磁共振心肌應(yīng)變定量評(píng)價(jià)心肌淀粉樣變及與心肌初始T1值和ECV值的相關(guān)性分析

劉雨蒙 朱靜芬 陳蒙 汪靈杰 朱默 胡春洪

免疫球蛋白輕鏈型（AL型）淀粉樣變性是惡變的漿細(xì)胞分泌過(guò)多的免疫球蛋白輕鏈κ或λ釋放到外周血中所導(dǎo)致的一種淀粉樣變性。AL型淀粉樣變性病程中心臟最容易受累，導(dǎo)致心肌舒張及收縮功能異常，最終發(fā)展為心力衰竭［1］。心肌淀粉樣變性（cardiac amyloidosis，CA）早期臨床表現(xiàn)通常不典型，容易被漏診或誤診，但病情進(jìn)展快且預(yù)后比較差。心內(nèi)膜心肌活檢（endomyocardial biopsy，EMB）被認(rèn)為是診斷CA的金標(biāo)準(zhǔn)，但因其有創(chuàng)且易出現(xiàn)取樣錯(cuò)誤，限制了其臨床上應(yīng)用［2］。近幾年來(lái)，心臟磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）無(wú)創(chuàng)檢查技術(shù)在CA的診斷方面發(fā)揮極大的應(yīng)用價(jià)值，其釓對(duì)比劑延遲強(qiáng)化（late gadolinium enhancement，LGE）表現(xiàn)為典型的彌漫性心內(nèi)膜下環(huán)形強(qiáng)化或透壁粉塵樣強(qiáng)化［3-4］。此外，基于磁共振T1 mapping技術(shù)的心肌初始T1值和細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)（extracellular volume fraction，ECV）可以定量評(píng)價(jià)淀粉樣物質(zhì)在心肌內(nèi)的浸潤(rùn)程度，且能比LGE更早發(fā)現(xiàn)心肌異常，是CA早期診斷的重要影像學(xué)依據(jù)［5-7］。由于以上CMR檢查須注射釓對(duì)比劑，且檢查時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)于一些腎功能不全或者無(wú)法耐受長(zhǎng)時(shí)間檢查的患者則不適用。磁共振心肌組織追蹤技術(shù)（cardiac magnetic resonance tissue tracking，CMR-TT）是根據(jù)心肌細(xì)胞的收縮性，從徑向、周向和縱向3個(gè)維度對(duì)心肌應(yīng)變進(jìn)行定量分析，客觀(guān)評(píng)價(jià)心肌形變程度，且無(wú)須使用對(duì)比劑，僅用常規(guī)電影序列圖像就可進(jìn)行心肌應(yīng)變分析，大大縮短了檢查時(shí)間［8-9］。本研究利用CMR-TT獲得CA患者的左心室整體及各區(qū)域?qū)用娴男募?yīng)變值，探討其對(duì)CA患者心肌形變程度的定量評(píng)估價(jià)值。

方 法

1.臨床資料

搜集2017年7月至2020年10月蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院行CMR檢查的40例AL型淀粉樣變性患者，其中28例為原發(fā)性系統(tǒng)性淀粉樣變性，9例繼發(fā)于多發(fā)性骨髓瘤，3例繼發(fā)于漿細(xì)胞惡性腫瘤。所有患者經(jīng)病理活檢證實(shí)為淀粉樣變性（活檢部位：腹部皮下脂肪22例、骨髓10例、腎臟7例和胃組織1例），均表現(xiàn)為剛果紅染色陽(yáng)性。根據(jù)患者的臨床癥狀、心肌生物標(biāo)志物水平及CMR-LGE圖像特征分為CA組和可疑CA組。CA組納入標(biāo)準(zhǔn)：LGE表現(xiàn)為彌漫性心內(nèi)膜下環(huán)形強(qiáng)化或透壁粉塵樣強(qiáng)化（LGE+），且包含以下任何一種情況。①左室壁普遍增厚≥12 mm，除外引起左室肥厚的其他疾病（如肥心癥、高血壓等）；②左右室壁均增厚，除外高血壓或肺動(dòng)脈高壓等疾病；③心肌生物標(biāo)志物［氨基末端腦鈉肽前體（NTproBNP）、肌鈣蛋白T）］明顯升高。可疑CA組納入標(biāo)準(zhǔn)：LGE表現(xiàn)為陰性（LGE-），且包含以下任何一種情況。①左室壁普遍增厚，但患者并存高血壓；②右室壁增厚，但并存肺動(dòng)脈高壓；③室壁厚度基本正常，但心肌生物標(biāo)志物水平升高。最終30例納入CA組［男21例，女9例，年齡（60±11）歲］，10例納入可疑CA組［男9例，女1例，年齡（56±11）歲］。此外搜集同期行CMR檢查的20名肥厚型心肌病患者［男15例，女5例，年齡（51±17）歲］和40例健康志愿者［男11例，女29例，年齡（45±10）歲）作為對(duì)照。所有患者及對(duì)照組在磁共振掃描前30 min采集靜脈血獲得紅細(xì)胞比容參數(shù)值。

2.CMR圖像采集

應(yīng)用Simens Skyra 3.0 T超導(dǎo)磁共振成像儀，18通道體表線(xiàn)圈，采用MRI兼容的無(wú)線(xiàn)矢量心電門(mén)控板。掃描序列如下：

（1）平衡穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)梯度回波電影序列（SSFP）：采集層面包括自左室基底段至心尖段范圍內(nèi)的左室短軸、左室兩腔心及四腔心。主要成像參數(shù)：重復(fù)時(shí)間（TR）39.2 ms，回波時(shí)間（TE）1.4 ms，視野（FOV）174 mm×208 mm，矩陣256×256，層厚8 mm。

（2）LGE掃描：采用二維相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)快速小角度激發(fā)序列（PSIR turbo FLASH），在注入對(duì)比劑后延遲10 min采集左室短軸、左室兩腔心和四腔心圖像。主要成像參數(shù)：TR 700 ms，TE 1.55 ms，F(xiàn)OV 256 mm×192 mm，矩陣256×256，反轉(zhuǎn)角20°，層厚8 mm，反轉(zhuǎn)恢復(fù)時(shí)間（TI）300 ms。

（3）T1 mapping成像：采用縮短改進(jìn)的Look-Locker反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（shortened modified Look-Locker inversion recovery，shMOLLI），掃描層面包含左室三層短軸層面（基底段、中間段及心尖段）。主要成像參數(shù)：TR 277.9 ms，TE 1.1 ms，F(xiàn)OV 256 mm×192 mm，矩陣192×144，反轉(zhuǎn)角35°，層厚8 mm，并行采集加速因子2，11個(gè)心動(dòng)周期采集1幅心肌和1幅血池T1 mapping圖像，分別于增強(qiáng)前及增強(qiáng)后各采集一次T1 mapping圖像。

3.圖像處理

將CMR圖像導(dǎo)入心臟后處理軟件（CVI42 v5.11.3），在Short 3D及Tissue Tracking模塊，于左室短軸電影序列的各個(gè)切面勾畫(huà)心內(nèi)膜及心外膜邊界，得到常規(guī)心功能參數(shù)，包括左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）、左室舒張末期容積指數(shù)（LVEDVi）、左室收縮末期容積指數(shù)（LVESVi）、左室心肌質(zhì)量指數(shù)（LVMI）、左室每搏輸出量（LVSV）以及心輸出量（CO）；并通過(guò)軟件自動(dòng)跟蹤心肌各像素點(diǎn)量化左室心肌運(yùn)動(dòng)情況，得到心肌整體及各節(jié)段的3D徑向應(yīng)變（RS）、周向應(yīng)變（CS）和縱向應(yīng)變（LS）參數(shù)值，曲線(xiàn)圖及16節(jié)段牛眼圖（2002美國(guó)心臟病協(xié)會(huì)推薦［10］），見(jiàn)圖1、2。在T1模塊，于增強(qiáng)前的T1 mapping圖像及增強(qiáng)后T1 mapping圖像上勾畫(huà)心內(nèi)、外膜邊界，得到左室整體及各層面的心肌初始T1值和增強(qiáng)后T1值，此外通過(guò)標(biāo)記血池、輸入紅細(xì)胞比容（HCT）參數(shù)，軟件自動(dòng)計(jì)算出左室整體及各層面的ECV值。心肌延遲強(qiáng)化的定性分析，通過(guò)閱讀全部LGE圖像后確定是否存在典型的延遲強(qiáng)化表現(xiàn)。

圖1 心肌淀粉樣變性（CA）患者心肌應(yīng)變參數(shù)的16節(jié)段牛眼圖及對(duì)應(yīng)的應(yīng)變曲線(xiàn)

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。符合正態(tài)分布的連續(xù)變量以±s表示，不符合正態(tài)分布的連續(xù)變量以中位數(shù)（上下四分位數(shù)）表示。分類(lèi)變量以頻率和百分比表示。組間差異比較采用單因素方差分析或Kruskal-WallisH檢驗(yàn)，P值經(jīng)Bonferroni校正。采用Pearson（正態(tài)分布）或Spearman（非正態(tài)分布）進(jìn)行相關(guān)性分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.各組間基本特征及CMR相關(guān)參數(shù)差異分析

CA組、可疑CA組、HCM組及健康對(duì)照組的基本特征和CMR相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。CA組的LVESVi、LVMI、左室壁整體厚度、左室心肌初始T1值和ECV值均高于HCM組和健康對(duì)照組，LVEF、LVSV低于HCM組和健康對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。可疑CA組的LVESVi、LVMI、左室心肌初始T1值和ECV值高于健康對(duì)照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。

表1 各組的基本特征和CMR相關(guān)參數(shù)比較

圖2 正常人心肌應(yīng)變參數(shù)的16節(jié)段牛眼圖及對(duì)應(yīng)的應(yīng)變曲線(xiàn)

2.各組間左室心肌應(yīng)變參數(shù)值比較分析

CA組、可疑CA組、HCM組及健康對(duì)照組的左室基底層、中間層、心尖層及總體的各應(yīng)變參數(shù)結(jié)果詳見(jiàn)表2。CA組的左室心肌各層面及總體的RS、CS、LS絕對(duì)值均低于HCM組和健康對(duì)照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。與健康對(duì)照組相比，除了心尖層RS、基底層CS外，可疑CA組的其余各層面以及總體應(yīng)變絕對(duì)值均減低，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。

表2 各組左室基底層、中間層、心尖層及總體的各應(yīng)變參數(shù)比較

3.CA患者左室總體心肌應(yīng)變值與心肌初始T1值和ECV值的相關(guān)性分析

對(duì)CA組和可疑CA組所有患者的左室總體應(yīng)變值與心肌的初始T1值和ECV值進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示左室總體RS值與心肌初始T1值及ECV值均呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.775、-0.659，均P＜0.001（圖3A、3D）。左室總體CS值與心肌初始T1值及ECV值均呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.883、0.772，均P＜0.001（圖3B、3E）。左室總體LS值與心肌初始T1值及ECV值均呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.854、0.765，均P＜0.001（圖3C、3F）。

圖3 CA患者左室總體心肌應(yīng)變值與心肌初始T1值和ECV值的相關(guān)性折線(xiàn)圖

4.CA患者左室總體心肌應(yīng)變值與心肌生物標(biāo)志物及左室結(jié)構(gòu)與功能參數(shù)相關(guān)性分析

對(duì)CA組和可疑CA組患者的左室總體RS、CS、LS值與心肌生物標(biāo)志物及左室結(jié)構(gòu)與功能參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，RS總體與NT-proBNP、肌鈣蛋白T、LVMI、左室整體平均室壁厚度呈負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為-0.790、-0.753、-0.800、-0.827，P值均小于0.001），與LVEF、LVSV呈正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為0.637、0.808，P值均小于0.001）。CS總體與NT-proBNP、肌鈣蛋白T、LVMI、左室整體平均室壁厚度呈正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為0.774、0.766、0.799、0.852，P值均小于0.001），與LVEF、LVSV呈負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為-0.716、-0.794，P值均小于0.001）。LS總體與NT-proBNP、肌鈣蛋白T、LVMI、左室整體平均室壁厚度均呈正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為0.775、0.760、0.794、0.842，P值均小于0.001），與LVEF、LVSV均呈負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分 別 為-0.704、-0.783，P值 均 小 于0.001）。詳見(jiàn)表3。

表3 CA患者左室總體心肌應(yīng)變值與心肌生物標(biāo)志物及左室結(jié)構(gòu)與功能參數(shù)相關(guān)性分析

討 論

CA是淀粉樣物質(zhì)在心肌細(xì)胞外間隙內(nèi)沉積，早期表現(xiàn)為心肌舒張功能受限，進(jìn)而心肌收縮功能受損，最終發(fā)展成難治性心力衰竭。CA的病情發(fā)展快且預(yù)后較差，因此早期診斷及干預(yù)治療尤為重要。近幾年來(lái)，心臟磁共振檢查是診斷CA的主要無(wú)創(chuàng)影像學(xué)檢查方法，LGE技術(shù)已作為診斷CA的首選，可以顯示CA患者典型的彌漫性心內(nèi)膜下環(huán)形強(qiáng)化或透壁性粉塵樣強(qiáng)化。除了LGE，基于T1 mapping技術(shù)的心肌初始T1值和ECV值可以定量評(píng)估淀粉樣物質(zhì)在心肌內(nèi)的負(fù)荷［11］，能夠發(fā)現(xiàn)更早期的CA，特別是LGE表現(xiàn)為陰性的患者。本研究組40例AL型淀粉樣變性患者中，有30例LGE為陽(yáng)性表現(xiàn)，且其心肌初始T1值和ECV值要遠(yuǎn)高于HCM組和健康對(duì)照組。另外10例LGE陰性的患者，其心肌初始T1值和ECV值要高于健康對(duì)照組，則提示淀粉樣物質(zhì)的沉積導(dǎo)致心肌細(xì)胞外間隙擴(kuò)大，是CA早期診斷的重要依據(jù)。然而獲得LGE、ECV均須注入釓對(duì)比劑，且檢查時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)于一些腎功能不全或者無(wú)法耐受長(zhǎng)時(shí)間檢查的患者則不適用。

CMR-TT技術(shù)是基于電影序列，通過(guò)追蹤各個(gè)心動(dòng)周期中心肌各像素點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)量化左室心肌整體運(yùn)動(dòng)及形變程度，此技術(shù)無(wú)須使用對(duì)比劑，且僅用常規(guī)電影序列圖像就可進(jìn)行心肌應(yīng)變分析，大大縮短了檢查時(shí)間，也適用于腎功能不全患者［12］。本研究采用CMR-TT技術(shù)觀(guān)察CA患者的左室心肌應(yīng)變變化，且與HCM患者及健康對(duì)照組進(jìn)行對(duì)比分析。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CA組的左室心肌各層面及總體的RS、CS、LS絕對(duì)值均低于HCM組和健康對(duì)照組。與健康對(duì)照組相比，可疑CA組的大部分層面及總體應(yīng)變絕對(duì)值均減低，這表明應(yīng)變參數(shù)可以更早期發(fā)現(xiàn)心肌運(yùn)動(dòng)功能異常，比常規(guī)LGE檢查更為敏感，從而可以早期發(fā)現(xiàn)可疑CA患者并進(jìn)行干預(yù)治療，延緩病情進(jìn)展及改善患者的預(yù)后。之前本研究組初步研究結(jié)果表明，心肌初始T1值和ECV值可以早期定量診斷CA，尤其對(duì)LGE表現(xiàn)陰性的患者。因此，我們將CA患者和可疑CA患者的左室總體心肌應(yīng)變值與心肌初始T1值和ECV值進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，左室總體RS、CS、LS值均與心肌初始T1值和ECV值有很好的相關(guān)性，隨著心肌初始T1值和ECV值的增高，其對(duì)應(yīng)的左室總體心肌應(yīng)變值逐步減低，這反映了心肌內(nèi)淀粉樣物質(zhì)負(fù)荷越重，其心肌運(yùn)動(dòng)功能受損程度越重。此外，CA患者的左室總體RS、CS、LS值與心臟生物標(biāo)志物及左室結(jié)構(gòu)與功能參數(shù)有一定的相關(guān)性。NT-proBNP和肌鈣蛋白T是反映心肌細(xì)胞損傷及心功能減低的主要生物學(xué)標(biāo)志物［13-14］，本研究組發(fā)現(xiàn)NT-proBNP和肌鈣蛋白T值越高的患者，其左室總體心肌應(yīng)變值越低，說(shuō)明左室心肌的應(yīng)變參數(shù)能間接反映出心肌細(xì)胞受損的嚴(yán)重程度。另外，CA患者的LVEF值越低、室壁厚度越厚、左室總體質(zhì)量越重，其對(duì)應(yīng)的左室總體RS、CS、LS絕對(duì)值越低，這表明左室的心肌應(yīng)變參數(shù)下降越多，其左室心肌受累程度越重、心功能越差。

本研究的局限性：①樣本量較少，且單中心的研究限制了研究結(jié)果的普遍性，并增加了選擇偏差的可能性；②所有CA患者是非心肌組織病理活檢證實(shí)的，而非“金標(biāo)準(zhǔn)”EMB，因此存在一定的缺陷。

綜上所述，CMR-TT技術(shù)可以定量評(píng)價(jià)CA左室心肌應(yīng)變。CA患者的左室總體及各區(qū)域?qū)用鎽?yīng)變值均顯著減低，且對(duì)于LGE表現(xiàn)為陰性的可疑CA患者，其心肌應(yīng)變值變化要早于LGE表現(xiàn)，因此能更敏感地發(fā)現(xiàn)淀粉樣物質(zhì)沉積導(dǎo)致的心肌運(yùn)動(dòng)功能受損，有利于CA的早期發(fā)現(xiàn)。此外，左室心肌應(yīng)變參數(shù)與心肌初始T1值和ECV值具有較好的相關(guān)性，但CMR-TT技術(shù)大大縮短了檢查時(shí)間且無(wú)須使用對(duì)比劑，對(duì)腎功能不全患者亦適用，有望成為CA早期診斷的有效無(wú)創(chuàng)檢查技術(shù)。