基于心臟磁共振組織追蹤技術(shù)評估合并T2高信號的肥厚型心肌病患者左心室心肌損傷

文苗,楊智,蔣小鳳,龍義添,甘玉紅,付兵

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)是最常見的原發(fā)性遺傳性心肌病,其特點是左心室增厚(室壁厚度≥15 mm),是青少年最常見的猝死原因[1]。既往研究證實,心臟磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)不僅是診斷HCM的重要檢查方法,還能根據(jù)影像表現(xiàn)對HCM患者進(jìn)行風(fēng)險分層,其中CMR探及的心肌內(nèi)T2高信號與HCM患者惡性心律失常、猝死等心血管不良事件的發(fā)生密切相關(guān)[2-4]。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),盡管合并有心肌內(nèi)T2高信號的HCM患者射血分?jǐn)?shù)保留,其左心室應(yīng)變功能常常存在損傷。但是,既往研究存在納入樣本量較小,且未探討T2高信號與HCM患者血清中心肌損傷標(biāo)記物之間的關(guān)系。因此,本研究通過CMR組織追蹤技術(shù)(cardiac magnetic resonance feature-tracking,CMR-FT),評估合并T2高信號的HCM患者左心室心肌力學(xué)的改變,同時探討是否存在能夠診斷心肌內(nèi)T2高信號的血清心肌損傷標(biāo)記物。

材料與方法

1．研究對象

回顧性收集2016年11月-2020年11月在本科室行CMR檢查確診為HCM的患者,同期納入在本院行CMR檢查正常且心電圖結(jié)果正常,不伴高血壓、糖尿病病史及心血管疾病相關(guān)癥狀,如胸痛、心悸、胸悶等性別和年齡匹配的體檢者為對照組。HCM納入標(biāo)準(zhǔn):①經(jīng)CMR檢查確診為HCM,診斷標(biāo)準(zhǔn)參考最新指南[3];②年齡≥18歲;③左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction,LVEF)≥50%。排除標(biāo)準(zhǔn)[3]:①合并其它病因如高血壓、糖尿病、主動脈瓣狹窄、心肌淀粉樣變等一系列導(dǎo)致左心室肥厚的心臟疾病;②CMR圖像質(zhì)量較差,達(dá)不到后處理及診斷要求。同時收集所有HCM患者的臨床基本資料,包括性別、年齡、身高、體重、心血管相關(guān)癥狀、血清心肌損傷標(biāo)記物[乳酸脫氫酶(LDH)、肌酸激酶(CK)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、肌紅蛋白(Myo)、心肌肌鈣蛋白I(cTnI)],根據(jù)cTnI是否增高(>0.5 ng/mL)將HCM患者分為cTnI(+)組和cTnI(-)組。所有血清心肌損傷標(biāo)記物均為患者入院接受治療前的檢查結(jié)果。本研究經(jīng)成都市第五人民醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)[批準(zhǔn)文件號:倫審2020-036(科)-01]。

2．檢查儀器及掃描序列

所有受試者均采用Philips Achieva 1.5T超導(dǎo)型磁共振成像儀及8通道心臟專用線圈,配合心臟矢量心電圖及呼吸門控進(jìn)行CMR檢查。具體掃描方案包括:心臟成像電影序列:采用自由穩(wěn)態(tài)進(jìn)動序列進(jìn)行二腔心、三腔心、四腔心及短軸位電影掃描,主要參數(shù):TR 3.38 ms,TE 1.69 ms,FOV 69.8 cm×32 cm,層厚8 mm,層間隔2 mm,矩陣192×180,翻轉(zhuǎn)角60°。T2短時間反轉(zhuǎn)恢復(fù)(short-tau inversion recovery,STIR)序列:TR 2000 ms,TE 70 ms,層厚8 mm,層間隔2 mm,矩陣126×208,翻轉(zhuǎn)角90°。39例行延遲增強(late gadolinium enhanced,LGE)掃描:對比劑采用釓噴酸葡胺(Gd-DTPA,廣州康臣藥業(yè)有限公司),劑量0.2 mmol/kg,注射流率2.0 mL/s,對比劑注射完成后,以相同流率注射20 mL生理鹽水,靜脈注射完對比劑10～15 min后掃描,采用分段相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)毀損梯度回波序列,掃描參數(shù)為:TR 6.12 ms,TE 3.00 ms,層厚8 mm,層間隔2 mm,矩陣152×200。

3．左心室結(jié)構(gòu)及功能、心肌應(yīng)變參數(shù)測量

將上述掃描獲得的兩腔心短軸電影圖像導(dǎo)入到CVI 42(Version 5.12.4,Circle Cardiovascular Imaging,Canada)心功能處理模塊中進(jìn)行左心室結(jié)構(gòu)及功能分析,得到左心室結(jié)構(gòu)及功能參數(shù),包括左心室舒張末期容積(end-diastolic volume,EDV)、收縮末期容積(end-systolic volume,ESV)、每搏輸出量(stroke volume,SV)、心輸出量(cardiac output,CO)、左室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction,LVEF)及左心室心肌質(zhì)量(left ventricular myocardial mass,LVMM),通過公式計算得出左心室質(zhì)量指數(shù)(left ventricular mass index,LVMI),經(jīng)體表面積(body surface area,BSA)校正,分別得出舒張末期容積指數(shù)(end-diastolic volume index,EDVI)、收縮末期容積指數(shù)(end-systolic volume index,ESVI)、每搏輸出量指數(shù)(stroke volume index,SVI)、心臟指數(shù)(cardiac index,CI)。在CVI 42應(yīng)變模塊中導(dǎo)入左室短軸和四腔心長軸電影序列,通過自動跟蹤左心室心肌內(nèi)外膜在整個心動周期的運動并進(jìn)行手動校正,計算出左心室心肌整體應(yīng)變,包括左心室整體縱向應(yīng)變(global longitudinal strain,GLS)、整體環(huán)向應(yīng)變(global circumferential strain,GCS)、整體軸向應(yīng)變(global radial strain,GRS)。

表1 HCM患者及健康對照組基線資料及臨床指標(biāo)

4．T2高信號及LGE判定

由兩名經(jīng)驗豐富的放射科醫(yī)生在工作站進(jìn)行診斷分析,通過在T2STIR二腔心序列中評估左心室各節(jié)段是否合并T2高信號來判斷心肌水腫,根據(jù)是否合并T2高信號將HCM患者分為HCM-T2(+)組和HCM-T2(-)組。再通過觀察二腔心及四腔心增強序列中各節(jié)段心肌上延遲強化的有無判斷LGE陽性與陰性,心肌中T2高信號及LGE的有無以局部信號高于正常心肌兩倍標(biāo)準(zhǔn)差為標(biāo)準(zhǔn)[5],根據(jù)三腔心序列中二尖瓣前葉收縮期向前運動的有無來判斷有無左心室流出道梗阻。所有圖像均采用盲法進(jìn)行分析判定,若兩名醫(yī)師意見不一致,則相互討論達(dá)成統(tǒng)一意見。

5．統(tǒng)計學(xué)方法

結(jié) 果

1．基線資料及臨床指標(biāo)比較

HCM組共納入50例患者,其中男31例,女19例,年齡38～86歲,平均(57±10)歲。26名健康體檢者為對照組,其中男15例,女11例,年齡23～79歲,平均(60±12)歲。HCM組與對照組、HCM-T2(+)組與HCM-T2(-)組間性別、年齡、BMI、BSA差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。HCM-T2(+)組與HCM-T2(-)組血清中心肌損傷標(biāo)記物比較,除肌鈣蛋白差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.014),其他指標(biāo)均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),見表1。

2．左心室基本功能參數(shù)比較

HCM組LVEF較對照組增大(P<0.05),余左心室心功能參數(shù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。進(jìn)一步分析提示,HCM組、HCM-T2(+)組LVMI分別較對照組、HCM-T2(-)組更大(P<0.05),見表2。

3．左心室應(yīng)變參數(shù)比較

HCM組左心室GLS、GCS、GRS均較對照組降低(P<0.05)。進(jìn)一步根據(jù)HCM組左心室心肌是否合并T2高信號進(jìn)行亞組分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)HCM-T2(+)組左心室GLS、GCS、GRS較HCM-T2(-)組更低,cTnI(+)組GRS較cTnI(-)組顯著降低,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見表2及圖1～3。

4．血清心肌損傷標(biāo)記物診斷T2高信號

研究結(jié)果顯示,HCM-T2(+)組與HCM-T2(-)組間肌鈣蛋白差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。繪制ROC曲線建立心肌損傷標(biāo)記物診斷心肌T2高信號模型,其中肌鈣蛋白有較好診斷能力,AUC為0.772(95%CI:0.555～0.990,P=0.037),見圖4。

討 論

本研究結(jié)果顯示,盡管HCM患者左心室射血分?jǐn)?shù)增大,但其左心室心肌縱向、環(huán)向及軸向應(yīng)變均減低,其中合并心肌水腫的HCM患者左心室縱向、環(huán)向及軸向應(yīng)變減低更明顯。更進(jìn)一步研究結(jié)果顯示,肌鈣蛋白升高的HCM患者左心室軸向應(yīng)變顯著減低。同時,血清中肌鈣蛋白的升高可以用來提示HCM患者局灶心肌水腫的出現(xiàn)。

表2 HCM患者及健康對照組CMR參數(shù)

圖1 HCM,合并局灶性T2高信號。a)短軸T2 STIR序列示左心室壁明顯增厚及局灶性T2高信號(箭);b)左心室GRS測值為24.34%;c)左心室GCS測值為-17.47%;d)左心室GLS測值為-12.95%。

圖4 心肌損傷標(biāo)記物鑒別HCM-T2(+)與HCM-T2(-)的ROC曲線。

本研究中,在保留射血分?jǐn)?shù)的HCM患者中,左心室心肌縱向、環(huán)向及軸向應(yīng)變均受損,低于對照組,這與國內(nèi)外對HCM心肌應(yīng)變的研究結(jié)果一致[6-8]。Cavus等[9]學(xué)者在關(guān)于HCM左心室應(yīng)變的研究中提出,LVEF往往會高估肥厚心室的收縮功能,而CMR組織追蹤技術(shù)通過定量分析心肌應(yīng)變,能夠比LVEF更早地發(fā)現(xiàn)心肌損傷,在LVEF尚未減低的情況下即發(fā)現(xiàn)左心室心肌力學(xué)異常[10]。分析其原因,可能是由于早期心肌肥厚增加心肌耗氧量,缺氧促進(jìn)心肌纖維化,從而降低心肌順應(yīng)性,然而此時由于心肌細(xì)胞的代償,可使早期LVEF保持在正常范圍內(nèi),但此時已出現(xiàn)左心室功能障礙,心肌已發(fā)生應(yīng)變損傷[7,11-13]。心肌應(yīng)變損傷進(jìn)一步可導(dǎo)致心功能失代償、心力衰竭,使發(fā)生心血管不良事件的風(fēng)險增加[14,15]。

本研究進(jìn)一步根據(jù)HCM患者是否合并心肌水腫將其分為HCM-T2(+)組與HCM-T2(-)組,比較兩組間左心室心肌應(yīng)變的差異。結(jié)果顯示,合并心肌水腫的HCM患者其左心室縱向、環(huán)向及軸向心肌應(yīng)變損傷更嚴(yán)重,這與之前的研究結(jié)果相同[16]。CMR中合并T2高信號的區(qū)域提示心肌炎或急性缺血所致的心肌水腫,是新近持續(xù)的心肌細(xì)胞損傷,上述結(jié)果表明,新近的心肌細(xì)胞損傷已經(jīng)導(dǎo)致了心肌力學(xué)的改變,但心肌組織的代償使LVEF仍保持在正常范圍或增高。Gommans等[17]學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn),合并T2高信號的HCM患者其心源性猝死(sudden cardiac death,SCD)的發(fā)生率比不合并T2高信號的患者高1.5倍,因此,建立HCM-SCD風(fēng)險模型可以用來量化SCD預(yù)測風(fēng)險。CMR中合并T2高信號的區(qū)域提示患者疾病狀態(tài)更活躍,可能更易受不良疾病進(jìn)展的影響,對心肌損傷的早期識別,有利于盡早開始抑制心肌重構(gòu)治療,通過減低心肌氧耗,降低HCM患者猝死風(fēng)險。

2020年美國心臟協(xié)會關(guān)于診斷和治療HCM患者的指南建議將CMR作為首次評估HCM患者風(fēng)險分層的檢查手段,并且每3～5年行CMR檢查隨訪[3]。對于CMR檢查隨訪間期的患者及不支持CMR檢查的臨床機(jī)構(gòu),尋找其他無創(chuàng)檢查指標(biāo)診斷心肌水腫具有重要的臨床意義。肌鈣蛋白作為心肌損傷的敏感和特異性標(biāo)志物,是亞臨床和持續(xù)性心肌損傷的可靠指標(biāo),與心力衰竭患者的左心室重塑、心肌損傷影像學(xué)體征的存在有關(guān)[18,19]。本研究結(jié)果顯示,肌鈣蛋白升高的HCM患者左心室軸向應(yīng)變顯著減低,這與之前的研究結(jié)果相同[20,21]。進(jìn)一步的研究結(jié)果提示,合并心肌水腫的HCM患者肌鈣蛋白明顯升高,血清中肌鈣蛋白的升高對預(yù)測心肌內(nèi)T2高信號的發(fā)生有一定的價值,這具有潛在的預(yù)后意義。

本研究的局限性在于:首先,未討論心肌肥厚程度與心肌應(yīng)變之間的關(guān)系;其次,本研究為橫斷面研究,未對患者進(jìn)行隨訪及預(yù)后研究;最后,未對心肌進(jìn)行節(jié)段性分析,后期將對心肌節(jié)段應(yīng)變的損傷進(jìn)行進(jìn)一步研究。

綜上所述,射血分?jǐn)?shù)保留的HCM患者左心室整體應(yīng)變存在損傷,其中合并局灶性心肌水腫的HCM患者應(yīng)變損傷更為明顯。血清中肌鈣蛋白的升高意味著HCM患者心肌損傷更嚴(yán)重,HCM患者血清中肌鈣蛋白的升高可以用來提示HCM患者局灶性心肌水腫的出現(xiàn),有利于早期識別心肌損傷,對臨床診療和患者管理具有潛在的臨床應(yīng)用價值。