多種快速評估右心室收縮功能方法比較：心臟磁共振多中心研究 ???

羅琳 Ng Ming-Yen 何健龍 陳燕 馬玉佩 賈亦真 沈新

【摘要】目的 比較磁共振評估右心室收縮功能幾種主觀及客觀半定量快速方法的診斷準確性。方法 回顧性分析多中心心臟磁共振（CMR）掃描161例不同疾病及正常志愿者的影像資料，使用右心室射血分數（RVEF）、目測評估、三尖瓣環收縮位移、右心室縮短率、右心室面積變化率（RVFAC）、右心室心肌縱向應變/應變率、右心室心肌徑向應變/應變率分別測量評估右心室收縮功能，統計分析各快速評估方法與傳統方法RVEF的相關性。結果 各快速評估方法在RVEF≥45%者（99例）與RVEF < 45%者（62例）的差異均有統計學意義（P均< 0.05）。ROC曲線結果顯示各快速評估方法對RVEF < 45%均具有較高的診斷準確性，且均具有較高的靈敏度，其中RVFAC的靈敏度、特異度最均衡。結論 CMR快速評估右心室收縮功能的主觀及客觀半定量方法均具有較高的診斷準確性，受過訓練的有經驗醫師可以使用目測評估，經驗欠缺的醫師可以選擇任一種快速半定量方法評估右心室收縮功能，尤以RVFAC為佳。

【關鍵詞】心臟磁共振;快速評估;目測評估;右心室收縮功能;心肌應變;心肌病

【Abstract】Objective To compare the diagnostic accuracy of several subjective and objective semi-quantitative MRI methods for rapid evaluation of the right ventricular systolic function.? Methods The cardiac magnetic resonance （CMR） cine data of 161 patients with different diseases and healthy volunteers from multiple centers were retrospectively analyzed. The right ventricular ejection fraction （RVEF） was measured by traditional golden standard method. Visual evaluation and rapid evaluation of tricuspid annulus systolic displacement （TAPSE）， right ventricular fractional shortening （RVFS）， right ventricular fractional area change （RVFAC）， right ventricular longitudinal strain （RVLS） / strain rate （RVLSSR） and right ventricular radial strain （RVRS） / strain rate （RVRSSR） were performed to assess the right ventricular systolic function. The correlation between the rapid evaluation method and traditional golden method was statistically analyzed. Results The TAPSE， RVFS， RVFAC， RVLS， RVLSSR， RVRS and RVRSSR significantly differed between RVEF≥45% （n = 99） and RVEF < 45% （n = 62） in patients with different diseases and healthy volunteers （P < 0.05）. Each rapid measurement method evaluated by ROC curve had relatively high diagnostic accuracy and sensitivity when RVEF < 45%. The sensitivity and specificity of RVFAC were the most balanced. Conclusions All subjective and objective semi-quantitative methods for rapid evaluation of the right ventricular systolic function by CMR have relatively high diagnostic accuracy. The trained experienced doctors can perform visual evaluation. Inexperienced doctors can choose any semi-quantitative rapid method to quickly evaluate the right ventricular systolic function， preferably the RVFAC.

【Key words】Cardiac magnetic resonance;Rapid assessment;Visual evaluation;Right ventricular systolic function;Myocardial strain;Cardiomyopathy

在多種心臟疾病中，右心室收縮功能是心血管疾病發病率和病死率的獨立預測指標[1]。心臟磁共振（CMR）已經成為評價右心室收縮功能的金標準。通常在無瓣膜反流情況下根據左、右心室每搏輸出量相等原則先行評估左心室功能以使右心室收縮功能更準確，而由于右心室底部解剖結構的特殊性及復雜性、右心室心肌較薄，勾畫困難，耗時較長，需要規范、專業培訓才能準確評估右心室收縮功能，對于臨床工作是個很大的負擔[2]。盡管人工智能的應用已能逐步減輕醫師的工作量，但大部分人工智能仍在研究中未廣泛應用于臨床。因此，尋求簡便、快速且準確評估右心室收縮功能的方法仍然非常必要。本中心既往已對原發性心肌病的右心收縮功能進行過快速評估研究，初步取得較好的結果[3]。本研究在原有的研究基礎上進行多中心、多機型、不同場強磁共振對多種不同的疾病及正常志愿者進行研究，使用原有的快速評估右心室收縮功能方法，同時結合近年來熱門的心肌應變（strain）技術評估右心室收縮功能，以探尋廣泛適用于評估右心室收縮功能的快速方法。

對象與方法

一、研究對象

回顧性分析了2015年3月至2019年6月在香港大學深圳醫院及香港大學李嘉誠醫學院2個中心3部不同機型及場強行CMR檢查的250例各種不同疾病的CMR圖像，排除標準為：圖像質量不佳（呼吸運動、心律失常）、瓣膜嚴重返流或其他原因所致右心室游離壁顯示不清的病例，共入組161例病例[包含148例不同疾病患者及13名正常志愿者，其中男5名、女8名，年齡（35±15）歲]，男110例、女51例，年齡（50±16）歲。所有病例在CMR檢查前均簽署了知情同意書。本研究經香港大學深圳醫院醫學倫理委員會批準。

根據文獻標準及指南，右心室收縮功能的金標準為磁共振右心室射血分數（RVEF），右心收縮功能下降定義為RVEF < 45%。將入組患者分成RVEF < 45%組（ 62例）和RVEF ≥ 45% 組（99例）。患者一般資料見表1。

二、檢查設備與方法

1.圖像掃描

在香港大學深圳醫院，100例病例使用德國西門子 Avanto 1.5T 磁共振進行掃描，聯合6通道表面相控陣線圈和相對應的2 ～ 3個脊柱相控陣線圈進行了常規心臟的定位、掃描。電影序列（包括二腔心電影、三腔心電影、四腔心電影、包含左心室及右心室從心底部至心腔部層面的短軸電影）采用回顧性心電門控平衡式穩態自由進動梯度回波（SSFP）序列掃描。共采集25個期相，短軸電影根據心臟大小采集8 ～ 13個層面不等，其他電影序列各一層。掃描參數為：短軸電影層厚8 mm，層間距0 mm，矩陣192×100，時間分辨率40 ms，空間分辨率1.7 mm×1.7 mm，TR 2.63 ms，TE 1.1 ms，翻轉角77°。

在香港大學李嘉誠醫學院，34例病例采用飛利浦Achieva 3.0T磁共振，27例病例采用GE 1.5T Signa HDX磁共振。均行左心室二腔心、三腔心、四腔心、右心室二腔心、三腔心及包含左右心室的短軸電影序列掃描。電影序列采用回顧性心電門控平衡式穩態自由進動梯度回波（SSFP）序列，在呼氣末采集圖像。層厚8 mm，層間距0 mm，時間分辨率平均27 ～ 30 ms，空間分辨率1.43 mm×1.43 mm，TR 3.4 ms，TE 1.5 ms，翻轉角77°。共采集25個期相，根據心臟大小采集8 ～ 13個層面不等。

2.圖像后處理

所有圖像均導入CVI42后處理軟件（Circle Cardiovascular Imaging， Calgary， Canada），在各個電影序列上觀察左、右心室的運動，確定左室舒張末期、收縮末期、右心室舒張末期、收縮末期，然后分別進行各種方法的測量。

2.1 CVI42 短軸電影心功能后處理界面

分別在左心室舒張末期、收縮末期勾畫左室心內膜（不包括乳頭肌）、心外膜，以舒張末期、收縮末期心肌質量指數相等為標準的條件下計算LVEF和左心室每搏輸出量（LVSV）;分別在右心室舒張末期、收縮末期勾畫右心室心內膜（不包括乳頭肌），根據四腔心電影序列檢查定位線確定心底部層面，并參照右心室二腔心、三腔心電影確定右心室與右心房的分界、右心室流出道及肺動脈瓣的位置以確定勾畫右心室腔的輪廓，以LVSV與右心室每搏輸出量（RVSV）相等的標準（允許5%的誤差）計算準確的RVEF[4]。

2.2 CVI42 Viewer界面測量TAPSE及RVFS

觀察四腔心電影，分別測量舒張末期右心室心尖至三尖瓣環側面距離（LengthED）和收縮末期右心室心尖至三尖瓣環側面距離（LengthES），以LengthED-LengthES計算三尖瓣環收縮位移（TAPSE）及右心室縮短率（RVFS），RVFS= TAPSE/LengthED。

2.3 CVI42 Viewer界面測量RVFAC

觀察四腔心電影，分別測量右心室舒張末期面積（RV areaED）和右心室收縮末期面積（RV areaES），計算右心室面積變化率（RVFAC），RVFAC =（RV areaED - RV areaES）/ RV areaED。

2.4 CVI42 Tissue tracking界面上進行右心室2D心肌應變分析

在四腔心電影舒張末期勾畫右心室心內膜及游離壁的心外膜，Tissue tracking自動追蹤分析右心室游離壁的應變，獲得右心室縱向應變（RVLS）、右心室縱向收縮應變率（RVLSSR）、右心室徑向應變（RVRS）、右心室徑向應變率（RVRSSR），測量值均取絕對值（圖1）。

2.5 目測評估

由2名有4年以上專門從事心臟磁共振診斷工作并取得國際心血管磁共振協會（SCMR）二級（Level Ⅱ）認證的放射科醫師分別在不知道患者資料的情況下觀察所有能提供相關右心室信息的圖像（包括四腔心電影、短軸電影），對各個病例的右心室收縮功能進行目測評估，目測評估RVEF < 45%記為 “1”， RVEF≥45%記為“0”。

三、統計學處理

使用STATA 14 （StataCorp， College Station， TX， USA）對所有數據進行統計學分析。符合正態分布的連續變量以表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗。計數資料用例（%）表示，組間比較用χ2檢驗或者Fisher確切概率法。采用Pearson或Spearman秩相關分析變量間的相關性。采用受試者工作特征（ROC）曲線分析各評估方法的靈敏度、特異度、陽性預測值、陰性預測值及各半定量方法的閾值，并用Kappa分析診斷一致性。P < 0.05表示差異有統計學意義。

結果

一、RVEF≥45%組和RVEF < 45%組一般資料比較

RVEF≥45%組和RVEF<45%組比較，性別、身高、體表面積、缺血性心肌病比例、非缺血性擴張性心肌病比例、肥厚性心肌病比例比較差異均有統計學意義（P均< 0.05），其他資料比較差異均無統計學意義（P均> 0.05），具有可比性。

二、各種測量右心室收縮功能參數比較

161例患者分成RVEF≥45%組和RVEF<45%組，各種測量右心室收縮功能參數見表2。

三、ROC曲線評估結果

各快速測量方法診斷RVEF < 45%的曲線下面積（AUC）、靈敏度、特異度、陽性預測值、陰性預測值及RVEF < 45%時相應閾值、診斷一致性分析見表3。

各種快速評估右心室收縮功能方法除RVLSSR（AUC = 0.79） 外，其他測量方法的AUC均大于0.8。其中RVFS、RVFAC及醫師1的診斷準確性最高（AUC分別為0.92、0.94、0.91），與其他參數的AUC比較差異均有統計學意義（P < 0.01），三者之間比較差異無統計學意義（P > 0.05）。

右心室心肌應變各參數與RVEF具有中等程度的一致性（Kappa值0.48 ～ 0.58），其余快速評估右心室收縮功能參數均與RVEF具有中等-高度的一致性（Kappa值均> 0.6）。醫師1具有最均衡的靈敏度（88%）和特異度（94%），與RVEF的診斷一致性最高（Kappa值 = 0.83）。

四、各快速評估右心室收縮功能參數與RVEF相關性

TAPSE、RVFS、RVFAC、RVLS、RVLSSR、RVRS、RVRSSR各參數經檢驗均符合正態分布，Pearson相關分析顯示TAPSE、RVFS、RVFAC、RVLS、RVLSSR、RVRS、RVRSSR與RVEF均呈正相關（r分別為0.626、0.748、0.800、0.657、0.550、0.639、0.671，P均< 0.001）;目測分析為分類變量，不符合正態分布，使用Spearman秩相關分析醫師1、醫師2與RVEF的相關性，rs分別為0.793、0.756，P均< 0.001。

討論

快速右心室收縮功能評估方法包括主觀目測評估及各種客觀定量/半定量方法。本研究分析了161例病例（包括148例不同疾病患者及13名正常志愿者）在多中心、不同機型場強的磁共振圖像，對比右心室收縮功能快速評估方法與金標準的診斷準確性和相關性研究。

在本研究中，2名有經驗的醫師目測回顧分析了右心室的所有專用電影圖像（四腔心、短軸、右心室兩腔心、三腔心電影），包括他們對RVEF的視覺估計中的三尖瓣環運動程度。與其他方法相比，目測評估表現出了良好的診斷準確性（AUC分別為0.91、0.84），且與金標準的評估有較強的一致性（Kappa值分別為0.83、0.72）。但本研究中的2名醫師均為有4年以上CMR診斷、后處理經驗并一直從事CMR診斷工作，沒有對經驗較少的診斷醫師進行評估。

根據本研究統計分析結果：客觀半定量的方法中，當閾值TAPSE < 17 mm、RVFS < 15.4%、RVFAC < 36.3%、RVLS < 19.7%、RVLSSR < 1.1、RVRS < 32.6%、RVRSSR < 2.01時可反映右心收縮功能不全（RVEF < 45%）。

TAPSE和RVFS提供了較高的診斷準確性，與RVEF的診斷呈中等程度一致性，相關性分析表明與RVEF強相關。其中RVFS更好，且其靈敏度和特異度均更高，這一結果類似于Robin等[5]的研究，可能是因為RVFS比TAPSE對負荷的依賴性更小。

結果表明與TAPSE和RVFS相比，CMR RVFAC是一種更好的評估患者RVEF的指標，RVFAC的 AUC高達0.94，且有較高的診斷靈敏度和特異度，最為均衡。與筆者既往研究類似，與其他相關文獻報道結果類似，即選擇RVFAC評估右心室收縮功能時出錯的機會較少，可能與RVFAC同時包含了右心室長軸方向運動及游離壁向心腔內運動變化有關[3， 6-9]。

本研究中心肌應變CMR組織追蹤（CMR-TT），利用心肌應變和應變率等參數評估心肌縱向、徑向應變，理論上反映了生理狀態下右心室泵功能本質為縱向縮短和具有類似重要性的徑向運動[10-12]。但本研究結果顯示盡管RVLS、RVLSSR、RVRS、RVRSSR的診斷準確性均較好，卻較其他快速測量方法診斷準確性低，筆者認為可能與其每個參數只反映右心室心肌其中一種方式的運動有關，而其他方法反映右心室整體運動同時包含參與右心室收縮的多種因素。CMR-TT各參數與RVEF診斷一致性一般，與Gertz等[13]研究類似。相關性分析顯示各參數均與RVEF呈強相關（除RVLSSR與RVEF呈中等程度相關），文獻報道CMR-TT與RVEF中度相關[14-15]。與strain的其他技術如心肌標記（Tagging）、應變編碼和位移編碼自旋回波（DENSE）相比，CMR-TT后處理要求較低，因此可以使用CMR-TT對右心收縮功能進行快速評估[9]。本研究不足之處：為回顧性分析，樣本量不夠大，有一定的偏倚，多中心、多機型的研究能部分彌補此部分不足。

綜上所述，快速評估右心室收縮功能的主觀、客觀半定量CMR方法均具有較好的診斷準確性。對右心收縮功能的快速評估，受過CMR診斷規范訓練有經驗的醫師目測評估最為簡便，而經驗欠缺的醫師可選用RVFAC、RVFS等半定量的方法。CMR-TT心肌應變分析需特殊的后處理軟件，右心收縮功能的整體評估并不比其他方法有優勢，但如有此后處理軟件，可以作為評估右心室心肌不同層次、方向、節段運動評估的補充，可根據疾病的需求選用。

參 考 文 獻

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（收稿日期：2019-11-18）

（本文編輯：楊江瑜）