擴張型心肌病患者心肌應變與左心室球形指數相關性的初步研究

余鎏，夏睿，陶黎，張志偉，楊海濤，李詠梅，呂發金

1.重慶市開州區人民醫院 放射科，重慶 405400；2.重慶醫科大學附屬第一醫院 放射科，重慶 400016

引言

擴張型心肌病（Dilated Cardiomyopathy，DCM） 是以心肌收縮期泵功能障礙引起充血性心力衰竭為主要特征的心肌病，是原發型心肌病最常見的類型[1]。心力衰竭發生發展的基本機制是心室重構，已有研究[2]發現DCM心室重構過程中左心室出現從橢圓形向球形轉變的趨勢，并提出左心室球形指數來評估DCM患者左心室形狀的改變。基于常規自由穩態進動（Steady State Free Precession，SSFP）電影序列的應變分析（Feature Tracking，FT）技術，作為一種無需新序列的后處理方法，使MRI心肌應變分析變得更可行[3]。目前，基于MRI的心肌應變技術已用于DCM[4]，但尚缺乏與左心室形狀改變指標（球形指數）的相關性分析。為此，本研究采用FT技術分析DCM患者，并將不同的心肌應變參數與球形指數進行相關性分析，試圖發現能夠反映左心室心肌重構更敏感的心肌應變指標。

1 材料和方法

1.1 研究對象

收集2017年6月至2020年9月于重慶醫科大學附屬第一醫院心內科因心衰住院診斷為擴張型心肌病的患者共31例為研究對象，其中男性24例，女性7例；年齡29～72歲，平均（52.0±11.4）歲。同時收集同時期正常對照組23例，其中男性9例，女性14例；年齡14～70歲，平均（42.1±14.8）歲。入選擴張型心肌病的標準：① 符合《中國擴張型心肌病診斷和治療指南》[5]中擴張型心肌病診斷標準，具有心室擴大和心肌收縮功能降低的客觀證據，左心室舒張末期內徑>5.0 cm（女性）和>5.5 cm（男性）；② 左心室射血分數（Left Ventricle Ejection Fraction，LVEF）<45%（Simpsons法），左心室短軸縮短率<25%；③ 除外高血壓、心臟瓣膜病、先天性心臟病或缺血性心肌病。排除標準：① 既往高血壓病史、心臟瓣膜病史、先天性心臟病史或缺血性心肌病史；② 由于永久性起搏器或植入式心臟復律除顫器植入而無法進行心臟磁共振檢查；③ 既往釓過敏史；④ 幽閉恐懼癥病史。

1.2 MRI掃描

采用西門子 Avanto 1.5T MRI掃描儀，心臟專用16通道相控陣線圈，胸前導聯的心電門控。標準左心室短軸層面定位方法參照之前研究[6]。主要掃描序列包括：電影序列（左心室短軸、兩腔心及標準四腔心電影圖像）及延遲增強序列（Late Gadolinium Enhancement，LGE）。

電影序列具體參數如下：采用平衡穩態進動序列（SSFP序列），最小重復時間（Repetition Time，TR）3.7 ms，最小回波時間（Time Echo，TE）1.87 ms，反轉角（Flip Angle，FA） 60°，每個心動周期采集20個心臟時相，時間單位按照心動周期%計算。視野32 cm×28 cm，矩陣228×194，層厚8.0 mm。分次呼氣末屏氣15～18 s完成掃描。

LGE序列是在完成電影序列掃描后，經患者肘正中靜脈注入磁共振對比劑（按 0.1 mmol/kg 體質量注入釓噴酸葡胺）10 min后采集，具體參數如下：采用tf2d22_retro_multi_sl_iPAT 序列，矩陣 192×144，TR 67.76 ms，TE 1.31 ms，FA 80°，層厚 8.0 mm，間距 0。

1.3 數據后處理

心肌應變參數：將 DICOM 圖像導入心肌運動追蹤分析軟件 Medis QStrain（Version 2.1，Medis，Leiden，荷蘭），自帶人工智能識別心內膜和心外膜，人工校正至心動周期中每一幀均能夠準確描記心內外膜。測量心肌整體心肌應變運動參數，包括GRS、GCS、GLS峰值。

左心室球形指數根據左心室舒張末期容積（End Diastolic Volume，EDV）與左室舒張末期標準四腔心切面中長軸為直徑所計算假想球體積之比[7-8]，具體如式(1)。

測量左心室長軸的方法為在標準四腔心切面，測量心尖至二尖瓣瓣環中點的距離。本研究最大與最小左心室球形指數對應的心室切面，見圖1。

圖1 擴張型心肌病患者心臟磁共振圖像

1.4 統計學分析

采用 SPSS 22.0 軟件進行統計學分析。計量資料且符合正態分布以±s表示，DCM患者心肌應變及左心室球形指數兩兩比較采用獨立樣本t檢驗；DCM患者心肌應變各參數與左室球形指數相關性分析采用線性相關分析。P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

DCM患者男性占比為77.4%，正常對照組男性占比為42.9%，DCM患者組年齡（52.0±11.4）歲大于正常對照組的（42.1±14.8）歲，差異有統計學意義（P<0.01）；體重指數（25.2±4.5）kg/m2高于對照組的（23.8±2.1）kg/m2，差異有統計學意義（P<0.01）。

2.2 MRI結果

DCM患者組射血分數明顯低于正常對照組，整體應變參數均低于正常對照組，球形指數高于正常對照組，具體數據如表1所示。LGE示20例DCM患者存在心肌纖維化，而11例DCM患者未見確切心肌纖維化形成。

表1 擴張型心肌病患者與正常對照組CMR數據比較

2.3 相關性分析

DCM患者GLS與球形指數存在線性相關關系，LVEF、GCS、GRS與球形指數之間不存在相關關系，具體參數見表2。

表2 擴張型心肌病患者球形指數與射血分數、整體應變參數相關性分析

3 討論

本研究發現盡管與正常人相比，LVEF、心肌整體應變參數（GCS、GRS、GLS）在DCM患者出現明顯下降，左心室球形指數、EDV出現明顯增大。但在與球形指數的相關性分析中發現只有GLS與左心室球形指數存在線性相關性，而LVEF、GCS、GRS與球形指數之間不存在相關關系。

Zeng等[2]研究發現左心室重構過程中出現從橢圓形向球形轉變的趨勢，進而提出左心室球形指數來評估擴張型心肌病患者左心室形狀的變化。心肌應變與左心室形狀、運動幅度等視覺直視指標不同，是評價心肌功能的定量參數。在心臟MRI領域，近年來隨著基于圖像特征識別及其人工智能的應用，SSFP序列電影成像即可用于心肌應變指標的分析，這使得回顧性心肌應變的研究成為現實[9]。根據心臟坐標系三個方向，磁共振心肌應變參數可以分為徑向應變、周向應變及長軸應變三個方向，但三個方向所代表心肌收縮力的來源不同，心肌從內向外分為3層結構，長軸應變主要來源于心內膜下心肌收縮，周向應變來源于中層及外膜下心肌收縮，這也解釋了長軸應變較其他方向應變相比能夠最敏感的反應心肌的重構過程[10-12]。

心肌長軸應變的應用價值已在不同的文獻中得以報道，Buss等[13]研究者從210例DCM的大樣本研究中發現，磁共振左心室長軸應變是DCM患者生存率、風險評估的獨立預測因子，明顯優于周向應變及徑向應變，也好于NYHA心功能分級、射血分數及心肌纖維化程度等臨床指標。Romano等[14]研究者通過一項超過1000例的缺血性心肌病及DCM的多中心研究發現，磁共振整體長軸應變是預測缺血性心肌病及DCM患者死亡率的獨立預測因子，并且優于常規的LVEF及心肌纖維化程度。在另一項多中心研究中[14]，GLS用來分析射血分數保留性高風險患者，發現GLS對于射血分數正常的高風險人群，也存在著較高的風險預測價值。該研究團隊進一步將GLS應用于負荷態的心臟電影序列，并提出結合負荷成像，GLS可以預測高風險病人心血管不良事件的發生率[15]。Orwat等[16]研究者甚至將GLS應用于先心病的研究，在這項372例法洛氏四聯癥患者的研究中，GLS不僅是提供了常規心臟磁共振以外的信息，也為這類患者的預后提供了一定的預測價值。除此以外，GLS也用于心力衰竭、肺動脈高壓、法洛氏四聯癥、不穩定性心絞痛、血運重建術后患者的預后評估[17-19]。

本研究存在一些局限性。首先，由于本研究樣本量較小，導致GLS與球形指數之間存在相關系數較小，也不能完全排除其他心肌應變參數與球形指數的相關性，下一步擴大樣本量的分析將會改善這個不足。其次，本研究DCM組與正常人的性別與年齡分布不同，可能會造成實驗數據的影響，但既往文獻表明隨著年齡增加，心肌整體應變值不變或者增加，故不影響最終本實驗結果[20-22]。

總之，磁共振心肌應變技術中，GLS較GRS與GCS相比更適合評估DCM心肌重構的程度，在球形指數以外提供了另一個評估左室心肌重構的定量指標，也為GLS可用于臨床預測DCM患者發生心血管事件風險提供了形態學依據。