0 前言

       心脏是人体最重要的器官之一，它像一个永不停歇的“泵”，将血液输送给全身器官和组织。心脏疾病，如心肌炎、心肌病、心律失常等，严重影响患者的生活质量和生命健康；许多系统性疾病或疾病的终末状态也会累及心脏。因此，对心脏形态、结构和功能的表征在疾病的诊断、治疗和预后等方面至关重要。影像学是医生评估人体脏器的“眼睛”，心脏磁共振（cardiac magnetic resonance, CMR）更是无创评估心脏的金标准，T1加权成像展示心脏结构、T2加权成像对心肌水肿敏感、电影序列展示心脏动态、钆对比剂延迟成像（late gadolinium enhancement, LGE）“点亮”纤维化或坏死的心肌等等。随着软硬件技术与临床应用的不断发展，CMR已成为多种心血管疾病诊治不可或缺的影像学检查方法，每年CMR基础与临床研究进展都受到相关领域的高度关注。2022年，CMR在评估心肌功能、灌注、应变、组织、纹理特征方面取得明显进展，对疾病的研究角度更多元、理解更深刻、分类更精准。因此，本文对2022年CMR的最新技术及临床应用进展进行系统性回顾与总结，帮助国内相关专业人员掌握最新研究动态。

1 技术进展

1.1 T1 mapping

       T1 mapping可以逐像素量化心肌T1值，其具体参数包括对比剂注射前后心肌的初始T1和增强后T1，以及结合两者及患者血细胞比容计算得出的细胞外间质容积（extracellular volume, ECV）。常用的采集序列为改良的look-locker反转恢复序列，即MOLLI序列。水肿、浸润（如淀粉样变性）或心肌纤维化（myocardial fibrosis, MF）会导致T1升高，而脂质沉积和铁过载与T1值降低相关（如法布里病）^[1]。由于不依赖与正常心肌信号强度的对比，T1 mapping和ECV在检测弥漫性或均质性病变方面具有卓越的优势^[2]，最近被纳入诊断急性心肌炎的路易斯湖标准^[3]，并在评估非缺血性^[2]或缺血性心肌病^[4]MF、心肌淀粉样变^[5]、心脏移植（heart transplant, HT）排斥反应^[6]等方面得到肯定；初始T1在不使用对比剂的情况下评估全心T1值，在儿童^[1]和终末期肾病^[7]患者的预后评估中引发关注。WARNICA等^[8]进行了一项大样本研究，证明将T1 mapping加入传统CMR方案可以实现更高的诊断率[心肌炎（89% vs. 69%）、法布里病（93% vs. 50%）、淀粉样变性（100% vs. 63%）]和更低的后续心脏成像实施率，从而降低总体成本，该结果有力支持T1 mapping在临床推广使用。

       但是，目前T1 mapping的最大证据来自试验，在高度选择的患者中实施扫描可能会高估T1 mapping的好处^[8]，亟待在临床实践中进行进一步预后研究。T1 mapping值可能随脉冲序列技术、场强和序列参数设置等硬软件条件而变化^[9]，导致不同地区的正常T1参考值不同，从而限制了T1 mapping大规模使用。因此，应该建立标准化的图像采集和后处理方法，并拥有T1值的本地参考范围^[10]。

1.2 心肌应变

       应变描述物体的变形能力，心肌应变是指心肌细胞从舒张期到收缩期的长度变化百分比，包括径向、周向和纵向三个维度^[11]。CMR特征跟踪技术（feature tracking, FT）基于常规电影序列，通过分析应变、应变率、扭转等发现心肌的运动和变形的早期异常^[12]。AZZU等^[13]甚至发现，神经肌肉疾病患者在没有明显心脏病变[即左心室（left ventricle, LV）扩张或肥大、左心射血分数（left ventricular ejection fraction, LVEF）降低或LGE阳性]时，已有显著的三维整体径向、周向和纵向应变受损（P＜0.0001），证明FT比其他CMR技术更早检测到亚临床心肌受累。

       FT分析范围广，包括相对较薄的心房和右心室（right ventricle, RV）。由于心房壁的较薄，通常只测量纵向应变，分为储存、导管和泵三个时期，使用以左心房（left atrium, LA）为中心的电影图像（而不是以LV为中心的标准图像）进行FT分析可以得到LA更准确的容积、LVEF和三期应变值^[14]。

       FT是对电影序列的后处理（常用的软件有Cvi42、Medis、TomTec等），不需采用新的序列，但对图像质量提出了更高的要求，且不同的后处理方式也可能导致应变分析结果的差异^[15]。LI等^[16]收集了中国大量健康成年人的FT结果，总结出双室应变和应变率的不同年龄和性别参考值，可作为CMR评估中国人心功能的参考标准。超声心动图也是测量应变的常用技术，与之相比，CMR-FT具有更高的空间分辨率、更大的视野和更好的重复性，但时间分辨率相对较低^[15]，因此，必须匹配更好的扫描方案和更强大且准确的后处理技术。FT需要手动绘制心肌轮廓，造成不同操作者间的差异，且耗时较长，研究人员探索利用人工智能提高诊断准确性并加快处理过程。DeepStrain是一种基于深度学习的自动化应变分析方法，MORALES等^[17]比较DeepStrain和手动FT分析LV整体径向应变和整体周向应变的差异，结果DeepStrain不仅减少了7倍的分析时间，还得到了周向应变（偏差-0.3%）和径向应变（偏差-2.2%）较为准确的结果。

1.3 其他

       除上述技术外，LGE评估MF^[18]、负荷CMR^[19]、心律失常心肌熵评估^[20]等技术在2022年也有较大进展，这些新技术如何在心血管疾病中得到应用，如何帮助疾病的诊断、分期、治疗、评估，将结合具体疾病分别阐述。

2 CMR在心血管疾病中的应用进展

2.1 非缺血性心脏病

2.1.1 肥厚型心肌病

       MF是肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy, HCM）的主要组织学特征之一，也是临床诊断与鉴别诊断、预后与风险评估的重要影像学指标。以LGE为代表的MF评估技术已广泛应用于临床。2022年美国心脏病学会杂志（Journal of the American College of Cardiology, JACC）关于HCM的最新综述高度推荐对比增强CMR用于HCM患者的综合管理^[21]。LIU等^[18]总结了798例HCM患者LGE特征，发现不论从整体还是局部水平，更大的LGE范围均与不良预后相关，整体或局部（如心尖、室间隔、前游离壁等）LGE范围每增加10%，患者发生全因死亡的风险比（hazard ratio, HR）为1.68或1.36～1.59。

       但是，有近50% HCM患者LGE检查结果呈阴性^[22]，检测MF的其他方法近几年成为研究热点。放射组学将多个特征有机结合，寻找LGE的替代标志，如MANCIO等^[23]发现HCM患者常规电影序列中信号强度高、室壁增厚少、纹理粗糙或不均质等组学特征可作为MF影像学标志物，并据此建立的机器学习模型能可靠筛选出LGE阴性的HCM患者（AUC：0.83，敏感度：91%，特异度：62%）。CMR-FT能发现心肌应变的早期改变，SONG等^[22]在研究中同时获得病理解剖、LGE、FT的结果，发现不论LGE阳性与否，有组织学MF的HCM患者心肌应变显著受损，且室间隔纵向应变在多变量分析中与组织学MF独立相关（β：0.19）。以上结果为不使用对比剂评估MF提供可能，将进一步提高CMR的临床应用价值。

       既往对HCM的研究主要集中于LV，FT技术是对电影序列图像的后处理分析，可以进一步表征RV功能。MAHMOD等^[24]发现LV功能正常的HCM患者已有RV总收缩期峰值纵向应变率显著受损和射血分数（ejection fraction, EF）轻微下降，且在LVEF持续保留的情况下，RV功能（EF、应变）随时间推移而下降。在评估预后方面，多项研究表明，RV受累（如EF＜55%^[24]、肥厚、梗阻或LGE^[25]等）是HCM患者发生主要心血管不良事件（major adverse cardiovascular events, MACE）的独立预测因子。以上研究表明，关注HCM患者RV结构与功能异常，可能在早期风险分层中具有潜在应用价值。

2.1.2 扩张型心肌病

       与HCM相似，MF也是扩张型心肌病（dilated cardiomyopathy, DCM）重要的病理特征之一。2021欧洲心脏病学会指南推荐对LVEF≤35%的患者植入心脏转复除颤器以预防心源性猝死（sudden cardiac death, SCD）。而LI等^[26]纳入466名DCM患者，发现即使LVEF≥35%，当LGE≥7.1%时，患者发生SCD风险增加4.4倍。LEYVA等^[27]也发现单纯的视觉评估LGE存在与否对非缺血性心肌病患者SCD事件有良好的预测价值（HR：26.3，阴性预测值100%），进一步定量分析，以5个标准差内的灰色区质量融入LGE视觉模型后，其预测价值进一步增加（HR：44.6）。综上所述，基于LGE的MF评估有望成为DCM患者植入除颤器的决策依据。然而，LGE并不是评估非缺血性心肌病MF最灵敏的手段，除前文提及的方法，近几年逐渐走向临床的T1 mapping也可以检测早期间质纤维化。GAO等^[28]报道LGE阴性的DCM患者初始T1延长、ECV升高，ECV平均值和最小值可用于鉴别LGE阴性DCM和正常心肌（AUC分别为0.88、0.68）。LI等^[2]发现初始T1和ECV在LGE阴性DCM患者风险分层中发挥重要作用，与心脏相关死亡显著相关（HR分别为1.13、1.32），ECV均值＞27.0%的患者生存期明显缩短（AUC为0.761）。

       作为维持LV充盈的重要组成部分，LA在DCM中的预后价值日益受到重视。LI等^[29]发现LA储存期应变和导管期应变是DCM患者发生MACE的独立预测因素（每增加1%，HR分别为0.95和0.92)，RAAFS等^[30]则在多变量分析中发现只有导管期应变与不良结局独立相关（HR：3.65），此外，两者都证明在基线模型（包括纽约心脏协会分级、LGE等参数）加入LA应变可改进对不良结局的预测，提高模型辨别能力（C指数）、拟合优度（χ²）和患者重新分类能力[净重新分类指数（net reclassification index, NRI）]。综合两者分析，前者使用快速长轴应变法的可靠性和可重复性更高，而后者的随访时间更长（中位随访时间：3年vs. 6年），各有其优势，两组研究结果加深了我们对房室偶联和房性心肌疾病的认识，有助于改进非缺血性心肌病的特征提取和个体化风险分层^[31]。

2.1.3 心肌淀粉样变

       心肌淀粉样变是最常见的浸润性限制性心肌病，淀粉样蛋白沉积导致细胞外间质扩大，近年研究表明T1 mapping和ECV在指导治疗方面有价值。免疫球蛋白轻链型心肌淀粉样变（light chain cardiac amyloidosis, AL-CA）的治疗效果通常从血液反应[血清游离轻链（free light chain, FLC）水平]和心脏反应两个角度评估。MARTINEZ-NAHARRO等^[5]利用T1 mapping和ECV追踪AL-CA患者化疗后淀粉样蛋白沉积随时间的变化，证明ECV在早期（6个月）确定治疗反应的价值，且6个月时的ECV可以预测死亡（HR：3.82）。CUDDY等^[32]采集活动期和缓解期AL-CA患者T1、T2 mapping和ECV，结果发现尽管两组的FLC水平有显著差异，但缓解组的T1、T2值高于活动组，且两组ECV值相似升高。对于缓解组的T1、T2值高于活动组，CUDDY等^[32]发现FLC水平与心肌T1和T2值负相关，提出淀粉样蛋白缩短间质弛豫时间的可能；两组ECV值相似升高的结果其实与MARTINEZ-NAHARRO等^[5]的研究并不矛盾，后者在6个月随访时也发现，只有很少患者（3%）的ECV与FLC同步下降，在46例（32%）ECV进展的患者中，39%患者的血液良好反应在治疗3个多月后才出现，据此他们认为，在获得充分的血液学反应（FLC大幅下降）之前，淀粉样蛋白将继续沉积，导致ECV升高，但ECV升高也可能与淀粉样蛋白浸润后MF和水肿有关，因此MARTINEZ-NAHARRO等的假说需要心内膜下心肌活检（endomyocardial biopsy, EMB）和组织学淀粉样蛋白负荷测量的支持^[33]。总之，利用mapping定量成像技术评估AL-CA病情尚处于探索阶段，医生在解释AL-CA患者CMR mapping结果时应谨慎行事^[34]，未来CMR可以与病理解剖、分子影像等紧密结合，进一步揭示CA的病理生理过程，在AL-CA患者诊断、治疗和预后评估中发挥更大作用。

2.2 缺血性心脏病

       缺血性心脏病（ischemic heart disease, IHD）主要由冠状动脉粥样硬化引起管腔狭窄或闭塞所致，随疾病进展表现为从缺血心肌到心肌梗死（myocardial infarction, MI）等一系列病理生理变化。负荷CMR对心肌缺血高度敏感和特异，在IHD预后评估中发挥重大作用，ANTIOCHOS等^[19]证明负荷CMR阳性与冠状动脉疾病患者MACE事件密切相关（HR：2.2），将负荷CMR加入临床标准模型可以提高模型对MACE事件的判别能力（AUC提高了0.25）和风险分类能力（NRI：0.433）。冠状动脉计算机断层扫描血管成像（coronary computed tomography angiography, CCTA）是无创评估冠状动脉狭窄的常用方法，一项纳入2038名患者的大样本研究^[35]探讨了负荷CMR对有症状且CCTA提示至少1处≥50%狭窄的患者中的预后价值，除了验证Antiochos的结果外，他们还进一步发现了心肌缺血范围与MACE相关（HR：1.51），且将负荷CMR参数添加到包括传统参数和CCTA的风险预测模型实现了对MACE的最佳判别和重新分类（AUC提高0.04，NRI 0.421）。此发现有力地支持了负荷CMR作为CCTA意义不明的冠状动脉狭窄的二线检查方法。

       同样，2022年T1 mapping及ECV在IHD领域也有相关重要研究发表。其中初始T1 mapping由于不需要应用对比剂，曾被视为MI伴肾功能不全患者的福音，但最近的研究对其评估陈旧性MI所致MF的能力提出质疑。KAOLAWANICH等^[36]发现初始T1不能直接检测MF，而是通过检测瘢痕脂肪化生引起的脂肪浸润间接反映可能存在的MF，且与LGE相比低估了MI范围。KOLENTINIS等^[37]同样发现，初始T1低估了梗死范围，测量差异在左前降支和右冠状动脉支配区梗塞中最显著，因此现阶段初始T1可能还不是诊断和评估陈旧性MI的可靠技术。

       但是，结合增强前后T1 mapping并计算ECV则是另外一回事，MARQUES等^[4]证明由于不依赖于正常心肌信号强度的差异，ECV在识别弥漫性MF方面独树一帜，且对预后评估有重要价值，他们发现动脉粥样硬化患者心肌ECV大于30%与全因死亡、动脉粥样硬化性心血管事件和心力衰竭（heart failure, HF）独立相关（HR分别为1.67，2.02，2.85）。可以这么说，初始T1受细胞内外组织特征的影响，对急性MI所致的水肿和炎症敏感，但检测慢性MF时受脂肪化生干扰；而ECV更能反映细胞外间质改变，是评估慢性MF特别是弥漫性MF的有效工具。不同参数各有所长，正体现了CMR多序列、多参数的优势。

2.3 其他

2.3.1 心律失常

       熵是描述图像信号复杂程度、反映组织异质性的新指标，最近发现心肌熵的变化与致心律失常基质密切相关。ZHAO等^[20]研究梗死边缘区（BZ）熵与室性心律失常的关系，发现其可独立预测室性心动过速（HR：3.859），在终点事件预测模型中加入BZ熵提高了结果的敏感性和特异性。LGE只能检测瘢痕区的心律失常基质，而熵可以捕获整个LV组织异质性。ANTIOCHOS等^[38]发现在LGE阴性组中，LV总熵可以预测室性心动过速发生（HR：2.58），在非持续性与持续性室性心动过速的亚组分析中，熵能更可靠预测非持续性室性心动过速组MACE事件（HR：2.16 vs. 1.43）。虽然LVEF和LGE已成为不良结局明确的风险因素，但对于熵的研究有利于对没有心肌瘢痕或非持续性心律失常患者进行个体化风险分层^[39]。

       MF同样也是心律失常的重要原因和消融靶点，实时CMR引导的导管消融可以利用LGE定位MF、实时显示消融损伤且没有辐射暴露，已在房扑患者三尖瓣峡部消融中获得成功^[40]。MARROUCHE等^[41]进行了一项多中心大型随机临床试验，研究传统导管消融与LGE结合是否可以减少持续性房颤患者消融后复发，遗憾的是，研究结果暂时否定了这一愿景，是否使用CMR引导对复发率无显著影响（HR：0.95）。但这并不是对CMR引导消融的彻底否定，未来随着更高时空分辨率的实时CMR成像以及能与CMR良好兼容的除颤设备等基础技术改进，CMR在该领域的临床应用价值有望水涨船高。

2.3.2 HF

       HF按LVEF可分为：射血分数降低（HF with reduced ejection fraction, HFrEF）（LVEF≤40%）、射血分数轻度降低（HF with mid-range ejection fraction, HFmrEF）（LVEF 41%～49%）和射血分数保留（HF with preserved ejection fraction, HFpEF）（LVEF≥50%）3种亚型。HFmrEF是欧洲心脏病学会于2016年提出的新分类，BROWN等^[42]利用多参数CMR发现HFmrEF和HFpEF的T1和ECV值（提示弥漫性MF）、心肌血流量（提示微血管功能障碍）等很多参数相似，而HFrEF的参数则显著变差（P＜0.001）。ROSCH等^[43]将HFpEF进一步分为LVEF 50%～60%和LVEF＞60%两个队列，综合多模态成像发现两个亚分类具有截然不同的形态学和病理生理学特征，其中CMR发现LVEF＞60%组心肌僵硬度更大，LV收缩末期和舒张末期容积更小（P=0.001、0.019），而LVEF 50%～60%组心脏体积更大，心肌质量显著增加（P=0.044）、室壁厚度相对减小（P=0.044）。上述研究成果体现出CMR为基础医学提供了多种方法洞察疾病的细微改变，为更细致的疾病分类和相应治疗措施提供依据。

       HT是终末期HF的适应证，先前研究表明心肌mapping技术与病理学证实的排斥反应之间有良好相关性，有望实现无创监测排斥反应。RICHMANN等^[6]对HT患者同时进行EMB和CMR检测，证明初始T1峰值和平均值与急性排斥反应分级显著正相关。ANTHONY等^[44]进行一项更为大胆的前瞻性研究，随机使用CMR或EMB监测患者HT后1年内的排斥反应。他们证明综合T1、T2 mapping的多参数CMR能对急性排斥反应可靠分级（AUC为0.92，NPV 99%），有效减少94%侵入性EMB手术，且不增加免疫抑制剂使用、感染或住院率。综上所述，CMR在无创监测心脏移植物方面展现出良好可行性，可以减少EMB有创操作和潜在并发症风险。

2.3.3 系统性疾病心肌受累

       自身免疫病因自身抗原失耐受而导致全身各系统损伤，心血管受累是患者死亡的主要原因。CMR是测量LV功能、体积、容量的金标准，能在亚临床阶段识别心脏损伤，是对患者进行风险分层和个体化治疗的极好诊治工具^[45]。SIERRA-GALAN等^[46]总结了系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus, SLE）、抗磷脂综合征、类风湿关节炎等多种自身免疫病的心脏病变和对应的CMR表现，并提出早期CMR评估的筛选建议。如SLE心血管受累主要发生在心包、瓣膜和心肌水平，其中心包炎伴心包积液最常见。当临床怀疑有SLE心包、瓣膜、动脉炎（超声常无法发现）病变时，可使用CMR进行评估，血栓高风险患者还可应用CMR血流灌注技术对IHD进行评估等。在2022年JACC报道的一起SLE相关性心肌炎病例中，是及时的CMR检查发现了与心肌炎模式一致的延迟强化区域和双心室血栓，从而明确了心肌炎的诊断^[47]。CHOI等^[48]关注自身免疫病导致的主动脉瓣关闭不全，总结了其超声、计算机断层扫描、CMR、正电子发射型计算机断层扫描的表现，强调CMR是多模态评估的重要组成部分，多种成像方式互补使用有助于疾病早期诊断和严重程度的评估，且能增加对潜在机制的理解。

2.3.4 新型冠状病毒肺炎心脏受累

       新型冠状病毒肺炎（COVID-19）肆虐已有3年，随着后疫情时代到来，COVID-19长期后遗症（long-COVID）引发担忧。CMR有“一站式”检查的优势，可在COVID-19心血管系统后遗症的随访发挥作用。RAMAN等^[49]提出long-COVID管理模型，推荐筛查异常的疑似心肌炎或有不明原因肌钙蛋白（T cardiac troponin T, TnT）升高的患者进行CMR检查。与早期报告的心肌炎高患病率不同，近期的大型多中心病例对照研究发现COVID-19患者心肌T1和ECV值只有轻微升高，T2值除在疤痕区外，与对照组相比并没有普遍升高，反而是提示微循环功能障碍的微栓塞在COVID-19患者中更具有特征性（患病率：9% vs. 0%）^[50]，该发现提示在后新冠时代，血管病理性血栓形成可能是long-COVID心肌损伤的机制。

       随着各国研究人员对COVID-19病例的不断统计和总结，相关数据库和指南逐渐成形。心血管磁共振协会在网站（https://www.scmr.org）上总结了2020年和2021年COVID-19病例集，重点展示了CMR影像特征^[51]。如COVID-19相关心包炎表现为T2加权STIR序列上心包高信号和明显增厚，以及广泛的心包LGE；COVID-19相关心肌病在T2加权或T2 mapping不显示水肿（排除心肌炎），而LGE可根据不同分型显示前壁、下壁、侧壁或前间隔中部受累。PETERSEN等^[52]较全面地总结了CMR在COVID-19中的研究成果和进展，综合疾病严重程度、CMR可用性等多方面因素，对急性期和恢复期的不同患者群体提出相应的CMR使用指导建议。JACC发布的专家共识^[53]推荐CMR用于COVID-19相关心肌炎、心肌受累的诊断、严重程度评估和预后评估，尤其是推荐用于运动员重返赛场的评估。

3 小结与展望

       因篇幅所限，我们无法纳入2022年度所有CMR研究进展。但在这些有限入选的高质量研究中，我们可以体会到研究人员致力于利用新技术让CMR在各种心血管疾病中实现更早期的诊断、更精准的危险分层、更准确的预后评估。以T1 mapping为例，其在检测MF、评估AL-CA、监测HT排斥反应中的成功实践说明新技术的适应证在不断扩大，对初始T1能否直接检测MF的争论表明人们对新技术始终保持科学而严谨的态度，对HT不同阶段T1和ECV值的研究展现疾病的细微改变和最新的分类概念。对CMR相关研究结果进行年度总结，有助于相关专业人员把握研究动态、获得未来临床诊疗或科学研究的灵感。

       当然，我们也应认识到诸如钆对比剂沉积、mapping定量成像标准化程度低、CMR扫描时间较长等仍是未来亟待解决的问题。此外，一些新兴技术（如指纹技术、快速扫描序列、分子成像等）尚需进一步临床验证。总之，对CMR的探索永无止境，展望未来，放射组学挖掘的大量纹理特征可以对相似影像学表现再细化，在传统模型中融入新参数可以实现更精准的风险分层和预后评估。未来的研究应使用更严格的准入标准、更全面的扫描方案和更客观的影像分析方法，使各组数据可以共享和对比；T1 mapping、FT等新技术需要进一步的大规模临床预后研究；多参数CMR 成像最终应整合所有可用信息以覆盖疾病的整个病理生理过程，改善患者的预后，早日实现基于CMR的精准医疗。