磁共振心肌組織追蹤技術定量評估擴張型心肌病左心室心肌應變力的價值

李舒曼，程敬亮，張勇，張文博，金紅瑞，靳雅楠

擴張型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)是原發性心肌病最常見的類型[1]，是導致心力衰竭的第三大原因。左心室擴大和收縮功能障礙是眾所周知的病理生理學表現，其特征是在沒有重負荷條件下(如高血壓、瓣膜病)或足以引起整體收縮功能損傷的缺血性心臟病的情況下，左心室增大和功能減弱[2]。DCM是一種讓心血管疾病發病率和死亡率顯著增加的心肌病，其臨床病程往往不同，從無癥狀患者到頑固性心力衰竭或心律失常而引起猝死[3]。盡管目前治療手段有所提升，但其5年死亡率仍高達20%，提示評估DCM患者個體風險的難度。而左心室心肌收縮力是一個強有力的結果預測因子[4]，因此，能早期發現左心室收縮功能失常的技術對DCM的早期診斷及治療效果的評估有重要作用。以往常依靠射血分數來評價左心功能，本研究采用磁共振心肌特征追蹤成像(magnetic resonance myocardial feature tracking，MR-FT)技術[5]，對DCM患者組與正常對照組整體心肌在縱向、徑向和周向三個方向上的峰值應變力進行定量研究，并探索其與常規獲得的心功能參數之間的相關性。

材料與方法

1.一般資料

2017年1月-2018 年12月在本院連續性搜集DCM患者60例，男32例，女28例，年齡23～79歲，平均(46.37±13.67)歲。DCM患者入選標準基于1995年國際社會和心臟病學聯合會標準：所有DCM患者具有收縮功能損害(左心室射血分數LVEF<50%)。排除標準：具有重大心血管疾病、瓣膜病、高血壓心肌病、先天性心臟病等。同時招募76名健康志愿者，男38例，女38例，年齡27～75歲，平均(42.51±11.60)歲，均無心血管疾病史，體格檢查、心電圖及超聲心動圖及心臟磁共振圖像均正常。本研究經本院倫理委員會審核批準，所有受檢者均知情并簽署知情同意書。

2.MRI掃描方案

采用Siemens Skyra 3.0T MR掃描儀，18通道表面相控陣線圈，MRI兼容PERU心電門控板，Medrad SS3.0 MR高壓注射器。對比劑采用馬根維顯(德國先靈公司)。被檢者平靜狀態，心律齊，檢查前訓練被檢者呼氣末屏氣。心臟電影成像掃描：首先使用快速小角度激發成像序列進行心臟形態掃描，快速取得心臟橫軸面、矢狀面、冠狀面圖像；然后在心臟矢狀面圖像上定位掃描，獲得覆蓋心尖至主動脈根部的心臟假短軸位圖像。采用Siemens DOT定位方法，在心臟假短軸位圖像上分別將定位坐標放置于左心房中心、主動脈根部、右心室角、二尖瓣中心和心尖位置，于屏氣狀態下即可快速掃描取得標準左心室長軸二、三、四腔心定位圖像。左心短軸定位掃描一般取6～12層，定位線垂直于心尖至二尖瓣中點的連線。心臟電影成像采用真實穩態自由進動序列，對左心室長軸(二、三、四腔心)及短軸逐層掃描，掃描主要參數：TR 45.64 ms，TE 1.43 ms，FA 80°，層厚8 mm。

3.圖像處理分析

圖像掃描完成后傳送至后處理工作站，分析軟件采用Circle Cardiovascular Imaging CVI 42。左心功能處理：在逐層左心室短軸層面連續性圖像中，選取心腔最大面積者為舒張末期圖像，心腔最小面積者為收縮末期圖像。采用半自動法逐層勾畫左心室短軸位舒張末期及收縮末期圖像的心內膜和心外膜輪廓(排除乳頭肌及血池，圖1)，軟件可生成所需左心室各項心功能參數：射血分數(ejection fraction，EF)、舒張末期容積(end-diastolic volume，EDV)、收縮末期容積(end-systolic volume，ESV)、每搏出量(stroke volume，SV)、排出量(cardiac output，CO)、左心指數(cardiac index，CI)。所有圖像均采用雙盲法對比處理分析，由2名經驗豐富的醫師獨立完成，當存在意見不同時經討論達成一致。全局左室應變力(圖2)：全局徑向峰值應變(global peak strain radial，GPRS)，周向峰值應變(global peak strain circumferential，GPCS)，縱向峰值應變(global peak strain long，GPLS)。

4.統計學方法

采用SPSS 25.0進行統計學分析。連續變量表示

為平均值±標準差，分類變量表示為頻率和百分比。所有數據均通過Kolmogorov-Smirnov檢驗進行正態分布檢驗。評估DCM患者左心室應變參數與正常對照組之間的差異，符合正態分布者采用Studentt檢驗，不符合正態分布者采用Mann-WhitneyU檢驗；采用Spearman相關性分析評估左心心功能參數與左心室應變參數的關系。以P<0.05為差異具有統計學意義。

結 果

1.臨床特征

60名DCM患者中，32名為男性(53.3%)，28名女性(46.7%)。年齡23～79歲，平均46.37歲。76名健康志愿者中，男38名(50%)，女38名(50%)，年齡27～75歲，平均42.51歲。與對照組相比，DCM患者的左心功能參數(EF、SV、CO、CI)顯著降低，而左室EDV、ESV明顯增加(P<0.05)。

表1 DCM患者與志愿者臨床特征

2.全局應變力

DCM患者的全局應變幅度顯著低于對照組(P<0.001，表2)。DCM患者和健康志愿者的GPRS分別為(7.22±3.03)%、(52.75±28.52)%，GPCS分別為(-5.51±2.33)%、(-20.89±4.05)%，GPLS分別為(-3.71±2.11)%、(-14.52±2.75)%。

3.左心功能參數與應變力的相關性分析

GPRS與GPCS呈高度負相關(R=-0.867，P<0.01)，EF與GPRS呈中度正相關(R=0.689，P<0.01)，SV、CO、CI與GPCS呈輕度相關(R=0.456，P<0.01；R=0.429，P<0.01；R=0.397，P<0.01)；EF與GPCS呈中度負相關(R=-0.619，P<0.01)；GPLS與GPRS、GPCS呈輕度負相關(R=-0.472，P<0.01；R=0.471，P<0.01),EF與GPLS呈輕度負相關(R=-0.327，P<0.05)。

表2 DCM患者與正常志愿者全局峰值應變力

GPRS：全局徑向峰值應變, GPCS: 全局周向峰值應變，GPLS: 全局縱向峰值應變。

討 論

心血管磁共振是一種成熟的評估室壁運動的方法，它可以較為準確的定義心內膜邊界并可以與其他技術相結合，在一站式掃描中進行全面、無輻射的心臟評估，目前對室壁運動的評估主要依靠視覺觀察，但這受到觀察者間差異的限制[6]。以前，磁共振標記成像是評估心肌應變的參考標準。但是，磁共振標記成像需要掃描特定序列和使用專用的處理軟件，以及繁瑣耗時的手動分析，這使得其常被排除于臨床應用之外[2]。因此需要允許穩定快速的定量評估室壁運動的替代方法[6]。心肌特征追蹤成像主要優點之一是不需要額外掃描序列或標記目標，可直接應用于自由穩態進動電影序列，測量整體和節段的左室力學指標，具有快速、半自動和可重復性的優點。MR-FT具有較高的空間和時間分辨力，比斑點跟蹤超聲心動圖更準確，可提供周向、徑向和縱向心室壁應變的測量[5，7]。目前，CMR-FT已應用于不同的心肌病[8-9]，可以簡單快速量化左心室功能，有望在心臟病學領域實現新突破。

筆者研究發現DCM患者左室EF、SV、CO、CI降低，EDV、ESV增加，提示左心室增大，收縮舒張功能受損，這與DCM的病理特征一致。在臨床環境中，心肌應變力是對心室收縮期間纖維長度變化較為敏感的參數，因此，它被用于評價DCM患者的心肌機械運動和變形情況[2]。左心室包括縱向肌束及周向肌束。縱向肌束主要位于心內膜以及心外膜，起源于基底部，環繞心尖再折返回基底部，形成螺旋結構。二者之間則存在環繞心室軸位的周向肌束[10]。肌纖維收縮產生縱向、周向和徑向上應變力的改變，可以此來表示復雜的心肌變形。本研究發現DCM患者的GPRS、GPCS和GPLS顯著降低，這意味著左室整體功能損傷，與既往文獻報道一致[1]，可能由于擴張性心肌病的主要特征之一為左室呈球形擴大，其縱向、周向肌束角度從縱向趨向于水平，導致其縱向、周向峰值應變力減小，從而降低心內膜的氧耗并增加心內膜下血流量。此外，在DCM的進展期間LV心肌變薄以及LV充血導致的LV壓力增加，都可能是降低心肌應變力的因素[2,11]。筆者還發現損傷程度在每個方向都不一樣。GPRS的改變超過GPCS和GPLS，表明DCM患者在左心室的徑向方向上具有更嚴重的損傷。可能由于肌小節的收縮發生在肌纖維方向，所以主動收縮只是縱向和周向的，徑向增厚則由纖維重排產生，是縱向和周向共同作用的結果[1]。

本研究結果顯示，對照組平均GPCS為-20.89%，與之前發表的結果一致，DCM患者組中GPCS的平均值約-5.51%，平均EF約14.97%，與既往的結果[1,12]相比(平均EF值26.4%，GPCS約-12.7%)，本研究結果提示疾病的嚴重程度更高，應變力改變程度可能與DCM患者心肌功能障礙嚴重程度相關。因此，筆者進一步進行了EF與三個方向上應變力參數的相關性分析，顯示EF與GPRS、GPCS、GPLS具有一定相關性，這是由于而周向運動產生旋轉力，是左室收縮、射血過程中的關鍵，而縱向運動產生的每搏輸出量約占60%[3,13]，GPCS與GPRS高度相關，提示徑向心肌增厚可能與周向運動關系更為密切，三者共同作用促進心臟射血。

因此，筆者認為心肌特征追蹤成像不僅可以定量分析室壁力學改變，還可顯示出心肌疾病的嚴重程度，可為評估正常心肌和DCM患者的心肌功能障礙提供定量參數，在早期識別左室心肌功能障礙及評估疾病進展階段方面有重大意義，也在一定程度上明確了應變力與心肌纖維走行之間的關系。

本研究具有一定局限性。首先，這是一項小樣本單中心的觀察性研究，因此樣本數量較少，可能限制了研究整體的代表性。此外，雖然本研究顯示出較高的觀察者內和觀察者間的重復性，然而所有的左室應變測量都采用CVI 42軟件進行。最近有報告指出不同MR-FT供應商的軟件測量的LV應變參數，不能排除存在應變測量的顯著差異，且目前不同軟件的MR-FT值不能相互通用[14]。因此將不同供應商的軟件測量的LV應變參數標準化，是一種具有可行性的解決方案，減小彼此之間的差異，提高LV應變參數間進行比較的可行性。雖然，本研究結果需要后續研究的支持并進一步了解該工具的相關性，MR-FT在DCM患者臨床常規心臟磁共振的診斷和風險預測中的應用在不久的將來可能會成為現實。