段[32]。此外，壓縮感知技術作為一種快速成像技術，極大地縮短了CMR圖像采集時間，并可以獲得較高質量的圖像，有效解決心臟疾病患者心律不齊、檢查中無法配合屏氣等原因造成圖像質量下降的問題。陳楊等[33]研究證實壓縮感知技術在左心房徑線和容積測量方面的可行性和準確性。

綜上所述，CMR主要可以通過測量心房大小、排空分數等常規方法初步評估左心房的結構及功能改變，另外結合LGE、心肌應變等可進一步更細致地評估左心房局部改變。但是由于左心房本身的一些限制，CMR在左心房的應用仍處于探索階段，還需要大量研究解決目前存在的一些問題，實現對左心房更加精準的評估，為心臟疾病的早期診斷、預后、危險分層等提供更多有價值的信息。