心肌纤维化是一个病理过程,其特点是细胞外基质蛋白在心肌间质中沉积过多,导致心肌硬度增加,心室放松受损,最终导致心脏衰竭,保留或减少排出分数。 精准的纤维化负担评估对于预测、风险分层和指导抗纤维化疗法至关重要。 几十年来,诊断的金本位标准是侵入性心内膜活体检查,这一程序受到取样错误、程序风险和病人不适的限制。 迫切需要更安全、可重复和更全面的评估推动了非侵入技术的快速创新。 本文回顾了最近成像生物标志、分子成像和血清标记的进展,这些标记现在使临床人员能够以前所未有的精确度量化和监测心肌纤维化,改变了心脏护理的格局。

传统方法及其局限性

内分泌心肌活检虽然提供了纤维化的直接组织学证据,但存在若干重大缺陷。 这一过程具有1-2%的重大并发症风险,包括心脏穿孔、胸腺炎、肺炎和心律失常。 即使通过专家鉴定,活检样本也只占心肌分裂的一小部分,往往缺失了斑点或焦点纤维化,导致假阴性。 入侵性也排除了纵向监测的重复取样。 常规的心肌学和常规心血管磁共振(CMR)等具有晚期加多肽增强(LGE)的常规成像工具改善了非血管检测,但LGE是半定量的,依赖于相对对比差异,使其对扩散的间膜纤维化缺乏敏感性 — — 与高血压、糖尿病和早期心脏衰竭最为相关的模式。 这些局限性凸显出不仅非侵入性,而且更敏感、具体和数量上。

心脏病纤维化的病理学

为了理解非侵入性评估具有挑战性和重要性的原因,审查基础生物学很有帮助。 心肌纤维化是由激活纤维素(myofibrolast)驱动的脑膜合成和降解之间的不平衡造成的,这种不平衡是由I型和III型分泌的细胞素、纤维素和其他基质成分引起的。 非侵入性技术旨在发现不仅已形成的细胞素沉积(angiotensin II, aldosterone),而且具有激发性细胞素。 纤维化可以是反应性(间歇性)或取代性(在心肌梗塞后 ) 。 在早期,纤维化可能是可逆性的;一旦建立,它往往会发展并导致心律失常、糖尿病、糖尿病和心脏衰竭。 非侵入性技术不仅旨在检测到已形成的细胞素沉积,而且能够早期干预。

新兴的非侵入技术

心电磁共振 T1 绘图和细胞外卷积分数

利用改进后的Look-Locker反转反应(MOLLI)序列对CMR进行T1映射,已成为量化散射心肌纤维化的有力工具。由于扩大的ECM中水含量增加,原生T1放松时间在纤维组织中被延长。通过测量在使用以伽多利年为基础的对比剂之前和之后的T1,可以计算细胞外体积(ECV)分数。ECV与细胞学中的碳素分数密切相关,并在多个组群中得到验证,包括有心肌激素衰竭、心肌超营养性心肌病和心衰竭的保存的排出分数的病人。这一技术不需要超过标准1.5T或3T扫描仪的特别硬件,使其广泛可访问。最近的创新包括运动校正、自动化分化和从前的血压中提取的合成ECV,消除了血液取样的需要。ECV已被证明是独立于左心血管射分数和LGE的存在。A 2020共识声明,促进心血管抗反转定性标准的采用。

带有纤维化-特定追踪器的波西特龙排放图解

利用PET进行分子成像,可以对活性纤维过程进行视觉化. 纤维素激活蛋白(FAP)是一种高血压的血栓素,在激活的肌纤维素上表达得很高,但在昆虫组织中却不存在. 几个FAP目标放射性转移器,包括68]Ga-FAPI-04和18F-FAPI-74,在早期临床研究中已经开发和评价. 这些微量素生成了心肌素活性高血压素素的图像,这些图像往往出现在标准成像上正常的区域. PET提供了在不可逆的结构变化发生前及早发现可能逆向纤维化的独特优势. 然而,辐射照射和环球生产微量的有限仍然有障碍. 正在进行的研究正在扩大示踪器(例如,瞄准内核素或焦拉根),并将PET与CT或CMR结合进行混合成像. [[[[[FLT:FET] 最近的抗FET]A-AFLT-A 抗

纤维活动血清生物标记

循环生物标记器提供了低成本的可重复的成像替代物. Galectin-3, 高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高血压-高

心电图: 草原成像和心肌工作

光谱跟踪回声心力学的进步可以分析心肌畸形。全球纵向病株对次临床功能障碍敏感,与纤维负担相关。最近,压力-阻力循环产生的心力指数包含在后负荷,提供了对收缩效率的负载独立测量。心力工作效率下降与组织学的散裂有关。虽然心力学缺乏CMR的直接组织特征,但其广泛可用性、低成本和缺乏逆差,使其成为一个吸引人的一线工具。 正在进行的基于机器学习的分析旨在改进可复制性和自发性菌株测量。

机器学习和放射学的一体化

正在运用机器学习算法从现有成像数据中提取额外信息。放射学——从医学图像中提取数千个定量特征的高通量——能够检测人类眼所看不见的规律。例如,对CMR图像的纹理分析可以以高精度区分焦化和散化纤维。经过多参数CMR数据培训的神经网络可以预测ECV和仅从本土扫描中产生的组织纤维化,从而有可能减少对比剂的使用。这些工具可以提高纤维化评估的可获性和一致性,尽管仍然需要在不同的人群中进行预期验证。

临床应用和优势

转向非侵入技术为病人的护理提供了切实的好处。第一,安全和可容忍性大有改善,病人避免了程序风险,可以接受重复评估,监测疾病进展或对矿物致病者、受体对抗者或新型抗纤维剂(如:皮尔芬尼多内、特尼拉斯特)等疗法的反应。第二,T1绘图、ECV和PET跟踪器的吸收的定量性质,能够精确跟踪纤维化变化,这对于临床试验和个人化医学至关重要。第三,早期发现处于危险人群(糖尿病、高血压、慢性肾病的病人)的次临床纤维化,在出现不可逆转的再造之前,可以采取预防性干预措施。欧洲心脏病学会现在在调查疑似心肌萎缩症的建议中包括CMR T1绘图和ECV。 2021 ESC急性和慢性心衰竭症诊断和治疗准则承认ECV是扩散性纤维化症的验证措施。

未来方向和持续研究

尽管取得了显著进展,但仍存在若干挑战。CMR T1绘图对实地强度、扫描器制造商和序列参数十分敏感,需要在整个中心实现标准化。PET示踪仪尚未被批准用于临床心脏指示器,其短半衰期限制了广泛使用。血清生物标记仪缺乏区分心脏与心外纤维化的特性。未来的研究重点是(1)通过多中心幻影研究来统一成像协议;(2)开发稳定、低辐射和易于生产的新型PET示踪仪;(3)利用机器学习将多个生物标记仪和成像参数结合到综合风险分数中;(4)探索人工智能,将非侵入性措施与分子剖面图与从分子学数据中相挂钩;(5)将非侵入性纤维化示踪仪与住院和死亡等硬性结果联系起来的预期试验。放射、基因组学和蛋白质组学的结合最终可能产生一个全面的“纤维化示踪”指导个人化疗法。

结论

非侵入技术的创新 — — 从关于CMR的T1绘图和ECV到FAP目标PET、血清生物标记板和机器增强的回声心肌病学 — — 从根本上改变了评估心脏纤维化的方法。 这些工具提供了定量、可复制和临床上有意义的数据,而不存在侵入性生物检查的风险。 随着标准化的改进和证据的积累,非侵入性纤维化评估已经做好准备,成为心血管成像的基石,从而能够更早地检测、更准确的预测和针对数百万心脏衰竭或有风险的患者的定向治疗干预。