心臟MR特征追蹤技術定量評估擴張型心肌病左心房心肌應變

史宇靜，魯 琳*，尹晨旺，張 振，高藝源

(1.廣州中醫藥大學深圳臨床醫學院，廣東 深圳 518116；2.深圳市龍崗中心醫院醫學影像科，廣東 深圳 518116)

擴張型心肌病(dilated cardiomyopathy, DCM)以左心室或雙室擴張伴收縮力下降為特征，預后不良，易致心力衰竭甚至猝死，5年死亡率約50%。左心房容積(left atrial volume, LAV)一直被視為評估左心室舒張功能不全嚴重程度的重要指標[1]，也是各種心血管疾病發生不良事件的重要標志物[2]；但已有研究[3-4]表明，相比LAV，左心房(left atrium, LA)應變對診斷心臟疾病和評估預后具有更高價值，且敏感度亦更高。心肌應變屬于變形量，表示由靜止狀態到施加張力后心肌大小變化的百分比。超聲斑點追蹤(speckle tracking echocardiography, STE)技術可用于評估LA應變，簡便易行，但易受聲窗限制、組織分辨率不足及操作者依賴性等影響。心臟MR特征追蹤(cardiac magnetic resonance-feature tracking, CMR-FT)是評價心肌應變的新技術，多用于心室應變相關研究[5-6]，其信噪比、對比度及空間分辨率均較高，且直接采用常規心臟電影序列進行測量，后處理便捷，近年來逐漸用于研究正常及疾病狀態下LA生理和功能，且與STE相比結果的重復性更好[7-8]。本研究觀察CMR-FT定量評估DCM患者LA應變的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2018年9月—2020年11月28例于深圳市龍崗中心醫院臨床診斷的原發性DCM患者(DCM組)，男26例，女2例，年齡24～68歲，平均(45.9±11.7)歲。診斷標準[9]：①左心室舒張末期內徑(left ventricular end diastolic dimension, LVEDd)男性>55 mm、女性>50 mm；②左心室射血分數(left ventricular ejection fraction, LVEF)<45%；③非異常負荷、嚴重冠狀動脈疾病、心肌炎、系統性疾病、肝硬化、酒精性心肌病等其他病因引起。同期選取23名年齡、性別相匹配的健康成人作為對照組，男22名、女1名，年齡23～66歲，平均(44.1±10.9)歲。共同排除標準：①采集各心動周期圖像不完整；②難以識別圖像中的LA輪廓；③圖像追蹤效果不佳。記錄患者臨床資料及氨基末端腦鈉肽前體(N-terminal pro-brain natriuretic peptide, NT-pro-BNP)等實驗室檢查結果。本研究經院倫理委員會批準(批準號：2021ECPJ006)，檢查前受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Prisma 3.0T MR儀，以標準穩態自由進動(standard steady state free precession, SSFP)屏氣序列行心臟掃描，FOV 350 mm×350 mm，矩陣176 ×150，TR 3.1 ms，TE 1.53 ms，翻轉角60°，短軸層厚8.0 mm，采集層數8～12，獲取3個左心室長軸位及覆蓋整個左心室的短軸位圖像。

1.3 圖像后處理 由1名具有2年心臟MRI診斷經驗的住院醫師采用心臟后處理軟件CVI42(Circle Cardiovascular Imaging, Calgary, Canada)對所有圖像進行處理，并以盲法獨立進行測量分析，分別于舒張末期兩腔心和四腔心穩態自由進動(steady state free precession, SSFP)序列圖像上手動勾畫LA心內膜及心外膜邊界(不包括肺靜脈和左心耳)，軟件自動生成心內膜縱向時間-應變曲線和時間-應變率曲線圖(圖1)；記錄相應應變值[包括總應變(total strain, εs)、被動應變(passive strain, εe)及主動應變(active strain, εa)，其中εe=εs-εa]及應變率[包括左心室收縮期峰值正向應變率(peak positive strain rate, SRs)、左心室舒張早期LA峰值負向應變率(peak early negative strain rate, SRe)及左心室舒張晚期LA峰值負向應變率(peak late negative strain rate, SRa)]。以上參數均測量3次，取均值作為結果。CVI42軟件根據公式LAV=0.85×A2C×A4C/L計算LAV，其中A2C、A4C分別為兩腔心和四腔心視圖中的LA截面積，L為LA兩腔心和四腔心截面中的最短長軸，由此獲得心動周期3個階段的LAV參數：于左心室收縮末期二尖瓣打開前確定LA最大容積(LA maximal volume, LAVmax)，于左心室舒張末期二尖瓣關閉前確定LA最小容積(LA minimal volume, LAVmin)，于左室舒張中期二尖瓣重新開放前確定LA收縮前容積(LA pre-atrial contractile volume, LAVpre)；并計算LA總射血分數(LA total emptying fraction, LAEFtotal)=(LAVmax-LAVmin)/LAVmax×100%，LA被動射血分數(LA passive emptying fraction, LAEFpassive)=(LAVmax-LAVpre)/LAVmax×100%，LA主動射血分數(LA active emptying fraction, LAEFactive)=(LAVpre-LAVmin)/LAVpre×100%。以Mosteller公式對上述LAV參數進行體表面積(body surface area, BSA)校正。

圖1 采用CMR-FT技術于SSFP序列圖像中測量LA應變的示意圖 A、B.分別為舒張末期兩腔心及四腔心視圖，綠色區域為特征性追蹤區域；C、D.分別為LA應變曲線及應變率曲線，紅色曲線為心內膜，綠色曲線為心外膜

2周后于2組隨機選取22人，由前述醫師及另1名具有5年CMR診斷經驗的主治醫師以相同方法測量上述參數。

1.4 統計學方法 采用SPSS 23.0統計分析軟件。以Shapiro-Wilk檢驗評估計量資料的分布，以±s表示符合正態分布者，組間行獨立樣本t檢驗，以中位數(上下四分位數)表示不符合者，行Mann-WhitneyU檢驗。計數資料以頻數或率表示，采用χ2檢驗進行組間比較。以Spearman相關分析觀察DCM患者LA CMR-FT應變參數與容積參數及NT-pro-BNP的相關性，∣r∣≥0.8為高度相關，0.5≤∣r∣<0.8為中度相關，0.3≤∣r∣<0.5為低度相關，0≤∣r∣<0.3為弱相關。采用組內相關系數(intraclass correlation coefficient, ICC)檢驗評估觀察者間及同觀察者內測量CMR-FT參數結果的一致性。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 組間一般資料比較 DCM組28例中，紐約心臟病協會(New York Heart Association, NYHA)心功能分級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級者分別為0、5、16及7例；超聲提示LVEF(34.00±8.00)%，LVEDd[62.00(59.00，67.00)]mm；NT-Pro-BNP[4 150.00(1 765.00，6 098.00)]pg/ml。DCM組與對照組之間，年齡(t=0.564，P=0.575)、性別(χ2<0.001，P=1.000)、BSA、體質量指數(body mass index, BMI)、空腹血糖、低密度脂蛋白膽固醇(low-density lipoprotein cholesterol, LDL-C)及收縮壓差異均無統計學意義(P均>0.05)，舒張壓及心率差異均有統計學意義(P均<0.05)，見表1。

表1 DCM組與對照組間一般資料比較(±s)

表1 DCM組與對照組間一般資料比較(±s)

組別BSA(m2)BMI(kg/m2)空腹血糖(mmol/L)LDL-C(mmol/L)收縮壓(mmHg)舒張壓(mmHg)心率(次/分)DCM組(n=28)1.79±0.2224.36±4.595.92±3.432.78±0.69126.00±16.0090.00±18.0076.00±15.00對照組(n=23)1.78±0.1823.62±3.185.28±0.382.80±0.80118.00±14.0074.00±11.0063.00±9.00t值0.2390.6590.431-0.0721.7673.8423.609P值0.8120.5130.6700.9430.083<0.0010.001

2.2 組間CMR參數比較 2名醫師間及同名醫師2次測量CMR參數的一致性的ICC為0.783～0.997(P均<0.05)。2名醫師測量εe的一致性ICC=0.783，其他ICC均>0.8。與對照組相比，DCM組LAV增大，LAEF減小，εs、εe、εa、SRs、SRe及SRa絕對值均減小(P均<0.05)，見表2。

表2 DCM組與對照組CMR-FT參數比較(±s)

表2 DCM組與對照組CMR-FT參數比較(±s)

組別LAV(ml/m2)LAVmaxLAVpreLAVminLAEF(%)LAEFtotalLAEFpassiveLAEFactiveDCM組(n=28)54.40±28.9847.49±28.9840.80±28.4729.60±16.1815.29±10.6117.60±13.53對照組(n=23)34.80±7.0721.63±6.0013.30±4.0262.03±8.0338.32±8.9338.73±8.54t值2.9964.9636.134-7.175-7.114-6.092P值0.005<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001組別LA應變(%)εsεeεaLA應變率(s-1)SRsSReSRaDCM組(n=28)12.59±9.845.65±5.166.93±5.820.75±0.42-0.73±0.44-0.95±0.68對照組(n=23)38.39±9.0021.18±6.4517.21±4.271.51±0.43-2.22±0.74-1.85±0.39t值-9.636-9.375-7.575-7.0809.5436.517P值<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

2.3 相關性分析 DCM患者εs與LAEFtotal、εe與LAEFpassive、εa與LAEFactive均呈高度正相關(r=0.92、0.86、0.86，P均<0.01)，εs、εe及εa均與NT-Pro-BNP呈中度負相關(r=-0.49、-0.40、-0.44，P均<0.05)，見圖2。

圖2 DCM患者LA應變參數與容積參數及NT-pro-BNP的相關性的散點圖 A.εs與LAEFtotal；B.εe與LAEFpassive；C.εa與LAEFactive；D～F.分別為εs、εe、εa與NT-Pro-BNP

3 討論

在完整的心動周期中，LA分為3個期相：①儲存期，收縮期LA從肺靜脈接受血液；②被動導管期，舒張早期血液從LA流至LV；③泵血期，心室舒張晚期LA主動收縮。LA應變及應變率曲線中的εs及SRs反映LA的儲存功能，εe及SRe反映LA的導管功能，εa及SRa則反映LA的泵功能。

本研究發現，與對照組相比，DCM組LAV明顯增大，LAEF減小，εs、εe、εa、SRs、SRe及SRa絕對值均減小，提示LA的儲存、導管及泵功能均降低。LA于舒張期與LV腔相通，在無LV容量超負荷的情況下，LAV和應變改變是LV充盈壓增加的標志。DCM患者LA應變功能障礙可能與LV收縮和舒張功能改變導致LA負荷變化有關，或因彌漫性心肌細胞萎縮、代償性心肌細胞肥大以及不同程度間質纖維化等更廣泛的原發性病理過程引起的伴隨性心房心肌病影響到心房的順應性和收縮性。相比既往采用STE觀察DCM患者的 LA的相關結果[10]，本研究中DCM組LA應變參數的絕對值普遍較低，可能由于納入病例主要為NYHA Ⅲ～Ⅳ級患者，臨床分期為心功能衰竭晚期。既往研究[8]表明，LA的應變功能與其容積參數密切相關；本組DCM患者LAEF較低，支持上述觀點。另外，本研究結果顯示DCM患者LA應變與LAEF呈高度正相關，與KOWALLICK等[8]的結果類似；而DCM的εs、εe、εa與NT-pro-BNP呈中等負相關，與相關STE研究[10-11]結果相呼應。本研究結果提示，CMR-FT技術對于量化評價DCM患者LA功能具有重要價值，且測量結果的觀察者內及觀察者間可重復性均好。

本研究的主要局限性：①樣本量少，女性占比尤其過低，既往研究[12-14]表明，女性LAV明顯小于男性，但關于不同性別間LA功能是否存在差異尚未達成一致[12,14]，故本研究按年齡、性別匹配納入對照組，以減少基線特征的影響；②LA心肌壁薄，生理解剖復雜多變，可能影響CMR-FT的追蹤性能和結果。

綜上所述，CMR-FT技術可用于評估DCM患者LA心肌應變，有助于定量分析LA功能；DCM患者LA應變參數均降低，且與容積參數及NT-pro-BNP存在相關性。