心臟MR初始T1值及組織追蹤技術(shù)在心肌淀粉樣變和肥厚型心肌病的初步應(yīng)用價值

胡翀，束晶葦，趙韌，李小虎，王婷婷，趙玲玲，俞宏林，李仁民，王玉萍，劉斌，余永強(qiáng)

心肌淀粉樣變性(cardiac amyloidosis，CA)是由淀粉樣蛋白纖維在心肌組織中聚集引起的一種具有特征性、進(jìn)行性、限制性和浸潤性特征的心肌疾病[1]。然而，由于CA和肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)類似，心肌常呈肥厚表現(xiàn)，使得對兩者鑒別診斷較為困難，有報道CA誤診率甚至高達(dá)35%[2]，所以早期準(zhǔn)確地診斷CA對于臨床干預(yù)至關(guān)重要。CA診斷的金標(biāo)準(zhǔn)是心內(nèi)膜活檢，由于其具有侵入性且假陰性率高，因此無創(chuàng)影像學(xué)診斷在CA診斷中起到重要的作用。T1-mapping和心臟磁共振組織追蹤技術(shù)(cardiac magnetic resonance tissue tracking，CMR-TT)作為近年來心臟磁共振新興成像技術(shù)，由于無需注射對比劑而被廣泛地應(yīng)用于各種心肌疾病研究中。T1-mapping技術(shù)可以定量測量每一體素的縱向弛豫時間，初始T1值可以反應(yīng)心肌纖維化的情況。CMR-TT技術(shù)是基于心臟電影圖像，從縱向、周向和徑向三個維度對心肌應(yīng)變進(jìn)行分析，反映目標(biāo)心肌的收縮舒張功能。本研究通過比較HCM和CA的初始T1值和心肌應(yīng)變參數(shù)的差異，旨在有效鑒別上述兩種疾病。

材料與方法

1.一般資料

回顧性分析2018年11月-2020年8月安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院心臟淀粉樣變性患者14例(男5例)，肥厚型心肌病患者16例(男8例)，選擇同一時期無器質(zhì)性及功能性心臟病的健康對照組16例(男6例)。所有入選者均行心臟磁共振檢查。CA入組標(biāo)準(zhǔn)[3]為經(jīng)心內(nèi)膜活檢證實(shí)淀粉樣變性或超聲心動圖提示心臟呈淀粉樣變性且在心外其他器官活檢證實(shí)淀粉樣變性。HCM入組標(biāo)準(zhǔn)[4]為：超聲心動圖測量室間隔或左心室壁厚度≥15 mm，或有明確家族史者厚度≥13 mm，排除負(fù)荷增加等其他原因造成的左心室壁增厚。本研究為回顧性分析，經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)研究免除患者簽署知情同意書。

2.檢查方法

采用Philips 3.0T磁共振掃描儀進(jìn)行檢查。采用16通道表面相控陣心臟線圈和心電門控技術(shù)。受試者靜息狀態(tài)下平臥位，采集序列包括：電影序列：SSFP方法采集的二腔心、四腔心、左室流出道及從基底部到心尖部短軸電影序列；T1-mapping序列：屏氣狀態(tài)下采用改良Look-Locker反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列((Modified Look-Locker Inversion recovery，MOLLI)實(shí)現(xiàn)，采集左心室基底部、乳頭肌層及心尖部各一層圖像。所采集圖像層厚：8 mm，F(xiàn)OV 320 mm×320 mm。使用CVI42軟件CMR-TT模塊于電影序列分析總體長軸應(yīng)變(global longitudinal strain，GLS)、總體周向應(yīng)變(global circumferential strain，GCS)、總體徑向應(yīng)變(global radial strain，GRS)并繪制左心室應(yīng)變曲線。T1-mapping模塊定量測量每一層面及總體初始T1值。

3.統(tǒng)計學(xué)方法

結(jié) 果

1.一般結(jié)果

所有計量資料經(jīng)正態(tài)性檢驗(yàn)后均符合正態(tài)分布。HCM組平均年齡(59.19±12.43)歲，CA組平均年齡(58.36±8.66)歲，健康對照組年齡(54.69±8.22)歲，三組年齡、性別比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。CA組室間隔厚度為(16.58±2.49)mm，射血分?jǐn)?shù)(ejection fraction，EF)值為(45.77±10.77)%；HCM組室間隔厚度為(20.75±4.58)mm，EF值為(63.95±5.93)%。兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(表1)。

表1 HCM組、 CA組患者及健康對照組人群的一般臨床資料及影像學(xué)檢測結(jié)果

圖1 a～c)分別為典型HCM患者基底部、乳頭肌部及心尖部T1-mapping偽彩圖；d～f)分別為典型CA患者基底部、乳頭肌部及心尖部T1-mapping偽彩圖；g～i)分別為健康對照者基底部、乳頭肌部及心尖部T1-mapping偽彩圖。

2.初始T1值

HCM組總體初始T1值為(1329.14±40.19)ms，CA組總體初始T1值為(1455.68±153.23)ms，健康對照組總體初始T1值為(1305.97±49.83)ms，CA組總體初始T1值大于HCM組及健康對照組，HCM組與健康對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義。三組基底部、乳頭肌部及心尖部對應(yīng)初始T1值比較結(jié)果與總體初始T1值類似，CA組初始T1值均大于HCM組及健康對照組，HCM組各層初始T1值與健康對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義。各組自身基底部、乳頭肌部、心尖部三層比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(PHCM=0.985，PCA=0.895，P健康對照組=0.098)，見圖1、表2。

3.心肌應(yīng)變

CA組、HCM組與健康對照組比較GLS差異有統(tǒng)計學(xué)意義，前兩組GLS應(yīng)變小于健康對照組。CA組GRS小于HCM組 ，HCM組GRS與健康對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義。CA組、HCM組與健康對照組GCS兩兩比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，GCSCA

4.初始T1值及心肌應(yīng)變各參數(shù)對HCM及CA鑒別診斷價值

各參數(shù)ROC曲線分析結(jié)果見圖3。總體及各層面初始T1值(AUC>0.8，P<0.001)鑒別價值均優(yōu)于心肌應(yīng)變各參數(shù)(AUC為0.629～0.786，P為0.003～0.24)。總體和心尖部初始T1值(AUC=0.867，P=0.0001)優(yōu)于乳頭肌部(AUC=0.839，P=0.0002)和基底部初始T1值(AUC=0.821，P=0.0007)，總體和心尖部初始T1值最佳截斷值分別為1381.33ms、1415.48ms，大于截斷值傾向于CA，小于截斷值則傾向于HCM，敏感度為85.71%，特異度為100%。

心肌應(yīng)變參數(shù)中，3D GCS(AUC=0.786，P=0.003)最佳截斷值為-15.23%，小于該值傾向于診斷為CA，反之則傾向于HCM，敏感度為85.71%，特異度為81.25%。3D GRS(AUC=0.786，P=0.003)最佳截斷值為21.75%，小于21.75%傾向診斷為CA，反之則傾向HCM，敏感度為100%，特異度為68.75%。3D GLS鑒別診斷效能不高(AUC為0.661，P=0.12)。

圖2 a～c)分別為通過心臟磁共振組織追蹤技術(shù)繪制的典型HCM患者GLS、GRS及GCS曲線圖；d～f)分別為典型CA患者GLS、GRS及GCS曲線圖；g～i)分別為健康對照者GLS、GRS及GCS曲線圖。

表2 HCM組、CA組患者及健康對照組人群各層及整體心肌初始T1值分析結(jié)果

表3 HCM組、CA組患者及健康對照組人群三維左心室峰值應(yīng)變的分析結(jié)果 (%)

討 論

心肌纖維化是各種心肌病發(fā)展過程中的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)觀察纖維化方法是通過注射釓對比劑觀察延遲強(qiáng)化(late gadolinium enhancement，LGE)方式，但LGE通常只是反映局灶性纖維化，而對于心肌彌漫性纖維化不夠敏感，而且CA患者腎臟往往受累，使用對比劑有進(jìn)一步加重腎纖維化的風(fēng)險。而T1-mapping技術(shù)無需使用對比劑，通過測量心肌的縱向弛豫時間，定量地反映心肌纖維化情況。本研究結(jié)果中顯示CA組初始T1值大于HCM組及健康對照組，HCM組與健康對照組無明顯差異，提示CA組纖維化程度高于另外兩組，這可能是由于淀粉樣物質(zhì)廣泛沉積于心肌間質(zhì)使得心肌肥厚且纖維化程度增加，而HCM僅是心肌細(xì)胞的增大導(dǎo)致心肌肥厚而沒有大量異常物質(zhì)沉積，纖維化程度通常不會呈現(xiàn)出彌漫性表現(xiàn)。這一結(jié)果與Martinez等[5]結(jié)果類似，但其研究結(jié)果CA組與HCM組初始T1值小于本研究結(jié)果，這種差異可能是由于其掃描機(jī)器場強(qiáng)是1.5T而本研究是3.0T，組織T1-mapping隨著場強(qiáng)增高而增大所導(dǎo)致。針對這一差異，許多研究提出細(xì)胞外容積(extracelluar volume fraction，ECV)更具有普適性，但本研究中由于部分CA組患者已經(jīng)出現(xiàn)腎功能不全，未注射對比劑，無法測量ECV值。早期CA收縮功能沒有明顯降低(heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF)，到中晚期才會出現(xiàn)EF下降，心肌受累的順序一般是從基底部到心尖部[6]。本研究中CA組基底部、乳頭肌部及心尖部初始T1值均有增高且三個部位無顯著差異(F=0.112，P=0.895)，表明心肌纖維化程度重，心肌廣泛受累，這與CA 組EF值下降(45.77%)對應(yīng)，提示CA組患者大部分位于中晚期。

圖3 a)各種心肌應(yīng)變指標(biāo)對于HCM和CA鑒別診斷價值的ROC曲線；b)各層面及整體初始T1值對HCM和CA鑒別診斷價值的ROC曲線。

左心室舒縮形變功能是左心室三層心肌纖維結(jié)構(gòu)合力完成，這三層結(jié)構(gòu)分別是心內(nèi)膜下心肌層、中間心肌層和心外膜下心肌層，各層心肌纖維根據(jù)它們自身的角度不同對各個方向應(yīng)變的影響不同。與心肌長軸方向平行的心內(nèi)膜下心肌層主要影響心肌縱向應(yīng)變，斜行走形的心外膜下心肌主要貢獻(xiàn)于周向應(yīng)變，徑向應(yīng)變是各層心肌共同縮短的一種表現(xiàn)，有研究表明復(fù)雜而精細(xì)的左室壁結(jié)構(gòu)可以使心肌纖維僅短縮15%時，左心室容積變化高達(dá)60%[7-8]。測量應(yīng)變有二維(2D)及3D兩種形式， 2D應(yīng)變是在短軸或者長軸平面追蹤下心肌組織體素的運(yùn)動,在追蹤過程中不涉及三維重建；而3D應(yīng)變則是在短軸和長軸圖像的基礎(chǔ)上重建三維結(jié)構(gòu),利用3D算法定量心肌形變，3D可以減少諸如由平面位移變形造成的偽影，所以本研究中只涉及到3D 應(yīng)變[9]。CA和HCM兩組3D GCS、3D GLS應(yīng)變值及CA組GRS均低于對照組，表明這兩種疾病對心肌纖維收縮功能都有影響，CA組GRS及GCS值低于HCM組，表明心肌中外層CA組損害更大，可能是由于更多的淀粉樣纖維蛋白物質(zhì)積聚于此。這一結(jié)果與Jung等[10]研究結(jié)果類似，且該研究中提出了RS的準(zhǔn)確性最高的結(jié)論(AUC=0.898，P<0.001)。在Oda等[11]研究中，其以LGE作為金標(biāo)準(zhǔn)，對61名CA患者利用周向應(yīng)變值作為診斷指標(biāo)，結(jié)果顯示敏感度、特異度和符合率分別達(dá)到93.8%、69.2%和88.5%，提示CS對于診斷心肌淀粉樣變亦有較高的參考價值。本研究中CA組與HCM組GLS比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，鑒別價值低(AUC=0.629、0.661，P均>0.05)，但在Williams等[12]對45名CA患者及19名HCM患者研究中，GLS及基底部LS具有明顯差異性，造成這一結(jié)果不同的原因可能是本研究中HCM患者心內(nèi)膜下心肌層已有所受累，在以后研究中有待證實(shí)。

三組受試者應(yīng)變曲線有所差異，CA患者由于收縮功能降低，且疾病的限制性導(dǎo)致舒張功能降低，導(dǎo)致曲線呈一種緩升緩降形態(tài)。而HCM患者曲線上升階段較對照組稍緩一些，可能是由于左室流出道出現(xiàn)了一定的梗阻性所致，舒張期則與健康對照組表現(xiàn)無異。對照組舒縮功能良好，表現(xiàn)為速升速降趨勢。

本研究有一定的不足之處：①研究對象人數(shù)較少，且本研究中HCM組室間隔的厚度大于CA組，給T1-mapping 值結(jié)果帶來一定的選擇性偏倚，尚需更大的樣本來證實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果；②本研究僅對左心室應(yīng)變及初始T1值進(jìn)行研究，但右心室、心房應(yīng)變及T2值等其他參數(shù)對于鑒別診斷兩類疾病的價值還需進(jìn)一步探究；③由于大多數(shù)CA患者未做質(zhì)譜分型，探究不同類型的CA(如ATTR、AL型)的各項(xiàng)參數(shù)差異，以求通過磁共振更具體診斷各型CA也是今后需要努力的方向。

總之，心臟磁共振在心肌淀粉樣變性和肥厚型心肌病無創(chuàng)鑒別診斷中具有重要作用，其中以初始T1值、3D GRS和3D GCS鑒別診斷價值最高。