高溫超導心磁圖儀在糖尿病患者冠脈介入治療中的應用

邸春霞，華寧，謝甲琦，陶耀兵，王波，唐發寬

中國人民解放軍第三○九醫院心內科，北京 100091

糖尿病是當今世界威脅人類健康的常見病、多發病之一。糖尿病常伴隨心血管疾病，是心血管疾病的主要危險因素。目前，心血管病的高發病率、高致殘率和高死亡率成為我國的重大公共衛生問題。而冠心病的早期診斷和早期預警亦是人類面臨的一大難題。傳統的檢查手段如心電圖、活動平板試驗、彩色多普勒超聲等均因敏感性和特異性不高而應用受限。心肌在興奮活動中產生除極和復極電流。應用超導量子干涉器可以探測心肌在除極和復極過程中的磁場變化，稱為心磁圖（MCG）。自1963年發現至今，心磁圖檢測技術已有了很大進展。從單通道到多通道，從屏蔽到非屏蔽，從單點測量到多點測量。目前應用于臨床和實驗室研究的多為低溫超導心磁圖儀。但這些系統需要液氦作為制冷劑，價格昂貴，難以推廣。最近北京大學物理系和中科院物理所研制成功了高溫超導心磁圖儀，用液氮代替液氦，開創了我國高溫超導心磁圖儀研究的新紀元。本研究應用四通道高溫超導心磁圖儀樣機，觀察冠心病患者介入治療前后心磁圖的特征，初步探討高溫超導心磁圖儀在糖尿病合并冠心病患者冠脈介入術前評估、冠脈介入治療術后隨訪中的應用價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選擇2012年6月至2013年6月期間我院心內科和內分泌科住院的患者85例。納入標準：竇性心律，初步診斷為冠心病(包括無癥狀性心肌缺血、穩定型心絞痛、不穩定型心絞痛、非ST段抬高型心肌梗死)，擬行冠脈造影檢查、排除標準：心力衰竭、電解質紊亂、心律失常、急性ST段抬高性心肌梗死患者。2型糖尿病標準：餐后8h空腹靜脈血糖≥7.0 mmol/L和/或餐后2 h靜脈血糖≥11.1 mmol/L，或有明確2型糖尿病病史；除外I型糖尿病。所有患者根據冠脈造影結果確診為冠心病者62例，除外冠心病者23例。其中冠心病患者分為糖尿病組（25例，其中行冠脈介入治療者22例）和非糖尿病組（37例，其中行冠脈介入治療者32例）。兩組基本情況如年齡、性別、吸煙史、體重指數、既往病史差別均無統計學意義。所有患者均于入選后即行高溫超導心磁圖檢查。54例行冠狀動脈介入治療者于介入治療后1個月再次行高溫超導心磁圖檢查。

1.2 方法

1.2.1 心磁圖檢查及結果判讀

心磁圖檢查在高溫超導SQUID技術聯合醫學實驗室進行。所有患者均去除身上所有金屬物品，以標準體位仰臥于檢查床上行心磁圖檢測。測量探頭距離前胸平面1～2 cm，探測范圍為胸前20 cm×20 cm的平面，記錄間距為4cm的矩形點陣，共記錄9個不同位點，同時記錄Ⅱ導聯心電圖作為時間參考。將檢測信號輸入計算機，并進一步對數據進行分析，做出ST-T段電流密度圖及心臟磁場圖，觀察圖像中有無電流矢量的額外區域。根據計算機分析系統的分級標準，將電流密度分布圖分為0、1、2、3、4級共5級。分級標準主要根據是否存在雙極結構、主要電軸在圖中出現的位置和方向以及極值出現的數量、位置等。0級：存在對稱的雙極結構，雙極間的向量在10°～80°；1級：存在對稱的雙極結構，雙極間的向量在-20°～10°或80°～110°,或存在不對稱的雙極結構,雙極間的向量在10°～80°；2級：存在不對稱的雙極結構，雙極間的向量在-20°～10°或80°～110°；3級：缺乏雙極結構,總向量在-20°～110°；4級：無論有無雙極結構，總向量在110°～20°。0～1級為正常，2級為輕度異常，3～4級為中、重度異常。選取平均分級(ACTM)和異常心磁圖比值(RAM)作為定量指標。

1.2.2 平均分級

ACTM的測定：選取心室復極期ST-T間期為研究時間段，分別計算每位觀察對象所有電流密度圖的平均分級。

1.2.3 異常心磁圖比值

RAM的測定：選取心室復極期ST-T間期為研究時間段，分別計算每例的RAM：RAM=病理性磁圖數(3～4級)/總磁圖數(0～4級)。

1.2.4 冠脈造影檢查及結果判讀

應用GE Innova 3100血管造影機，采用Seldinger法穿刺股動脈或橈動脈，行左、右冠脈造影，左冠狀動脈至少投照4個體位，右冠狀動脈至少投照2個體位，必要時加其他體位，觀察冠狀動脈狹窄部位、程度、范圍等。冠脈病變參照美國ACC/AHA標準進行分型：管腔狹窄程度<50%為無明顯狹窄；管腔狹窄程度介于50%～74%為輕度狹窄；管腔狹窄程度介于75%～90%為中度狹窄；管腔狹窄程度>90%為重度狹窄；管腔100%閉塞為完全阻塞。根據病變部位將受累血管分為左主干、前降支、回旋支及右冠脈。無明顯狹窄者除外冠心病診斷，不納入此研究。

1.3 統計學方法

所有資料采用SPSS 13.0軟件包進行統計學分析。數據用±s表示，計量資料采用t檢驗，計數資料采用卡方檢驗。P<0.05為差別有統計學意義。

2 結果

2.1 糖尿病組和非糖尿病組患者的基線特征比較

兩組在年齡、性別、吸煙史、體重指數、既往病史等方面差別無統計學意義，見表1。

表1 兩組基線水平比較

2.2 冠脈造影前兩組患者心磁圖比較

37例2型糖尿病患者中至少存在1～3個病理性電流區，其電流密度圖分級多數為3～4級(即中-重度異常)。而非糖尿病組患者電流密度圖分級多為1～3級(輕度或中度異常)。糖尿病組ACTM和RAM稍高于非糖尿病組，差別有統計學意義（P<0.05），見表2。

表2 冠脈造影前兩組MCG結果比較

2.3 糖尿病患者行冠脈介入治療前后心磁圖的比較

糖尿病患者冠脈介入術后1個月的RAM、ACTM均顯著低于術前（P<0.05），見表3。

表3 糖尿病組介入治療前后MCG結果比較

2.4 非糖尿病患者行冠脈介入治療前后心磁圖的比較

非糖尿病患者冠脈介入術后1個月的RAM、ACTM均顯著低于術前（P<0.05），見表4。

表4 非糖尿病組介入治療前后MCG結果比較

3 討論

心肌在興奮過程中產生除極和復極電流，同時產生微弱的pT（皮特斯拉，10-12T）級磁場信號，而心磁信號比常規心電信號可以包含更豐富的信息。應用靈敏的超導量子干涉器（SQUID）可以測量心肌在除極和復極過程中的磁場變化，稱為心磁圖。心磁圖和心電圖具有相同的信號源，雖然ECG已經在臨床上被廣泛應用于心臟疾病的診斷，成為一種常規和最主要的心臟疾病無創診斷方法，但對于心肌缺血和心律失常等疾病來講，ECG經常會遺漏掉很多微弱信號。而心磁信息由于其本身的磁場檢測特點，往往能包含一些ECG無法測量到的信息[1]。相對于ECG，心磁信息具有以下優點：首先它是一種真正無創的測量系統，不需要額外的電極而能直接測量伴隨心臟運動的磁場變化；其次，心磁信息信號受軀干組織的影響比ECG信號要小得多[2]；第三，心磁信息測量中不存在皮膚電極干擾。另外非常重要的一點是心磁信息和心電圖對心臟電流的敏感特性不同：心磁信息對心臟切向電流最敏感，而ECG則對輻射狀（透壁性）電流最敏感。心磁信息和ECG的這些不同，使得心磁信息的測量速度，精度和分辨率都比ECG高。雖然當前心磁信息標測在臨床上還沒有得到常規應用，但相關的臨床研究已經表明心磁信息在心肌缺血、致心律失常風險評估和機制研究、心電源定位和胎兒心臟檢查等方面表現出顯著優于ECG標測的一些性能[3-8]。其中，心肌缺血是由冠狀動脈狹窄或堵塞引起的心臟某個部位短期或長期供血不足引起的心臟疾病，如得不到及時治療，則缺血部位心肌由于長期缺氧會損傷并最終導致死亡，從而引起心肌梗死。心肌缺血是導致死亡的首要因素[9]。ECG是臨床上用于心肌缺血診斷的最常用手段，心肌缺血的ECG反常主要表現在ST段偏移和T波異常。但是由于ECG檢測的固有缺陷，某些心肌缺血無法被及時診斷，而有研究表明心磁信息在某些心肌缺血的檢測中明顯優于ECG[10-11]。近日，Wu[12]等人有一項研究觀察了冠心病患者和行心臟移植術患者的心磁圖變化，研究表明心磁圖可以作為心臟移植患者移植物冠狀血管病的獨立預測因素。提示心磁圖在心血管疾病中具有廣泛的應用前景。因此，進行心磁信息分析檢查是非常有發展潛力的心臟病診斷手段，對心臟病的診斷精度可望大幅提高。

在國內，雖然早在1986年中國科技大學已研制出了我國第一臺心磁圖儀，成為我國心磁圖研究的起點，但一直沒有進入臨床應用。近年來，上海瑞金醫院、天津泰達心血管?？漆t院、阜外心血管醫院和中國人民解放軍第309醫院等相繼從國外引進了心磁圖儀，作了很多臨床病例測試，開展了對冠心病、心肌梗死、預激綜合征等疾病的研究工作，但由于儀器設備來源于不同國家和廠家，使用的數據分析各不一樣，得出的結論不盡然，再加上液氦來源稀缺昂貴，臨床上未能發揮其應用的獨特價值。我國SQUID相關的技術均處于國際領先水平。能在液氮溫區工作的高溫超導材料被發現后，在高溫超導SQUID磁強計的基礎上，高溫超導SQUID心磁圖儀研制成功。

本研究應用四通道高溫超導SQUID心磁圖儀，觀察了冠心病患者及其介入治療前后心磁圖的特征。通過研究發現，冠心病患者中糖尿病組患者心磁圖主要特征圖像的均質性較差，雙極結構特征相對不明顯，電軸總向量多分布于-20°～110°范圍內，分級多為3～4級，故ACTM和RAM均較高。而非糖尿病組ACTM和RAM則稍低于對照組，表明糖尿病組冠狀動脈病變較非糖尿病組為重?？紤]與缺血心肌部位有關。心肌灌注減少的部位跨膜活動時間延長，在正常心肌與缺血心肌交界處出現局部電流，在心磁圖上則表現為額外電流。心肌細胞膜靜息電位減低，動作電位傳導速度也減低，于邊緣區域內動作電位傳播方向產生離散。故產生相應的心磁圖改變。近年來，關于糖尿病患者冠脈病變特點的多項研究均表明，糖尿病患者冠脈病變較非糖尿病患者更加嚴重，具有三支病變和彌漫性病變發病率高的特點[13-14]，與本研究結果基本一致。

通過對冠心病患者行冠脈介入治療前后心磁圖的對比發現，無論是否合并2型糖尿病，冠心病患者行冠脈介入治療術后ACTM和RAM較術前明顯改善，考慮與心肌缺血改善有關。心肌缺血得到明顯后，心磁圖上額外電流消失，細胞電流活動同步性得到改善而相對穩定。

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