雙心室心肌應變分析在缺血性和非缺血性擴張型心肌病的臨床應用

曹慧曉，徐怡，祝因蘇，朱曉梅，劉王琰，唐立鈞

作者單位：

1. 南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院核醫(yī)學科，南京 210029

2. 南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院放射科，南京 210029

非缺血性擴張型心肌病(non-ischemic dilated cardiomyopathy，NIDCM)是指在沒有任何異常負荷情況或者無冠狀動脈疾病前提下引起左心室或(和)右心室擴張，伴收縮功能障礙的一組不可逆性心肌病[1-2]。NIDCM目前成為第二大導致左室收縮功能障礙的心肌病。進展性心力衰竭和心源性猝死是NIDCM患者的常見結(jié)局[3-4]。缺血性心肌病(ischemic cardiomyopathy，ICM)是指由于缺血引起的心肌損傷導致心臟正常泵血能力下降的疾病。當長時間缺血時，ICM可以導致心室擴張，最終導致充血性心力衰竭。由于這兩種疾病在臨床表現(xiàn)上相似，且部分患者無典型心肌梗死的病史，導致兩者很難鑒別。

目前心肌應變成為評價心肌收縮功能的早期變化的靈敏指標，臨床上能夠用心肌應變來評估NIDCM及ICM患者心肌形態(tài)學變化和心室機械運動功能的變化。隨著對心血管疾病的認識，右心室重塑的重要性在多種疾病的研究數(shù)量有所增加[5]。心臟磁共振被認為是評估右心室功能的“金標準”[5]。心臟核磁共振特征追蹤技術(shù)(magnetic resonance feature-tracking，MR-FT)現(xiàn)被認為是一種新穎的跟蹤心肌組織立體運動的量化技術(shù)，可通過追蹤心肌纖維組織的運動及方向，從而評價心肌各個方向的應變，客觀反映心臟整體和局部的功能[6]。本研究旨在通過運用MR-FT技術(shù)對NIDCM及ICM進行雙室心功能及心肌應變定量分析，總結(jié)兩種疾病在整體與局部心室功能的不同點，從而為臨床診斷及治療提供更多依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選取2017年3月至2018年1月間在本院行心臟磁共振(cardiac magnetic resonance imaging，CMR)檢查并有心肌延遲強化(late gadolinium enhancement，LGE)的患者39例作為研究對象。根據(jù)臨床表現(xiàn)和LGE特征，分為NIDCM組(25例，其中男21例，女4例)，ICM組(14例，其中男13例，女1例)。NIDCM診斷依據(jù)[7]：(1) CMR顯示左室擴張伴有左心室舒張末期容積增加(＞97 ml/m2)；(2)收縮功能減退且LVEF＜35%；(3)冠狀動脈造影顯示無冠狀動脈病變或LGE顯示心內(nèi)膜下無心肌梗死先兆。NIDCM組患者均有充血性心力衰竭，并在臨床癥狀穩(wěn)定狀態(tài)下進行檢查(紐約心臟協(xié)會(NYHA)功能分類＜Ⅲ)。ICM的診斷基于臨床癥狀、實驗室檢查、冠狀動脈造影、心電圖、冠脈CTA、CMR等。入組患者在檢查前均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法

3.0 T磁共振(MAGNETOM Skyra，Siemens Healthineers，Erlangen，Germany)，體部18通道相控陣線圈，聯(lián)合心電門控技術(shù)。電影圖像使用穩(wěn)態(tài)進動快速成像(steady state free precession，SSFP)序列，采集包括三個長軸位(兩腔心、三腔心、四腔心)及一個短軸位。短軸電影掃描范圍包括從基底部至心尖部，必須包全左心室，一般采集8～10層，能夠逐層、全方位顯示左心室壁各節(jié)段心肌運動情況。

主要序列的掃描參數(shù)：(1)于吸氣末采集圖像獲得各切面的SSFP電影序列：TR 45.64 ms，TE 1.43 ms，視野(FOV) 380 mm×380 mm，采集矩陣256×256，F(xiàn)A 47°，層厚8 mm。該序列應用于左室短軸及三個長軸位電影掃描。(2)釓對比延遲增強掃描序列：TR 578 ms，TE 2.02 ms，TI 300～320 ms，F(xiàn)OV 380 mm×380 mm，采集矩陣256×256，F(xiàn)A 20°，層厚8 mm。掃描范圍同電影序列。

1.3 圖像分析與后處理

圖像分析采用后處理Medis軟件(Medis，Leiden，the Netherlands)進行各定量值的測量。左室心肌節(jié)段經(jīng)2名放射科醫(yī)師根據(jù)美國心臟病協(xié)會的17節(jié)段分法[8]進行獨立測量。由于在短軸位上心尖帽不利于觀察，而且測量誤差較大，故本研究分析時排除第17節(jié)段。

(1)雙心室心功能分析：心臟體積和功能參數(shù)是基于在收縮末期和舒張末期手動輪廓的左室心內(nèi)膜和心外膜邊界(乳頭肌除外)得到的。所有參數(shù)根據(jù)體表面積(body surface area，BSA)來標準化。參數(shù)包括左室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)、左室舒張末期心室容積(left ventricular enddiastolic volume，LVEDV)、左室收縮末期心室容積(left ventricular end-systolic volume，LVESV)、左室每搏排出量(left ventricular stroke volume，LVSV)、每分心輸出量(cardiac output，CO)、右室射血分數(shù)(right ventricular ejection fraction，RVEF)、右室舒張末期心室容積(right ventricular end-diastolic volume，RVEDV)、右室收縮末期心室容積(right ventricular endsystolic volume，RVESV)及右室排出量(right ventricular stroke volume，RVSV)。(2)心肌應變分析：在左心室短軸位收縮和舒張末期勾畫心內(nèi)膜及心外膜，通過啟動軟件的特征追蹤動能，自動跟蹤心內(nèi)膜及心外膜的位移來量化左心室心肌的運動情況。與左室不同，右室心肌應變分析是基于四腔心層面，由軟件進行特征追蹤動能，反映心肌整體及節(jié)段應變功能。主要參數(shù)包括左室整體徑向應變(global radial strain，GRS)、環(huán)向應變(global circumferential strain，GCS)、縱向應變(global longitudinal strain，GLS)，左室各節(jié)段的徑向應變峰值(peak radial strain，PSR)、環(huán)向應變峰值(peak circumferential strain，PSC)、縱向應變峰值(peak longitudinal strain，PSL)，右室整體縱向應變(right ventricular longitudinal strain，RVLS)、右室游離壁縱向應變(right ventricular free wall longitudinal strain，RV free wall LS)、右室室間隔縱向應變(right ventricular septum longitudinal strain，RV septum LS)以及各個參數(shù)的應變曲線和牛眼圖(圖1，2)。

1.4 統(tǒng)計方法

本研究所有數(shù)據(jù)均采用S P S S 2 2.0(S P S S，Chicago，IL，USA)軟件進行分析。有序變量均用均數(shù)±標準差()表示；分類變量用頻數(shù)和百分數(shù)表示。兩組間比較采用Shapiro-Wilk檢驗并根據(jù)是否滿足正態(tài)分布選擇獨立樣本t檢驗或者Wilcoxon秩和檢驗。采用Pearson線性相關分析，將兩組的LVEF分別與GRS、GCS、GLS以及GRS、GCS、GLS相互之間進行相關性檢驗，對有顯著差異的參數(shù)進行線性回歸分析。對于RVEF及RV LS采用受試者操作特性(receiver operating characteristic，ROC)曲線分析其對區(qū)分NIDCM及ICM的診斷性能。P＜0.05視為差異具有統(tǒng)計學意義，P＜0.01認為差異具有顯著統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 基本資料

25例NIDCM組和14例ICM組的基本資料見表1。與ICM組相比，NIDCM組LVEF顯著減低(P＜0.001)，LVEDV、LVESV、RVEDV及RVESV均增加(P＜0.05)，RVEF輕度增高但無統(tǒng)計學意義(P=0.86)。

圖1 NIDCM組，男74歲。A：左室乳頭肌水平室間隔中層強化；B：心肌環(huán)向應變參數(shù)牛眼圖；C：心肌徑向應變參數(shù)牛眼圖；D：心肌縱向應變參數(shù)牛眼圖 圖2 ICM組，女，71歲。A：基底部前側(cè)壁基底段透壁強化；B：心肌環(huán)向應變參數(shù)牛眼圖；C：心肌徑向應變參數(shù)牛眼圖；D：心肌縱向應變參數(shù)牛眼圖Fig. 1 A 74-year-old male patient with NIDCM. A: Mid: a linear enhancement rim at the level of the left interventricular septum. B: GCS of the bull's-eye map. C: GRS of the bull's-eye map. D: GLS of the bull's-eye map. Fig. 2 A 71-year-old female patient with ICM. A: Basal: anteroseptal and inferoseptal shows transmural enhancement. B: GCS of the bull's-eye map. C: GRS of the bull's-eye map. D: GLS of the bull's-eye map.

圖3 NIDCM組整體應變值與LVEF之間的關系。A：NIDCM組GCS與LVEF成相關性(r=-0.849，P＜0.001)；B：NIDCM組GLS與LVEF成相關性(r=-0.759，P＜0.001)；C：NIDCM組GCS與GLS成線性相關(r=0.689，P＜0.01) Fig. 3 There is a linear relationship between strain parameters and LVEF in NIDCM. A: GCS and LVEF was correlated in NIDCM group (r=-0.849, P＜0.001).B:GLS and LVEF was correlated in NIDCM group (r=-0.759; P＜0.001). C: GCS and GLS was correlated in NIDCM group (r=0.689, P＜0.01).

2.2 雙心室整體心肌應變

2.2.1 左室整體心肌應變及其與LVEF的關系

左室整體心肌應變分析中，GRS為正值且數(shù)值最大，GCS和GLS均為負值。與ICM組相比，NIDCM組GCS、GLS數(shù)值均明顯減少(P＜0.01)。NIDCM組GRS有輕度降低，但均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)(表2)。

NIDCM組及ICM組左室GRS、GCS、GLS與LVEF的相關性見圖3、4。NIDCM組左室GCS、GLS均與LVEF 呈負相關性(r=-0.849，P＜0.001；r=-0.759，P＜0.001)，GRS與LVEF相關性無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。NIDCM組左室GCS與GLS呈正相關(r=0.689，P＜0.01)，GCS、GLS與GRS相關性均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。ICM組左室GRS、GCS、GLS與LVEF均有顯著的相關性，GRS與LVEF呈正相關性(r=0.735，P＜0.01)，GCS、GLS均與LVEF呈負相關性(r=-0.746，P＜0.01；r=-0.708，P＜0.01)。ICM組左室GCS、GLS與GRS呈負相關(r=-0.676，P＜0.01；r=-0.569，P＜0.01)，GCS與GLS相關性無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。

2.2.2 右室心肌應變

圖5 右室整體縱向應變和右室射血分數(shù)ROC曲線圖Fig. 5 RV LS and RVEF ROC curves.

表1 NIDCM組與ICM組的臨床資料比較Tab. 1 Comparison of clinical data between NIDCM group and ICM group

NIDCM組中22例(88%)患者RVEF是正常的(RVEF＞45%)，僅3例RVEF降低(RVEF＜45%)；ICM組中12例(85.7%)患者RVEF是正常的(RVEF＞45%)，僅2例RVEF降低(RVEF＜45%)。與ICM組相比，NIDCM組RV LS、RV free wall LS、RV septum LS均顯著降低(P＜0.01)(表3)。ROC曲線分析顯示與RVEF (AUC=0.504)相比，RV LS有較好的診斷效能，其最佳診斷截點-30.8，AUC=0.801，敏感度和特異度分別為57.14%、92.00% (圖5)。

2.3 左室LGE陽性節(jié)段與陰性節(jié)段

ICM組共分析224節(jié)段心肌，其中67節(jié)段(29.91%)有延遲強化；NIDCM組共分析400節(jié)段心肌，其中80節(jié)段(20%)有延遲強化。所有患者的所有LGE陽性節(jié)段較陰性節(jié)段PSR、PSC、PSL均降低(P＜0.01)。與ICM組相比，NIDCM組所有LGE陰性節(jié)段的PSR、PSC、PSL均明顯降低(P＜0.001)(圖6)。

表2 NIDCM組與ICM組整體應變差異分析Tab. 2 Analysis of strain parameters in NIDCM group and DCM group

表3 NIDCM組與ICM組右室心肌應變差異分析Tab. 3 Analysis of right-ventricular strain parameters in NIDCM group and DCM group

圖6 NIDCM組與ICM組的左室LGE陽性節(jié)段與LGE陰性節(jié)段差異。A：PRS的LGE陽性節(jié)段與陰性節(jié)段差異分析。B：PCS的LGE陽性節(jié)段與陰性節(jié)段差異分析。C：PLS的LGE陽性節(jié)段與陰性節(jié)段差異分析。**表示P＜0.01，***表示P＜0.001Fig. 6 Differences between LGE-positive and LGE-negative segments of left ventricle in NIDCM and ICM groups. A: Difference analysis of LGE-positive segments and LCE-negative segments in PRS. B: Difference analysis of LGE-positive segments and LCE-negative segments in PCS. C: Difference analysis of LGEpositive segments and LCE-negative segments in PLS. **represents P＜0.01, ***represents P＜0.001.

3 討論

心肌應變是指心肌在心動周期中發(fā)生的形變[9]，在每個心動周期，心臟都進行著復雜的非線性形變，轉(zhuǎn)變?yōu)閼儚埩靠煞譃閺较驊儭h(huán)向應變、縱向應變[10]。這些參數(shù)可準確、客觀地反映心肌功能的變化[11]。目前由于NIDCM和ICM在臨床表現(xiàn)上有重疊且缺乏相對特異性，兩者很難鑒別。自從2009年引入MR-FT以來，這項技術(shù)已經(jīng)應用到越來越多的疾病研究中[12]。由于MR-FT不需要額外的圖像采集，而且涉及快速后處理，因此它很有可能成為評估心肌應變的首選方法[13]。既往文獻報道[14]，MR-FT在臨床上有一定的可行性，并且未來可以取代傳統(tǒng)方法成為定量評估左右心室的新方法。在這項研究中，我們不僅研究兩種疾病雙心室整體的心肌應變而且還研究了局部節(jié)段的應變參數(shù)。

3.1 雙心室心功能及心肌應變參數(shù)分析

目前LVEF被認為是評價左室心功能一個重要的指標，但是單一的LVEF不能代表完整的心功能[15]。本研究顯示，與ICM組相比，NIDCM組LVEF顯著減低，甚至可低至20%以下，這與大多數(shù)報道相符[16]。但我們發(fā)現(xiàn)在ICM組中部分患者(2/12，16.67%)LVEF顯著降低，LVEDV和LVESV也增大，所以對于這部分病人僅憑借常規(guī)心功能參數(shù)很難與NIDCM區(qū)分。在這項研究中，兩組左室整體心肌應變均與LVEF具有顯著線性相關，表明左室整體心肌應變可以用來評估左室的整體功能。因此我們猜測右室的心肌應變是否也能評估右室的功能。在研究中我們發(fā)現(xiàn)NIDCM組RVEDV、RVESV及RVSV較ICM組顯著增加，RVEF有輕度降低但無統(tǒng)計學差異(P=0.86)，說明右室功能障礙在NIDCM中比ICM更常見，且與左室功能障礙更為相似，這與既往文獻相一致[17]。Gulati等[18]研究發(fā)現(xiàn)右室功能的評估對于特發(fā)性的NIDCM非常重要，但這些研究都是通過研究RVEF來反映右室功能障礙。在本研究中，NIDCM組中多數(shù)患者(80%)RVEF尚正常，整體RVEF也顯示正常，但NIDCM組RVLS顯著低于ICM組，似乎表明RV LS比RVEF對于診斷右室功能障礙更加敏感。本研究結(jié)果顯示RVEF對于區(qū)分NIDCM及ICM的診斷價值不大(AUC=0.504)，遠不及RV LS。Pattynama等[19]研究發(fā)現(xiàn)在肺心病的患者中RV LS比RVEF更有診斷價值。

3.2 左室延遲強化的節(jié)段心肌應變分析

對比劑延遲增強掃描對顯示心肌纖維化尤為敏感，NIDCM表現(xiàn)為心室肌壁內(nèi)的線條狀增強，且通常見于室間隔[20]。既往文獻報道釓對比延遲增強掃描技術(shù)是目前檢測梗死心肌的金標準[21]，提示心肌梗死區(qū)的細胞外細胞間質(zhì)擴張，釓對比劑排出時間延長，在LCE上呈現(xiàn)高信號。ICM表現(xiàn)為以心內(nèi)膜下并延展至全層為主的線條狀強化，分布符合冠狀動脈供血區(qū)域的節(jié)段特征[22]。本研究39例患者均符合NIDCM及ICM的延遲強化特征。

本研究結(jié)論得出所有患者的所有LGE陽性節(jié)段較陰性節(jié)段PSR、PSC、PSL均降低，證明LGE對心肌損傷的發(fā)現(xiàn)尤為敏感。與ICM組比，NIDCM組所有LGE陰性節(jié)段PSR、PSC、PSL均明顯降低，說明NIDCM的左室心肌均受損，體現(xiàn)了NIDCM左室彌漫性病變的病理基礎[23]。NIDCM組中所有LGE陽性心肌節(jié)段PSR、PSC、PSL均低于陰性節(jié)段，表明NIDCM組左室不同室壁受損程度不均勻。Henn等[24]和McCrohon[25]認為在一些NIDCM患者中，室間隔中層的延遲強化，與尸檢病理看到的中層纖維化相一致。ICM組中所有LGE陽性心肌節(jié)段PSR、PSC、PSL均低于陰性節(jié)段，說明ICM組的梗死心肌相對于正常心肌來說，已累及到心外膜，與既往研究結(jié)論一致[26]。既往文獻報道，對于ICM，延遲強化范圍與病理上心肌梗死范圍一致，可逆性心肌損傷并未出現(xiàn)延遲強化[27]。其中，LCE陽性節(jié)段的PSL降低最為明顯，推測PSL對心肌缺血診斷相對較敏感。

3.3 本研究局限性

本研究中左室心肌應變分析數(shù)據(jù)的標準差較大，以往文獻中存在著類似情況[28]。NIDCM組中數(shù)據(jù)的標準差比ICM組大，這正是因為NIDCM病人的心肌運動紊亂，在收縮及舒張期心室壁運動的不一致，導致數(shù)值差別過多。

本研究存在著一定的局限性，本組樣本量較少。其次，我們只研究了NIDCM及ICM的雙心室收縮功能，未做舒張功能的研究。除此之外，MR-FT是一項新興技術(shù)，多個軟件并存，雖然能得出相似的結(jié)果，但是數(shù)值并未完全統(tǒng)一，缺少統(tǒng)一的標準。

3.4 結(jié)論

綜上所述，MR-FT技術(shù)能夠從整體和局部兩方面評估NIDCM和ICM的雙心室心功能，尤其在右心室方面分析兩種疾病的不同，為臨床診斷及治療提供更多依據(jù)。

利益沖突：無。