赵世华教授:心血管影像过去、现在与未来

如影随形,常用来描述两个人或事物关系密切、不可分离。在医学上,它恰如其分体现了心血管影像和治疗之间相辅相成的关系。心脏疾病种类繁杂、治疗方法迥异,而精准治疗依赖于精准诊断。心脏位于胸腔内,看不见摸不着,并不停地跳动,因此基于影像学的精准诊断对临床治疗的重要性不言而喻。

一、心血管影像的发展历程

目前的心血管影像学方法主要有X线胸片、超声、CT、磁共振和核医学等。但是在20世纪70年代之前,X线胸片以外的现代影像技术尚未兴起,人们只能通过望触叩听结合胸片等简单技术来实现对心脏大小和功能的判断以及病因的推断,冠心病患者直到出现心绞痛症状方才认识。诊断技术的落后直接导致了心血管疾病临床诊疗水平的低下,严重制约了心血管内科治疗和外科手术的发展与进步。

20世纪70年代后期,心脏断层显像技术开始出现,包括CT、核素单光子和正电子断层显像、超声心动图等。但此时的CT尚不能进行冠状动脉显像,核素显像尚显粗糙;相比之下,心脏超声较早取得了进展,影像医生借助超声技术能够实时、在体的观察心腔结构和功能的变化。80年代中后期,核素心肌断层显像逐渐走向成熟,核素心肌灌注显像(single photon emission computed tomography, SPECT)以及18F-FDG心肌葡萄糖代谢显像成为诊断心肌缺血和存活心肌的主要方法。至21世纪之交,结合对比剂的CT血管成像(CT angiography, CTA)能够显示冠状动脉管腔通畅性与管壁结构,部分取代有创性冠状动脉造影。

20世纪90年代前后,心血管磁共振成像技术悄然而至。由于成像原理复杂、成像序列繁多、成像时间长、扫描技术不成熟,起初并未引起临床重视。然而,经过近30年的持续研发与临床应用,其临床应用价值日益凸显。一方面,磁共振能够像超声一样动态显示心脏结构与功能,但比之超声,磁共振的空间分辨率更高,视野大、无死角,可重复性强,被誉为评估心脏结构与功能的"金标准"。另一方面,磁共振通过多序列成像能够显示心血管的组织特征,具有其他任何影像学方法不可比拟的独特优势。心血管的组织学改变,包括炎症(充血和水肿)、坏死和纤维化等,过去只能通过心肌穿刺活检或尸检方能获得,而磁共振多模态组织学成像可将其精准识别和鉴别。换言之,磁共振成像实现了在体组织"病理影像化"。因此,磁共振成像不仅实现了精准诊断,而且还能够对患者进行预后判断和危险分层的评估。

二、影像学在疾病诊断、预后判断与危险分层中的价值

1.各显所能,争当"看门人"

CT平扫可以显示冠状动脉斑块一般性特征,区分钙化与非钙化斑块。CTA能够判断管腔通畅性,是有创性冠状动脉造影筛选手段的"看门人",其主要检查适应证是冠心病验前概率为中低危的患者。对于冠心病验前概率为中高危的患者,应首选负荷心肌灌注显像。现阶段冠状动脉CTA不能取代冠状动脉功能性检查(心脏负荷试验、负荷心肌灌注显像),更无法取代冠状动脉造影,对于冠心病验前概率为高危的患者,仍然首选冠状动脉造影。

核素心肌灌注显像结合负荷试验可用来检测心肌缺血,经过近40年的临床实践,成为循证医学证据最充分、临床价值最肯定的方法。然而,其较高的辐射剂量为其不足。近年来发展起来的负荷磁共振成像已经作为Ⅰ类推荐A级证据水平用于检测心肌缺血。这两种检查方法的适应证主要为冠心病验前概率为中高危的患者,他们是心肌再血管化的"看门人"

心肌梗死是冠心病病理生理过程中严重而重要的终末环节,由于梗死的心肌不可再生,因此有无必要实施心肌再血管化,取决于术前对梗死和存活心肌的准确判断。18F-FDG PET是在体识别存活心肌的"金标准",磁共振钆对比剂延迟强化则可直接识别瘢痕组织,两者阴阳互补,相得益彰,共同把控着心肌梗死患者冠状动脉旁路移植术和支架置入适应证的最后一道门槛。

2.心血管疾病预后判断与危险分层的预测因子:

长期以来,左心室射血分数是判断心功能不全的重要指标,但其仅能反映心脏收缩功能,并不能反映心肌病理生理学变化。核素心肌灌注显像和代谢显像可以评估缺血和冬眠心肌的程度和范围,二者都是重要的临床预后指标。应用磁共振钆对比剂延迟强化(late gadolinium enhancementLGE)来识别瘢痕组织,在疾病的预后判断和危险分层中同样发挥着重要作用。冠心病陈旧性心肌梗死主要为两种表现形式,即心内膜下强化和透壁性强化,其所在部位与肇事血管所支配的区域相对应。研究显示,延迟强化面积百分比与病死率呈正相关,延迟强化面积>10%的冠心病患者,病死率是<10%1.6倍,延迟强化面积>24%冠心病患者的病死率是<24%2.4倍。急性心肌梗死患者的LGE有时还呈现与陈旧性心梗不同的特征:(1)急性心肌梗死内微血管阻塞(microvascular obstructionMVO),荟萃分析显示MVO是心血管病死亡的强有力预测因子,且独立于左心室射血分数;(2)心肌内出血,常与MVO相伴发生,两者有时重叠,但是采用磁共振新序列也能够将两者区别开来。

与冠心病不同,不同类型的心肌病则有其独特形式的强化方式,了解这些有助于疾病的鉴别诊断和预后判断。通常扩张性心肌病表现为室间隔肌壁间强化;急性心肌炎表现为心外膜下强化;慢性心肌炎则表现为弥漫性斑点状不规则强化;应激性心肌病虽然表现为心尖部球形扩张但并无强化;肥厚型心肌病强化主要发生在肥厚部位或室间隔与游离壁交界处。重要的是,无论纤维化的形式如何,LGE的存在均与不良心血管事件发生密切相关,与预后负相关。一系列研究还显示纤维化存在与否以及严重程度均与患者的预后息息相关,纤维化越重心血管事件发生率越高。这些信息将为心脏移植、植入型心脏复律除颤器的安装以及针对性的药物治疗提供可靠的循证医学依据。

三、新技术引领精准治疗

目前,心血管影像学新技术仍在不断发展之中。基于CTA的血流储备分数(CT-FFR)和CT心肌灌注发展得如火如荼,其临床应用前景值得期待;面向精准诊断的各种核素分子靶向成像,包括诊疗一体化技术一直在深入研究之中。日渐成熟的磁共振冠状动脉成像技术、4D血流成像技术以及心肌应变技术等正越来越发挥重要的临床指导作用。心血管影像诊断的总体发展趋势是从解剖到功能和组织、从宏观(大体)到微观(分子)、从微创到无创、从微害到无害,最终将实现集解剖、功能、组织和分子等为一体的全面信息。心血管影像学正逐步从台后走向台前、从辅助发展到引领,在心血管疾病诊断和鉴别诊断、预后判断和危险分层中发挥着越来越重要的指导作用。

简言之,影像诊断旨在服务临床,纵观历史,正是临床的需求带动了影像学的发展。但不可否认的是,影像学技术的发展也促进了临床技术的全面开展,两者相辅相成、殊途同归。换言之,如果缺乏高水平影像学技术的支持,任何复杂手术和高难度的介入技术都难以科学、规范和合理地实施。展望未来,心血管的精准治疗方法层出不穷,日新月异,对精准影像学的需要更加迫切。因此,重视和发展心血管影像学时不我待。