基于心臟磁共振組織追蹤初步探究左心房功能預測缺血性心臟病患者預后的價值

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

近年來，中國慢性心血管疾病的患病率和死亡率呈上升趨勢，缺血性心臟病成為中國居民過早死亡的主要原因之一[1]。有研究表明左心房容積增大與缺血性心臟病患者出現主要不良心血管事件(major adverse cardiovascular events，MACEs)相關[2]。相對于心臟彩超，心臟磁共振對左心房壁的顯示更加清晰。心臟磁共振特征追蹤(cardiac magnetic resonance tissue tracking，CMR-TT)技術可在常規電影序列得到左心房三期功能參數，并可消除體積指數對功能參數的影響。目前對缺血性心臟病與左心房各期功能相關性的研究較少，本研究擬采用CMR-TT技術評估左心房功能預測缺血性心臟病患者預后的價值。

材料與方法

1.一般資料

搜集2018年10月-2020年8月安徽醫科大學第一附屬醫院確診的缺血性心臟病患者30例，其中男21例，女9例，年齡40～76歲。納入標準：①行冠脈造影術(coronary angiography，CAG)明確至少有一支病變，且狹窄程度≥50%；②行心臟磁共振檢查并提示缺血性心臟病。排除標準：①既往有心肌再灌注手術史；②既往有非缺血性擴心病病史；③圖像質量差。本研究為回顧性，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 Ingenia 3.0T MR成像儀、16通道表面相控陣心臟線圈合并心電門控(ECG)技術。患者靜息狀態仰臥位，依次采集黑血序列、左心室長軸(二腔、三腔、四腔)以及覆蓋左心室心尖至二尖瓣口多層面短軸電影序列，主要參數：FOV 300 mm×300 mm，TR 2.9 ms，TE 1.5 ms，翻轉角45°，層厚8 mm；延遲增強(late gadolinium enhancement，LGE)圖像在靜脈注入0.2 mmol/kg對比劑釓噴酸葡胺后10～15 min開始采集，采集層面與電影序列相同，序列采用相位敏感快速反轉恢復序列，主要參數：FOV 300 mm×300 mm，TR 6.1 ms，TE 3.0 ms，翻轉角35°，層厚8 mm。

采用心臟后處理軟件(CVI42，Alberta，Canada，5.11.4)STRAIN模塊在二腔心、四腔心圖像上分析得到左心房應變、應變率，確定左心室舒張末期、收縮末期后，分別于相應期相勾畫左心房內膜及外膜，注意避開肺靜脈及左心耳，可自動生成左心房縱向應變的時間-應變曲線以及時間-應變率曲線，得到左心房儲存期應變(Es)、應變率(SRs)，左心房導管期應變(Ee)、左心房導管期應變率(SRe)，左心房泵血期應變(Ea)、左心房泵血期應變率(SRa)。其中Ee= Es-Ea。

采用Biplanar Function模塊，在二腔心、四腔心上進行左心房心內膜自動繪制并調整避開肺靜脈及左心耳，得到各期容積：左心房最大容積(LA Vmax)，左心房最小容積(LA Vmin)，計算得到左心房收縮前容積(LA Vpac)=(0.85×A4c×A2c)/L，A4c、A2c分別為左心房收縮前四腔心、二腔心左心房面積， L取左心房收縮前四腔心及二腔心中較大的左心房長徑。由左心房容積計算左心房功能：左心房儲存期射血分數(LAEF reservoir)=[(Vmax-Vmin)/Vmax]×100%，左心房導管期射血分數(LAEF conduit)=[(Vmax-Vpac)/Vmax] ×100%，左心房泵血期射血分數(LAEF booster)=[(Vpac-Vmin)/Vpac]×100%。采用SAX Function模塊在短軸圖像上分析得到左心室心功能。測得所有容積數據均根據體表面積(BSA，Mosteller公式)進行標化[3]。

以出現MACEs為臨床觀察終點，以患者入院時間為起始(觀察截止時間為2020年10月30日)記錄患者在觀察時間內出現：①全因性死亡；②心肌再灌注術后再次心肌梗死、嚴重肺部感染、腎臟衰竭或多臟器衰竭；③室性心律失常、房顫；④保守治療患者再次入院，記錄確診缺血性心臟病后第一次入院的時間。當同一患者出現兩個臨床終點，以出現等級更高的臨床終點為觀察終點，例如一位患者在心肌再灌注術后出現多臟器衰竭后死亡，則以全因性死亡作為觀察終點[4]。

3.重復性檢驗

在組內隨機抽取15例患者，由2名有心臟磁共振診斷經驗的醫師分別同時測量左心房功能參數。為評價組內一致性，由其中1名醫師在2周后再次測量上述患者左心房功能參數。采用Bland-Altman圖檢驗分別評價組內及組間一致性。兩位醫師均對患者的臨床信息不知情。

4.統計學方法

結 果

本研究共納入30例患者。觀察期間出現MACEs患者12例，其中3例為心肌再灌注術后死亡，2例為心肌再灌注術后心肌梗死，2例為心肌再灌注術后出現嚴重肺部感染，4例為保守治療后因充血性心衰再次入院，1例接受保守治療后出現室性心律失常；無MACEs患者共18例，其中接受心肌再灌注治療10例，保守治療8例。

1.基本資料

MACEs組(男7例)，年齡61±10歲，無MACEs組(男15例)，年齡59±10歲。兩組間性別、年齡以及常見心血管危險因素(吸煙、高血壓、高血脂、糖尿病及BSA)等臨床資料的差異均無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 MACE組與無MACE組臨床參數對比

2.左心室功能比較

MACEs組左心室射血分數低于無MACEs組，差異有統計學意義[(29.51±10.07)% vs. (37.55±11.53)%，P<0.05]。MACEs組左心室收縮末期容積標化值、舒張末期容積標化值以及LGE百分比[(182.00±56.22)mL/m2vs. (137.69±36.20)mL/m2，(130.01±43.47)mL/m2vs. (88.70±34.53)mL/m2，(47.53±19.09)% vs. (34.39±10.49)%，P<0.05]均高于無MACEs組，差異有統計學意義，見表2。

表2 MACE組與無MACE組患者左心室與左心房功能差異性的分析結果

3.左心房功能比較

MACEs組左心房儲存期射血分數[(37.85±13.86)% vs. (48.40±10.95)%，P=0.028]、應變[13.40% (7.25%,15.80%) vs. 19.20%(13.38%,24.68%)，P=0.011]，導管期應變 [4.6% (2.65%,7.38%) vs. 9.2% (6.5%,11.20%)，P=0.003]以及泵血期射血分數[(18.82±12.24)% vs. (30.12±11.73)%，P=0.017]、應變率[-0.65/s (-1.3/s,-0.5/s) vs. -1.55/s (-1.83/s,-1.00/s)，P=0.003]均小于無MACEs組，差異均有統計學意義。MACEs組左心房三期容積標化值 [(68.54±19.84)mL/m2vs. (39.22±11.68)mL/m2， (42.93±14.84)mL/m2vs. (20.69±7.75)mL/m2，( 54.21±21.44)mL/m2vs. (29.57±10.94)mL/m2]均顯著大于無MACEs組(P<0.001，圖1、2，表2)。

4.左心房功能對于缺血性心臟病患者出現MACEs的預測效能

左心房三期容積指數AUC最大(AUC為0.83～0.88，P<0.001)，敏感度74%～83%，特異度93%～100%，均高于其他功能參數。在其余左心房功能參數中，導管期、儲存期應變以及泵血期應變率AUC較大(AUC>0.75，P<0.05)，敏感度67%～92%，特異度56%～89%(圖3，表3)。

表3 左心房參數對缺血性心臟病患者出現MACE預測價值

5.重復性檢驗

繪制左心房各組功能參數組內及組間測量值的Bland-Altman散點圖，各組參數位于95%CI之外的數據點比例均小于5%，提示組內及組間測量值重復性良好(圖4、5，表4)。

圖2 無MACE組，男，51歲，心肌再灌注術后觀察期內未出現MACE。a～d為左心房偽彩輪廓為縱向應變追蹤。a)左心室舒張末期二腔心；b)左心室收縮末期二腔心；c)左心室舒張末期四腔心；d)左心室舒張末期四腔心；e)左心房應變-時間曲線；f)左心房應變率-時間曲線。

表4 左心房功能參數組內組間一致性評價

討 論

缺血性心臟病最常見病因是冠狀動脈粥樣硬化導致冠狀動脈狹窄甚至閉塞并引起缺血性心肌損傷，最終導致左心室收縮功能減低。左心房與左心室不僅在解剖上緊密相連，在生理學上也密切相關。儲存期時左心房作為儲存器在左心室收縮期和等容舒張期儲存肺靜脈回流的血液；導管期時左心房作為管道在左心室舒張早期將左心房內的血液輸送至左心室；泵血期時左心房作為泵血器在舒張末期主動將心房內的血液泵入心室[5]。當缺血性心臟病患者出現左心室功能異常時可以直接導致左心房的功能改變，而心肌組織追蹤成像不僅可以分析室壁力學改變，并且對定量評估心肌功能改變具有重要價值[6]。因此左心房應變及應變率對左心房功能改變較敏感并且可以消除左心房容積對左心房功能測量的影響[7]。

本研究發現MACEs組患者的左心房儲存期射血分數、應變，導管期應變以及泵血期射血分數、應變率均低于未出現MACEs組患者，這與Leng等[4]的結果有部分重合，其研究結果為MACEs組的各期左心房功能均小于未出現MACEs組，可能是因其研究對象LVEF平均值高于本研究[(52±11)% vs. (34±11)%]，提示本研究納入對象的左心室功能已有明確受損，這是兩組的左心房功能只有部分參數出現了差異的主要原因。本研究中兩組間左心房最大容積指數、最小容積指數以及左心房收縮前容積指數均有明顯差異(P<0.001)，在左心房功能對于缺血性心臟病患者出現MACEs的預測價值中，左心房三期容積指數ROC曲線下面積最大(AUC為0.83～0.88，P<0.001)，敏感度74%～83%，特異度93%～100%，均高于其他功能參數，本研究與以往研究發現已證實左心房容積增大是很多心血管疾病出現MACEs的可靠預測因子一致。

圖3 a)左心房射血分數及容積標化值對缺血性心臟病患者出現MACE預測效能的ROC曲線；b)左心房應變及應變率對缺血性心臟病患者出現MACE預測效能的ROC曲線。LAEF_reservoir為左心房儲存期射血分數，LAEF_conduit為左心房導管期射血分數，LAEF_ booster為左心房泵血期射血分數；Vmax_BSA為左心房最大容積標化值，Vmin_BSA為左心房最小容積標化值，Vpac_BSA為左心房收縮前容積標化值；STRAIN_reservoir為左心房儲存期應變，STRAIN_conduit為左心房導管期應變，STRAIN_booster為左心房泵血期應變；RATE_reservoir為左心房儲存期應變率，RATE_conduit為左心房導管期應變率，RATE_booster為左心房泵血期應變率。

圖4 檢驗左心房功能參數組內一致性的Bland-Altman散點圖。A表示醫生A第一次測量值，Ar表示醫生A兩周后的測量值。 圖5 檢驗左心房功能參數組間一致性的Bland-Altman散點圖。A表示醫生A第一次測量值， B表示醫生B的測量值。

本研究在左心房功能以及應變的ROC曲線觀察中，預測效能較好(AUC>0.75，P<0.05)的參數有導管期、儲存期應變以及泵血期應變率，其中以導管期應變及泵血期應變率AUC較大(AUC均為0.83，P<0.001)，由此提示以上參數對缺血性心臟病患者出現MACEs均有預測價值。對缺血性心臟病患者出現MACEs有明確預測價值的LGE在本研究中表現的預測效能(AUC為0.70，P=0.05)較左心房功能弱，考慮由于納入患者心功能嚴重受損導致LGE預測效能降低。Andreas等[7]研究結果顯示在調整了包括已知的心血管風險等臨床因素和心臟磁共振中有預測價值參數等干擾因素之后，左心房儲存期應變低于18.8%可作為急性心肌梗塞后預測不良心血管事件的獨立預測因子。Leng等[4]研究結果表明在調整干擾因素后，儲存期應變小于22%或者導管期應變小于10%可作為預測ST段抬高的急性心肌梗塞患者出現不良預后的獨立預測因子。本研究結果提示當儲存期應變低于18.6%或導管期應變低于7.6%時，對缺血性心臟病患者出現MACEs有預測價值，與Andreas等[7]及Leng等[4]研究結果類似，但是截斷值低于前兩個研究，原因可能與本研究入選對象左心室功能整體低于上述兩個研究入選對象有關，并且本研究因病例數較少、隨訪時間較短以及死亡病例無法追溯首發癥狀的時間導致無法排除干擾因素，從而出現左心房三期應變及應變率均有預測價值的結果。左心房功能下降與MACE的發生相關，對此可能解釋的有：①左心房儲存期功能可一定程度反映左心房的順應性。對于缺血性心臟病患者，由于左心室順應性下降，導致左心房壓力上升，良好的儲存期功能反映左心房具有良好順應性，可以承受更大的左心房壓力。因此左心房儲存期功能良好的患者出現MACE的風險較小。②左心房的導管期功能在左心房重塑初期以及過程中受到持續性影響，且與左心室重塑及順應性變化無關。因此導管期功能的變化被認為是可以早期反映左心房功能變化的參數。③左心房的泵血期功能可以部分代償心衰。對于射血分數保留的心衰患者，由于當左心室心肌受損時表現為舒張功能首先受損，此時左心房泵血功能代償性增加以維持體循環與肺循環之間的壓力差。隨著心臟功能的進一步受損，左心房泵血功能因出現失代償而下降[8-9]。綜上所述本研究結果表明左心房應變對于缺血性心臟病患者出現MACEs具有一定的預測價值。

本研究存在一定局限性：①由于是回顧性分析，大部分納入的病例行心臟磁共振檢查時間距離首次出現癥狀的時間不明確，無法確定入組時患者的病程；②入組病例均為住院病人，且無年齡、性別匹配的健康對照組，導致本研究結果有一定的選擇性偏倚；③隨訪時間較短，本次研究平均隨訪時間為10個月，進行時間相關的預測效能分析價值不大，部分可能出現MACEs的患者可能因為隨訪時間不足未出現終點事件；④病例數較少，本研究共納入30例患者，無法進行多因素回歸分析以排除臨床已證實的心血管危險因子例如急性心肌梗死后的微循環障礙[10]等因素的干擾。

本研究初步探究了采用心臟磁共振組織追蹤技術測量左心房三期射血分數、應變以及應變率對缺血性心臟病患者發生MACEs的預測價值，其中左心房三期容積指數增大以及三期應變減小對缺血性心臟病患者出現MACEs具有一定的預測價值。左心房功能具有廣闊的研究前景[11]，且可為多種心血管疾病的預后提供更多的預測信息[5,12-13]，但是左心房各期射血分數、應變以及應變率的測量方法以及正常參考值仍缺乏統一的標準，還需要長期和大量的臨床研究去確定。