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心脏磁共振成像在评估癌症治疗引起的心脏毒性中的应用

2021-06-05 119 上传者：管理员

摘要：目前由于癌症治疗引起的心脏毒性极其复杂，如何能够准确的评估心脏结构、功能和心肌组织特征至关重要，从而需要更先进的非侵入性检查方法。心脏核磁(CMR)的特殊应用，包括通过检测心肌应变、检测微循环功能障碍和检测亚临床左室功能障碍，以及对于免疫检查点抑制剂引起的炎症更敏感的检测等可以用来评估癌症治疗引起的心脏毒性。CMR在癌症治疗引起的心脏毒性的非侵入性检测中起着重要的作用，本文就CMR在检测癌症治疗过程中心脏毒性的作用做一综述。

关键词：
心脏磁共振成像
癌症治疗
相关心脏功能障碍
蒽环
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虽然化疗和体外放疗(EBRT)所致的心脏毒性作用在几十年前就已经为人所知，但这些毒性反应的复杂性与肿瘤治疗的进展迅速的发展是不相称的。超声心动图(ECHO)和核素心血管造影(ERNA)被常规用于评估明显和亚临床的左室(LV)功能障碍。然而，由癌症治疗引起的心脏毒性的复杂性使得人们需要更先进的非侵入性方法来更好地评估心脏结构、功能和心肌组织特征。心脏核磁(CMR)不存在电离辐射，并具有更高的空间分辨率并且提高了技术的可行性，可以更好地评估癌症治疗患者可能出现的心脏毒性反应如心肌血流改变、炎性疾病、心肌纤维化和心包疾病等。因此CMR成为评估癌症治疗患者心脏结构与功能的一个不可或缺的组成部分。

1、心脏磁共振技术概述

CMR技术不断发展，已建立了一套评估心功能的扫描序列[1],包括常规的T1和T2加权成像、增强扫描、电影成像、扩散加权成像及T1mapping等。增强序列需要患者配合注射造影剂，通过心肌是否强化及强化快慢来评价心肌功能，同时增强首获可以动态观察心脏各瓣膜的功能，但增强药有致敏的风险，所以需要谨慎使用。心脏电影磁共振成像能够显示心脏的形态和运动功能，而且有助于医师判断患者的心肌活性，已经成为临床心血管疾病检查和评估的重要手段，然而电影成像需要患者多次良好的屏气配合来减少心脏搏动和呼吸运动的影响。扩散加权成像能检测出早期心肌发生的炎症或水肿，但其对运动，如心脏及呼吸运动比较敏感，可能导致运动伪影的产生而影响医师观察[2]。T1mapping可用于测定心肌组织T1值，还可以计算得到心肌细胞外容积(extracellularvolume,ECV),在评估心肌纤维化方面具有较大的临床价值[3]。

2、组织特征性检查

2.1左室纤维化

CMR可以检测弥漫性心肌纤维化和离散性瘢痕形成，以钆为基础的造影剂(gadolinium-basedcontrastagents,GBCAs)可被正常心肌清除，但可沉积于纤维化或炎性组织中，表现为延迟增强的高信号，与正常心肌的稍低信号形成对比。另一方面，延迟增强(LGE)很难检测弥漫性纤维化，但是定量T1mapping可以在不使用GBCA的情况下测定全部和区域组织的T1值，并且在心肌弥漫性纤维化时T1值较高。

蒽环类药物相关的患者可出现左室体积减小[4,5],提示蒽环类药物介导的心脏毒性可能是弥漫性过程，不易通过延迟增强成像鉴别。通过对比接受蒽环类化疗患者治疗前后前T1mapping发现，治疗后患者的T1值升高、ECV也是升高的[6,7],这一现象在开始治疗后仅3个月就被证实。虽然这提示弥漫性心肌间质纤维化，但也不排除心肌细胞萎缩引起的ECV的增加[8]。多柔比星毒物模型的系列磁共振成像也显示，尽管T1值和ECV没有改变，但T2信号的幅度却大大增加[9]。这些相矛盾的发现需通过对T1、T2值有组织特异性影响的因素(如心肌血容量、脂肪分布和水肿)来阐明。

2.2左心房纤维化

暴露于外放射治疗患者的左房延迟强化信号增强[10],这提示外放射治疗可能导致左心房(leftatrium,LA)局灶性瘢痕，并且可能会增加患者发生房性心律失常和中风的风险[11,12]。对于蒽环类药物所致左房心肌毒性，弥漫性纤维化可能是其主要的病理效应。而薄的LA壁限制了弥漫性纤维化的评估，最近有研究表明T1mapping序列可用于左房心肌功能的检测[13],虽然这些方法还没有进入临床领域，这种方法对于癌症患者治疗过程中出现新的或复发性房性心律失常的风险分层可能也有帮助。

2.3心肌炎症

CMR可用于鉴别病毒性心肌炎与其他炎性疾病的心肌水肿[14],T2信号升高和延迟强化为心肌发生炎症提供了强有力的支持，心包强化和左心室射血分数(leftventricularejectionfraction,LVEF)降低也可证实炎症的发生[15]。水肿组织含水量增加，相应T2舒张时间延长，表现T2加权像上高信号。然而，对升高的T2信号的定性检测是依靠组织区域性信号强度的不同，因此，在弥漫性心肌炎症存在时很难发现升高的T2信号。因此在CMR检查中可以利用T2定量成像的转变，从而增加量化T2值检测弥漫性心肌炎症的敏感性。

3、血管评估

3.1心肌灌注的评估

化疗介导的血管毒性机制多种多样，常涉及活性氧自由基，从而导致促炎细胞因子的产生和细胞信号的破坏，导致内皮细胞的损害和心外膜及冠脉的血管收缩。这些影响血管的药物包括蒽环类药物、血管内皮生长因子抑制剂及免疫检查点抑制剂(checkpointinhibitors,CPIs)[16]。EBRT也能以剂量依赖的方式诱发心外膜冠状动脉疾病(coronaryarterydisease,CAD)的加速发作[17]。虽然有很多非侵入性方法来研究心外膜CAD,但对于心绞痛、可诱发ST段压低和正常心外膜冠状动脉的患者，微血管CAD的诊断在某种程度上仍然是一种排除诊断。微血管阻力指数(indexofmicrovascularresistance,IMR)是微血管功能障碍的侵袭性测量指标，因此，人们一直致力于微血管CAD的非侵入性评估。最初是使用正电子发射断层成像测量冠状动脉血流储备[18],然而，类似的心肌血流定量的概念已经被CMR测定的血管舒张压证实[19],并且可能对疑似心外膜或微血管CAD的心脏肿瘤患者的评估有帮助。

CMR检测血管舒张压对疑似或已知的心外膜CAD患者进行诊断和风险分层是有帮助的。此外，使用CMR测定血管舒张压量化心肌血流的方法多种多样，包括费米功能建模、模型独立分析和Patlaplot分析，这些方法均可重复进行心肌血流(myocardialbloodflow,MBF)量化[20]。使用CMR对MBF进行自动定量分析，并且与冠脉血流储备分数(fractionalflowreserve,FFR)和IMR的相关性良好，这表明CMR对心外膜和微血管CAD的识别是准确的[21]。因为充血会使弛豫时间延长，T1mapping测定血管舒张压是通过测定压力期间T1信号的降低也可成功地识别心外膜和微血管CAD。研究表明，该方法与钆增强检查结果一样准确，并且可以在不使用造影剂的情况下进行[22]。

3.2大血管疾病的评估

主动脉脉搏波速用于测量主动脉弹性，主动脉弹性与左室后负荷增加、左室功能下降和非肿瘤人群死亡率增加有关。有研究发现，接触蒽环类药物[23]和曲妥珠单抗后，主动脉的脉搏波传导速度(PWV)在早期增加，在停止治疗后，这种情况出现部分缓解[24]。主动脉硬化的机制尚不清楚，但随着时间的推移，年龄和高血压对其影响颇大，主动脉的硬化不是一个典型的纤维化机制，我们尚需要进一步的研究来确定这些发现的长期意义。

4、胸部外照射治疗患者的评估

暴露于胸部EBRT的患者有加速发生CAD、心包疾病、传导系统异常、瓣膜性心脏病和心力衰竭的风险[25]。因此，有过胸部EBRT病史的患者出现新的心脏症状时，应考虑到这些情况，而CMR可以作为超声和CT的补充检查。电影成像可以更好的评估有心力衰竭症状患者的左室结构和功能。CMR也可用于对这些患者的心包狭窄进行无创性评估，即通过实时自由呼吸短轴电影图像来评估吸气时的室间隔变平，这是心室互相依赖的重要标志。CMR还可以使用增强前T1、T2图像对比延迟增强图像来评估心包组织特征，如炎症和肥厚，并且可以区分心包炎症和压脂序列中脂肪关系。

5、免疫检查点抑制剂引起的心脏毒性评估

免疫检查点蛋白如细胞毒性T淋巴细胞相关性抗原4和程序性细胞凋亡蛋白1抑制T细胞，能够避免不受调控的免疫系统的激活[26]以及作用于免疫CPI以提高对恶性组织的免疫反应[27]。这些药物显著改善了癌症治疗的效果，然而，这些药物的促炎机制有可能导致任何一种器官的自身免疫性后遗症，包括心血管系统。从而可能表现为亚临床或伴有爆发性心肌炎、心包炎和危及生命的心率失常[28,29]。CMR有助于疑似CPI介导的心肌炎患者的诊断[30],并通过无创T2序列和延迟增强成像提供最全面的心肌水肿的特征。虽然传统的T2加权像可以有效地识别局部心肌炎症，但由于缺乏区域信号特征的变化，只通过对T2加权像信号的定性评估，可能导致心肌整体炎症不容易被识别，为了解决这个问题，一些学者提出在心肌中使用T2加权信号与骨骼肌的比值。当这个比值升高到2.0以上时，可能就意味着炎症的发生[31]。这个方法对评估使用CPI诱导的心肌炎的是有帮助的。

6、结论

CMR在结构和功能评估方面的高空间分辨率、以及通过定性和定量评估心肌纤维化和炎症的独特能力为癌症治疗相关心脏功能障碍提供了诊断和监测的先进工具。CMR评估癌症治疗导致心脏毒性的特殊应用包括通过测量心肌应变的新方法检测亚临床LV功能障碍、微循环功能障碍的检测、弥漫性LV和LA纤维化的鉴别，并且对于CPI引起的炎症性心肌病的检测更敏感。在这些领域还需要进一步的研究，以建立和扩大CMR在癌症治疗相关心脏毒性的非侵入性检查中的作用。

参考文献：

[1]张宁男楠,张璋,杨帆,等.心脏磁共振成像评价心功能的现状与进展[J].第二军医大学学报,2019,40(03):12-16.

[2]刁望伦.核磁共振全身弥散成像技术的临床应用[J].影像研究与医学应用,2018,2(01):33-34.

[3]崔越.心脏磁共振T1mapping和特征追踪技术定量评价肥厚型心肌病患者心肌纤维化和形变[J].临床心血管病杂志,2020,36(09):856-862.

文章来源：李慧,张修石.心脏磁共振成像在评估癌症治疗引起的心脏毒性中的应用[J].现代肿瘤医学,2021,29(13):2372-2375.

基金：哈尔滨医科大学附属肿瘤医院海燕基金(编号:JJZD2019-01)