基于心臟磁共振成像的肥厚型心肌病患者早期峰值充盈率與舒張功能相關(guān)性的研究

武志剛 孫佳莉 王巍

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院磁共振室，黑龍江 哈爾濱 150001)

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)是最常見(jiàn)的遺傳性心臟病，成人患病率為1∶500[1]，以心肌非對(duì)稱性肥厚為主要臨床特征，同時(shí)伴心肌纖維化、左心室質(zhì)量增加和左室舒張期充盈受限等病理改變，左室舒張功能障礙存在于大多數(shù)HCM患者中，也是部分HCM患者就診的首要原因。此外，研究發(fā)現(xiàn)HCM患者左室舒張功能障礙與惡性心律失常及心源性猝死的發(fā)生具有很高的相關(guān)性[2-3]，因此早期診斷是否存在左室舒張功能障礙具有重要意義。當(dāng)前，通過(guò)心臟磁共振成像(cardiac magnetic resonance imaging，CMR)對(duì)左室舒張功能的研究較少，對(duì)于舒張功能障礙尚無(wú)明確的指南性診斷意見(jiàn)，故本研究應(yīng)用CMR對(duì)HCM患者左室參數(shù)與左室舒張功能的相關(guān)性進(jìn)行研究分析。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

回顧性選取2017—2020年在哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院就診并接受CMR檢查，確診為非梗阻性肥厚型心肌病的患者共80例。HCM的診斷依據(jù)為2014年歐洲心臟病學(xué)會(huì)HCM診斷及治療指南：無(wú)明顯誘因?qū)е碌淖笫冶诨蚴议g隔增厚，舒張末期左室各壁(含室間隔)最大厚度≥15 mm，或心肌最大厚度≥13 mm并伴有HCM家族史，包括其他臨床檢查資料(既往超聲心動(dòng)圖、心電圖及家族史等)。通過(guò)超聲心動(dòng)圖檢查篩選出Ⅰ級(jí)舒張功能障礙(E/A≤0.8，根據(jù)2009年歐洲超聲心動(dòng)圖評(píng)估左室舒張功能的建議[4])的HCM患者65例，其中男性34例，女性31例，平均年齡(53±15)歲，肥厚心肌主要非對(duì)稱分布于室間隔，同時(shí)選取同期于本院檢查的45例健康志愿者作為對(duì)照，其中男性23例，女性22例，平均年齡(48±18)歲。所有患者均為竇性心率，左室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)>50%。研究方案由本院研究倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有入組人員均簽署知情同意書。

1.2 CMR檢查

使用3.0 T磁共振掃描儀(Philips Achieva)，32通道心臟線圈，使用胸前導(dǎo)聯(lián)心電門控及呼吸門控。采用對(duì)磁場(chǎng)不均勻敏感性較低的梯度回波亮血電影序列，分別掃描左室長(zhǎng)軸、左室心臟水平長(zhǎng)軸及短軸層面，短軸電影序列從基底段至心尖段連續(xù)掃描，層數(shù)為6～10層，掃描參數(shù)：重復(fù)時(shí)間(TR)：43 ms；回波時(shí)間(TE)：1 ms；視野(FOV)：320 mm×320 mm；層厚：8 mm。首過(guò)灌注：經(jīng)肘靜脈高壓注射器彈丸式注射5 mL/s釓噴酸葡萄胺(Magmevisit，Bayer，德國(guó))0.1 mmol/kg；首過(guò)掃描后，以2 mL/s流速追加0.1 mmol/kg釓噴酸葡萄胺；延遲掃描為二次注入造影劑后10～15 min后進(jìn)行，采用look-locker序列確定翻轉(zhuǎn)時(shí)間，而后使用相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(phase sensitive inversion recovery，PSIR)掃描，掃描參數(shù)：TR：最短；TE：3 ms；FOV：320 mm×320 mm；層厚：8 mm。各獲得左室長(zhǎng)軸和心臟水平長(zhǎng)軸層面一幅，短軸層面6～10幅(從左室基底段至心尖)心肌延遲強(qiáng)化(late gadolinium enhancement，LGE)圖像。

1.3 圖像分析

將所有左室短軸電影及延遲掃描序列導(dǎo)入PSIR工作站，經(jīng)兩名不知情的資深心臟影像醫(yī)師分別進(jìn)行后處理，意見(jiàn)不一致時(shí)協(xié)調(diào)解決。在工作站半自動(dòng)描繪左室短軸電影序列圖像心外膜及心內(nèi)膜邊界后(不包括乳頭肌)，通過(guò)計(jì)算同一心動(dòng)周期每個(gè)短軸層面容積，并整合為左室心動(dòng)周期的容積變化曲線，從而生成左室容積-時(shí)間變化曲線(volume-time curve，VTC)(如圖1)，計(jì)算左室早期峰值充盈率(early peak filling rate，ePFR)和LVEF，射血率及充盈率均是根據(jù)軟件通過(guò)左室容積變化生成VTC后，根據(jù)曲線斜率，在快速充盈期斜率最大的點(diǎn)為ePFR的點(diǎn)。短軸延遲掃描圖像半自動(dòng)描繪左室心內(nèi)膜及心外膜邊界后，對(duì)強(qiáng)化區(qū)域人工矯正。按照美國(guó)心臟協(xié)會(huì)(AHA)心臟分段法，將左室分為基底段、中段、心尖段以及心尖部，再對(duì)左室各段進(jìn)行AHA 17節(jié)段劃分(因心尖部短軸層面成像效果差，不納入本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析)，如圖2。在正常心肌位置選取感興趣區(qū)，工作站自動(dòng)生成LGE的分布位置及左室心肌延遲強(qiáng)化百分?jǐn)?shù)(LGE%)(如圖3)，左室LGE定義為高于正常心肌平均信號(hào)強(qiáng)度5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的部位。對(duì)獲得的2 878個(gè)心肌節(jié)段進(jìn)行分析，將每個(gè)節(jié)段強(qiáng)化面積進(jìn)行自動(dòng)整合并計(jì)算左室基底段、中段和心尖段平均LGE%以及左室整體LGE%，用來(lái)表示LGE的程度及分布，即左室心肌纖維化程度及分布。

注：●表示峰值射血率；●表示ePFR；●表示最小充盈率；●表示晚期峰值充盈率。

注：各數(shù)值分別代表左室對(duì)應(yīng)心肌。

圖3 左室心肌纖維化分布

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

2 結(jié)果

2.1 患者基本資料及CMR結(jié)果

表1記錄了HCM患者及對(duì)照組基本情況。

表1 臨床基本資料

表2記錄了部分CMR左室功能參數(shù)以及左室心肌纖維化整體和分段LGE%。所有HCM患者均無(wú)HCM家族史。65例HCM患者共獲得2 754個(gè)心肌節(jié)段的圖像，其中有54例(83%)及1 487個(gè)心肌節(jié)段(54%)出現(xiàn)延遲強(qiáng)化。

表2 CMR相關(guān)參數(shù)

2.2 左室LGE%與左室舒張功能相關(guān)性的分析

HCM組與對(duì)照組間ePFR具有明顯差異性(P<0.001)。對(duì)左室整體LGE%及各節(jié)段LGE%與ePFR進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析，LGE%與ePFR呈中等負(fù)相關(guān)(r=-0.594，P=0.027)，基底段-延遲強(qiáng)化百分?jǐn)?shù)(B-LGE%)與ePFR呈中度負(fù)相關(guān)(r=-0.492，P=0.003)，中段-延遲強(qiáng)化百分?jǐn)?shù)(M-LGE%)和心尖段-延遲強(qiáng)化百分?jǐn)?shù)(A-LGE%)與ePFR無(wú)明顯相關(guān)性(r=-0.347，P=0.800；r=-0.459，P=0.210)。圖4～6分別表示B-LGE%、M-LGE%和A-LGE%與ePFR間的關(guān)系。

圖4 ePFR與B-LGE%的散點(diǎn)圖分析

圖5 ePFR與M-LGE%的散點(diǎn)圖分析

圖6 ePFR與A-LGE%的散點(diǎn)圖分析

3 討論

HCM患者心力衰竭發(fā)病率約為50%[5]，心肌增厚的同時(shí)伴隨左室收縮功能的減弱[6]，而肥厚心肌對(duì)左室舒張功能的影響往往較收縮功能的發(fā)生更早，為HCM患者最常見(jiàn)的病理生理改變，還會(huì)造成左房重構(gòu)甚至心房顫動(dòng)等其他病理改變。所以，對(duì)HCM患者左室舒張功能障礙的早期檢出或預(yù)測(cè)，對(duì)于臨床治療及預(yù)后的指導(dǎo)具有重要意義。Avegliano等[7]認(rèn)為左室心肌纖維化是導(dǎo)致HCM患者左室舒張功能障礙的發(fā)病機(jī)制。分布廣泛、不均及纖維化程度高等心肌纖維化的特征[8-10]，被作為CMR在HCM診斷中的重要依據(jù)之一。因CMR不存在形態(tài)學(xué)假設(shè)，相較于超聲心動(dòng)圖，對(duì)于左室舒張及收縮功能的測(cè)定更加精確，目前CMR已被作為對(duì)心功能測(cè)定的“金標(biāo)準(zhǔn)”應(yīng)用于臨床[11]。并且因其可進(jìn)行多角度和多方位成像，對(duì)于左室側(cè)壁及心尖部肥厚的檢出較超聲心動(dòng)圖更敏感[12]，在HCM診斷中具有更高的診斷率[13]。

本研究通過(guò)對(duì)65例HCM患者的CMR檢查資料進(jìn)行分析，記錄LVEF，半自動(dòng)生成VTC，記錄左室ePFR，通過(guò)LGE對(duì)HCM患者左室心肌纖維化進(jìn)行定量分析，并對(duì)心肌纖維化進(jìn)行分段計(jì)算，研究左室舒張功能與左室整體LGE%及節(jié)段LGE%的關(guān)系。LGE和心肌活檢對(duì)于心肌纖維化的檢出擁有很好的一致性，目前LGE已作為無(wú)創(chuàng)性檢查的“金標(biāo)準(zhǔn)”以及首選影像學(xué)檢查手段[7，14]。與心肌活檢比對(duì)，全寬半峰法和以+5SD/6SD為閾值定量心肌纖維化相對(duì)更為標(biāo)準(zhǔn)[15]。然而，使用全寬半峰法需患者LGE圖像中存在明顯高信號(hào)強(qiáng)度的延遲強(qiáng)化區(qū)，使得該方法存在一定局限性，故本實(shí)驗(yàn)使用+5SD作為閾值計(jì)算并生成HCM患者左室整體及分段LGE%情況。

正常左室舒張期分為等容舒張期、快速充盈期、平臺(tái)期和緩慢充盈期4個(gè)階段。HCM患者左室舒張能力減弱，快速充盈期左室負(fù)壓降低，對(duì)左房的血液“抽吸”能力減弱，使快速充盈期充盈率降低，而對(duì)緩慢充盈期影響較小。左室舒張過(guò)程中左室充盈主要依靠快速充盈期完成[16]，ePFR代表快速充盈期峰值充盈率。本實(shí)驗(yàn)最終入組的HCM患者均為經(jīng)超聲心動(dòng)圖診斷為舒張功能障礙Ⅰ級(jí)的患者，Mendoza等[17]通過(guò)對(duì)115例患者的研究發(fā)現(xiàn)，在各級(jí)舒張功能障礙中，E/A、E/e’與ePFR、左室充盈80%時(shí)的舒張期占比具有良好的匹配特異性，在Ⅰ級(jí)舒張功能障礙患者中，ePFR較正常人降低。另外，Bonow等[18]和Kawaji等[19]的研究也證實(shí)ePFR降低在評(píng)估左室舒張功能中的作用。因很多HCM患者在病程早期便表現(xiàn)出左室舒張功能障礙，對(duì)HCM患者的心力衰竭癥狀及不良預(yù)后有重要作用。本實(shí)驗(yàn)致力于早期發(fā)現(xiàn)HCM患者的舒張功能障礙，故選?、窦?jí)舒張功能障礙患者作為研究對(duì)象，并著重將ePFR作為舒張功能的體現(xiàn)。

有研究認(rèn)為L(zhǎng)GE為左室舒張功能障礙的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[20]，且在本實(shí)驗(yàn)中，LGE與ePFR呈中等程度負(fù)相關(guān)，與先前研究一致。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，B-LGE與ePFR呈中到高度負(fù)相關(guān)，此前無(wú)實(shí)驗(yàn)對(duì)這一方向進(jìn)行研究。Nakamura等[21]的研究證明，基底段心肌纖維化更容易導(dǎo)致梗阻性肥厚型心肌病，且是HCM患者左室流出道梗阻的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子?；锥涡募±w維化可導(dǎo)致左室舒張末期容積增加，從而增加左室舒張壓，繼而影響左室舒張功能，這一結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一致性，而左室中段及心尖段心肌纖維化與ePFR無(wú)明顯相關(guān)性。

本實(shí)驗(yàn)為首次通過(guò)CMR分析左室心肌纖維化分布與舒張功能關(guān)系的研究。LGE%與左室舒張功能呈負(fù)相關(guān)，相比M-LGE%與A-LGE%，B-LGE%與ePFR呈明顯負(fù)相關(guān)，這一結(jié)果表明基底段心肌纖維化對(duì)左室舒張功能的影響更為重要，也提示在HCM患者中，若存在基底段心肌纖維化，則更須注重舒張功能障礙的發(fā)生，對(duì)后續(xù)預(yù)防及治療有重要意義。

局限性：(1)本HCM組中存在心肌纖維化的HCM患者均為局灶性纖維化，缺乏對(duì)彌漫性心肌纖維化HCM患者的研究，因此本實(shí)驗(yàn)結(jié)論對(duì)存在彌漫性心肌纖維化的HCM患者適用性不強(qiáng)；(2)樣本數(shù)較少，可能缺乏較強(qiáng)的代表性，后續(xù)將繼續(xù)增加入組數(shù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步完善；(3)本實(shí)驗(yàn)未應(yīng)用T1 Mapping成像技術(shù)，在不久的將來(lái)，Mapping技術(shù)將成為CMR的常規(guī)掃描序列，期望后續(xù)研究可將Mapping技術(shù)加入到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中；(4)CMR檢查相對(duì)復(fù)雜，且測(cè)定左室功能參數(shù)的步驟較為耗時(shí)，因而在臨床還未廣泛應(yīng)用。

利益沖突 無(wú)。