CMR特征追蹤技術在帕金森病患者左心評估中的價值

岳汛，劉鈴，彭鵬飛，蒲倩，楊慧義，明悅，岳書婷，黃小華，徐嚴明，孫家瑜*

作者單位 1.川北醫藥學院附屬醫院放射科，南充 637002；2.四川大學華西醫院放射科，成都 610041；3.四川大學華西醫院神經內科，成都 610041

0 引言

帕金森病（Parkinson's disease, PD）是一種常見的老年神經退行性疾病，其臨床表現主要包括運動癥狀，如靜止性震顫、運動遲緩、肌張力和姿勢及步態異常，以及非運動癥狀，如神經精神癥狀、睡眠障礙和感覺異常等[1-3]。非運動癥狀多發生在疾病早期，且大多數與自主神經功能紊亂有關。其中，心血管自主神經功能障礙很常見，涉及交感和副交感神經系統且大多早于運動癥狀，并可進一步導致心血管功能障礙[4-5]。

PD 患者的心臟改變包括心臟自主神經功能障礙、心肌病、冠心病、心律失常或心源性猝死等[2,6-7]。老年人群中，PD 患者心力衰竭（heart failure, HF）患病率是非PD 患者的兩倍（20% vs.9%）[8]。因此，早期診斷及干預PD 患者的心臟異常對減少心血管不良事件的發生尤為重要。123I-間碘芐胍顯像（123I-metaiodobenzylguanidine scintigraphy,123I-MIBG）可檢測PD 患者的心臟交感神經功能改變從而推斷心肌受累狀況，以123I-MIBG 積累量降低評估心肌損害，其量—效關系優于左室射血分數（left ventricular ejection fraction, LVEF），但123I-MIBG 費用較高，臨床尚未普及[9]。超聲心動圖研究發現[7]，PD 患者LVEF正常，但存在舒張功能障礙及左心室向心性肥厚的情況，且隨著疾病的進展呈逐漸加重趨勢。心肌應變相較于傳統的心功能指標射血分數更加敏感，可在疾病的亞臨床階段為疾病提供早期影像學依據。斑點追蹤超聲心動圖是評估心肌應變的常用檢查方法。研究顯示[10]，PD 患者整體縱向應變（global longitudinal strain, GLS）降低，且與運動及認知功能障礙嚴重程度相關，提示PD 患者或存在亞臨床收縮功能障礙。但超聲心動圖的成像質量和測量的準確性會受聲窗條件和操作者經驗等諸多因素的影響[11]。

早期發現PD 患者心臟受損可以為臨床診療提供依據，對預防PD 患者心源性猝死和意外死亡至關重要。心臟磁共振（cardiac magnetic resonance, CMR）具有無創、無電離輻射、可重復性高、多參數及多序列成像等優點，是無創評估心臟結構及功能的“金標準”，對心臟疾病診斷及預后至關重要[12]。CMR 特征追蹤（feature tracking, FT）技術基于常規平衡穩態自由進動電影序列，能夠敏感地檢測出射血分數正常情況下的亞臨床心功能障礙，在早期發現PD 患者的心臟異常方面發揮著關鍵作用[13]。目前，我們尚未檢索到國內外利用CMR 探究帕金森病患者左心結構及功能改變的文獻。本研究旨在利用CMR-FT 技術評估PD 患者左心結構及功能，探討影響其結構和功能的因素，這將有助于臨床早期診斷PD 患者的心臟結構及功能的異常，并為指導臨床研究和治療決策提供影像學依據。

1 材料與方法

1.1 研究對象

前瞻性連續納入于2022 年3 月至2023 年8 月四川大學華西醫院神經內科收治的特發性PD患者（PD組）39 例，同期招募年齡及性別相匹配的健康對照者（對照組）34 例。PD 組納入標準：（1）符合2016 年制定的中國帕金森病的診斷標準[14]，并伴有運動遲緩等典型癥狀；（2）完成統一帕金森評定量表Ⅲ（Unified Parkinson's Disease Rating Scale Ⅲ, UPDRS Ⅲ）及自主神經癥狀自評量表（The Scales for Outcomes in Parkinson's Disease-Autonomic, SCOPA-AUT）及霍亞分級（Hoehn-Yahr stage, H&Y stage）等量表評分測試；（3）年齡在45～80 歲之間。排除標準：（1）各種原因引起的繼發性帕金森綜合征，如腦炎、腦血管病、腦積水、頭部外傷、中毒史等；（2）帕金森疊加綜合征，如進行性核上性麻痹、多系統萎縮、路易體癡呆、皮質基底節病變等；（3）嚴重的精神癥狀，無合作患者；（4）既往已知冠狀動脈疾病、既往已知或行CMR檢查時發現的瓣膜疾病、人工心臟瓣膜或心肌病；（5）合并高血壓、糖尿病、呼吸睡眠綜合征、高脂血癥、高胰島素血癥及病態肥胖等疾病；（6）存在MRI檢查禁忌。對照組納入標準：（1）心電圖及CMR檢查未見異常；（2）年齡在45～80 歲之間。對照組排除標準：（1）患有糖尿病、高血壓、病態肥胖等疾病；（2）存在心血管系統疾病家族史、嚴重心律失常及瓣膜心臟病等；（3）存在MRI檢查禁忌。

收集患者年齡、性別、病程、UPDRS Ⅲ及SCOPA-AUT 等相關資料。采用UPDRS Ⅲ評估PD患者運動功能障礙嚴重程度。UPDRS Ⅲ為語言、表情、四肢活動、姿勢及步態等27 項內容，每項1～4 分，總分108 分，評分越高，表明運動障礙越嚴重[15]。采用SCOPA-AUT 評估患者的自主神經功能障礙嚴重程度，量表包含泌尿、胃腸道、體溫調節、性功能、心血管、瞳孔調節6 個系統共23 項，總分為0～69 分，分值越高表示患者自主神經功能障礙越嚴重[16]。

本研究遵循《赫爾辛基宣言》，通過四川大學華西醫院倫理審查委員會批準（批準文號：2022795），所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 圖像采集

圖像采集使用聯影（uMR 790，聯影成像醫療，中國上海）3 T MRI設備，24通道心臟專用相控陣線圈。采用平衡穩態自由進動電影序列獲取短軸（范圍覆蓋從心底到心尖）及二、三、四腔電影圖像。掃描參數：層厚8 mm，層間距0 mm，重復時間（repetition time, TR）3.31 ms，回波時間（echo time, TE）1.57 ms，翻轉角（flip angle, FA）50°，視野（field of view, FOV）280～340 mm2，矩陣大小336×336，時間分辨率35～45 ms。

1.3 圖像分析

1.3.1 左心室功能及應變分析

心臟后處理采用CVI42（circle cardiovascular imaging, Calgary, Alberta, Canada, version 5.1.14）。將短軸電影圖像導入FUNCTION 模塊，逐層手動勾畫舒張末期及收縮末期左心室心內膜及心外膜輪廓，獲得LVEF、左心室收縮末期容積（left ventricular end-systolic volume, LVESV）、左心室舒張末期容積（left ventricular end-diastolic volume, LVEDV）及左心室心肌質量（left ventricular mass, LV mass）等常規心功能參數。經體表面積（body surface area, BSA）進行指數化校正后得到LVESV 指數（LVESV index,LVESVi）、LVEDV 指數（LVEDV index, LVEDVi）及LV mass指數（LV mass index, LV massi）。之后將短軸及二、三、四腔心電影圖像導入STRAIN模塊，獲得相關應變參數包括整體縱向應變（global longitudinal strain, GLS）、整體徑向應變（global radial strain,GRS）及整體周向應變（global circumferential strain,GCS）（圖1）。

圖1 左心室應變偽彩追蹤示例圖及應變參數曲線示例圖。1A：二腔心；1B：三腔心；1C：四腔心；1D：左心室周向應變示例圖；1E：左心室縱向應變示例圖；1F：左心室徑向應變示例圖。Fig.1 Left ventricular strain pseudo-color tracking example and strain parameter curve example.1A: Two-cavity cine image; 1B: Three-cavity cine image; 1C:Four-cavity cine image; 1D: Left ventricular circumferential strain example; 1E: Left ventricular longitudinal strain example;1F: Left ventricular radial strain example.

1.3.2 左心房功能及應變分析

將二、四腔心電影圖像導入Biplanar Function 模塊，手動繪制左心房內膜輪廓，左心耳及肺靜脈根部被排除在內膜邊界之外，采用雙平面算法自動獲得左心房最小容積（left atrial minimum volume, LAV min），左心房最大容積（left atrial maximum volume, LAV max），運算得到左心房收縮前容積（left atrial presystolic volume, LAV pac）[公式（1）]，經BSA 對左心房容積參數進行指數化校正后得到LAV min 指數（LAV min index, LAV mini）、LAV max 指數（LAV max index, LAV maxi）及LAV pac 指 數（LAV pac index, LAV paci）。根據左心房容積參數計算獲得左心房功能參數：左心房總射血分數（left atrial total ejection fraction, LAEF total）[公式（2）]、左心房被動射血分數（left atrial passive ejection fraction, LAEF passive）[公式（3）]、左心房主動射血分數（left atrial active ejection fraction, LAEF active）[公式（4）]。

其中，A2c、A4c 分別代表左心房收縮前二、四腔心左心房面積，L 取左心房收縮前二、四腔心中較大的左心房長徑。

將二、四腔心圖像導入CVI42 STRAIN 模塊，在二、四腔心圖像上手動勾畫左心室舒張末期左心房內膜及外膜輪廓，軟件自動追蹤運算生成左心房時間—應變曲線及時間—應變率曲線，得到左心房總應變Es（反映左心室收縮期左心房儲備功能）、左心房被動應變（反映左心室舒張早期左心房導管功能）及左心房主動應變（反映左心室舒張晚期左心房增壓泵功能）。對應的應變率參數包括：收縮期峰值正向應變率SRs、舒張早期峰值負向應變率SRe 及舒張晚期峰值負向應變率SRa（圖2）。

圖2 左心房應變偽彩追蹤示例圖及應變參數曲線示例圖。2A：二腔心應變偽彩追蹤示例圖；2B：四腔心應變偽彩追蹤示例圖；2C：時間—應變曲線；2D：時間—應變率曲線。Es：總應變；Ee：被動應變，Ea：主動應變；SRs：收縮期峰值正向應變率；SRe：舒張早期峰值負向應變率；SRa：舒張晚期峰值負向應變率。Fig.2 Pseudo-color tracking images of left atrial myocardial strain and example of strain parameter curves.2A: Pseudo-color tracking images of two-cavity cine;2B: Pseudo-color tracking images of four-cavity cine; 2C: The time-strain curve; 2D: The time-strain rate curve.Es: total strain; Ee: passive strain; Ea: active strain;SRs: systolic peak positive strain rate; SRe: early diastolic peak negative strain rate; SRa: late diastolic peak negative strain rate.

1.4 一致性分析

由兩名具有3年以上CMR 圖像后處理經驗的中級職稱技師對20 例隨機選擇的受試者（10 例健康對照者和10 例PD 患者）進行組內及組間的一致性分析。組內一致性分析由同一觀察者于1 月后重新分析相同的20例受試者確定。組間的一致性分析由第二個觀察者進行評估，該觀察者對第一個觀察者的結果不知情。

1.5 統計學分析

所有數據均采用SPSS 26.0（IBM, Armork, New York, USA）進行統計分析。采用Kolmogorov-Smirnov檢驗評估數據的正態性。符合正態分布的連續變量表示為均數±標準差；不符合正態分布的連續變量表示為中位數（四分位數間距）。分類變量表示為頻率或百分比。服從正態分布的兩組間的比較采用獨立樣本t檢驗，不服從正態分布的采用Mann-WhitneyU檢驗，分類變量采用卡方檢驗。使用Pearson 或Spearman 相關系數模型評估心臟結構、功能及應變參數與UPDRS Ⅲ及SCOPA-AUT的相關性。組間及組內的一致性分析采用組內相關系數（intra-class correlation coefficient, ICC），ICC＞0.75 則可認為數據可重復性好。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

PD 組39 例，年齡56.00（51.00，60.00）歲，病程4（2，6）年，H&Y stage 2（1，2.5）級，UPDRS Ⅲ（21.79±10.35）分，SCOPA-AUT 7（3，9.97）分；對照組34 例，年齡（56.47±7.30）歲。兩組間性別、年齡差異均無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 PD組和對照組一般資料比較Tab.1 Comparison of general data between PD group and healthy control

2.2 左心室功能及應變參數比較

PD 組LVEF 低于對照組，差異具有統計學意義（P=0.041）。PD 組 的LVESV、LVESVi、LVEDVi 及LV massi 均高于對照組，差異具有統計學意義（P＜0.05）。與對照組相比，PD 患者左心室GLS 降低，差異具有統計學意義（P=0.015）。兩組間的左心室功能及應變參數的比較結果見表2。

表2 兩組左心室功能及應變參數比較Tab.2 The left ventricular function and strain parameters were compared between the two groups

2.3 左心房功能及應變參數比較

PD組的左心房容積參數，包括LAV paci、LAV mini和LAV maxi，與對照組相比差異無統計學意義（P均＞0.05）。與對照組相比，PD 患者的左心房儲備功能（LAEF total、Es、SRs）、導管功能（LAEF passive、Ee、SRe）及泵功能（LAEF active、Ea、SRa）均明顯受損（P均＜0.05）。兩組間的左心房功能及應變參數的比較結果詳見表3。

表3 兩組左心房功能及應變參數比較Tab.3 Left atrial function and strain parameters were compared between the two groups

2.4 一致性分析

所有參數的組間ICC值為0.795～0.994，組內ICC值為0.834～0.996，均大于0.75，組間及組內一致性良好。

2.5 CMR 參數與UPDRS Ⅲ及SCOPA-AUT 的相關性分析

CMR 參數與UPDRS Ⅲ、SCOPA-AUT 的相關性分析結果詳見表4。左心房儲備功能（Es、SRs）與UPDRS Ⅲ均呈負相關性（r=-0.409、-0.355，P均＜0.05）。左 心 房 導 管 功 能（LAEF passive、Ee）與UPDRS Ⅲ呈負相關（r=-0.326、-0.482，P均＜0.05），SRe 與UPDRS Ⅲ呈正相關（r=0.417，P=0.008）。左心房儲備功能（Es、SRs）與SCOPA-AUT呈負相關（r=-0.535、-0.319，P均＜0.05）；左心房導管功能Ee 與SCOPA-AUT 呈負相關（r=-0.319，P=0.048），SRe 與SCOPA-AUT呈正相關（r=0.359，P=0.025）；左心房泵功能Ea與SCOPA-AUT呈負相關（r=-0.342，P=0.033）。

表4 PD組左室功能及參數與臨床指標的相關性Tab.4 Correlation between left ventricular configuration and function parameters and clinical indicators in PD group

3 討論

本研究結果顯示，PD 組LVEF 低于對照組，LVEDVi、LVESV，LVESVi、LV massi 均高于對照組。PD 患者LVEF 仍在正常范圍內，但GLS 降低。PD 組的左心房容積參數（LAV paci、LAV mini 和LAV maxi）與對照組相比均無明顯變化。與對照組相比，PD 患者的左心房儲備期、導管期及泵血期的射血分數、應變及應變率均明顯減低。其中，左心房儲備及導管功能與UPDRS Ⅲ及SCOPA-AUT 存在相關性，提示PD患者晚期或伴隨更嚴重的左心房功能改變。

3.1 PD患者左心室結構功能改變

本研究發現，PD患者左室心肌質量增加，與以往超聲心動圖研究結果一致[7]，其機制或為帕金森病相關的自主神經病變可造成節后交感和副交感神經系統功能障礙，進而導致心率和血壓失調[17-18]，其中，直立性低血壓、夜間高血壓及反杓型血壓等與左室肥厚有關[19-21]。但EL MOKADEM 等[10]超聲心動圖研究中，PD患者LV massi較對照組無明顯差異，推測其原因可能是其納入的PD患者病程較短，不足以導致心肌質量的增加。本研究PD患者相較于對照組表現出更高的左室收縮及舒張末期容積，與以往研究結果一致[7,22-23]，提示PD患者早期可能會出現代償性心臟增大。

本研究發現，PD 組的LVEF 及GLS 低于對照組，提示PD患者存在心臟受損，左室收縮功能或已受到一定的影響，但PD 患者LVEF 仍在正常范圍內，推測心功能仍處于代償期。PD組GLS低于對照組，提示PD患者存在心肌力學改變，心肌應變可早于EF發現心肌功能受損，對評估PD患者亞臨床收縮功能障礙具有潛在價值[13,24]。EL MOKADEM等[10]和STEFANO等[25]等應用超聲斑點追蹤技術同樣發現，在LVEF 正常的情況下，PD患者心室收縮期心肌運動功能受損，表現為GLS的降低。

3.2 PD患者左心房結構及功能的改變

本研究結果顯示，PD患者左房容積與對照組相比差異無統計學意義，但PD 患者的左心房儲備功能（LAEF total、Es、SRs）、導管功能（LAEF passive、Ee、SRe）及泵功能（LAEF active、Ea、SRa）參數均減低。與本研究結果不同，PIQUERAS-FLORES 等[7]和?ANGA等[26]的超聲心動圖研究中，PD 患者左房容積升高且與疾病嚴重程度相關，結論的差異可能主要是由于本研究納入的PD 患者病程仍較短，不足以導致PD患者的左心房結構的改變。但左心房容積指數均屬于晚期指標，反映左心室舒張壓力的長期積累，并不能及時反映早期功能的改變。應變技術不僅可以定量評估心臟的容積，還可分別獲得左心房儲備期、導管期及泵血期的EF、應變及應變率，能夠在左心房形態改變之前即早期發現左心房功能異常[27]。本研究中，基于CMR-FT測得的PD患者的左心房儲備期、導管期及泵血期應變及應變率均減低，提示左心房應變可以先于左心房容積監測PD患者左心房功能異常。

PD 患者自主神經功能紊亂、炎癥反應及氧化應激均與房顫的發生有關，房顫或是PD 患者早期非運動癥狀之一[28-31]。?ANGA 等[26]發現，與對照組相比，PD 患者心房機電耦合時間、房內及房間的心房機電延遲時間（electro mechanical delay, EMD）及容積增加，且與PD 的疾病嚴重程度相關，提示PD 患者房顫易感性增加。心房重構是房顫病理生理機制的重要環節，包括宏觀上的心房擴張、微觀上的心肌纖維化[8-7,32]。因此，對左心房結構與功能進行全面、準確的定量評估可改善心血管結局。基于CMR-FT 獲得的左心房應變及應變率可以反映左心房心肌的形變程度及形變速率，是評估PD 患者早期左心房改變的敏感指標[33-35]，有助于增進對PD 患者心臟改變及預后分層的認識。

3.3 CMR參數與UPDRS Ⅲ及SCOPA-AUT的相關性

本研究顯示，左心房應變（Es、Ee）及應變率（SRs、SRe）與UPDRS Ⅲ及SCOPA-AUT 存在相關性。?ANGA 等[26]和PIQUERAS-FLORES 等[7]基于超聲心動圖描述了PD 患者左心房容積升高，并與UPDRS Ⅲ存在相關性，左心房容積是PD 的獨立預測因子（OR：1.19，95% 置信區間：1.02～1.37；P＝0.021）[7]。與左心房容積相比，左心房應變參數對負荷的依賴性更小，且能先于左心房容積監測PD 患者的左心房功能異常[36]。本研究結果提示，PD 患者心肌損害隨UPDRS Ⅲ、SCOPA-AUT 的增加而逐漸加重，表現為左心房應變值逐漸減低。與EL MOKADEM 等[10]研究不同，本研究暫未發現左心室GLS 與運動功能障礙及自主神經功能障礙嚴重程度之間的相關性，其原因或為PD 患者在無明顯瓣膜異常或心室功能減退的情況下，由于心房解剖、機械、電生理和/或血流動力學異常，引起了獨立于心室功能改變的心房功能障礙。

3.4 局限性

本研究存在一定的局限性：（1）本研究為小樣本、單中心研究，可能存在選擇性偏倚；（2）PD患者病程仍較短，未分期比較PD 患者CMR 結果的差異；（3）本研究為橫斷面研究，沒有隨訪心血管事件的發展；（4）未評估藥物治療對心臟結構及功能的影響。

4 結論

綜上所述，PD患者左室收縮功能及左心房儲備、導管、泵功能均受損；左心房儲備及導管功能與運動功能及自主神經功能障礙的嚴重程度相關。CMR-FT 定量技術可早期發現PD 患者心功能改變，有利于早期臨床干預，改善預后。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。

作者貢獻聲明：孫家瑜設計了本研究的方案，對稿件重要內容進行了修改，并獲得了四川省科技計劃項目的資助；岳汛起草和撰寫了稿件，獲取分析并解釋了本研究的數據；劉鈴、彭鵬飛、蒲倩、楊慧義、明悅、岳書婷、黃小華、徐嚴明獲取、分析及解釋本研究的數據，并對稿件的重要內容進行了修改；全體作者都同意發表最后的修改稿，同意對本研究的所有方面負責，確保本研究的準確性和誠信。