劉洪, 余建群, 彭禮清
·心血管影像學·
磁共振延遲強化在肥厚型心肌病中的臨床應用價值研究
劉洪, 余建群, 彭禮清
目的探討3.0T心臟磁共振成像(CMRI)延遲強化(LGE)序列對肥厚型心肌病(HCM)的診斷價值。方法搜集2014年1月-2016年7月在華西醫院確診為HCM的121例患者的臨床資料和CMR圖像。將患者的臨床資料包括性別、年齡,有無心悸、胸悶、胸痛、呼吸困難、暈厥和心臟雜音及紐約心功能分級(NYHA)等納入分析。采用心臟功能分析軟件對CMRI圖像進行后處理,測量左心室壁最大厚度(LVMWT)、左、右心室舒張末期容積(EDV)、收縮末期容積(ESV)、射血分數(EF)、每搏輸出量(SV)和左心室心肌質量(LVMM)。根據美國心臟病協會左室壁17節段分析方法,對121例患者的2057個心肌節段進行評價。比較有LGE組和無LGE組的臨床資料及CMRI參數的差異,評價LGE節段數與LVMWT和心功能分級的相關性。結果121例HCM患者中LGE(+)91例(75.2%)共456個節段(456/2057);LGE(+)最常見于節段2和8,分別占11.6%(53/456)和11.4%(52/456)。LGE形態:表現為局限性強化70例(70/91),彌漫性強化21例(21/91)。LGE(+)組較LGE (-)組患者的年齡偏小[分別為(48.59±14.80)和(58.93±12.79)歲]、胸痛癥狀出現率更低(分別為22.0%和27.3%)、LVMWT值更大[分別為(2.42±0.64)和(2.05±0.37)cm],差異均有統計學意義(P<0.05)。LGE (+)節段數與LVMWT、NYHA、LVMM和LVESV均呈正相關(r值分別為0.437、0.544、0.267和0.245,P值分別為0.000、0.000、0.003和0.007),與患者年齡、LVEF和RVEF呈負相關(r值分別為-0.231、-0.244和-0.184,P值分別為0.011、0.007和0.043)。結論3.0T心臟MRI有助于HCM患者的診斷和心功能的評估。
磁共振成像; 對比增強掃描; 心肌病,肥厚性; 心功能
肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)是最常見的遺傳性心血管疾病,普通人群的發病率約1/500[1-2],其特點為左心室肥厚不能用其它系統性疾病或心臟病解釋。多數患者病程緩慢,可以與普通人群的預期壽命相當[3],少數患者可出現生活方式受限制、甚至心功能衰竭等不良后果[4],最嚴重的后果是出現心源性猝死(sudden cardiac death,SCD)[1]。所以,正確診斷和評價HCM患者心臟結構和功能的異常,對HCM的治療和預后尤為關鍵。診斷HCM的傳統方法為臨床評估和經胸超聲心動圖檢查。因MRI在心臟的應用,尤其是釓對比劑延遲強化(late gadolinium enhancement,LGE)能在活體內無創性的對心肌纖維化進行定位和定量分析,已成為評價心肌纖維化最為有效的影像方法[5]。但是對于HCM的心肌纖維化程度及其在左心室各段的分布是否與心功能相關,目前的研究報道尚不多見。既往對HCM的研究多為對心肌LGE面積或體積與心功能關系進行評價[4,6-8],而依據美國心臟病協會(American Heart Association,AHA)左室壁17節段的分析方法,對HCM患者LGE具體節段進行分析的文獻報道較少[9]。本文擬研究HCM患者LGE的有無與其臨床表現和左室結構、功能表現的關系,并分析LGE節段數與左室壁增厚程度和心功能的關系。
將華西醫院2014年1月~2016年7月經臨床確診并行心臟磁共振成像(cardiac magnetic resonance,CMRI)檢查的121例HCM患者納入研究。其中男60例,女61例,年齡14~79歲,平均(51.16±14.96)歲。所有患者符合2014年肥厚型心肌病診斷及治療指南中制訂的CMRI診斷標準:并非完全由心臟負荷異常引起的左心室心肌某節段或多個節段室壁厚度≥15 mm;或者有明確HCM家族史并且左心室壁的最大厚度≥13 mm[10]。
使用Siemens Trio Tim 3.0T磁共振掃描儀和梯度場的最大轉換速率200 mT/(m·ms),最大梯度強度50 mT/m。使用心臟專用雙向門控線圈,結合ECG心電門控和呼吸門控技術?;颊呷⊙雠P位,在患者屏氣狀態時連續采集圖像。主要掃描序列和參數如下。①短軸位和四腔心位電影序列:采用Turbo-FLASH序列,TR 154.38 ms,TE 1.07 ms,翻轉時間90 ms,翻轉角10°,層厚10 mm,矩陣106×192,視野270 mm×460 mm,層厚8 mm,掃描范圍自心尖至心底,每一心動周期采集25幀連續動態電影圖像。②對比增強掃描序列:采用T1WI Turbo-FLASH序列,TR 6.0 ms,TE 3.0 ms,翻轉時間90 ms,翻轉角50°,層厚10 mm,矩陣256×256,視野270 mm×360 mm。對比劑采用釓貝葡胺(0.5 mmol/mL);先進行左心室短軸位首過灌注掃描,對比劑劑量0.2 mL/kg,注射流率2.5~3.0 mL/s,對比劑注入后以相同流率注入生理鹽水20 mL,延遲時間0s,自心底至心尖掃描6~8層;隨后以相同流率再次注入釓對比劑(0.1 mmol/kg)和生理鹽水20 mL,延遲15 min啟動LGE序列的掃描,包括左心室短軸位及二腔心、四腔心位。
全部數據上傳到Siemens Leonardo工作站,采用cmr-42后處理軟件(Circle Cardiovascular Imaging Inc.,Calgary,Canada)進行后處理。在短軸位電影序列圖像中,通過人工干預和軟件自動識別相結合的方法確定各心腔的收縮末期和舒張末期圖像,隨后從心底部向心尖部在各層圖像上人工勾畫各心腔的心內膜和心外膜,后處理軟件即可自動計算出各項心功能參數值,包括左、右心室舒張末期容積(end-diastolic vo-lume,EDV)、收縮末期容積(end-systolic volume,ESV)、射血分數(ejection fraction,EF)、每搏輸出量(stroke volume,SV)和左心室心肌質量(left ventricular myocardial mass,LVMM)。根據AHA心臟17節段劃分方法,后處理軟件自動將心底部及中間部劃分為6個區域,包括前間隔、后間隔、前壁、前外側壁、下外側壁及外側壁;將心尖部劃分為4個區域,包括室間隔、前壁、外側壁和下壁;隨后可自動計算出各節段中心壁的舒張末期厚度,從而獲得舒張末期左室壁最大厚度(Left ventricular maximum wall thickness,LVMWT)。

表1 HCM患者LGE陽性組與陰性組的臨床資料比較
注:*差異有統計學意義(P<0.05)。

表2 HCM患者LGE陽性組與LGE陰性組的CMR參數比較
注:*差異有統計學意義。
采用AHA左室壁17節段劃分方法分析圖像,由兩位放射科醫師共同閱片,若意見分歧則協商討論取得一致意見。根據LVMWT將心肌分為輕、中、重度肥厚(<2.0 cm為輕度,≥2.0 cm且<3.0 cm為中度,≥3.0 cm為重度)。記錄所有患者的性別、年齡、臨床癥狀、紐約心功能評級(the New York Heart Function Assessment,NYHA)、體征(有無心臟雜音等)以及LGE的有無、形態和節段分布。將LGE的形態分為兩種類型。(1)彌漫性強化:左室壁心肌可見多發散在斑片狀強化,在不同層面均可見此表現;(2)局限性強化:小片或團塊狀強化,以累及左心室壁中層為主[11]。

12l例HCM患者中有LGE的患者91例,無LGE的患者30例,兩組患者的臨床資料及統計分析結果見表1。與無LGE組比較,有LGE組中患者的年齡更小,出現胸痛癥狀的患者比例更低,兩組間差異有統計學意義(P<0.05);而兩組間其它臨床指標間的差異無統計學意義(P>0.05)。
按照17節段分析法,91例患者(2057個節段)中可見LGE的節段數為456個,占22.2%(456/2057),每例患者的平均節段數為3.77±3.45。LGE形態:70例呈局限性強化(圖1),占76.9%(70/91);21例呈彌漫性強化(圖2),占23.1%(21/91)。LGE最常見于第2和第8節段,分別占11.6%(53/456)和11.4%(52/456)。
兩組患者的CMRI心功能參數值及統計分析結果見表2。有LGE組的LVMWT大于無LGE組,差異有統計學意義(P<0.05)。其它各心功能參數值在兩組間的差異無統計學意義(P>0.05)。
對有LGE組中數據進行相關性分析(圖3),結果顯示LGE節段數與LVMM和LVESV呈正相關(r=0.267和0.245,P=0.003和0.007),與LVEF和RVEF呈負相關(r=-0.244和-0.184,P=0.007和0.043);與LVEDV、RVEDV、RVESV、LVSV和RVSV無顯著相關性(P>0.05)。LGE節段數與心室壁肥厚程度的箱形圖(圖4)顯示,重度肥厚組LGE節段數較多,中度肥厚組居中,輕度肥厚組較少。

圖1 男,70歲,HCM患者,無明顯臨床癥狀。a) 電影序列圖像顯示局部室間隔肥厚(箭); b) LGE序列圖像顯示第8和第9節段心肌局限性延遲強化(箭)。圖2 男,63歲,HCM患者,反復心悸2月余。a) 電影序列(二腔心)圖像顯示心尖部室壁肥厚,呈“桃尖”征(箭); b) 電影序列(四腔心)圖像,顯示心尖部室壁肥厚(箭); c) LGE序列圖像,顯示示心尖部(第17節段)呈彌漫性延遲強化(箭)。
兩組患者心功能NYHA分級情況見表3。有LGE組患者的心功能較差,NYHA分級較高;無LGE組中無心功能IV級的患者。兩組患者的NYHA分級的差異有統計學意義(Z=-3.670,P=0.000)。對有LGE組數據進行箱形圖分析(圖5),結果顯示LGE節段數隨著NYHA分級的增高呈逐漸增多的趨勢。

表3 兩組患者的紐約心功能分級情況 (例)
LGE的病理基礎是急性心肌細胞損傷、慢性心肌梗死或纖維化致心肌細胞外間隙擴大,對比劑進入擴大的間隙并延遲排出[2-3]。釓可縮短組織的 T1值,細胞外間隙的擴張將使得局部組織保持較高濃度的釓,在T1WI翻轉恢復序列上表現為高信號,而正常心肌則呈相對低信號,為LGE的檢測提供最佳的視覺對比[12]。LGE相關的精確病理生理機制目前仍未闡明。Hoey等[13]根據影像學與組織學的對照研究,推測LGE的發生機制為結構異常的壁冠狀動脈引起病理生理串聯的微血管缺血反復發作,導致心肌細胞死亡,并以修復性纖維化的形式替代。
Maron等[14]的研究中發現,年輕HCM患者的心肌肥厚程度大于年齡偏大者。本研究中,有LGE組中患者的發病年齡比無LGE組偏小(P=0.001)、心肌肥厚程度更高,與上述文獻結果相似。有LGE組患者的平均發病年齡較小這一結果,能更好地解釋既往文獻中報道的HCM患者發生SCD者多為年輕人[15-16]。
Gerbaud等[17]報道,胸痛的最常見病因為急性心肌梗死(28.5%)。本研究中無LGE組中出現胸痛的患者比例高于有LGE組。筆者認為胸痛癥狀主要與微小血管的急性缺血、心肌的微小梗死有關,而此類患者可無反映心肌纖維化的LGE表現。
HCM患者的LGE特征是在增厚的心肌內、非冠狀動脈分布區出現片狀或點狀強化[18]。本研究中76.9%的LGE病灶呈局限性點狀或結節樣強化,23.1%呈彌漫性斑片狀強化。Maron等[19]的研究結果顯示,LGE強化部位與病理顯示的纖維化區域具有很好的相關性,強化部位最常發生于室間隔和左室游離壁。本研究中LGE最常見于第2和第8節段,與前者的研究結果類似。說明HCM患者LGE多見于室間隔。發生于室間隔外的LGE則是SCD的一個獨立預測因子[20],如心尖部LGE陽性在HCM患者中提示預后不良[21]。所以,LGE的位置和分布對HCM患者的預后可能有重要意義。

圖3 相關性分析散點圖。a) LGE節段數與LVMM呈正相關關系; b) LGE節段數與LVESV呈正相關關系; c) LGE節段數與LVEF呈負相關關系; d) LGE節段數與RVEF呈負相關關系。 圖4 LGE節段數與左室壁增厚程度關系的箱形圖。圖5 LGE節段數與紐約心功能分級關系的箱形圖。
Hen等[22]將HCM患者按照心肌肥厚程度進行分組,并對LGE進行評分,發現在嚴重肥厚組中LGE評分最高。本研究中則發現隨著心肌肥厚程度(LVMWT)的增加出現LGE的節段數增多,兩者間呈正相關。筆者認為HCM患者的LVMWT值越大,即心肌越肥厚,左室結構異常越明顯,更易發生微血管的損傷,導致心肌缺血、梗死和纖維化的程度更重。已有學者提出,LVMWT≥30 mm是 HCM患者發生SCD的四大風險因子之一[2,9]。
本研究結果顯示,LGE節段數與LVMM呈正相關(r=0.267,P=0.003)。典型的HCM都有左室壁肥厚和LVMM的增加[23]。據文獻報道[24],一例16歲男孩突發SCD,心臟解剖發現心肌細胞的排列非常紊亂,但無LVMM的增加或LVMWT的增大。此例患者有HCM家族史,且健在的親人均有左室壁肥厚,尸檢結果為患者死因為HCM。據此,我們應認識到HCM患者雖未出現LVMM的增加,但仍可出現HCM最嚴重的后果——SCD。
Funada等[6]認為在伴有收縮功能障礙的HCM患者中,LGE體積可作為嚴重心臟事件的獨立預測因子,能精確預測發病率和致死率。一項Meta分析結果顯示,LGE的存在及其程度與SCD風險、心衰發病率的增加具有顯著相關性;LGE面積每增加10%,發生SCD的風險將增加36%[4]。而廣泛的LGE被認為是一種新的風險因子,有助于臨床醫師識別需進行植入型心律轉復除顫器治療的高危患者。本研究中發現患者的心功能越差(NYHA分級越高),左室壁出現LGE的節段數越多。
有文獻報道,LGE與代表心臟舒張功能不全的指標——峰值充盈率之間具有負相關關系[25]。HCM 組各室壁節段的收縮期峰值應變率均顯著低于正常對照組(P<0.01)[26],提示左室局部心肌收縮功能受損。本組數據顯示LGE節段數與LVEF和RVEF呈負相關,與LVESV呈正相關,進一步驗證了LGE節段數越多,患者的心功能越差。
總之,CMRI能對HCM患者心肌LGE的有無和節段數進行定性和定量檢測。心肌的LGE多見于年輕患者,胸痛癥狀不明顯,但心功能較差,應當引起臨床重視。LGE節段數隨LVMWT的增加或患者心功能NYHA分級的增高而增多。隨著LGE節段數增加,LVMM和LVESV增大,提示左、右心室收縮功能降低。
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Clinicalapplication:lategadoliniumenhancementcardiacmagneticresonanceimaginginhypertrophiccardiomyopathy
LIU Hong,YU Jian-qun,PENG Li-qing.
Department of Radiology,the West China Hospital of Sichuan University,Chengdu 610041,China
Objective:Qualitative and quantitative methods of 3.0T cardiac magnetic resonance imaging (CMRI) late gadolinium enhancement (LGE) sequences were used to assess the relationship between myocardial LGE and clinical manifestations,left ventricular structure and function in patients with hypertrophic cardiomyopathy (HCM).MethodsThe clinical data and CMRI data of 121 HCM patients were collected from January 2014 to July 2016 in West China Hospital.The clinical data of patients including gender,age,the existence of heart palpitations,chest tightness,chest pain,dyspnea,syncope,heart murmur and the grade of heart function according to the New York Heart Function Assessment (NYHA).Left ventricular maximum wall thickness (LVMWT) was analyzed on the CMR images.Cardiac function analysis software was used to measure the data and the CMRI parameters including end diastolic volume (EDV),end systolic volume (ESV),ejection fraction (EF),stroke volume (SV) of left (LV) and right ventricular (RV) and the left ventricular myocardial mass (LVMM) were obtained.According to the analysis method for left ventricular wall in 17 segments of the American Heart Association (ACR),the 2057 myocardial segments among 121 patients were evaluated.The position of LGE was confirmed.The differences between LGE(+) group and LGE (-) group in clinical and CMRI parameters were compared,and the relationship between number of myocardial LGE segment and LVMWT as well as cardiac function was evaluated.ResultsAmong the 121 HCM cases,91 cases were LGE(+),accounting for 75.2% (91/121);LGE(+) segment number was 456,accounting for 22.2% (456/2057),with average number of (3.77±3.45);the most common section with LGE(+) was 2,followed by section 8,accounting for 11.6% (53/456) and 11.4% (52/456) respectively.In LGE(+) group,70 cases showed localized enhancement,accounting for 76.9% (70/91);21 cases showed diffuse enhancement,accounting for 23.1% (21/91).Compared with LGE(-) group,in the LGE(+) group the patients were younger,with less chest pain and thicker LVMWT [(48.59±14.80) vs (58.93±12.79) years old,22.0% vs 27.3%,(2.42±0.64) vs (2.05±0.37)cm;allP<0.05].The number of LGE(+) segments was positively correlated with LVMWT,NYHA,LVMM and LVESV (r=0.437,0.544,0.267 and 0.245;P=0.000,0.000,0.003 and 0.007,respectively),and the number of LGE(+) segments was negatively correlated with the age of the patient,LVEF and RVEF (r=-0.231,-0.244 and -0.184;P=0.011,0.007 and 0.043,respectively).ConclusionLGE was able to be qualitatively and quantitatively detected in HCM patients with 3.0T CMRI.The patients with LGE(+) were younger and had fewer chest pain,but their NYHA were higher.The thicker the LVMWT or the higher the NYHA,the more LGE segments would be.With the increase of the number of LGE segments,LVMM and LVESV increased in patients with HCM,and left and right ventricular systolic function decreased.
Magnetic resonance imaging; Contrast-enhanced scan; Cardiomyopathy,hypertrophic; Heart funtion
610041 成都,四川大學華西醫院放射科(劉洪、余建群、彭禮清);610031 成都,成都市第三人民醫院放射科(劉洪)
劉洪(1978-),男,四川崇州人,碩士,主治醫師,主要從事心胸及腹部影像診斷工作。
余建群,E-mail:cjr.yujianqun@vip.163.com
R445.2; R542.2
A
1000-0313(2017)12-1271-06
10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.12.014
2017-05-18
2017-07-12)