心臟MR初始T1值及組織追蹤技術在心肌淀粉樣變和肥厚型心肌病的初步應用價值

胡翀，束晶葦，趙韌，李小虎，王婷婷，趙玲玲，俞宏林，李仁民，王玉萍，劉斌，余永強

心肌淀粉樣變性(cardiac amyloidosis，CA)是由淀粉樣蛋白纖維在心肌組織中聚集引起的一種具有特征性、進行性、限制性和浸潤性特征的心肌疾病[1]。然而，由于CA和肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)類似，心肌常呈肥厚表現，使得對兩者鑒別診斷較為困難，有報道CA誤診率甚至高達35%[2]，所以早期準確地診斷CA對于臨床干預至關重要。CA診斷的金標準是心內膜活檢，由于其具有侵入性且假陰性率高，因此無創影像學診斷在CA診斷中起到重要的作用。T1-mapping和心臟磁共振組織追蹤技術(cardiac magnetic resonance tissue tracking，CMR-TT)作為近年來心臟磁共振新興成像技術，由于無需注射對比劑而被廣泛地應用于各種心肌疾病研究中。T1-mapping技術可以定量測量每一體素的縱向弛豫時間，初始T1值可以反應心肌纖維化的情況。CMR-TT技術是基于心臟電影圖像，從縱向、周向和徑向三個維度對心肌應變進行分析，反映目標心肌的收縮舒張功能。本研究通過比較HCM和CA的初始T1值和心肌應變參數的差異，旨在有效鑒別上述兩種疾病。

材料與方法

1.一般資料

回顧性分析2018年11月-2020年8月安徽醫科大學第一附屬醫院心臟淀粉樣變性患者14例(男5例)，肥厚型心肌病患者16例(男8例)，選擇同一時期無器質性及功能性心臟病的健康對照組16例(男6例)。所有入選者均行心臟磁共振檢查。CA入組標準[3]為經心內膜活檢證實淀粉樣變性或超聲心動圖提示心臟呈淀粉樣變性且在心外其他器官活檢證實淀粉樣變性。HCM入組標準[4]為：超聲心動圖測量室間隔或左心室壁厚度≥15 mm，或有明確家族史者厚度≥13 mm，排除負荷增加等其他原因造成的左心室壁增厚。本研究為回顧性分析，經醫院倫理委員會批準研究免除患者簽署知情同意書。

2.檢查方法

采用Philips 3.0T磁共振掃描儀進行檢查。采用16通道表面相控陣心臟線圈和心電門控技術。受試者靜息狀態下平臥位，采集序列包括：電影序列：SSFP方法采集的二腔心、四腔心、左室流出道及從基底部到心尖部短軸電影序列；T1-mapping序列：屏氣狀態下采用改良Look-Locker反轉恢復序列((Modified Look-Locker Inversion recovery，MOLLI)實現，采集左心室基底部、乳頭肌層及心尖部各一層圖像。所采集圖像層厚：8 mm，FOV 320 mm×320 mm。使用CVI42軟件CMR-TT模塊于電影序列分析總體長軸應變(global longitudinal strain，GLS)、總體周向應變(global circumferential strain，GCS)、總體徑向應變(global radial strain，GRS)并繪制左心室應變曲線。T1-mapping模塊定量測量每一層面及總體初始T1值。

3.統計學方法

結 果

1.一般結果

所有計量資料經正態性檢驗后均符合正態分布。HCM組平均年齡(59.19±12.43)歲，CA組平均年齡(58.36±8.66)歲，健康對照組年齡(54.69±8.22)歲，三組年齡、性別比較差異無統計學意義。CA組室間隔厚度為(16.58±2.49)mm，射血分數(ejection fraction，EF)值為(45.77±10.77)%；HCM組室間隔厚度為(20.75±4.58)mm，EF值為(63.95±5.93)%。兩組間差異有統計學意義(表1)。

表1 HCM組、 CA組患者及健康對照組人群的一般臨床資料及影像學檢測結果

圖1 a～c)分別為典型HCM患者基底部、乳頭肌部及心尖部T1-mapping偽彩圖；d～f)分別為典型CA患者基底部、乳頭肌部及心尖部T1-mapping偽彩圖；g～i)分別為健康對照者基底部、乳頭肌部及心尖部T1-mapping偽彩圖。

2.初始T1值

HCM組總體初始T1值為(1329.14±40.19)ms，CA組總體初始T1值為(1455.68±153.23)ms，健康對照組總體初始T1值為(1305.97±49.83)ms，CA組總體初始T1值大于HCM組及健康對照組，HCM組與健康對照組差異無統計學意義。三組基底部、乳頭肌部及心尖部對應初始T1值比較結果與總體初始T1值類似，CA組初始T1值均大于HCM組及健康對照組，HCM組各層初始T1值與健康對照組差異無統計學意義。各組自身基底部、乳頭肌部、心尖部三層比較差異無統計學意義(PHCM=0.985，PCA=0.895，P健康對照組=0.098)，見圖1、表2。

3.心肌應變

CA組、HCM組與健康對照組比較GLS差異有統計學意義，前兩組GLS應變小于健康對照組。CA組GRS小于HCM組 ，HCM組GRS與健康對照組差異無統計學意義。CA組、HCM組與健康對照組GCS兩兩比較差異均有統計學意義，GCSCA

4.初始T1值及心肌應變各參數對HCM及CA鑒別診斷價值

各參數ROC曲線分析結果見圖3。總體及各層面初始T1值(AUC>0.8，P<0.001)鑒別價值均優于心肌應變各參數(AUC為0.629～0.786，P為0.003～0.24)?？傮w和心尖部初始T1值(AUC=0.867，P=0.0001)優于乳頭肌部(AUC=0.839，P=0.0002)和基底部初始T1值(AUC=0.821，P=0.0007)，總體和心尖部初始T1值最佳截斷值分別為1381.33ms、1415.48ms，大于截斷值傾向于CA，小于截斷值則傾向于HCM，敏感度為85.71%，特異度為100%。

心肌應變參數中，3D GCS(AUC=0.786，P=0.003)最佳截斷值為-15.23%，小于該值傾向于診斷為CA，反之則傾向于HCM，敏感度為85.71%，特異度為81.25%。3D GRS(AUC=0.786，P=0.003)最佳截斷值為21.75%，小于21.75%傾向診斷為CA，反之則傾向HCM，敏感度為100%，特異度為68.75%。3D GLS鑒別診斷效能不高(AUC為0.661，P=0.12)。

圖2 a～c)分別為通過心臟磁共振組織追蹤技術繪制的典型HCM患者GLS、GRS及GCS曲線圖；d～f)分別為典型CA患者GLS、GRS及GCS曲線圖；g～i)分別為健康對照者GLS、GRS及GCS曲線圖。

表2 HCM組、CA組患者及健康對照組人群各層及整體心肌初始T1值分析結果

表3 HCM組、CA組患者及健康對照組人群三維左心室峰值應變的分析結果 (%)

討 論

心肌纖維化是各種心肌病發展過程中的重要環節。傳統觀察纖維化方法是通過注射釓對比劑觀察延遲強化(late gadolinium enhancement，LGE)方式，但LGE通常只是反映局灶性纖維化，而對于心肌彌漫性纖維化不夠敏感，而且CA患者腎臟往往受累，使用對比劑有進一步加重腎纖維化的風險。而T1-mapping技術無需使用對比劑，通過測量心肌的縱向弛豫時間，定量地反映心肌纖維化情況。本研究結果中顯示CA組初始T1值大于HCM組及健康對照組，HCM組與健康對照組無明顯差異，提示CA組纖維化程度高于另外兩組，這可能是由于淀粉樣物質廣泛沉積于心肌間質使得心肌肥厚且纖維化程度增加，而HCM僅是心肌細胞的增大導致心肌肥厚而沒有大量異常物質沉積，纖維化程度通常不會呈現出彌漫性表現。這一結果與Martinez等[5]結果類似，但其研究結果CA組與HCM組初始T1值小于本研究結果，這種差異可能是由于其掃描機器場強是1.5T而本研究是3.0T，組織T1-mapping隨著場強增高而增大所導致。針對這一差異，許多研究提出細胞外容積(extracelluar volume fraction，ECV)更具有普適性，但本研究中由于部分CA組患者已經出現腎功能不全，未注射對比劑，無法測量ECV值。早期CA收縮功能沒有明顯降低(heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF)，到中晚期才會出現EF下降，心肌受累的順序一般是從基底部到心尖部[6]。本研究中CA組基底部、乳頭肌部及心尖部初始T1值均有增高且三個部位無顯著差異(F=0.112，P=0.895)，表明心肌纖維化程度重，心肌廣泛受累，這與CA 組EF值下降(45.77%)對應，提示CA組患者大部分位于中晚期。

圖3 a)各種心肌應變指標對于HCM和CA鑒別診斷價值的ROC曲線；b)各層面及整體初始T1值對HCM和CA鑒別診斷價值的ROC曲線。

左心室舒縮形變功能是左心室三層心肌纖維結構合力完成，這三層結構分別是心內膜下心肌層、中間心肌層和心外膜下心肌層，各層心肌纖維根據它們自身的角度不同對各個方向應變的影響不同。與心肌長軸方向平行的心內膜下心肌層主要影響心肌縱向應變，斜行走形的心外膜下心肌主要貢獻于周向應變，徑向應變是各層心肌共同縮短的一種表現，有研究表明復雜而精細的左室壁結構可以使心肌纖維僅短縮15%時，左心室容積變化高達60%[7-8]。測量應變有二維(2D)及3D兩種形式， 2D應變是在短軸或者長軸平面追蹤下心肌組織體素的運動,在追蹤過程中不涉及三維重建；而3D應變則是在短軸和長軸圖像的基礎上重建三維結構,利用3D算法定量心肌形變，3D可以減少諸如由平面位移變形造成的偽影，所以本研究中只涉及到3D 應變[9]。CA和HCM兩組3D GCS、3D GLS應變值及CA組GRS均低于對照組，表明這兩種疾病對心肌纖維收縮功能都有影響，CA組GRS及GCS值低于HCM組，表明心肌中外層CA組損害更大，可能是由于更多的淀粉樣纖維蛋白物質積聚于此。這一結果與Jung等[10]研究結果類似，且該研究中提出了RS的準確性最高的結論(AUC=0.898，P<0.001)。在Oda等[11]研究中，其以LGE作為金標準，對61名CA患者利用周向應變值作為診斷指標，結果顯示敏感度、特異度和符合率分別達到93.8%、69.2%和88.5%，提示CS對于診斷心肌淀粉樣變亦有較高的參考價值。本研究中CA組與HCM組GLS比較差異無統計學意義，鑒別價值低(AUC=0.629、0.661，P均>0.05)，但在Williams等[12]對45名CA患者及19名HCM患者研究中，GLS及基底部LS具有明顯差異性，造成這一結果不同的原因可能是本研究中HCM患者心內膜下心肌層已有所受累，在以后研究中有待證實。

三組受試者應變曲線有所差異，CA患者由于收縮功能降低，且疾病的限制性導致舒張功能降低，導致曲線呈一種緩升緩降形態。而HCM患者曲線上升階段較對照組稍緩一些，可能是由于左室流出道出現了一定的梗阻性所致，舒張期則與健康對照組表現無異。對照組舒縮功能良好，表現為速升速降趨勢。

本研究有一定的不足之處：①研究對象人數較少，且本研究中HCM組室間隔的厚度大于CA組，給T1-mapping 值結果帶來一定的選擇性偏倚，尚需更大的樣本來證實實驗結果；②本研究僅對左心室應變及初始T1值進行研究，但右心室、心房應變及T2值等其他參數對于鑒別診斷兩類疾病的價值還需進一步探究；③由于大多數CA患者未做質譜分型，探究不同類型的CA(如ATTR、AL型)的各項參數差異，以求通過磁共振更具體診斷各型CA也是今后需要努力的方向。

總之，心臟磁共振在心肌淀粉樣變性和肥厚型心肌病無創鑒別診斷中具有重要作用，其中以初始T1值、3D GRS和3D GCS鑒別診斷價值最高。