射血分數正常的肥厚型心肌病患者心肌T1值和T2值研究

周小龍 趙曉瑩 趙新湘

(昆明醫科大學第二附屬醫院放射科，云南 昆明 650000)

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)是心臟病學中比較常見的一種遺傳性疾病，其最常見的特征是左室肌壁不對稱性肥厚[1](圖1)，它主要是由一種編碼肌節蛋白的基因突變引起[2]。HCM不同個體在心肌結構與功能、臨床表現及預后均存在異質性[3]。患者通常無癥狀，但疾病進程中可產生嚴重后果，在任何年齡階段都可出現心力衰竭和心源性猝死[4]。早期識別HCM患者的異常改變，特別是在年輕患者中，預防心臟突發事件是非常重要的。而心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)是診斷HCM并識別其危險分層的一種非常有價值的影像學手段。前期研究中已發現HCM存在微循環灌注異常[5]，是否在射血分數正常的HCM患者中心肌組織特征參數T1和T2值存在異常呢？目前對此的研究還相對缺乏，雖國外文獻有少量的研究，但T1和T2值還與不同設備和場強有關，因此本研究對此進行探討。

圖1 HCM患者左室壁呈不對稱性肥厚

1 資料與方法

1.1 研究對象

資料收集：昆明醫科大學第二附屬醫院2019年1月—2020年5月超聲心動圖發現左室壁厚度>15 mm，診斷或懷疑HCM的患者。

HCM組納入標準：(1)符合2014年HCM診斷指南；(2)左室射血分數(left ventricular ejection fraction，LVEF)正常(LVEF≥50%)；(3)流出道未見梗阻。排除標準：有金屬植入物不適合CMR掃描者；有糖尿病、貧血、冠心病、高血壓及慢性阻塞性肺部疾病、先天性心臟病、嚴重心律失常及心臟手術病史等患者。

最終納入HCM患者34例，男20例，女14例，平均年齡(42±17)歲。納入年齡和性別匹配的20例健康志愿者作為正常對照組，男12例，女8例，平均年齡(47±14)歲。

1.2 MRI設備及圖像后處理

采用Philips achieve 3.0 T多源發射MR掃描儀，16通道相控陣心臟線圈，胸前導聯心電門控技術。成像方案包括左室短軸心臟電影，在屏氣時心電門控同時在同一切面進行T1-mapping和T2-mapping掃描。在從心尖到基底的一系列左室短軸平面上獲得True-FISP序列。回波時間(TE)=1.39 ms，重復時間(TR)=2.50 ms，視野(FOV)為320～360 mm，矩陣=192×146，翻轉角度(FA)=47 °，切片厚度=6 mm，片距=2 mm。T1-mapping序列采用改進Look-Locker穩態自由進動飽和恢復序列進行掃描，掃描參數如下：TE=1.07 ms，TR=2.58 ms，FOV為320～360 mm，矩陣=192×144，FA=35 °，切片厚度=6 mm，72個片段，最小反轉時間(TI)=100 ms，TI增量=80 ms，GRAPPA加速因子=2，成像窗口=136 ms。T2-mapping采用多回波的快速自旋回波序列，掃描參數如下：TE=1.39 ms，TR=2.50 ms，FOV為320～420 mm，矩陣=192×146，FA=47 °，切片厚度=6 mm，片距=2 mm。

將CMR的原始數據導入Philips achieve 3.0 T多源發射MR掃描儀配套工作站進行圖像后處理，獲得心功能參數指標，包括：左室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume，LVEDV)、左室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume，LVESV)、LVEF和收縮期室壁增厚率(percentage of systolic wall thickening，PSWT)。再將所有參與者CMR的圖像數據導入第三方軟件CVI 42，選擇T1和T2模塊，選擇自動生成的Native T1和Native T2時間圖，由研究人員手動勾畫基底部、中間部和心尖部三層圖像的心內膜及心外膜，選擇右室插入點作為參照點，按照美國心臟協會建議將左室基底部及中間部分別分為前壁、前間壁、下間壁、下壁、下側壁和前側壁6個節段，心尖部分為前壁、間壁、下壁和側壁4個節段，共計16個節段，得到各節段Native T1和Native T2平均值，生成牛眼圖(圖2)。PSWT(%)=(收縮末期室壁厚度-舒張末期室壁厚度)/收縮末期室壁厚度。

圖2 通過CVI 42軟件中T1模塊得到的各組16節段Native T1

1.3 統計學分析

采用SPSS 20.0統計分析軟件，正態分布的計量資料以平均數±標準差表示，兩兩比較采用獨立樣本t檢驗，三組比較采用Kruskal-Wallis檢驗，在符合正態分布的情況下，再采用獨立樣本t檢驗比較兩組間的差異。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

本組患者34例，平均年齡(42±17)歲，健康志愿者20例，平均年齡(47±14)歲。LVEDV、LVESV和LVEF以及紅細胞比容(hematocrit，HT)在HCM組和對照組之間無顯著差異(見表1)。

表1 健康對照組與HCM組年齡和心功能指標對照

HCM組共評估心肌304個節段，健康組共評估心肌320個節段。在HCM組中，279例為非肥厚節段，265例為肥厚節段。健康志愿者和HCM患者的T1值、T2值和PSWT詳見表2。在HCM患者中，非肥厚節段的T1和T2值較對照組顯著升高(P<0.01)。然而，在HCM患者的非肥厚節段與健康志愿者的正常節段之間，PSWT無顯著差異(P=0.84)。HCM組肥厚節段T1和T2值高于非肥厚節段，PSWT明顯降低(P<0.01)。

表2 健康者正常心肌節段、HCM患者肥厚與非肥厚心肌節段T1、T2值、PSWT和EDWT對照

3 討論

本研究主要采用T1-mapping和T2-mapping技術對HCM患者進行研究，HCM患者存在細胞內和細胞外的病理過程，從而引起T1和T2弛豫時間的改變。CMR Native T1成像是一種T1定量技術，它可直接測量心肌內的T1值，而無需使用造影劑，從而為釓使用障礙的腎功能不全患者提供一種安全和方便的測量方法[6]。本研究顯示，HCM患者非肥厚節段和肥厚節段T1值(1 254.1±51.8和1 319.7±91.1)均高于健康志愿者心肌節段(1 234.6±66.5)，與Huang等[7]研究結果一致，且本研究所測出的Native T1值也與Huang等得出的HCM患者非肥厚節段及肥厚節段T1值接近(1 283.6±86.0和1 336.6±65.1)。T1值增高的原因可能是：(1)由于HCM患者肥大的心肌細胞排列混亂，細胞外基質積累增多。(2)由于心肌微循環障礙，這些心肌也可能包含心肌缺血區，這些心肌缺血區會導致心肌纖維化替代增生[8]。(3)HCM患者大多也存在可逆性的心肌損傷變性和水腫，由于組織內較高的含水量使T1時間延長[9]。(4)對于不可逆心肌損傷，其T1值升高的發病機制是不同的，可能與之前證明的膠原體積分數相關[10]，Ho等[11]認為Ⅰ型膠原的增加是HCM患者早期心肌纖維壞死的表現，肌節突變攜帶者心肌Ⅰ型膠原合成顯著增加，即使在無左心室肥大的情況下也是如此。因此HCM最早的異常表現為細胞外基質增多。另有研究表明，HT與T1呈負相關[12]，但在本研究中筆者卻并未觀察到。在筆者的研究中，HCM患者與健康志愿者的HT雖無差異，但T1值卻有明顯差異，因此推測，HCM患者在射血分數正常時，左室是通過向心性重塑和肥厚來增強心肌收縮性，以此來代償心肌纖維化對心肌的損傷，以維持人體部分功能參數的正常。

T2-mapping技術通過選用SE序列來測量組織的T2弛豫時間，得到T2WI圖像，根據所得圖像數據計算出組織的T2值，再重建出T2-mapping圖。T2-mapping技術具有性噪比高、可重復性及非侵入性的優點，使其運用越來越廣泛，其可協助了解組織里的水、膠原及其他溶質的分子含量和環境。本研究發現，HCM患者心肌T2值[(52.3±8.2)ms]大于健康對照組[(45.7±7.8)ms]，Abdel-Aty等[13]提出，HCM患者T2在各心肌節段信號增高，主要與不可逆心肌損傷導致的心肌水腫有關，但并非唯一原因。T2信號增高也可能成為HCM中不同程度疾病活性的生物標志物[14]。另有學者發現心肌非肥厚節段的膠原合成的生物標志物升高[11]，因此區域膠原的積累也可能是T2升高的原因。筆者認為，T2值升高可能提示心肌缺血損傷導致心肌水腫，這代表HCM患者的疾病狀態更為活躍。T2值的增加往往與急性心肌損傷相關，且出現在HCM的早期。

筆者進一步對HCM患者非肥厚節段與健康對照組心肌正常節段進行了T1值、T2值和PSWT的比較，這與既往研究不同，既往多為整體心肌的研究[15]。研究顯示HCM患者非肥厚節段的PSWT(40.4%±8.5%)與健康對照組(41.2%±8.6%)未見明顯差別，但心肌節段T1和T2值均較健康對照組增高。PSWT是一種反映心肌組織機械固有度(即硬度)的敏感標志，與機械特性相關，對預后有重要影響，PSWT顯示HCM患者非肥厚節段的收縮功能未見明顯受損。這一發現提示，在HCM中，組織重塑可能先于形態和功能的改變。MRI T1-mapping和T2-mapping可為早期HCM診斷提供額外價值。筆者過去的研究顯示，HCM非肥厚節段的灌注達峰時間及心肌信號強度最大上升斜率與對照組也無統計學差異，是否這二者之間存在相關性尚不清楚，也是筆者下一步擬深入研究的方向。另外本研究也并未將心肌延遲強化納入研究，有心肌延遲強化的心肌節段PSWT與無心肌延遲強化的心肌肥厚節段是否有差異也不得而知，這也是接下來要進行研究的方向。

本研究存在以下局限性：(1)樣本量較少；(2)未記錄HCM患病時長；(3)未與細胞外容積指數和心肌延遲強化結合進行研究；(4)未對肥厚心肌節段進行程度分型來進行T1和T2值的比較。所以在各個不同肥厚程度心肌節段之間的聯系及變化趨勢是怎樣的也不得而知。

4 結論

組織特征T1和T2定量較左室功能(LVEF和PSWT)更能早期反映心肌病理生理的改變。此外，即便室壁厚度正常，HCM患者的T1和T2值均較正常人增高，這提示組織特征的改變先于HCM的形態和功能重構，因此T1和T2值的測量可為早期HCM心肌微觀重構提供重要價值。