心脏需要氧气。心脏病发作是这种“饥饿感”最戏剧性的表现——当冠状动脉阻塞时，心肌因缺乏维持跳动所需的氧气而“饿死”。心力衰竭则更为隐蔽，当心脏耗氧量下降时，意味着心脏无法像正常那样有效地将血液泵送到全身。
确定心脏是否正常利用氧气，有助于检测心力衰竭，这对设计该疾病早期阶段的治疗方案至关重要。心力衰竭是一种影响美国每4人中就有1人（在一生中）会患上的疾病。目前还有其他诊断方法：血液检查、心电图、超声心动图、负荷试验、胸部X光片，以及CT扫描、冠状动脉造影和心肌活检。
聚焦于氧气测量一直很困难，但至关重要。现有的测量方法需要将导管插入冠状窦，或使用PET扫描观察其中的放射性示踪剂。但周三发表在《科学转化医学》上的一项新研究，可能提供一种更快、创伤更小的方式，在心脏MRI扫描期间量化心脏的耗氧量及其效率。
这类测试的吸引力正在增长，尤其是在一种常见类型的心力衰竭患者中显示出令人鼓舞的结果，这种心力衰竭可通过减肥药物得到改善。
这种实验性方法首先在猪身上测试，随后在22名曾患心脏病发作的患者中进行。它使用一种特殊形式的MRI来测量氧气，无需针头或导管，无需注射放射性示踪剂和暴露于辐射，也无需患者在心脏导管扫描期间屏住呼吸。研究人员知道MRI对血氧水平信号敏感，但捕捉这些信号是挑战。他们必须克服成像问题，校正信号噪声，并考虑跳动心脏带来的运动。
他们成功了，在3分钟内校准了耗氧量，并且在小规模试验中，结果通过与更古老、更具侵入性的技术验证得到了验证。该团队借鉴了神经影像学的方法，采用了一种针对大脑中血氧水平依赖信号的测试。
“心脏MRI扫描是一种常规临床程序，医生可以开具检查单，”研究合著者杨信荣说。“这是一个三分钟的附加扫描，无需造影剂，无需屏气。”
杨信荣和他的团队设想，他们的测试可以成为评估心脏功能和结构的更长心脏MRI检查的一部分。患者躺在那个长长的管子里，磁铁和无线电波结合产生图像，旨在显示心脏病发作后的损伤或发现瓣膜疾病。耗氧量将是又一个读数。
杨信荣是西达赛奈医疗中心生物医学科学副教授，也是西达赛奈生物医学成像研究所的成员，他向STAT详细介绍了这一进展。以下对话经过编辑，以保证长度和清晰度。
为什么测量氧气如此重要？
心脏是一个泵，每时每刻都在消耗氧气和营养。它如何利用氧气，实际上对于反映其健康状况非常重要，尤其是在心力衰竭、糖尿病和高血压等疾病中。当心脏功能不佳，无法泵出身体所需的足够血液时，这些患者更容易患上心脏代谢疾病。
目前如何估算氧气利用？
目前，你可以通过将导管插入心脏来测量。但这无法在各地常规进行。所有主要医院都有MRI设备。因为它不需要造影剂，你可以在低风险人群中进行。你也可以重复进行，以真正监测治疗反应。
你说得听起来很简单。需要克服哪些挑战？
存在很多技术难题，因为心脏一直在运动，对吧？所以我们采用了运动不敏感或运动分辨的成像方式。在此基础上，我们建立了一个量化模型，将物理模型应用于信号。我们不再仅仅看到亮或暗，现在可以测量心脏中的氧合数值。这就是实际区别所在：当血液含氧量更高时，它看起来更暗。我们知道这个数值，并对其进行了颜色编码。
你希望如何帮助心力衰竭患者？
心力衰竭有两种类型：射血分数降低的心力衰竭（HFrEF）和射血分数保留的心力衰竭（HFpEF）。射血分数是指心脏心室腔能泵出多少血液。当这个数值低于50%时，我们称之为射血分数降低。在这种情况下，你会感到疲劳、无法爬楼梯等症状。
现在，一个快速增长的人群患有射血分数保留的心力衰竭，这是一个大课题，每个人首先都在努力了解更多，其次都在寻找治疗方法。GLP-1药物和SGLT2药物治疗HFpEF人群显示出非常有前景的结果。这些药物通常用于治疗糖尿病等代谢异常，现在已进入临床指南。这也是我们做这项研究的关键触发因素。
我们想直接观察心脏的新陈代谢。
还有其他人在探索这个问题吗？
另一种途径是代谢物成像。线粒体中有不同的代谢物，也能反映代谢异常。西达赛奈我们旁边的一个实验室正在做这个。我们正在密切合作。
你认为哪些患者可能受益？
代谢综合征在美国是一个大问题。肥胖、糖尿病、高血压患者——这些是我们有机会进行早期识别的主要人群。我认为这是最能产生影响的领域。
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