延迟钆增强核磁共振显像评估左房纤维化在心房颤动治疗中的应用
时间：2022-12-07 12:10:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
李杰 陈亮
心房纤维化在心房颤动(简称房颤)的病程中扮演着重要的角色,通过结构和电重构参与房颤的发生和维持[1－2],还与房颤患者心房血栓的形成相关[3],准确评估房颤患者的心房纤维化程度是指导房颤治疗的重要依据,在临床上具有非常重要的意义。
目前临床评估心房纤维化的方法包括心电图,超声心动图,相关的生化标志物,核磁共振显像(magnetic resonance imaging,MRI)及三维电解剖标测等[4]。其中心电图、超声心动图及生化标志物因准确性和可重复性欠佳而限制了临床上的应用,三维电解剖标测通过对心房内膜低电压区进行标测,可以相对较好的评估心房纤维化水平,但因为属于有创操作,一般只限于射频消融术中采用,不适于临床普遍应用。延迟钆增强核磁共振显像(late gadolinium enhancement magnetic resonance imaging,LGE-MRI)被广泛应用于检测心室肌纤维化,近年来研究者开发出应用LGE-MRI检测心房肌纤维化的方法[5]。相较于三维电解剖仅标测心内膜,LGE-MRI重建了整个心房壁,更有利于对纤维化跨壁分布的评估,且作为一种无创、无辐射的检查,也更容易被患者所接受,因此临床应用推广更有潜力。
笔者综述LGE-MRI评估心房纤维化在指导房颤治疗方面的新进展。
MRI被广泛应用于心室肌纤维化的检测,但近年来才开始应用于检测心房肌纤维化,因心房结构的特点,其检测方法有所不同。现有的MRI检测心房纤维化方法,主要是针对左房。
采取3.0 T MRI扫描仪或者配备有专业心脏线圈的1.5T MRI进行扫描,注入钆对比增强造影剂15～30 min后再通过T1加权来获取图像。利用专门的分析软件来确定纤维化的程度,大致流程如下:①首先确定左房的心内膜边界。②接下来,从形态学上扩张心内膜边缘,手动调整以创建心外膜。③然后,从心外膜层减去心内膜节段来确定左房壁节段,并排除二尖瓣和左室的范围。④最后,绘制模型并施加图谱后,蓝色代表健康组织,而绿色代表含有延迟钆增强的组织,即纤维化组织[6]。操作流程图如图1[6]。处理流程相对复杂,Sim 等[7]利用开源的半自动化处理系统CEMRG 来对图像进行处理,从而简化了流程,增加了可重复性,便于新学者上手。但该方法的精准性还有待提升,目前只能作为一个临床参考,并不能完全替代医师的操作,具体实施时还需要临床医师手动处理,再与系统所处理的图像进行对比以得出准确的结果。
图1 利用LGE-MRI评估心房纤维化的流程[6]
为了描述所得三维模型的纤维化程度,McGann等[8]提出了犹他分级:根据纤维化组织占左房壁总体积的百分比,将纤维化程度分为4个等级:Ⅰ级百分比小于10%;Ⅱ级为10%～20%;Ⅲ级为20%～30%;Ⅳ级百分比＞30%。虽然有学者认为用10%的程度作为分界线似乎有些武断[9],但总的来说,犹他分级被越来越多的研究者采用。
心房纤维化参与房颤的发生与维持,左房纤维化程度与房颤负荷相关,随着纤维化的加重,房颤的节律维持逐渐变得困难[1－2]。基于LGE-MRI检测心房纤维化技术的进展,研究者提出通过LGE-MRI评估心房纤维化程度来预测房颤干预措施的效果。
DECAAF(delayed-enhancement MRI determinant of successful radiofrequency catheter ablation of atrial fibrillation)研究是一项多中心的随机对照试验,入选260例拟行导管消融的房颤患者,在术前行LGE-MRI评估左房纤维化程度并进行犹他分级,术后长期随访。结果发现随着纤维化程度的加重,患者在消融术后的复发房颤几率也增加[10]。Ⅰ级患者在术后325 天的复发率为12%,475 天复发率为14%;Ⅱ级患者在术后325天的复发率为31%,475天复发率为36%;Ⅲ级患者在325的天复发率为45%,475天复发率为49%;Ⅳ级患者在325天的复发率为55%,475天复发率为65%[10]。Akoum 等[11]对DECAAF 的研究结果进一步分析显示:纤维化程度每增加1%的,心律失常复发的风险就增加5%。
其它随访时间更长的研究也显示了与DECAAF研究相似的结果。Chubb等[12]对89名拟行导管消融的房颤患者,在术前行心脏磁共振显像CMR(cardiac magnetic resonance imaging,CMR)以评估心房纤维化的程度,术后平均随访726天,发现心律失常复发患者的术前心房纤维化程度更重,提示心房纤维化程度与消融结果独立相关。Chelu等[13]对308例拟行导管消融的房颤患者,于术前行LGE-MRI评估心房纤维化并进行犹他分级,术后随访5年,直到房颤复发或者进行第二次消融手术。其中157例的患者出现心律失常复发,106例患者需要再次进行消融手术。犹他分级Ⅳ期和Ⅰ期的患者相比,其心律失常复发率更高,也更容易出现需要再次消融的情况。
因为LGE-MRI评估心房纤维化可以较好的预测房颤消融术后的复发,提示可以通过LGE-MRI来协助选择房颤的治疗措施。Siebermair等[6]建议对房颤患者进行LGEMRI检查以筛选导管消融的患者,如果患者是纤维化程度较轻的犹他分级Ⅰ期、Ⅱ期和局限性Ⅲ期,建议采取导管消融治疗,如果是纤维化程度较重的弥散性Ⅲ期和Ⅳ期,则不建议将导管消融作为首选治疗。
Akoum 等[14]分别于术前和术后3个月行LGE-MRI检测,结果显示对于左房轻度纤维化的患者,环肺肺静脉前庭消融瘢痕量是消融成功的独立预测因子,而对于左房中度纤维化的患者,后壁和间隔的消融瘢痕量是消融成功的独立预测因子,提示可以通过术前评估心房纤维化程度,指导消融术式选择。DECAAF 研究[11]的结果显示未被消融瘢痕覆盖的残余纤维化区域越少,术后心律失常复发的几率越低。这提示术中可以针对纤维化区域进行前瞻性的消融,从而减少术后心律失常的复发。增加消融损伤范围可增加成功率[15],但也会产生新的问题。研究显示,消融术后瘢痕组织的增加会对心房功能产生负性影响[16]。Cochet等[17]通过LGE-MRI检测心房纤维化,并通过高分辨率心电图相位映射描记激动折返区域,显示激动折返区的数量与纤维化的程度相关,且定位显示高折返激动区域有更高的局部LGE 密度。相对于三维电解剖标测的心内膜标测,LGE-MRI由于提供了跨心房壁的纤维化分布信息,能提供比术中三维电解剖更多的信息。Kuo等[18]研究显示,对于初次消融房颤患者,即使心内膜电压正常,左房LGE 仍与碎裂电位相关。Boyle等[19]根据LGE-MRI检测结果,利用计算机模型预测消融靶点,结果不仅减少了标测时间,改善了射频消融的准确性和效率,还降低复发率,提示在LGE-MRI指导下对房颤患者采取个体化的射频消融是可行的。在指导个体化消融方面,LGE-MRI可发挥作用的地方不只局限于射频消融,Kirstein等[20]的研究显示,LGE-MRI指导的左房基质消融在冷冻消融同样有效。
但不是所有关于消融术前LGE-MRI检测心房纤维化指导手术的研究都得到了正向的结果,ALICIA(Ab Lacióde FA GuIada per Ressonan CIA)是一项开放标签的随机对照试验,研究发现在未经选择的低纤维化负荷的人群中,肺静脉隔离加针对CMR 检测的纤维化消融与单纯肺静脉隔离相比,两者在1年内的获益并无差别[21]。提示对于术前应用LGE-MRI指导消融手术的价值,尚需要规模更大、代表更广泛、随访时间更长的随机对照试验来验证。目前正在进行中的DECAAF II研究部分符合这方面的要求,有可能帮助对心房纤维化作为房颤导管消融潜在靶点的角色以及LGE-MRI如何指导个体化消融方面提供更深入的认识[5]。
消融手术会导致心脏的局部受损并形成瘢痕组织,其中72%是急性创伤,在3个月内能自行恢复,而33.9%的损伤在3个月后依旧存在,为永久性损伤[22]。术后3 个月行LGE-MRI可评估永久性消融瘢痕情况及术后心房纤维化情况。
Badger等[23]发现消融术后环肺静脉前庭消融瘢痕的连续性与房颤的复发相关。Linhar等[24]对94 例房颤患者于消融术后3个月后行LGE-MRI检查,随访1年,发现与房颤复发相关的是消融间隙的总相对长度,而不是间隙的数量,消融间隙相对长度每增加10%,房颤复发率增加16%。环肺静脉前庭消融瘢痕的间隙与房颤复发相关,这提示通过消融手术后3个月的LGE-MRI检测定位消融间隙,可以评估是否需要再次手术,并且指导手术策略的选择。Badger等[23]研究发现LGE-MRI可以定位瘢痕不连续处,并指导再次手术。Quinto等[25]研究发现延迟增强心脏磁共振显像(delayed enhancement cardiac magnetic resonance imaging,DE-CMR)可以定位消融环的缝隙位置,帮助减少二次消融的手术时间,并获得更好的预后。Fochler等[26]也证实通过LGE-MRI检测环肺静脉消融缝隙及非透壁瘢痕是可行的,并且可以有效的指导房颤消融术后复发心律失常的二次消融。
术后LGE-MRI检测残余纤维化也用于指导消融术后的治疗。DECAAF的结果显示:术后未被永久性瘢痕组织覆盖的残余纤维化区域与房颤复发相关,残余纤维化的面积每增加1%,心律失常复发的风险就会增加8%[11]。Linhar等[24]研究显示术后3个月后行LGE-MRI检测残余纤维化可指导二次消融手术。Fochler等[26]发现对于房颤复发的患者除隔离肺静脉外,针对现存瘢痕的均质化消融是恰当的措施,而对于再发房性心动过速,针对峡部的消融是正确的方法。
除了评价消融效果和指导二次手术,考虑到瘢痕组织对心房功能的影响[16],术后LGE-MRI扫描还可以通过检测瘢痕大小来评估心肌受损情况,判断心房功能受影响的程度。
同样的,关于LGE-MRI检测心房纤维化在消融手术后的应用的研究也有不同的结果。Harrison等[27]研究结果显示在房颤二次消融中,MRI的延迟增强区域和术中标测的低电压区只有微弱的相关,指出LGE-MRI不能可靠的预测激动传导区域。
Daccarett等[28]对387 名房颤患者进行了DE-MRI检查,发现有卒中史的患者,左房纤维化程度明显高于对照组,并且这种联系与年龄、房颤的类型并不相关。King等[29]对2007年1月至2015年6月期间1 228名接受过LGE-CMR检查的房颤患者进行了回顾性队列研究,利用犹他分级评价心房纤维化程度,发现严重的左房纤维化与卒中或短暂性脑缺血发作(TIA)相关。根据已有的研究结果,结合临床实践中常发现房颤发作和卒中发生时间上的不匹配,Calenda等[3]提出假说:心房纤维化可能是心房血栓形成重要原因,且独立于房颤节律。越来越多的证据支持这一假说。Fonseca等[30]研究显示不明原因的卒中患者,其心房纤维化程度和房颤合并卒中患者类似,较其他原因所致卒中的患者更高。Tando等[31]也发现了和Fonseca相似的结果。提示心房纤维化所代表的心房肌病变可能是独立于房颤的心源性脑卒中的病理原因。
目前临床预测房颤血栓风险最常用的是CHA2DS2-VASc评分,评分表中并没有包含独立的心房肌病理特征。基于已有的研究,Calenda等[3]建议在新的卒中预测评分中加入心房纤维化作为预测指标。根据LGE-MRI检测的心房纤维化程度赋分,结合已有的血栓风险评估指标,有望更全面的预测房颤患者卒中风险,指导抗凝治疗预防卒中。心房纤维化同样适用于指导消融术后的抗凝策略,Gal等[32]建议只有纤维化程度较低的房颤患者才能在消融术后停止服用抗凝药。
虽然已有的研究支持LGE-MRI评估心房纤维化可在房颤卒中的诊疗中发挥作用,但临床应用前尚需要解决一些具体的问题,如不同程度纤维化对房颤合并卒中风险的具体影响有多大,如果将纤维化指标加入卒中评分,其权重应占多少等,这些都需要更进一步的研究回答。
虽然围绕LGE-MRI检测心房纤维化的研究已有很多,但现有的研究多局限于与心内膜电压标测的比较,缺乏组织学证据。研究的结论也不尽相同,Chen等[33]对持续性房颤患者的左房进行LGE-MRI检测和心内膜电压标测,发现二者明显不匹配,MRI显示的延迟增强区只有28%与低电压区域重合。虽然上述结果可以由检测技术的不同来解释,但无论如何,LGE-MR 检测心房纤维化的可靠性尚需更多的研究证据支持。在消融手术后,消融瘢痕与原有的纤维化组织叠加,使延迟显像区域分布更加复杂,也会增加检测的难度。
LGE-MRI是利用钆增强对比造影剂在局部纤维化组织和正常心肌组织之间的排空差异来鉴别的[34]。对于弥漫性心肌纤维化的患者,由于缺乏正常心肌作为对比,LGE 难以评估弥漫性心肌纤维化的程度[35]。新近发展的核磁共振T1 mapping技术通过扫描增强前、增强后的T1 mapping,可以计算出心肌细胞外容积(extracellular volume,ECV),量化弥漫性心肌纤维化导致的细胞外基质的扩张,从而测量出弥漫性心肌纤维化的程度[36]。通过核磁共振T1 mapping技术或可进一步扩充LGE-MRI检测心房纤维化的适用范围,但其可靠性还需要更多的研究证据支持。
与三维电解剖标测相比,LGE-MRI的适用范围虽然明显扩大,但相较于心电图、超声等常规检查,仍存在很多限制,包括严重的幽闭恐惧症、人工机械瓣膜、身体中含有顺磁性材料、肾小球滤过率小于30 ml/min,对比剂过敏等。另外,心室率过快、心律不齐也会影响到图像的质量,存在这种情况的患者行LGE-MRI之前通常需要控制心室率或行心律转复[6]。
由于心房结构的特点,LGE-MRI检测心房纤维化对检测机器的分辨率有较高的要求。正常心房壁仅仅2～4 mm,而分辨率在1.2～1.5 mm 的LGE-MRI有可能将心房周围组织误判为心房壁[9],为了提高图像的分辨率,可以采取延长采集时间的方法来减少患者的呼吸、心脏运动所带来的影响[6]。但是延长采集时间后,对比剂的代谢增加也会影响图像的质量,因此建议使用3.0T 的MRI提高图像的分辨率[6],对检查机器性能的较高要求一定程度上限制了LGEMRI检测心房纤维化的应用。
虽然有很多病例数据支持,LGE-MRI检测心房纤维化目前仍处于研究阶段,图像采集技术存在局限,也远未达到标准化,准确性依赖于操作者的经验和算法,可重复性不强[6]。Märgulescu等[37]研究显示LGE-MRI定位左房瘢痕的准确性随着瘢痕增大而增加,当观察者为1个时,大于5 cm2的瘢痕可准确定位,当观察者为多个时则大于15 cm2的瘢痕方可准确定位。虽然现已有半自动化处理图像的软件来简化处理流程,但要达到大规模临床推广所需的简易型及可重复性,尚需要开发更完善的技术和更好的算法。
LGE-MRI作为一种无创的评估心房纤维化方法,可以用于预测房颤导管消融术的预后、筛选手术患者、规划个体化消融、指导2次手术及评估卒中风险等,在指导房颤治疗方面有较大的潜力。但由于技术本身尚存在不足,检测结果也缺乏足够的组织学验证,限制了其在临床的推广,未来还需要更多的研究数据及更完善的检测技术支持。
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