磁共振T1-mapping及細胞外容積在肥厚型心肌病中的應用價值

林青,王佳佳,葛英輝

近年來隨著磁共振技術的發展，心臟磁共振功能成像技術越來越多地被運用于心肌病的診斷。心臟磁共振檢查具有無創、無輻射、高空間分辨率等優勢，是評價心功能的金標準[1]。肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomypathy,HCM)發病率居心肌病第二位，是青少年心源性猝死的首要原因[2]。早期病理學研究發現，心肌纖維化是HCM發展過程中獨立于心肌肥厚的特征性病理改變，是引起室性心律失常、猝死的病理基礎，與患者預后密切相關[3-4]。磁共振延遲強化技術(late gadolinium enhancement,LGE)能夠準確識別心肌瘢痕及纖維化，但在一些輕度或彌漫性心肌纖維化的HCM患者中，延遲強化往往境界不清，因此準確界定心肌纖維化程度較困難。心肌初始T1-mapping值、增強后T1-mapping值及細胞外容積(extracellular volume,ECV)值可以定量評估心肌纖維化及心肌瘢痕程度，尤其是彌漫性心肌纖維化程度，克服傳統臨床檢查手段和LGE的局限性[5]。國內有HCM初始T1-mapping值的相關研究，但關于增強后T1-mapping值及ECV值的研究較為少見。本研究通過評判HCM患者心肌初始T1-mapping值、增強后T1-mapping值及其對應的ECV值，以定量分析各心肌節段纖維化程度，為臨床醫生下一步治療或進行預后評估提供參考?

材料與方法

1.病例資料

前瞻性收集華中阜外醫院放射科2018年3月-2019年6月間行3.0 T MRI心臟檢查的HCM患者56例(HCM組)，其中男40例，女16例，年齡16～64歲，平均(47±13)歲;同時期掃描30例健康志愿者(正常對照組)，其中男20例，女10例，年齡21～61歲，平均(43±12)歲。HCM患者入選標準為經臨床及心臟MRI診斷，左心室壁舒張末期最大室壁厚度≥15 mm，或有明確家族史患者室壁厚度≥13 mm，同時排除能夠引起室壁肥厚的其他心血管疾病或全身疾病(如高血壓、主動脈瓣狹窄、心肌淀粉樣變性等)。所有患者于檢查當日抽血檢測紅細胞容積(hematocrit,Hct)。

2.檢查方法

MRI檢查采用3.0T MRI掃描儀(Magnetom Skyra,Siemens Healthcare,Erlangen,Germany)及18通道體部線圈，心電觸發及呼吸門控技術進行掃描。常規心臟電影：采用真實穩態自由進動快速(true fast imaging with steady precession,True FISP)序列進行采集，回顧性心電門控，短軸位掃描8～10層，覆蓋左心室，掃描層厚8 mm，層間距2 mm，視野340 mm×340 mm，矩陣208×166，TR 39.24 ms，TE 1.43 ms，翻轉角80°，采集時相25。初始T1-mapping序列：采用改良運動校正Look-Locker反轉恢復(modified motion-correction Look-Locker inversion-recovery,MOLLI)技術，一次屏氣完成掃描，單層采集時間為10～14 s。采集與電影序列相對應的左心室短軸位基底段、中間段及心尖段圖像。掃描參數：層厚8 mm，TR 2.70 ms，TE 1.12 ms，翻轉角35°，視野360 mm×360 mm，矩陣256×144，TI 180 ms。延遲增強成像：采用高壓注射器以4.0 mL/s流率靜脈推注對比劑釓噴酸葡胺注射液(Germany Bayer Schering Pharma AG)0.1 mmol/kg，并用25 mL生理鹽水沖洗，行短軸位心肌首過灌注成像，完成灌注后以2.0 mL/s流率追加注藥0.1 mmol/kg；10～15 min后采用相位敏感反轉恢復(phase sensitive inversion recovery,PSIR)序列行延遲增強掃描，采集與電影序列對應的左心室短軸及兩腔心、四腔心圖像，掃描參數：層厚8 mm，視野360 mm×360 mm，回波間隙5.2 ms，TE 1.96 ms，翻轉角20°，TI 275～325 ms。增強后T1-mapping序列掃描參數：層厚8 mm，TR 2.70 ms，TE 1.12 ms，翻轉角35°，視野360 mm×360 mm，矩陣256×144，TI 260 ms，盡量在首次注藥后15～20 min內開始掃描。

3.圖像分析

按照美國心臟學會左室心肌標準分段法，選取除左室心尖部以外的16個左室節段進行分析。采用Siemens Argus軟件分析左心室射血分數(left ventricular ejection fraction,LVEF)、舒張末期體積(left ventricular end-diastolic volume,LVEDV)、收縮末期體積(left ventricular end-systolic volume,LVESV)和舒張末質量指數(left ventricular end-diastolic mass,LVMI)，并測量舒張末期每個心肌節段的最大左心室壁厚度。將HCM中舒張末期最大左心室壁厚度≥15 mm的心肌節段定義為肥厚心肌節段。LGE圖像分析由2位具有5年以上心臟MRI診斷經驗的放射科醫師采用盲法獨立分析每個心肌節段LGE的分布情況，以2位醫師意見一致為判定標準。當意見不一致時，由第3位醫師協助分析。

在專用后處理軟件(CVI 42 5.9.0)上進行初始T1-mapping及增強后T1-mapping的分析。由具有5年以上心臟MRI診斷經驗的放射科醫師依次選取左室基底段、中間段和心尖段3層初始T1-mapping圖像及增強后對應的T1-mapping圖像，勾畫心內膜及心外膜。心內膜盡量遠離血池，心外膜盡量避開心包。勾畫完成后，由軟件再次校準及識別后自動計算出各節段初始T1-mapping值及增強后T1-mapping值，輸入患者檢查當日的抽血化驗結果Hct，利用軟件計算出ECV值，計算公式如下[6-7]：ECV=(1-hematocrit)(1/T1-myopost-1/T1-myonative)/(1/T1-bloodpost-1/T1-bloodnative)，其中hematocrit為血細胞比容，T1-myopost為增強后心肌T1-mapping值，T1-myonative為初始心肌T1-mapping值，T1-bloodpost為增強后血液T1-mapping值，T1-bloodnative為初始血液T1-mapping值。

4.統計學分析

采用SPSS 23.0軟件進行統計學分析。采用Kolmogorov-Smirnov檢驗對計量資料進行正態性檢驗，符合正態分布者以均值±標準差表示，不符合正態分布者以中位數及四分位數表示；計數資料以分數、百分比表示。計量數據符合正態分布時，組間比較采用獨立樣本t檢驗；不符合正態分布時，組間比較采用Mann-WhitneyU秩和檢驗；采用方差分析評估多組計量資料間的差異，且多個均數間的多重比較采用Dunnet-t檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1.HCM組各節段延遲強化情況

HCM組56例患者共有896個節段，其中肥厚節段405個，非肥厚節段491個。將896個節段分為肥厚并強化節段組260個(A組)、肥厚未強化節段組145個(B組)、非肥厚并強化節段組15個(C組)和非肥厚未強化節段組476個(D組)。對照組30例患者共有節段480個。

2.HCM組與正常對照組的左心室參數比較

HCM組的舒張末期最大左心室壁厚度、心肌質量、初始T1-mapping值均大于正常對照組[兩組分別為(21.01±4.42)mm和(8.41±1.23)mm、(235.49±96.63)g和(110.01±22.36)g、(1260.21±66.47)ms和(1195.28±37.48)ms]，差異均有統計學意義(P值均<0.01);而HCM組與正常對照組的LVEF、LVEDV、LVESV相比，差異均無統計學意義(P值均>0.05,表1)。

表1 HCM組與正常對照組的左心室參數值比較

3.HCM組左心室各節段與對照組初始T1-mapping值、增強后T1-mapping值及ECV值的比較

HCM中A組初始T1-mapping值為(1336.61±47.66)ms，ECV值為42.70±7.88(圖1)，B組初始T1-mapping值為(1270.43±37.81)ms，ECV值為34.45±7.85，C組初始T1-mapping值為(1371.61±38.63)ms，ECV值為48.47±7.38(圖2)，D組初始T1-mapping值為(1204.35±35.81)ms，ECV值為28.21±6.83。HCM中C組初始T1-mapping值及ECV值最大(C組>A組>B組>D組)，增強后T1-mapping最小(C組

表2 各組間初始T1-mapping值、增強后T1-mapping值及ECV值比較

圖1 室間隔肥厚型心肌病患者,女，44歲，陣發性胸悶氣短3年余。a)延遲強化圖像示室間隔心肌肥厚，可見斑片狀強化(長箭)，側壁心肌非肥厚未強化(短箭);b)同一層面心肌初始T1-mapping圖像;c)同一層面增強后T1-mapping圖像，室間隔初始T1-mapping值高于側壁心肌(分別為1314.9ms和1233.2ms)，增強后T1-mapping值低于側壁心肌(分別為599.7ms和618.7ms);d)左室心肌16節段初始T1-mapping值牛眼圖;e)增強后T1-mapping值牛眼圖;f)ECV值牛眼圖。

圖2 終末期HCM患者,男,56歲，確診HCM 25年，冠脈CTA未見明顯狹窄，LVEF為38%。a)電影圖像示室間隔心肌肥厚(黑箭)，前壁心肌變薄(箭頭)，側壁心肌未見肥厚(白箭)；b)LGE圖像，室間隔可見條片狀強化，前壁心肌可見透壁樣強化，側壁心肌未見明顯強化；c)心肌初始T1-mapping圖像；d)患者初始T1-mapping牛眼圖。 圖3 健康志愿者，男，39歲。圖2患者的前壁心肌初始T1-mapping值高于室間隔(分別為1508.4 ms和1334.9 ms)，圖2患者的側壁心肌初始T1-mapping值高于圖3健康志愿者(分別為1327.4ms 和1186.3ms)。a)健康志愿者心肌初始T1-mapping圖像；b)健康志愿者心肌初始T1-mapping牛眼圖。

討 論

T1-mapping技術又稱縱向弛豫時間定量成像技術，基于反轉或飽和脈沖序列采集，目前多采用Messroghli等[8]提出的MOLLI序列。本研究應用的MOLLI序列是目前臨床應用較多也較成熟的序列，MOLLI序列的主要優勢是采集固定時相的數據，縮短了掃描時間，測得的T1-mapping更加精確，并且可重復性高[9]。初始T1-mapping雖然可以定量檢測局限性及彌漫性纖維化，但同時也受到很多因素的干擾，如初始T1-mapping反映的心肌細胞和細胞外容積的混合信號，其敏感度僅為中度(60%)[10]。增強后T1-mapping使用釓對比劑可以明顯縮短心肌組織的T1弛豫時間，但增強后心肌T1-mapping值也會受增強掃描時間、對比劑注射流率及濃度等各種限制[11]。ECV基于增強前后心肌T1-mapping值的測量，并且使用血細胞比容的值進行校準，可有效避免這些干擾[12]，更準確地反映纖維化的程度及范圍。本研究對比了增強前后心肌T1-mapping值，發現初始T1-mapping值越高，增強后T1-mapping值降低越多，這種現象可能與心肌纖維化的嚴重程度有關，當心肌瘢痕或纖維化越重時，細胞外組織間隙越大，心肌組織的初始T1-mapping值越高；增強后，細胞外間隙越大，釓對比劑囤積越多，其T1-mapping值降低越多，ECV越高[13]。ECV可以量化心肌梗死、彌漫性纖維化及心肌淀粉樣變性等心臟疾病導致的心肌局限性及彌漫性纖維化程度[14-15]。

HCM異常的心肌肥厚、瘢痕組織形成、肌細胞紊亂和間質彌漫性纖維化是HCM的組織病理學特征。HCM中的心肌纖維化多發生于肥厚心肌內，通常位于右室壁與室間隔的連接部，其范圍大小與局部心肌肥厚程度呈正相關[16]。本研究中，延遲強化節段多發生在肥厚節段，僅有極少節段為非肥厚節段。非肥厚節段的延遲強化多出現在終末期HCM患者中[17-18]，隨著HCM的進展，出現室壁變薄、心腔擴大、左心室收縮功能障礙、心肌纖維化程度增加，延遲強化多表現為透壁強化。本研究發現肥厚并強化節段的初始T1-mapping值及ECV值高于肥厚未強化節段和非肥厚未強化節段，說明初始T1-mapping、ECV與LGE相比，在發現HCM患者心肌纖維化方面具有更高的敏感度。Maron等[19]的研究結果顯示，LGE強化部位與病理顯示的纖維化區域具有很好的相關性，HCM最常累及部位為室間隔非對稱性肥厚，本研究中LGE最常見于基底段前間隔及下間隔、中間段前間隔及下間隔，此節段的T1-mapping值及ECV值也高于其他節段，與劉洪等[20]的研究結果類似，HCM組中心肌厚度正常且無延遲強化的節段T1-mapping值為(1212.35±37.33)ms，略高于正常對照組T1-mapping值的(1195.28±37.48)ms，對應的ECV值(28.21±6.83)也略高于Neilan等[21]既往采用3.0T MRI評估正常志愿者的心肌ECV值(27±1)，說明在HCM中，心肌纖維化是發生于肥厚之前的，并且T1-mapping及ECV可以在LGE發生之前就可定量評估HCM心肌各節段心肌纖維化情況，因此其對于早期HCM的診斷價值優于LGE-MRI。

本研究存在以下局限性：①未討論肥厚程度與T1-mapping及ECV之間的關系；②正常對照組未行增強掃描，無增強后T1-mapping值及ECV值；③未對纖維化程度與心功能的變化、臨床表現及預后進行評價。

綜上所述，T1-mapping值及ECV值可以早期識別HCM心肌纖維化，并可進行定量評估和用于疾病活動的分級、監測進展，為臨床指導下一步治療提供參考。下階段我們將監測T1-mapping值及ECV隨時間的變化趨勢，從而有助于了解心肌疾病進展至心力衰竭過程中心肌纖維化的作用。