0 前言

       长期以来，心血管疾病位居我国疾病死亡率首位，近年来我国心血管疾病的患病率仍处于上升阶段^[1]。心肌受累疾患多以心脏结构异常、心力衰竭和（或）心律失常为特征。心脏磁共振（cardiac magnetic resonance, CMR）中的参数定量技术已应用于心脏疾病的诊断，纵向弛豫时间定量成像（T1 mapping）和横向弛豫时间定量成像（T2 mapping）可以直接量化心肌的T1、T2和细胞外体积分数（extracelluar volume fraction, ECV）值，T1和T2 mapping序列正在被纳入到常规CMR扫描中^[2]。异常的心肌常表现出T1、T2和ECV值的改变，这些都可以直接量化，而无需依赖传统信号强度变化^[3]。这使心肌受损早期可以被及时诊断，准确评估损伤范围及程度成为可能，为临床的诊断、治疗监控、预后评估提供定量信息。本文通过对国内外文献的分析、总结，从参数定量技术对心肌受累疾患的鉴别诊断、早期检测、预后评估、最新技术应用等方面展开综述，同时提出存在的问题及未来研究思路。目的是为该技术的研究提供参考,并让临床医师和影像医师了解该技术在心肌疾病中的应用现状。

1 技术原理及应用基础

       T1 mapping成像原理是由校正回顾反转恢复序列在舒张期末期使用心电门控图像采集，并将来自多个连续反转恢复实验的图像合并为一个数据集，一次屏气即可获得高分辨率的心肌图像^[4]；T2 mapping成像原理为采用多回波快速自旋回波序列，测量不同回波时间的MRI信号强度,计算每个体素的T2值，并且对T2值进行定量分析。通过测量对比剂注射前后心肌和血池的T1 mapping的比值，并与患者的血细胞比容乘积得出ECV^[5]，计算公式如下：

       ECV=（1-血细胞比容）1增强后T1心肌-1初始T1心肌1增强后T1血池-1初始T1血池

       相关证据^[6]表明，T1 mapping技术可以检测心肌异常病理改变。导致T1改变的典型心肌病理包括：心肌纤维化^[7]，如肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy, HCM）、扩张型心肌病（dilated cardiomyopathy, DCM）、高血压性心脏病（hypertensive heart disease, HHD）、炎症^[8]；浸润性疾病，如心脏淀粉样变性（cardiac amyloidosis, CA）^[9]、安德森-法布里病（Anderson-Fabry disease, AFD）^[10]等，即异常物质沉积在心肌中。T2 mapping序列可用于检测心肌梗死（myocardial infarction, MI）^[11]、心肌炎^[12]、结节病^[13]和心脏移植排斥反应^[14]等患者的心肌异常改变。

2 临床应用

2.1 MI

       MI的定义是心肌细胞因缺血损伤而死亡，最常见的原因是冠状动脉疾病。CMR被广泛用于受损心肌。缺血和梗死组织会受到水肿、坏死、出血和微血管完整性破坏的影响。TAHIR等^[15]研究得出在MI患者中，T1和T2 mapping在区分急性MI和慢性MI方面优于所有其他参数；并且DASTIDAR等^[16]通过受试者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲线分析得出，与常规的钆延迟强化（late gadolinium enhancement, LGE）对MI的跨壁范围对比，初始T1值的准确性更高[慢性MI的曲线下面积（area under the curve, AUC）为0.88，P＜0.001；急性MI的AUC为0.83，P＜0.001]；初始T1在慢性MI中的表现优于急性MI（P＜0.01），BULLUCK等^[11]研究显示T1 mapping可以准确量化无主要心血管危险因素的ST段抬高型MI（ST-segment elevation myocardial infarction, STEMI）患者中水肿的危险区域（area at risk, AAR）（增强前T1 mapping）和急性MI大小（增强后T1 mapping），这种方法将缩短CMR持续时间，而不会影响数据采集，并且将避免进行LGE成像的需要。T2 mapping技术可以可靠地识别心肌水肿，而不受黑血T2短时间反转恢复脉冲序列成像的限制^[11]。心肌水肿T2值增高可发生于临床相关指标和LGE出现阳性表现前，这表明可在不可逆性损伤发生前做出临床诊断及干预^[17]。FAN等^[18]在急性MI再灌注中运用T2 mapping的纹理分析，可以区分梗死后危险区、梗死区和远端心肌区，而无需常规LGE扫描。并且CHEN等^[19]研究显示STEMI患者直接经皮冠状动脉介入治疗后，可通过初始T1和ECV区分可逆性和不可逆性受损心肌的变化，ECV能更好地反映微血管损伤程度和心肌存活情况，具有较高的初始T1值和ECV值或有严重的微血管损伤（微血管阻塞和心肌内出血）的MI与不良的左心室重构相关。另有研究指出^[20]，ECV提供了梗死心脏区域严重程度的定量信息，特别是对于跨壁程度较高的梗死，ECV有更全面、更有效的诊断价值。说明其为较为稳定的参数，可应用于临床诊断急性MI。尽管参数定量技术在MI患者中被认为是识别心肌纤维化、心肌水肿有效的检测手段，但尚缺乏与正常健康志愿者鉴别的阈值，另外需要注意的是量化的T1、T2值易受场强、机型、扫描时间影响。

2.2 心肌炎

       心肌炎是由各种毒素、药物或感染性因素引起的急性或慢性心肌炎症过程，病理改变包括水肿、炎症等。由于心肌炎的临床症状是非特异性的，影像常规CMR序列诊断存在困难，因此在路易斯湖标准基础上，2018年美国心脏病学会杂志（Journal of the American College of Cardiology, JACC）专家共识推荐在心肌炎基础扫描序列中增加参数定量序列^[2]。相关研究^[21]指出，尽管心内膜心肌活检被认为是诊断心肌炎的金标准技术，但它并不是常规的检查方法，因此在参数定量技术应用的推动下，优化的采集方案以非侵入性方式获得诊断，可取得非常高的诊断准确性。KHANNA等^[22]通过Meta分析得出，心肌组织特征参数定量技术（T1 mapping＞T2 mapping）在诊断急性心肌炎中拥有不俗的鉴别能力。LI等^[12]研究表明T1、T2 mapping等新兴技术显著提高了CMR在急性心肌炎诊断中的诊断效能。并有相关研究^[21]指出心肌炎的愈合可以通过初始心肌T1和T2测量来监测，而不需要对比剂。BOHNEN等^[23]研究指出，在诊断心肌炎方面，初始T1和T2提供的AUC分别为0.97（95% CI：0.93～1.02）和0.93（95% CI：0.85～1.01），明显优于其他CMR参数。此外，无论是整体还是局部心肌的初始T1、T2和ECV值在心肌炎急性期均升高，但随着心肌炎的愈合而降低。与其他CMR参数相比，初始T1和T2在区分急性心肌炎和愈合期心肌炎方面的表现明显好于其他CMR参数，AUC分别为0.85（95% CI：0.76～0.94）和0.83（95% CI：0.73～0.93）。另一项研究^[24]发现，初始T1值可以区分心肌炎的急性期和恢复期，可独立地确认疾病的阶段及排除心肌炎；急性期心肌炎标准为初始T1值显著升高（高于正常范围，＞5SD），恢复期心肌炎初始T1值高于正常范围（＞2SD）。但是需要注意的是初始T1值的正常范围在不同场强及不同厂商机型存在差异，因此需要统一建立正常范围。并且T1、T2 mapping成像易受技术及生理因素的影响，对呼吸、心率有一定依赖性。

2.3 HCM

       HCM是常见的遗传性心肌病，以不明原因的左心室肥厚为特征，常伴有心肌纤维化^[25]。CMR成像在评价HCM的解剖结构、心肌力学、早期诊断及心功能等方面具有重要作用。与超声心动图相比，CMR能更准确地评价肥厚心肌^[26]。尽管基于T1 mapping技术对HCM进行了大量的研究，但是T1 mapping和ECV之间的效率是有争议的。CUI等^[27]研究显示ECV和T1 mapping可以区分正常人和HCM患者，并且ECV效率高于T1 mapping。LI等^[25]研究显示ECV每增加3%，主要终点发生的风险就增加1.374倍（P＜0.001），对于HCM患者，ECV可独立预测主要不良心脏事件。ARCARI等^[28]研究指出，在HCM患者中，T1 mapping是区分患者和健康对照心肌的最强技术，重申了其对检测病理性心肌的敏感性。PUNTMANN等^[29]研究指出，基于T1 mapping值可以区分健康受试者和心肌病患者，得出初始T1的检测效率高于ECV和增强后T1。尽管基于T1 mapping和ECV测试结果对HCM进行了大量研究，但初始T1和ECV之间的效率结论仍存在争议。初始T1代表间质纤维化和心肌细胞的信号强度，受细胞内含水量的影响。此外，初始T1可能会受到不同场强、采集序列选择和个体条件的影响。然而，ECV很少受到干扰因素的影响，因为它是通过比较造影前和造影后血池中T1弛豫时间的变化来计算，因此仍需要大量的研究来明确诊两者间的诊断性能。区分病理性和非病理性左心室肥厚对风险评估具有重要意义，干预措施及预后存在差异。GASTL等^[30]研究指出，mapping技术和多参数CMR可以提供信息以区分的运动员心脏和HCM引起的左心室肥厚。在此项研究中，与运动员心脏对比，HCM患者的整体纵向应变绝对值显著增加。并根据试验及ROC曲线分析得出T2（AUC=0.78）和整体纵向应变（AUC=0.91）是区分运动员心脏与HCM的良好参数，并且ECV与HCM呈正相关，与运动员心脏呈负相关。另有相关研究^[31]指出，HCM形态学表现易与HHD相混淆，初始T1值和ECV均支持HCM和HHD的鉴别，HCM患者的初始T1值及ECV显著高于HHD患者和健康对照组（P均＜0.001）。与HHD 患者相比，HCM 患者的非肥厚型心肌节段的初始T1值亦显著升高。此外，当ECV的截断值为28.8%时，可以区分HCM和HHD，敏感度为85%，特异度为62.07%，AUC为0.772，并且ECV有更好的诊断效果。

2.4 DCM

       DCM是一种以心肌细胞变性和间质纤维化为特征的心肌病，成年男性发病率高于女性，组织学结果显示弥漫性心肌纤维化^[32]。T1 mapping是一种评估心肌纤维化的新技术，一些研究^[33]表明，T1 mapping有助于诊断弥漫性心肌纤维化且效能已超越了LGE常规扫描。SHAO等^[32]研究显示T1 mapping技术有助于诊断心肌纤维化，尤其是DCM中的弥漫性心肌纤维化，并与射血分数呈显著负相关。有研究证明，通过T1 mapping纹理分析可以阐明HCM和DCM患者之间纤维化模式的差异^[34]。SPIEKER等^[35]研究显示，对于DCM且心肌有炎症细胞存在的患者，由于患者和健康对照组的T2弛豫时间重叠，而T2 mapping技术可有助于识别并提示哪些患者需进一步心内膜心肌活检，从而进行治疗决策。事实上，许多DCM患者并没有表现出心肌延迟强化异常表现。然而据报道，LGE显示阴性心肌患者的ECV值显著高于正常对照组^[36]，初始T1和ECV值被报道为DCM患者不良临床结局的独立预后因素，并且与左心室功能参数相关，例如左心室射血分数、整体应变和其他生物标志物。MORDI等^[37]研究显示，T1、T2 mapping是区分运动员心脏和早期DCM患者的潜在有用工具，早期DCM患者和运动员对比初始T1、T2和ECV显著增加，使用多变量逻辑回归发现，初始T1是区分运动员和早期DCM患者的最佳指标（AUC=0.91）。

2.5 心脏瓣膜病

       LEE等^[38]研究显示，无对比剂的T1 mapping技术在CMR上的高初始T1值是主动脉瓣狭窄患者不良结局的一种新颖、独立的预测因子，且初始T1值越高，预后越差。在未来的临床实践中，可以利用初始T1值预测主动脉狭窄患者后负荷压力过大引起的弥漫性纤维化的预后影响。EVERETT等^[39]通过对440名患者为期三年的研究显示，ECV与左心室质量、左房容量、纽约心脏协会功能Ⅲ/Ⅳ级、LGE、左心室射血分数降低等左室代偿指标相关（P均＜0.05），并且后两项指标独立于所有其他临床变量（P＝0.035和P＜0.001），还指出ECV不仅与心血管死亡率相关（P＝0.003），在调整了年龄、性别、射血分数和LGE后，它还独立地与全因死亡率相关（ECV每增加1%的危险比为1.10；95% CI：1.02～1.19；P＝0.013）。ECV的增加是左心功能失代偿的一个指标，也是一个强大的独立预测死亡率的指标。未来的研究可以探讨ECV的变化是否可用于指导主动脉狭窄患者的干预时机。

2.6 HHD

       在心血管疾病的危险因素中，高血压被认为是重要的危险因素之一，因为它在心脑血管疾病中起着核心作用，左心室肥厚是对左心室后负荷增加的反应。在实际临床实践中，常规LGE主要靠目测与正常心肌进行比较。然而，在HHD等情况下，由于继发于心肌间质纤维化的不良组织重塑，整个左心室都会受到广泛的影响。因此正常心肌的区域可能很难识别。WANG等^[40]研究指出，由于弥漫性心肌纤维化的增加，T1 mapping和ECV可以早期发现LGE中表现为阴性的HHD患者的左心室异常。ZHUANG等^[41]通过对高血压及健康对照组的猪进行实验得出，胶原体积分数与ECV（r=0.63，P=0.01）和初始T1（r=0.80，P＜0.001）相关，提示HHD中存在早期心肌间质纤维化。随着高血压的进展，ECV和初始T1值增加。关于T2 mapping技术与HHD研究较少，有待进一步研究。

2.7 AFD

       AFD是一种罕见的多系统X连锁溶酶体储存障碍，由α-半乳糖苷酶A酶缺乏引起^[42]。AFD长期心脏受累会导致左心室肥厚和心肌纤维化，导致多种并发症，主要是心律失常、瓣膜功能不全和冠状动脉疾病^[43]。ROLLER等^[10]研究显示，AFD早期心肌鞘糖脂超负荷导致心肌初始T1值降低，其识别可早于左室肥厚和心功能不全的发展，并推断出T1 mapping可能具有早期疾病检测和治疗的巨大潜力。在临床工作中，将AFD与其他可能导致左心室肥厚的疾病（如HCM）区分开来具有重要意义。DEBORDE等^[44]研究显示，与HCM患者和健康志愿者相比，AFD患者的初始T1值显著降低。HHD、HCM、主动脉狭窄可在不同程度上引起初始T1值升高，这可与AFD引起的心肌肥厚明显鉴别。相关研究显示^[45]，与其他引起心肌肥厚的病变相比，AFD延迟强化的T2弛豫时间显著延长。此外，基底下外侧壁T2弛豫时间延长是AFD患者血清肌钙蛋白水平的可靠预测指标。此发现也表明T2 mapping可用于监测AFD病患者治疗过程中的心肌损伤。

2.8 CA

       系统性淀粉样变性是一种多系统疾病，其特征是几乎任何器官的间质渗入都会导致功能障碍，影响心脏的最常见类型是轻链淀粉样变性和转甲状腺蛋白淀粉样变性^[46]，甲状腺转运蛋白和轻链淀粉样变性的鉴别是正确实施治疗的关键^[47]。LIU等^[9]研究证实，初始T1值和ECV能够反映心脏生化、结构和功能，对CA检测具有较高的诊断准确性，特别是在常规LGE阴性患者中，因此可用于CA的早期诊断。尤其是和其他肥厚型疾病对比，CA的初始T1值明显升高^[48]，这对于在影像学上与其他疾病进行鉴别诊断提供了依据。但由于其罕见性，数据较少，仍需进一步证实。THONGSONGSANG等^[49]研究显示，尽管心肌病和冠心病患者的初始T1值和ECV明显高于对照组，但存在值重叠，CA组的临床利用率最高。KORTHALS等^[50]研究显示，在CA的诊断方面，T1 mapping和ECV测量均优于纵向应变测量。BANYPERSAD等^[46]通过对近20年关于CA的研究总结后得出T1 mapping和ECV技术甚至可以在LGE出现阳性表现前更早地发现疾病，并与T2 mapping技术一起为生物学研究提供了新的见解。

2.9 结缔组织病

       重度心律失常或心力衰竭可能是结缔组织病患者心肌受累的替代因素。MAYR等^[51]研究显示，参数定量技术在检测结缔组织病患者的心肌受累方面具有借鉴价值。T1 mapping对系统性硬化病的评估特别有意义，因为它与心肌纤维化密切相关^[52]。DE LUCA等^[53]研究表明，定量技术提高了系统性硬化病中心脏受累患者心肌炎症检测的敏感性，T2 mapping的评估提高了系统性硬化病中心肌炎症识别的诊断准确性。因此在常规LGE的基础上，增加定量技术可以更加完善影像学检查，为临床诊治提供更多证据。系统性结节病是一种慢性全身性炎症性疾病，PUNTMANN等^[54]研究显示，将心脏结节病患者与健康人相比较，心肌初始T1和T2具有更高的鉴别精度（AUC分别为0.96和0.89）。通过T1和T2 mapping技术进行心肌组织定量分析，可以无创地识别系统性结节病患者的心脏受累和心肌炎症活动情况，为患者进行危险分层和临床管理提供指导建议。

2.10 糖尿病心肌病

       T1 mapping技术是用于心肌组织特征的CMR技术，特别是用于纤维化的定量检测，有相关研究表明^[55]，初始T1和ECV是检测糖尿病心肌病患者早期心肌受累的有效检测手段，并且该研究指出糖化血红蛋白（glycosylated hemoglobin, HbA1c）与T1弛豫时间和ECV的相关性良好。JELLIS等^[56]的研究揭示了增强后的T1与糖尿病患者的血压、中枢肥胖、胰岛素敏感性、运动能力受损和舒张功能障碍有关。对于2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus, T2DM）患者来说，有效控制HbA1c对心肌纤维化的早期监测具有重要意义。有研究^[57]指出，HbA1c与ECV呈正相关（b=0.36，P=0.004），是心肌纤维化的独立预测因子（OR=2.00，P=0.014）。并且T2DM患者ECV升高是不良心血管结局的独立预测指标，ECV升高对T2DM患者的全因死亡率和心力衰竭结局具有累加效应。上述研究表明，初始T1和ECV可提供T2DM患者的心肌纤维化信息，可为临床对糖尿病患者血糖控制的决策制订提供信息依据。

2.11 尿毒症心肌病

       在终末期肾病中，继发性心肌纤维化可能导致心律失常和心功能障碍，易导致猝死和/或心力衰竭。初始T1及ECV可有效监测心肌纤维化的发展，而初始T2可监测心肌水肿，T1和T2值升高与临床情况的恶化、心肌损伤和B型利钠肽释放有关^[58]。在进展为尿毒症心肌病的慢性肾病阶段存在心肌损伤。ARCARI等^[59]通过对慢性肾脏病引起的心室肥厚与高血压患者、HCM引起的心室肥厚患者及健康志愿者进行对比，发现所有患者组中，初始T1值显著升高，而只有慢性肾脏病患者的初始T2值显著高于所有患者。该研究提示了初始T1值升高表明存在病理性肥厚及重塑的发生，仅慢性肾脏病患者初始T2值明显增高（HHD轻度增高）表明慢性肾脏病引起的心肌水肿引起初始T2值的显著增高。另外HAYER等^[60]研究发现，初始T1值从慢性肾病第2期到第5期逐渐增加[（966±21）ms vs.（994±33）ms;P＜0.001]，并且与高血压和主动脉扩张无关。在多变量线性回归模型中，估算的肾小球滤过率是初始T1的最强预测因子（P＜0.001）。由于T1 mapping和ECV是弥漫性纤维化的标志物，试验中代表心肌纤维化的影像学和血清生物标志物随着慢性肾病的进展而增加，却与左心室后负荷的影响无关，这可能是尿毒症性心肌病发展的关键因素。因此在临床实践中有望使用T1 mapping和ECV来检测慢性肾病的进展情况。

2.12 化疗后心肌损害

       越来越多的癌症靶向免疫疗法运用于临床诊治过程中，患者受益的同时，也增加了心脏毒性。有相关研究^[61]显示，定量技术在检测癌症相关治疗的心脏受累方面有着不俗的价值，分别于早期初始T1和T2值升高，主要是由于炎症受累；晚期初始T1值升高，而T2值不升高，主要由于间质纤维化及重塑。MUEHLBERG等^[62]研究指出，在接受蒽环类药物治疗的患者中，观察到化疗开始后48 h初始T1值降低，这些患者在治疗结束后出现心脏毒性，这表明初始T1值可能有助于在非常早期阶段进行心脏毒性的风险分层。MELÉNDEZ等^[63]研究指出，接受蒽环类药物治疗的患者的ECV升高，最早可能在化疗后3个月发生。ALTAHA等^[64]在研究中指出，在接受蒽环类药物后使用曲妥珠单抗的HER2（+）乳腺癌女性中，初始T1、T2和ECV在发生肿瘤治疗相关心功能障碍的患者中明显高于未发生的患者。YANG等^[65]在研究中指出，在妇科恶性肿瘤患者中，化疗周期增加的心肌水肿与左心室质量减少有关，T2 mapping可以评估心肌水肿并监测化疗期间的变化。参数定量技术可以无创地识别心肌组织的细微变化，并为癌症治疗相关心脏毒性的早期检测和预后提供有希望的影像检测手段。

3 小结与展望

       综上所述，CMR参数定量技术的不断发展，为心脏病理生理学提供了新的见解，并且具备在疾病早期量化心肌异常改变的独特性质，为心肌提供组织特征。LGE在心肌水肿、出血、弥漫性纤维化等方面量化评估价值有限，参数定量技术对心肌受累患者的精确诊断及危险分层具有重要价值，可以避免钆对比剂对肾功能损害及过敏风险，在量化评估心肌受累疾患中具有巨大潜力。另一方面，CMR参数定量技术也存在着不足，如磁共振仪机型不同、扫描序列及参数不统一、心脏扫描时间较长、患者配合度欠佳以及后处理有待优化等。在未来的临床及科研中，还需进一步的研究来证明CMR参数定量技术对相关疾病的治疗、监测和预后的有用性。