整体心功能评估是临床中常规且重要的项目和环节，对每例患者都应进行心功能评估以掌握患者的基础状况，从而指导临床制定干预策略及评估预后。目前临床上公认的评价心功能状态的常用指标有射血分数（ejection fraction，EF）、B型钠尿肽、N末端B型利尿钠肽原、六分钟步行试验、美国纽约心脏协会心功能分级等^[1]。经胸部超声心动图（transthoracic echocardiogram，TTE）测量的EF是反映心脏收缩射血功能最直接和最主要的指标，因此TTE成为评估心功能的常规方法。TTE虽然操作简单、便捷且常作为首选方法，但其图像分辨率低、可重复性较差。而心脏磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）具有可重复性强、多参数成像等特点，其高质量图像能提供心室多方向功能的、详细的形态学和功能学信息，但CMR由于操作复杂、对技师的要求较高、需要患者配合多次屏气以及耐受力较差者检查成功率低等，在临床推广受限。随着影像学技术的不断发展，CMR的检查序列和方法从借鉴TTE评价方法的基础上不断更新，衍生出CMR特有的心功能评价指标^[2]。本文综述了CMR评价心功能技术、指标的临床应用现状和进展。

心脏电影成像使CMR第一次真正获得跳动心脏的系列图像，对于评价左心房、右心房、左心室、右心室的形态及功能具有重要意义。一般选择平衡稳态自由进动（balanced steady-state free precession，bSSFP）序列，在心电门控下采集具有完整心动周期的图像，如德国西门子医疗系统有限公司的真实稳态自由进动（true fast imaging with steady precession，true-FISP）序列、美国GE公司的快速稳态进动采集（fast-imaging employing steady-state acquisition，FIESTA）序列等^[3]。bSSFP序列采用较短的重复时间（repetition time，TR）、回波时间（echo time，TE）及较大的翻转角（40~80°），平衡梯度场并重新磁化射频脉冲，提高了血池与心肌的对比度。网格标记成像（Tagging）技术是由Zerhouni于1988年首先应用于CMR，在电影序列前加入一组垂直方向的预饱和脉冲序列，形成CMR图像上的小网格线影，可通过观察小网格和方格的形变评估心肌运动功能减弱的区域^[4]。

扫描时多嘱患者体位偏右，磁场中心、线圈对准心脏。评价左心室的常用扫描体位包括左心室两腔心、四腔心和短轴位等，其中短轴位也经常被用作测量心功能指标的标准体位。另外还有用于评价右心室功能的右心室两腔心位，用于观察流出道情况的左心室和右心室流出道、双口位等。左心房和右心房由于其形态不规则，一般基于四腔心或两腔心图像计算左心房和右心房的最大、最小容积，但精确测量需要借助特征追踪（feature tracking，FT）技术^[2-3]。

受Nyquist采样定理的限制，bSSFP序列成像速度慢，使很多心功能不全患者无法耐受检查或检查失败。Candès在2006年提出了CS理论，克服了Nyquist采样定理的限制，对k-空间进行稀疏采样。研究证实，CS序列与bSSFP序列在评价心功能方面有较好的一致性^[5]。但单次激发的CS电影序列可能降低心肌与周围组织的对比度，使获得的心功能指标不准确；而多次激发CS序列可通过增加激发次数降低采样不足造成的稀疏性，另外也可以更好地显示房室瓣反流。

PC序列是利用液体流动产生的相位变化测量流体流动速度的CMR技术。PC序列具有更高的信噪比且几乎没有图像形变，其中基于梯度回波的PC序列应用较广泛。PC序列可得到两组相位图，即流动补偿（flow compensate，FC）和流动编码（flow encoding，FE），二者相减得到的相位差图像包含了流体速度的数据信息。最常用的方法是，扫描目标血管的短轴位图像并放置感兴趣区（region of interest，ROI），以获得心动周期不同时相通过目标血管的血流速度，并绘制“时间-速度”曲线^[6]。

近年来随着PC技术的快速发展，出现了四维血流（4D-Flow）技术，该技术可同时对3个相互垂直的维度进行速度编码，同时显示心脏、大血管的血流情况并获得部分血流动力学指标。2015年发表于J Cardiovasc Magn Reson的专家共识推荐将4D-Flow技术用于临床多种疾病，包括瓣膜性心脏病、房间隔缺损、室间隔缺损、动脉导管未闭、复杂先天性心脏病及主动脉病变等^[7]。

通过使用后处理软件，在短轴位电影序列舒张末期与收缩末期图像上自动或半自动勾画左心室、右心室心内膜与心外膜的轮廓获得经典心功能指标。在勾画过程中，一般将乳头肌和肌小梁作为心室腔的一部分。收缩末期容积（end-systolic volume，ESV）、舒张末期容积（end-diastolic volume，EDV）、心室面积变化百分比（percentage of ventricular area change，%VAC）可被直接测量，然后计算获得每搏输出量（stroke volume，SV）、心输出量（cardiac output，CO）及EF。心功能评价中的非比值指标均应除以体表面积（body surface area，BSA）进行校正，BSA（m²）＝0.006 1×身高（cm）+0.012 8×体质量（kg）－0.152 9。使用心内膜和心外膜的轮廓数据可进一步评估舒张末期心肌质量（myocardial mass，MM）和心室心肌质量指数（ventricular mass index，VMI）。

这些经典的心功能指标应用广泛，例如肺动脉高压患者的右心室扩张，右心室EDV、ESV均增高；右心室收缩功能受损使反映射血功能的指标（右心室SV、CO及EF）均下降；由于肺循环阻力增加、右心室CO减少导致左心室回心血量减少，最终造成左心室EDV和ESV下降；VMI＝0.6作为截断值诊断肺动脉高压的灵敏度和特异度分别为84%和71%，VMI＞0.7的肺动脉高压患者2年生存率明显降低^[8]。另外扩张型心肌病患者的左心室存在不同程度的心室重构、心肌收缩及舒张功能降低，导致左心室明显增大（左心室EDV、ESV及VMI升高，SV和EF降低）^[9]。CMR对多种原发性心肌病的鉴别诊断具有一定价值，另外常规CMR获得的形态学指标结合钆造影剂延迟增强等序列获得的组织学指标有助于原发性心肌病合并冠状动脉粥样硬化性心脏病的诊断^[10]。

心房指标的测量和评估是近期的研究热点，经典的心房指标主要是指心房容积，包括最大、最小心房容积及收缩前心房容积等。目前使用TTE、计算机断层扫描（computed tomography，CT）及CMR都可实现对这些经典指标的测量，而CMR的优势在于无电离辐射且能提供较高的空间和时间分辨率，并可以在一次检查中获得结构和功能学信息。研究认为左心房容积与心力衰竭有关，其中左心房最小容积是心力衰竭发生风险的独立预测因素^[11]。CMR测量的左心房容积与肺毛细血管楔压（pulmonary capillary wedge pressure，PCWP）密切相关，PCWP计算公式：PCWP＝6.43×左心房容积×0.22，故可使用左心房容积替代PCWP进行无创影像学评估肺动脉微循环状态^[12]。

关于右心房容积的临床和预后特征的数据有限，但有研究表明左心房、右心房重构与复律后复发性心房颤动具有同等的相关性，双心房扩大可能比单心房扩大能更准确地预测复发性心房颤动，右心房重构可能为收缩性心力衰竭和肺动脉高压患者提供预后信息^[13]。最新的美国超声心动图学会指南指出^[14]，由于缺乏TTE的标准化右心房容积数据，目前不推荐常规的右心房容积测量。另外一项4D-Flow技术的研究将右心房血流模式分为旋涡型、螺旋型、螺旋-旋涡型及多旋涡型，并比较了腔静脉和肺静脉的解剖学特征及其在收缩期、舒张期的峰值血流，结果显示右心房血流模式与腔静脉空间位置、卵圆孔通畅性有关，提示4D-Flow技术或许可以作为研究心脏解剖学形态与血流模式之间复杂的相互作用的一种方法^[15]。

FT技术是近年来应用于CMR的一种后处理技术，可更准确地评价心功能、侦测整个心动周期中心肌长度的变化，并通过计算获得应变和应变率。应变是指物体受到外力作用时产生形变的程度。应变率是指材料相对于时间的发生应变的变化，通常被定义为应变相对于时间的导数。心脏应变指标按照运动方向被划分为短轴径向应变、周向应变、长轴纵向应变及相应的应变率^[16]。

心肌应变被认为是反映心功能早期损害的一项灵敏的指标，能够补充单一使用EF评估的不足且可重复性强。近年来，多项研究通过对CMR电影序列中应变的分析评价心肌局部功能。首先，在评价急性心肌梗死后的心肌损伤程度方面，应变分析优于心室壁增厚程度分析，其中周向应变是评价心肌局部功能较准确的指标^[17]。其次，近年开始用FT测量左心房应变。既往认为，左心房功能异常继发于左心室功能异常，但研究表明左心室EDV、ESV、EF与左心房EF、应变、应变率之间无明显相关性^[18]，提示左心房与左心室的功能可能相对独立。换言之，在某些疾病中即使左心室和左心房都受损，但左心房功能的改变可能仅由自身的异常引起。最后，左心房应变指标将有助于定量左心房在预测心力衰竭中的独立效能。一项无症状心血管疾病人群的研究发现，使用CMR测量的总体左心房纵向应变与心力衰竭之间存在独立负相关^[11]。但FT技术也有局限性，如依赖FT后处理软件和数学建模算法、计算时间较长，尤其是对于心房的FT数据亟需参考标准和精确解读。

TTE较早地发现了室间隔形变可提示心功能改变，并先后提出了一些评估室间隔形变的指标，包括室间隔至游离壁距离（septum to free wall distance，SFD）、SFD变化分数（fractional-SFD，f-SFD）、收缩期偏心指数（systolic eccentricity index，sEI）、舒张期偏心指数（diastolic eccentricity index，dEI）及室间隔曲率（interventricular septum curvature，C_IVS）。CMR通过借鉴TTE测得这些指标的数据并将其在CMR图像上进行完善，选择左心室短轴位心脏中间层面，分别在收缩末期和舒张末期图像上测量室间隔插入部两点跨心腔内直径除以心腔的垂直直径得到sEI和dEI。在左心室舒张末期以室间隔插入部两点及室间隔中点为三点作圆，此圆的半径倒数即为C_IVS，同理可得到左心室游离壁曲率（free wall curvature，C_FW），C_IVS与C_FW的比值即为曲率比。研究指出，在肺动脉高压患者右心室即将出现严重功能不全时，推荐使用SFD预测终末期肺动脉高压患者的右心室功能；另外曲率比与平均肺动脉压有较好的相关性，能够更好地反映左心室收缩压的降低^[19]。

TAPSE也是CMR借鉴TTE获得的指标，CMR图像因具有较高的空间分辨率提高了TAPSE测量的可重复性。TAPSE主要用于评估右心室长轴运动功能，与右心室EF有较好的相关性。TAPSE能反映右心室收缩功能及后负荷且与患者预后有关。当TAPSE≤18 mm时右心室收缩功能差，患者死亡风险是TAPSE＞18 mm时的5.7倍，TAPSE每缩短1 mm患者死亡风险增加17%，TAPSE＜15.65 mm可能是肺动脉高压患者发生不良心血管事件的独立预测因素^[20]。

动脉管径测量是简便、易行的评估左心室、右心室压力的影像学方法。例如临床上通过CT测量的肺动脉干（正常值上限为29 mm）、升主动脉（正常值上限为42 mm）、降主动脉（正常值上限为38 mm）横径及肺动脉干与升主动脉横径比值（正常值上限为1.0）评估左心室和右心室的状态。CMR除了可通过横轴位图像测量动脉管径外，还可在电影序列和PC序列图像上测量和计算不同心动周期动脉血管的多种径线，如血管横径、纵径、最大平均直径、最小平均直径、横径变化分数、纵径变化分数、顺应性等指标。顺应性＝（最大横截面积－最小横截面积）/最小横截面积×100%。在肺动脉高压患者中，肺血管阻力增加使肺动脉最大和最小横截面积增大、肺动脉顺应性降低，提示血管壁胶原纤维减少和管壁僵硬。4D-Flow序列还可计算刚度、血管壁剪切应力、血流能量、脉冲流速、湍流动能等新指标。研究发现，这些指标与动脉压、血管阻力有关，提示血流动力学改变可能早于左心室和右心室重构，甚至有可能是心功能不全的病理生理学机制^[21]。

用于评价心脏功能的完整扫描序列应包括定位像、心脏形态扫描（黑血成像和心脏电影成像）及PC序列，如果怀疑血管病变可行冠状动脉或肺动脉磁共振血管造影，另外还可以增加评价心肌组织学的序列如心肌灌注、钆造影剂延迟增强、mapping序列、磁共振波谱、弥散加权成像等。在心脏电影成像中，bSSFP序列的使用比较成熟，也是临床常规CMR检查的重要部分，可以直观地观察心肌各节段的运动及心腔的收缩、舒张情况。最近迅速发展的CS序列可明显缩短扫描时间以较准确地评价心功能，成为有潜力的代替bSSFP序列的新方法。经典心功能指标如ESV、EDV、%VAC、SV、CO、EF及VMI等应基于电影序列图像使用后处理软件计算获得，重要的心功能指标应体现在影像学诊断报告中以供临床医师参考。FT技术衍生的应变和应变率需要根据实际软件和硬件设备及临床需求进行计算，对于心肌梗死或心脏顺应性降低的患者有一定临床意义。对于怀疑发生心室重构或心力衰竭的患者，建议测量其室间隔形变指标和TAPSE等，特别是重度肺动脉高压患者。PC和4D-Flow序列可提供血流速度、顺应性、血管壁剪切应力等血流动力学指标，对评估肺动脉高压、预警主动脉夹层等疾病有一定价值。总之，在常规CMR扫描基础上，影像科技师、诊断医师应根据患者的基础疾病、个体状况优化扫描序列实施个性化扫描方案并进行相应的后处理，最后计算获得心功能指标以满足临床实际需要。

综上所述，CMR图像凭借其高分辨率的特点，借鉴并发展了TTE的技术和指标，形成了基于电影序列评价心功能的一系列经典和特殊指标。系统学习和掌握不同心功能指标的原理、方法及应用范围有助于影像科医师合理选择、优化扫描序列和后处理方法，及时发现早期心功能异常、准确评估心功能状态，从而为临床医师提供有价值的疾病诊断和预后评估信息。