心脏磁共振成像在心房颤动诊断和治疗中的应用

摘要

心房颤动(AF)是最常见的心律失常，给临床和经济带来巨大负担。心房颤动与发病率和死亡率的增加相关，主要是由于中风和心力衰竭。心血管成像模式,包括超声心动图、计算机断层扫描(CT)和心血管磁共振(CMR),发挥核心作用的检查和治疗房颤。CMR的主要优势之一是高对比度噪声比加上良好的空间和时间分辨率,辐射没有任何负担。这可以详细评估左心房(LA)的结构和功能。特别有趣的是可视化洛杉矶岩壁损伤程度的能力。我们重点综述了CMR在确定房颤潜在的病理生理机制、预防卒中和指导导管射频消融方面的价值。CMR是一种很有前途的技术，它可以为AF特定亚群的治疗决策提供有价值的信息。

1.介绍

心房颤动是最常见的心律失常。据估计，普通人群中AF的患病率为1%，而在80多岁的老人中，AF的患病率随着年龄的增长而增加，达到10% [1］．每一个45岁以上的成年人一生中患心房颤动的风险为25% [2］．AF的患病率正在增加，将达到可能构成巨大社会经济挑战的流行病学比例[3.］．房颤是一种进行性疾病，由有限的阵发性发展为持续性，有时是永久性的[4］．结构、电性和收缩性重塑过程是这种进行性质的基础。房颤的治疗仍然具有挑战性，而且房颤存在的时间越长，治疗就越困难。肺静脉消融术已经成为一种很有前途的新型非药物治疗房颤的方法。然而，这与严重的并发症有关，几乎没有证据表明它对生存有明显的好处[5］．

心血管磁共振成像(CMR)是一种用于评估心血管系统结构和功能的无创成像技术。CMR基于与磁共振成像(MRI)相同的基本原理，但具有心脏成像的优化特性，如ECG门控和快速成像序列。不同的CMR序列可以用来增强感兴趣的病变组织的信号。它是一种非常有用的诊断工具和治疗指南的各种心脏病。CMR的主要优点是没有辐射照射，高的时间和空间分辨率，以及能够表征组织的组成。然而，一些缺点也很明显，如成本，有限的可用性，某些假体材料不兼容和耗时分析。在本文中，我们将重点讨论CMR在房颤中的可能应用。房颤本身和心房的形态对CMR有额外的障碍。复杂的几何结构和薄壁解剖结构使得心房的结构分析更具挑战性。此外，由于CMR在很大程度上依赖于心电门控，心房颤动时室性节律的不规律会使CMR的执行存在问题。

然而，CMR可以通过更有效的消融前结构分析、预测复发变化和检测消融后并发症来改善消融结果。此外，CMR可以帮助揭示一些潜在的重构过程，并可以增加重要的信息，允许更有效的决定，哪些患者将从抗凝中获益最多。我们将回顾现有的科学数据，这些可能的优势和挑战，CMR诊断和治疗AF患者。

2.心血管磁共振与左房重构的评估

在过去的几十年里，对AF的病理生理机制的认识迅速扩展[6，7］．心房扩张在多种心肺疾病中均可发现，在房颤的发生发展中发挥重要作用。房颤本身也可诱发心房扩张，从而导致房颤的持续性[8，9］．左心房(LA)的尺寸测量在AF的诊断中起着重要的作用，因为心房扩大是LA结构重构的重要标志和AF(再发)发生和死亡的预测因子[10］．b型或二维超声心动图在临床实践中最常用来评估心房和心室容量。然而，超声心动图的体积测量需要正确的角度，基于二维的体积计算依赖于对LA形状的几何假设。三维超声心动图可以更准确地评估LA容量[11］．然而，在房颤时，由于心率不规则，LA体积会发生很大的变化，因此可行性和正确的解释可能会更加困难。

CMR的优势在于能够提供LA形态、肺静脉(PV)和周围结构的精确详细图像。此外，CMR还可以根据体积的相位变化来评估储层、管道和收缩功能[12］．已经观察到通过CMR和在尸体铸造中测量的真实体积之间测量的心房卷之间的紧密相关性[13］．在心律不齐时进行扫描可能导致图像质量下降，这使得有时需要重复切片和调整触发窗口。然而，CMR在几次心跳期间记录每一个图像切片的缺点可以作为一个优势，因为它倾向于补偿房颤期间的不规则心率，允许更平均的LA体积。Therkelsen等人证明了测量不规则心律房颤患者心房和心室容积的可行性[14］．几项CMR研究表明，在一般患者中，阵发性AF的患者比对照对象具有较大的La体积[15，16］．然而，与健康志愿者相比，无结构性心脏病的阵发性房颤(“单发房颤”)患者的心房体积没有显著差异[17］．CMR还显示，当房颤由阵发性发展为持续性时，LA扩大进一步增加[18］．Therkelsen等人比较了健康志愿者和持续性房颤和永久性房颤患者的房室体积和射血分数(EF)。持续性房颤和永久性房颤患者的平均房体积相似，但明显大于健康志愿者。这表明，当患者从持续性房颤发展到永久性房颤时，LA扩张稳定[14］．

CMR还用于记录复律后心房和心室功能和结构的恢复。Therkelsen等人在持续性房颤患者转复后的第一天就显示了心房收缩体积和收缩功能的立即逆转。在第30天和180天，心房尺寸和功能进一步恢复。然而，在复律180天后，只有右心房容量完全恢复正常。心脏复律后仅30天心室功能和尺寸恢复，180天不完全恢复。这些结果提示心房颤动时心房和心室的结构重塑可能是永久性的[19］．

肺静脉(pulmonary vein, pv)在AF的病理生理和治疗中起着至关重要的作用[20.］．CMR允许精确测量PV尺寸和分支模式。然而，由于pv和LA之间缺乏清晰的解剖边界，真正的开口的识别仍然存在问题。PV的大小在心动周期也有显著变化[21］．在pv彼此分离和LA的矢状面测量pv似乎具有高度的可重复性，可能有利于系列检查[22］．Tsao等人在阵发性房颤和永久性房颤中证实了优势PV显著扩张，同时LA扩张。然而，PV大小不能预测致心律失常触发灶的来源[23］．同样，Kato等人也发现房颤患者的pv更大[15］．

CMR的一个独特特征是能够表征LA壁的组织组成。Oakes等人报道了通过延迟增强MRI (DE-MRI)评估检测和量化左心房晚期钆增强的可行性。他们在电解剖图上显示了增强区和低电压区之间的关联。这表明晚期钆增强可能是检测肝纤维化的可行方法。他们还发现了两种不同的增强模式:一种是更连续的模式，另一种是分散的模式。LA壁增强的程度是AF类型的一个重要预测因素，与阵发性AF相比，持续性AF患者LA增强更明显[24］．Kuppahally等研究表明DE-MRI LA增强程度与超声心动图测量的局部心肌功能呈负相关，并用LA应变和应变率评估[25］．

3.心血管磁共振与房颤患者卒中的治疗

卒中是房颤最具破坏性的并发症之一。然而，血栓在洛杉矶的形成还不完全了解。其病理生理机制可归纳为经典的魏氏三联征:血瘀、LA壁异常变化、血液成分异常变化[26］．在大多数与心房颤动相关的血栓栓塞现象中，左心耳(LAA)被怀疑是罪魁祸首[27］．经食管超声心动图(TEE)是评价血栓形成的临床标准。然而TEE是半侵入性的，有轻微的严重并发症风险。初步研究表明，结合二维和三维经胸超声心动图(TTE)在评估LAA是否有血栓方面具有与二维TEE相当的准确性。然而，有相当一部分患者的声学窗次佳，这限制了TTE对LAA的评估[28，29］．CMR是一种替代的非侵入性工具，可以详细评估LAA。Ohyama等人。表明，未加入的CMR（不施用造影剂）是LAA中血栓检测的敏感替代方案。已经表明CMR可以从缓慢的血液流动正确地区分血栓，在超声心动图中出现自发对比[30.］．然而，在另一项研究中，对比剂增强CMR(使用对比剂后)与临床参考TEE相比缺乏诊断准确性。假设对比增强CMR中有限的数据采集时间窗口导致空间分辨率不足，无法准确检测LAA血栓[31］．在更大的多中心研究证实无增强CMR的诊断准确性之前，在临床实践中使用CMR应谨慎。

卒中风险预测是治疗AF的关键因素，这对于选择从慢性抗凝治疗中获益最多的患者至关重要。有几个风险分层方案，其中CHADS₂评分易于应用，且在临床上已建立良好[32］．然而，经典的风险方案在预测血栓栓塞的总体能力有限，特别是在低风险患者中。需要额外的独立风险因素来改善患者选择[33］．最近的CHA₂DS₂VASc风险评分考虑了其他临床相关的非主要危险因素[34］．这种方法可以更好地预测CHADS患者的风险₂0 - 1分[35］．然而，基于LA个体病理生理特性的新危险因素可以进一步改善这种危险分层。CMR可以帮助识别经典的魏尔舒三位一体的一些因素。Beinart等人发现，较大的LAA体积、LAA深度和颈部与中风风险有关。在对传统卒中危险因素进行调整后，LAA颈部尺寸仍可预测卒中风险，表明其在附加风险分层中可能发挥的作用[36］．Fyrenius等人研究了洛杉矶健康志愿者的全球流动模式。他们观察到所有受试者在收缩期和舒张期舒张期间的涡旋流。这种涡流的形成可能对避免窦性心律期间左房淤滞和血栓形成有有益的作用[37］．需要进一步的研究来证实在房颤中涡形成的丧失和卒中的风险之间的关系。正如Virchow三联症所提示的，LA壁的结构改变也可能导致AF的血栓前状态[26］．LA晚期增强程度可作为AF LA壁损伤严重程度的标志。Daccarett等研究了LA晚期增强与CHADS之间的关系₂得分。他们发现，有中风史的患者与LA晚期增强的较高比例之间存在明显的关联。这种相关性独立于所有临床卒中危险变量(CHAD评分)。然而，目前还不清楚这种关联是否也独立于LA扩张[38］．正如Fatema等人所证明的，经胸超声心动图评估的LA体积指数与首次缺血性卒中之间存在显著相关性[39］．进一步的研究是必要的，以评估这些额外的标记中哪些有能力大幅度提高当前风险模型的预测能力。

4.CMR指导心房颤动消融

Haissaguerre等人率先报道了肺静脉在房颤启动中起重要作用。他们证明局部射频导管消融这些异位搏动可以使大多数患者房颤停止[20.］．然而，复发率高，并且与复发性异位节拍有关，表明需要更好的映射和消融技术。由于前沿技术进步，AF消融已进入更安全和常见的程序[40］．然而，房颤消融的成功率仍然中等，单次手术的成功率为57%，多次手术的成功率为71%，最近的一项meta分析显示，并发症发生率为4.9% [5］．CMR在房颤消融的优化中发挥着重要的作用，它能准确选择候选房颤患者，提高手术成功率，减少并发症的发生。

4．1.消融前CMR的作用

术前CMR可作为一种无创成像工具，用于描述相关解剖结构，并评估预测房颤复发的参数。

PV的电隔离是房颤消融的基础。这需要在消融前进行详细的局部解剖观察。手术前解剖信息和电解剖定位的整合与卓越的手术成功和安全相关[41］．CMR与CT的比较显示出类似的细节，允许对PV解剖学进行有效评估[42］．Kato等人的一项研究表明38%的房颤患者有PV解剖变异[15］．Anselmino等人观察到类似的结果，只有40%的患者有典型的PV分支模式(2个左PV和2个右PV)。最常见的变异分支模式是常见的左主干和额外的右中间PV [18］．

除了PV分支模式和LA形态的识别，CMR还可以评估消融后房颤复发的预测参数。一些CMR研究已经确定了各种潜在的预测参数，如LA体积、LA壁晚期钆增强的范围和模式，以及心包脂肪。LA体积是阵发性房颤和持续性房颤混合组患者消融后复发的独立预测因子[43］．然而，LA体积不能预测单纯阵发性房颤患者的消融成功[44］．Oakes等研究表明，LA壁增强程度是房颤消融成功的最重要预测因素。此外，晚期增强的位置似乎可以预测成功。当晚期强化主要局限于后壁和隔时，成功率更高。此外，尽管LA壁强化程度有更大的调整优势比，但LA体积是复发性房颤的预测因素[24］．Wong等人的另一个有趣的发现。是心包脂肪与AF，AF，LA体积和AF烧蚀后较差的结果之间的关联。但是，研究设计不允许在因果关系上绘制任何结论[45］．

4．2．消融后CMR的作用

CMR在手术后的一个特别的优势是能够可视化疤痕形成。CMR还可用于研究消融对LA结构和功能的影响，以及检测PV狭窄。

一些调查人员证明了与De-MRI评估过疤痕的可行性[46- - - - - -48］．McGann等人检测到了增强和非增强病变。非强化病变显示无回流特征，是3个月瘢痕形成的较好的预测指标[46］．手术结果和瘢痕形成程度之间的相关性也已被描述。瘢痕形成最小的患者AF复发率较高[47］．此外，消融后疤痕的可视化可以检测不完全隔离，从而有助于评估失败的原因。此外，检测隔离间隙的位置有助于规划重做过程[47］．

射频消融导致LA尺寸显著减小。然而，在房颤复发的患者中，成功消融的患者LA大小也出现了类似的下降。这些数据表明LA的缩小可能是由消融过程本身引起的，而不是反向重塑[49］．Nori等人研究了消融对全球和区域LA功能的影响。阵发性房颤患者消融后3个月整体LA运输功能和局部LA运动下降。然而，持续性房颤患者整体和局部功能改善。在这里，窦性心律恢复引起的正向反向重塑似乎超过了消融过程的负面影响[16］．Wylie Jr.等人也证实LA瘢痕形成程度影响消融后心房收缩功能，广泛瘢痕形成时LA收缩功能下降更为明显[48］．房颤消融对pv也有影响。Tsao等人注意到，在成功消融后上pv的开口面积减小，并且开口的几何形状趋于圆形。AF复发患者LA和PV进一步增大[50］．

房颤消融可对pv产生有害的影响。导管消融房颤后不久出现PV狭窄伴严重肺动脉高压病例报道[51］．CMR允许无重复辐射暴露的连续PV分析，在检测PV狭窄方面可与放射造影血管造影相媲美[52］．Dong等报道在消融8-10周后38%的PV出现≥3mm的狭窄。然而，中度狭窄(50-70%)和重度狭窄(>70%)分别仅占3.2和0.6% [53］．PV内的远端消融、单个PV周围病变以及较大PV大小都与狭窄风险较高相关[53，54］．

5.总结

心房颤动是一种非常频繁的疾病，具有潜在的连续演化的心房底物。AF进展期间LA，PV和周围结构的详细成像对良好的患者管理至关重要。CMR与其他成像模式有多种优势。这允许详细评估La形态和功能，目前是唯一允许评估La壁损伤程度的技术。但是，成本和时间将限制CMR在临床实践中的常规使用。许多这些技术是新的，需要在更大的多中心研究中确认。然而，很明显，CMR可以在特定的AF患者群体中发挥重要作用，例如经历肺静脉消融的患者。

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