Магнитно-резонансная томография в диагностике рубцовых изменений миокарда у пациентов с ишемической болезнью сердца
УДК 616-073.756.8:616.831-005.4
А.А. МАЛОВ1, М.В. ПОЛАТОВА1, Р.А. БАШИРОВ2
1Казанский государственный медицинский университет МЗ РФ, г. Казань
2Республиканская клиническая больница МЗ РТ, г. Казань
Контактная информация:
Малов Алексей Анатольевич — ассистент кафедры онкологии с курсом лучевой диагностики и лучевой терапии
Адрес: 420012, г. Казань, ул. Бутлерова, д. 49, тел.: +7-950-323-56-85, e-mail: malov_aleksei@inbox.ru
Согласно теории ишемического каскада, процесс ишемии миокарда представляет собой последовательность патогенетических процессов, ведущих к необратимому повреждению — некрозу и рубцеванию миокарда, своевременная и точная диагностика которых важна в стратификации риска летальности, аритмических событий и развитии хронической сердечной недостаточности (ХСН). В статье демонстрируются клинические примеры инфаркта миокардаи постинфарктного кардиосклероза различной локализации, а также его осложнений — аневризм и тромбоза. Проводится оценка параметров глобальной систолической функции ЛЖ в зависимости от распространенности рубцовой зоны, описываются подходы к использованию магнитно-резонансной томографии (МРТ) в решении клинических задач у пациентов с ИБС.
Ключевые слова: магнитно-резонансная томография сердца (МРТ), инфаркт миокарда (ИМ), ишемическая болезнь сердца (ИБС).
A.A. MALOV1, M.V. POLATOVA1, R.A. BASHIROV2
1Kazan State Medical University, Kazan
2Republic Clinical Hospital of the Ministry of Healthcare of the Republic of Tatarstan, Kazan
Cardiac magnetic resonance imaging in diagnosis of myocardial scar in patients with coronary heart disease
Contact details:
Malov A.А. — Assistant Lecturer of the Department of Oncology with a course of radiation diagnosis and radiotherapy
Address: 49 Butlerov St., Kazan, Russian Federation, 420012, tel.: +7-950-323-56-85, e-mail: malov_aleksei@inbox.ru
According to the ischemic cascade theory, the myocardial ischemia is a sequence of pathogenetic processes leading to an irreversible lesion – necrosis and scarring of the myocardium. Its timely and accurate diagnostics is significant for lethality risk stratification, arrhythmic events and chronic heart failure (CHF). The article provides clinical examples of the myocardial infarction and post-infarction cardio sclerosis of various localizations, as well as its complications — aneurisms and thrombosis. The parameters of global systolic function of the left-ventricular are assessed depending on the size of scar zone, approaches to using the magnetic resonance tomography (MRT) are describes, which help to solve clinical tasks in patients with ischemic heart disease.
Key words: cardiac magnetic resonance (CMR), myocardial infarction (MI), coronary heart disease (CHD).
Сердечно-сосудистые заболевания занимают первое место в структуре смертности в России — около 47% от всех причин смерти [1]. Половина из них — это ишемическая болезнь сердца (ИБС), в том числе инфаркт миокарда (ИМ) [2]. ИБС представляет собой острую или хроническую дисфункцию, возникающую в результате абсолютного или относительного уменьшения снабжения миокарда артериальной кровью [3]. Инфаркт миокарда является результатом ишемии миокарда и, согласно Четвертому универсальному определению инфаркта миокарда, имеет различные причины, обобщенные в 5 основных типов, исходя из патогенетических механизмов [4].
Процесс ишемии миокарда представляет собой ряд последовательных патофизиологических состояний, которые могут быть сформулированы в виде ишемического каскада, в котором выделяют обратимые и необратимые ступени от нарушения перфузии миокарда, систолической и диастолической дисфункции до формирования рубцовой ткани [5]. Рубцовые изменения в зонах инфаркта начинают образовываться спустя две недели и впоследствии могут серьезно снижать глобальную сократительную функцию сердца [4].
Многочисленные исследования и современные рекомендации отводят существенную роль современным томографическим методам не только в диагностике, но и в стратификации риска, а также алгоритмах выбора оптимальной тактики ведения пациентов с ИБС. Одним из методов, предоставляющим широкие возможности, является магнитно-резонансная томография (МРТ) сердца. Она позволяет провести дифференциальную диагностику острого инфаркта миокарда (ОИМ) и постинфарктного кардиосклероза (ПИКС), оценить жизнеспособность миокарда в бассейнах предполагаемой реваскуляризации, провести оценку глобальной и локальной систолической функции желудочков [3, 4, 6].
Для оценки наличия и степени ишемии миокарда используется перфузионная МРТ сердца с вазодилататором (аденозин, добутамин, дипиридамол и т. д.) и контрастным препаратом на основе гадолиния [5, 7, 8]. С помощью МРТ сердца, используя пакеты программ постпроцессинговой обработки, возможно оценить глобальную и локальную сократимость в любой анатомической проекции сердца, с количественной оценкой объемов и фракции выброса обоих желудочков [4]. В режимах Т2, T2 с жироподавлением — визуализировать отек миокарда, зону с выраженным повышением интенсивности МР-сигнала, как проявление острой ишемии и инфаркта. Анализируя эти данные в комплексе с отсроченными постконтрастными T1-изображениями — дифференцировать ОИМ и ПИКС [4, 9].
МРТ с отсроченным контрастированием позволяет диагностировать размеры, расположение и степень трансмуральности рубца или зоны некроза как проявление необратимого повреждения миокарда, а также выявить тромбоз полостей сердца. Тромб визуализируется как гипоинтенсивный участок аваскулярной ткани, окруженный «светящейся» кровью в полости желудочка [10]
Принцип визуализации рубца базируется на свойстве парамагнитных контрастных препаратов не проникать внутрь клетки кардиомиоцита, а лишь распределяться во внеклеточном пространстве и в миоцитах с поврежденной клеточной мембраной, то есть в местах некроза миокарда [5, 7, 9]. Таким образом, с точки зрения МРТ зона некроза представлена кардиомиоцитами с поврежденной клеточной мембраной, что позволяет проводить оценку жизнеспособности миокарда, а именно — дифференцировать зону некроза от зон хронического оглушения или гибернации в сегментах, лишенных инотропной функции, у пациентов с хроническими субокклюзионными поражениями [6, 9]. Эта ценная информация позволяет прогнозировать способность миокарда восстанавливать сократительную функцию после планируемой реваскуляризации [3, 11, 12]. Топическая визуализация рубца, а также его расположение по толщине стенки позволяют дифференцировать постинфарктные изменения от миокардиального повреждения другой этиологии, например постмиокардитического фиброза [4, 7].
Целью данного исследования является демонстрация возможностей магнитно-резонансной томографии сердца в диагностике рубцовых изменений миокарда у пациентов с ИБС.
Материал и методы
Сформирована группа из 53 пациентов с диагнозом ИБС ПИКС, ХСН I–III ФК по NYHA. Критериями исключения из группы являлись пациенты с установленными МР несовместимыми кардиостимуляторами и искусственными клапанами сердца, а также декомпенсированной сердечной недостаточностью. В рамках исследования, помимо оценки анамнестических факторов риска: наличие АГ, сахарного диабета, гипертонии; с целью верификации диагноза, топической диагностики, оценки степени трансмуральности поражения всем пациентам проведена МРТ сердца (МР томографы Siemens Magnetom Verio 3T и Excelart Vantage Atlas-X Toshiba 1.5Т) с применением стандартизированного протокола, включающего: короткоимпульсные последовательности T1w-TSE, T2w-TSE (TIRMSTIR), импульсные последовательности ретроспективного ЭКГ-синхронизированного градиентного эхо в кинорежиме (True-FispCINE), импульсные последовательности с инверсией восстановления сигнала (DE-PSIR, T1-MDE 2D) методикой отсроченного контрастирования (Delayed Enchancement). В рамках каждого обследования оценивались: индексированные конечно-диастолический (КДО) и конечно-систолический (КСО) объемы ЛЖ мл/м2, индекс массы миокарда (ИММЛЖ) г/м2, проводилось сопоставление сигналов миокард / скелетная мышца для верификации отека миокарда. Топическая диагностика рубца, оценка трансмуральности и распространенности, наличие осложнений инфаркта осуществлялись использованием стандартных позиций 4-х и 2-х камерной плоскости ЛЖ, длинной оси ЛЖ, плоскости ВТЛЖ и серии срезов по короткой оси сердца. Контрастное усиление —парамагнитный контрастный препарат Гадовист концентрацией 1 ммоль/мл, BAYER PHARMA AG (Германия) в дозе 0.2 мл/кг. Для визуальной демонстрации инфарцированной зоны применялась 17-сегментарная модель ЛЖ (классификация американской ассоциации сердца (American Heart Association). Сегментарная толщина стенки каждого сегмента была измерена в систолу и диастолус контролем эндокардиальных и эпикардиальных контуров, с исключением трабекул и папиллярных мышц. Постпроцессинговая обработка параметров глобальной и регионарной сократительной функции осуществлялась с помощью пакетами программ Vitrea Medis Suite CVMR. Характеристика группы, а также данные параметров сократительной функции приведены в виде средней М ± SD % (где М — среднее выборки; SD — дисперсия выборки). Сравнение параметров глобальной сократительной функции групп пациентов с одно- и многососудистым поражением осуществлялось с помощью t-критерия Стьюдента и критерия Фишера. Статистически значимыми считались различия при p < 0,05.
Результаты
Таблица 1. Характеристика исследуемой группы
Table 1. Characteristics of the group studied
Возраст (лет) | 53 ± 7 |
Мужской пол | 41 (77%) |
Сахарный диабет (HbA1C ≥7.5%) | 12 (22%) |
Артериальная гипертензия | 38 (71%) |
Гиперхолестеринемия | 33 (62%) |
Курение в настоящее время | 18 (34%) |
Большинство пациентов исследуемой группы составили мужчины со средним возрастом в 53 года и наличием модифицируемых факторов риска (табл. 1). По результатам МРТ сердца у 21 пациента выявлены рубцовые изменения миокарда в бассейне передней межжелудочковой артерии (ПМЖА), у 3 — в бассейне огибающей артерии (ОА), у 2 — в бассейне правой коронарной артерии (ПКА). У остальных пациентов диагностированы рубцовые изменения в бассейнах двух и более артерий: 11 — в бассейне ОА и ПМЖА (рис. 1), 5 — в бассейне ПМЖА и ПКА, 3 — в бассейне ОА и ПКА, 1 — в бассейне трех артерий (ПМЖА, ОА и ПКА). Преимущественно трансмуральное поражение миокарда наблюдалось у 41 (77%) (рис. 2), нетрансмуральное — у 11 (23%) пациентов (рис. 3). У 15 пациентов диагностирована постинфарктная аневризма левого желудочка (рис. 4). У 4 пациентов выявлен тромбоз левого желудочка (рис. 5). По результатам МРТ параметры глобальной сократительной функции были проанализированы в группах пациентов с рубцовыми изменениями в бассейне одной и нескольких артерий. В 2-й группе параметры постинфарктного ремоделирования ЛЖ КДО/ППТ оказались достоверно выше (112 ± 11 против 96 ± 14, p = 0,04), а сократительной функции ФВ ЛЖ ниже (41 ± 6 против 52 ± 4, p = 0,03).
Таблица 2. Параметры глобальной сократительной функции левого желудочка по данным МРТ
Table 2. Parameters of the left ventricular global contractile function by the MRT data
Пациенты с однососудистым поражением (n = 33) | Пациенты с многососудистым поражением (20) | Нормы (пациенты старше 35 лет) | P | |
Фракция выброса ЛЖ (%) | 52 (4) | 41 (6) | 59–83 | 0,03 |
КДО\ППТ (мл\м2) | 96 (14) | 112 (11) | 53–97 | 0,04 |
КСО\ППТ (мл/м2) | 54 (9) | 76 (8) | 10–34 | 0,05 |
ИММЛЖ (г/м2) | 67 (12) | 71 (14) | 42–78 | 0,12 |
Рисунок 1. Постконтрастные МР изображения сердца в 4-х, 2-х камерной проекции, серии срезов по короткой оси в режиме DE-PSIR с сегментарной оценкой степени трансмуральности. Субэндокардиальная и трансмуральная задержка вымывания контрастного препарата в передних и перегородочных сегментах с распространением на боковую стенку (бассейны огибающей и передней нисходящей артерий)
Figure 1. Post-contrast MR-visualization of the heart in 4-, 2-chamber projection, sections along the short axis of the left ventricle in DE-PSIR mode with the segmental assessment of the scar transmurality. Subendocardial and transmural hyper enhancement in anterior and septal segments with the extension to lateral wall (the area of the left circumflex artery and left anterior descending artery)
Рисунок 2. Постконтрастные МР-изображения сердца в 2-х, 4-хкамерной проекции, серии срезов по короткой оси в режиме DE-PSIR с сегментарной оценкой степени трансмуральности. Трансмуральная задержка вымывания контрастного препарата нижнебоковыми сегментами
Figure 2. Post-contrast MR-visualization of the heart in 2-, 4-chamber projection, sections along the short axis of the left ventricle in DE-PSIR mode with the segmental assessment of the scar transmurality. Transmural hyper enhancement in inferiorlateral segments
Рисунок 3. Постконтрастные МР изображения сердца в 4-х, 2-х камерной проекции, серии срезов по короткой оси в режиме DE-PSIR с сегментарной оценкой степени трансмуральности. Преимущественно субэндокардиальная задержка вымывания контрастного препарата из межжелудочковой перегородки, передней и боковой стенок ЛЖ, (бассейны огибающей и передней нисходящей артерий)
Figure 3. Post-contrast MR-visualization of the heart in 4-, 2-chamber projection, sections along the short axis of the left ventricle in DE-PSIR mode with the segmental assessment of the scar transmurality. Mostly subendocardial hyper enhancement in interventricular septum, anterior and lateral walls of the left ventricle (the area of the left circumflex artery and left anterior descending artery)
Рисунок 4. Постконтрастные МР изображения сердца в 4-х камерной проекции, серии срезов по короткой оси в режиме DE-PSIR с сегментарной оценкой степени трансмуральности. Трансмуральная задержка вымывания контрастного препаратаиз межжелудочковой перегородки, передней и нижней стенок, апикальная аневризма ЛЖ
Figure 4. Post-contrast MR-visualization of the heart in 4-chamber projection, sections along the short axis of the left ventricle in DE-PSIR mode with the segmental assessment of the scar transmurality. Transmural hyper enhancement in interventricular septum, anterior and inferiorwalls with the apical aneurism of the left ventricle
Рисунок 5. Постконтрастные МР изображения сердца в 4-х камерной проекции, серии срезов по короткой оси в режиме DE-PSIR с сегментарной оценкой степени трансмуральности. Трансмуральная задержка вымывания контрастного препарата межжелудочковой перегородкой, передней и нижней стенками (бассейн передней нисходящей артерии). Апикальный пристеночный тромб в полости ЛЖ (указан стрелкой)
Figure 5. Post-contrast MR-visualization of the heart in 4-chamber projection, sections along the short axis of the left ventricle in DE-PSIR mode with the segmental assessment of the scar transmurality. Transmural hyper enhancement in the interventricular septum, anterior and inferior walls (the area of the left anterior descending artery). Apical left ventricular thrombus (indicated by an arrow)
Обсуждение
Исследование демонстрирует высокую информативность МРТ в топической диагностике и оценке трансмуральности рубцовой ткани (оценка жизнеспособности), также дает информацию о давности ее формирования, при сопоставлении с данными КАГ (или МСКТ коронарографии) — возможность корректно дифференцировать инфаркт-связанную артерию, особенно у пациентов с инфарктом миокарда в анамнезе. Оценка инфарцированной зоны также важна в стратификации риска аритмических события, поскольку известно, что рубец представляет собой субстрат для желудочковых аритмий с механизмом re-entry. Появляется все больше публикаций, свидетельствующих, что распространенность рубца является более значимым предиктором аритмии и риска развития ХСН, чем фракция выброса. Достоинством МРТ также является возможность визуализации осложнений ИМ — аневризмы и тромбоза, которые сопровождаются более высоким риском летальности. В ситуациях, когда реваскуляризация целесообразна, данные осложнения могут существенно изменять схему консервативной терапии и/или расширять объем оперативной помощи.
Выводы
МРТ сердца — перспективный неинвазивный метод оценки анатомической структуры, функциональных и тканевых характеристик сердечной мышцы. Включение МРТ сердца в диагностические алгоритмы позволяет диагностировать ИМ вне зависимости от локализации и степени трансмуральности поражения, а также повысить эффективность проводимой реваскуляризации.
Малов А.А.
https://orcid.org HYPERLINK «https://orcid.org/0000-0003-3261-9986″/ HYPERLINK «https://orcid.org/0000-0003-3261-9986″0000-0003-3261-9986
Полатова М.В.
https://orcid.org/0000-0003-4134-4080
ЛИТЕРАТУРА
- Бойцов С.А., Шальнова С.А., Деев А.Д. Эпидемиологическая ситуация как фактор, определяющий стратегию действий по снижению смертности в Российской Федерации // Терапевтический архив. — 2020. — № 92 (1). — C. 4–9. DOI: 10.26442/00403660. 2020.01.000510
- Бойцов С.А., Шальнова С.А., Деев А.Д. Сравнение показателей смертности от ишемической болезни сердца среди мужчин и женщин старше 50 лет в России и США // Российский кардиологический журнал. — 2017. — № 6 (146). — С. 100–107. DOI HYPERLINK «https://doi.org/10.15829/1560-4071-2017-6-100-107» HYPERLINK «https://doi.org/10.15829/1560-4071-2017-6-100-107» HYPERLINK «https://doi.org/10.15829/1560-4071-2017-6-100-107»: 0.15829/1560-4071-2017-6-100-107
- 2019 ESC Guide lines for thediagnosis and management of chronic coronary syndromes. J. Knuuti, W. Wijns, A. Sarasteetal // European Heart Journal. — 2020. — Vol. 41. — P. 407–477.
- Fourth universal definition of myocardial infarction (2018) / K. Thygesen, J.S. Alpert, A.S. Jaffe et al. // European Heart Journal. — 2019. — Vol. 40. — P. 237–269. DOI: 10.1093/eurheartj/ehy462
- Sokolska J.M., von Spiczak J., Gotschy A. et al. Cardiac magnetic resonance imaging to detect ischemia in chronic coronary syndromes: state of the art // Kardiol Pol. — 2019. — Vol. 77. — P. 1123–1133. DOI: 10.33963/KP.15057
- Baritussio A., Scatteia A., Bucciarelli-Ducci C. Role of cardiovascular magnetic resonance in acute and chronic ischemic heart disease // The International Journal of Cardiovascular Imaging. — 2018. — Vol. 34 (1). — P. 67–80. DOI 10.1007/s10554-017-1116-0
- Arnold J.R., McCann G.P. Cardiovascular magnetic resonance: applications and practical considerations for the general cardiologist // Heart. — 2019. — Vol. 0. — P. 1–8. DOI:10.1136/heartjnl-2019-314856
- Sun, L. Sun, F. Yang et al. Evaluation of myocardial viability in myocardial infarction patients by magnetic resonance perfusion and delayed enchancement imaging // Herz. Cardiovascular Diseases. — 2019. — Vol. 44. — P. 735–742. DOI: 10.1007/s00059-018-4741-z
- Demirkiran A., Everaars H., Amier R.P. et al. Cardiovascular magnetic resonance for tissue characterization after acute myocardial injury // European Heart Journal — Cardiovascular Imaging. — 2019. — Vol. 20. — P. 723–734. DOI:10.1093/ehjci/jez094
- W. Weinsaft, J. Kim, C.B. Medicherla et al. Echocardiografic Algorithm for Post-myocardial Infarction LV Thrombus. A Gatekeeper for Thrombus Evaluation by Delayed Enhancement CMR // JACC: Cardiovascular Imaging. — 2016. — Vol. 9 (5). — P. 505–515. DOI: 10.1016/j.jcmg.2015.06.017
- McDiarmid A.K., Pellicori P., Cleland J.G. et al. Taxonomy of segmental myocardial systolic dysfunction // European Heart Journal. — 2017. — Vol. 38. — P. 942–954. DOI: 10.1093/eurheartj/ehw140
- Bulluck H., Rosmini S., Abdel-Gadir A. et al. Redefining viability by cardiovascular magnetic resonance in acute ST-segment elevation myocardial infarction // Scientific Reports. — 2017. — Vol. 7 (14676). — P. 1–7. DOI: 10.1038/s41598-017-15353-1.
REFERENCES
- Boytsov S.A., Shal’nova S.A., Deev A.D. Epidemiological situation as a factor determining the strategy of actions to reduce mortality in the Russian Federation. Terapevticheskiy arkhiv, 2020, no. 92 (1), pp. 4–9 (in Russ.). DOI: 10.26442/00403660. 2020.01.000510
- Boytsov S.A., Shal’nova S.A., Deev A.D. Comparison of mortality rates from coronary heart disease among men and women over 50 years old in Russia and the United States. Rossiyskiy kardiologicheskiy zhurnal, 2017, no. 6 (146), pp. 100–107 (in Russ.) DOIHYPERLINK «https://doi.org/10.15829/1560-4071-2017-6-100-107″ HYPERLINK https://doi.org/10.15829/1560-4071-2017-6-100-107»
- Knuuti J., Wijns W., Sarasteetal A. 2019 ESC Guide lines for thediagnosis and management of chronic coronary syndromes. European Heart Journal, 2020, vol. 41, pp. 407–477.
- Thygesen K., Alpert J.S., Jaffe A.S. et al. Fourth universal definition of myocardial infarction (2018). European Heart Journal, 2019, vol. 40, pp. 237–269. DOI: 10.1093/eurheartj/ehy462
- Sokolska J.M., von Spiczak J., Gotschy A. et al. Cardiac magnetic resonance imaging to detect ischemia in chronic coronary syndromes: state of the art. Kardiol Pol, 2019, vol. 77, pp. 1123–1133. DOI: 10.33963/KP.15057
- Baritussio A., Scatteia A., Bucciarelli-Ducci C. Role of cardiovascular magnetic resonance in acute and chronic ischemic heart disease. The International Journal of Cardiovascular Imaging, 2018, vol. 34 (1), pp. 67–80. DOI 10.1007/s10554-017-1116-0
- Arnold J.R., McCann G.P. Cardiovascular magnetic resonance: applications and practical considerations for the general cardiologist. Heart, 2019, vol. 0, pp. 1–8. DOI:10.1136/heartjnl-2019-314856
- W. Sun, L. Sun, F. Yang et al. Evaluation of myocardial viability in myocardial infarction patients by magnetic resonance perfusion and delayed enchancement imaging. Herz. Cardiovascular Diseases, 2019, vol. 44, pp. 735–742. DOI: 10.1007/s00059-018-4741-z
- Demirkiran A., Everaars H., Amier R.P. et al. Cardiovascular magnetic resonance for tissue characterization after acute myocardial injury. European Heart Journal — Cardiovascular Imaging, 2019, vol. 20, pp. 723–734. DOI:10.1093/ehjci/jez094
- Weinsaft J.W., Kim J., Medicherla C.B. et al. Echocardiografic Algorithm for Post-myocardial Infarction LV Thrombus. A Gatekeeper for Thrombus Evaluation by Delayed Enhancement CMR. JACC: Cardiovascular Imaging, 2016, vol. 9 (5), pp. 505–515. DOI: 10. 10.1016/j.jcmg.2015.06.017
- McDiarmid A.K., Pellicori P., Cleland J.G. et al. Taxonomy of segmental myocardial systolic dysfunction. European Heart Journal, 2017, vol. 38, pp. 942–954. DOI: 10.1093/eurheartj/ehw140
- Bulluck H., Rosmini S., Abdel-Gadir A. et al. Redefining viability by cardiovascular magnetic resonance in acute ST-segment elevation myocardial infarction. Scientific Reports, 2017, vol. 7 (14676), pp. 1–7. DOI: 10.1038/s41598-017-15353-1.