心血管MRI研究年龄及性别相关的正常左心室与左心房参数

何健龙，陈燕，罗琳，Ng Ming-Yen,2，Dudley Pennell，沈新平*

1.香港大学深圳医院医学影像科放射部，广东深圳 518000；2.香港大学李嘉诚医学院放射诊断学系，香港 999077；3.英国国家心肺研究所，皇家布朗顿医院心血管生物医学研究部，伦敦 SW3 6NP； *通讯作者 沈新平 shenxp@hku-szh.org

心脏容积、功能和心肌质量的准确评价对心血管疾病的诊断、治疗和预后至关重要[1-2]，心血管磁共振成像（cardiovascular magnetic resonance imaging，CMR）具有很高的准确度和可重复性，是心脏形态和功能评价的“金标准”。心脏正常参数是CMR应用的基础。然而，国外研究的正常人CMR心脏参数大多基于西方人种，由于体型的差异，其参考数据并不一定适用于中国人，而国内的同类研究较少。此外，心房容积的 MRI测量数据鲜有报道。本研究以前瞻性分析设计，精确的性别及年龄匹配，研究正常中国人左心房、左心室在 MRI上的结构和功能参数，以建立一套参考值范围。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2015年8月－2018年4月，于深圳市招募20～69岁的汉族中国人。纳入标准：①无心血管疾病症状，无吸烟史、心血管疾病史；②经血液学检查确认无高血压、高血脂、高血糖，肝、肾及甲状腺功能正常；③心电图无明显异常；④血浆N端脑钠肽正常；⑤超声心动图无异常。排除标准：①MRI检查发现心血管系统异常，部分志愿者行增强扫描以确认；②MRI检查过程中心律不齐或无法配合者；③有其他 MRI检查禁忌证。所有检查均经志愿者签署知情同意书。分组：以10岁为一个年龄段，每个年龄段男、女各10名。如检查中或检查后志愿者因上述标准而被排除，则另外招募志愿者填补。

1.2 MRI检查 采用Siemens Avanto 1.5T MR仪。在完成基本解剖定位序列后，以真稳态自由进动序列进行左心水平长轴（四腔心）、垂直长轴（二腔心）及左心室流出道（三腔心）电影扫描，然后进行左心室短轴电影扫描，扫描参数：层厚7 mm，无间隔，TR 22.19 ms，TE 1.59 ms，视野286 mm×340 mm，矩阵216×256，每个心动周期50个期相。

1.3 图像分析 由3位具有国际心血管磁共振学会（Society of Cardiovascular MR，SCMR）二级认证的放射科医师在CVI42（circle cardiovascular imaging，Canada）软件上依照SCMR的报告指南[3]进行测量。随机抽取20个案例，由其中2位医师采用双盲法独立测量左心室收缩功能，进行不同观察者之间的信度分析。分别勾画出各个层面的左心室舒张末期和收缩末期心内、外膜轮廓（图1），以获得左心室收缩功能的各参数。左心室流出道不计算在容积之内，乳头肌计算入心室腔容积部分。勾画时尽可能确保左心室舒张末期和收缩末期心肌质量接近相等，并比较两者的差异。

图1 左心室轮廓的勾画。A、B分别为舒张末期和收缩末期勾画过程。操作者在每一个层面分别勾画出舒张末期和收缩末期的心室内膜（红色圈）和外膜（绿色圈）边界，乳头肌划入心室血池范围，计算作为容积的一部分。内、外膜之间的范围作为有效心肌

左心房容积（left atrial volume，LAV）参照双平面面积-长度估算方法，于左心房舒张末期分别在四腔心、二腔心方向勾画出左心房面积（避开左心耳和肺静脉）和长轴径线（图2），根据公式（1）[4]计算。

图2 左心房面积和长轴径线的勾画。左心房舒张末期定义为心室收缩末期二尖瓣打开前的帧。分别在四腔心（A）和二腔心（B）方向勾画出左心房轮廓（蓝色线），除外左心耳和肺静脉连接部。长轴径线定义为二尖瓣口中点与左心房后上部顶端的连线（黄色线），接近平行于左心室长轴

左心房长径为四腔心、二腔心平面所得的左心房长轴径线之较短者。根据Mosteller公式[5]计算志愿者的体表面积，并计算上述各参数的指数化数值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 22.0软件，用组内相关系数（ICC）检验观察者的信度。计量资料以±s表示，计算总体及不同性别组的参考值范围。男、女组间左心房、左心室参数比较采用Mann-WhitneyU检验。总体左心室收缩末期和舒张末期心肌质量比较采用配对t检验。各组参数与年龄的相关性采用Pearson相关分析。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 研究对象的确定 经问卷简单筛查纳入 126名志愿者，21名经血液学检查或超声发现异常而排除，MRI扫描105名，其中5名因MRI检查过程中心律不齐或无法配合而被排除，最终 100名纳入图像分析，其中33名同意行增强扫描，以确保其完全无异常。100名志愿者的基本资料见表1。

表1 100名志愿者的基本资料（ ±s）

表1 100名志愿者的基本资料（ ±s）

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2.2 左心室心内、外膜勾画 对左心室舒张末期容积（end-diastolic volume，EDV）、收缩末期容积（endsystolic volume，ESV）、每搏输出量（stroke volume，SV）及射血分数（ejection fraction，EF）的信度分析显示，2位观察者间的一致性良好（ICC=0.897，95%CI0.812～0.953）。收缩末期和舒张末期左心室心肌质量比较，差异无统计学意义（t=-2.137，P>0.05）。

2.3 左心室与左心房参数比较 男、女志愿者左心室主要功能参数、左心房结构参数比较见表2。不同性别志愿者间左心室EF、四腔心左心房面积（left atrial area on four-chamber view，LAA4）、二腔心左心房面积指数（left atrial area index on two-chamber view，iLAA2）和左心房容积指数（left atrial volume index，iLAV）比较，差异均无统计学意义（均P>0.05），其余各左心参数差异均有统计学意义（均P<0.05）。

2.4 不同性别志愿者各参数与年龄的相关性 男性EDV（r=-0.32，P=0.023）、左心室舒张末期容积指数（end-diastolic volume index，iEDV）（r=-0.37，P=0.008）、心输出量（cardiac output，CO）（r=-0.32，P=0.026）、收缩末期容积指数（end-systolic volume index，iESV）（r=-0.30，P=0.036）、每搏输出量指数（stroke volume index，iSV）（r=-0.30，P=0.033）、心脏指数（cardiac index，CI）（r=-0.32，P=0.022）以及女性CI（r=-0.29，P=0.040）与年龄呈弱负相关；女性iLAA2（r=0.28，P=0.046）、LAV（r=0.29，P=0.045）、iLAV（r=0.30，P=0.033）与年龄呈弱正相关。男、女各年龄组的左心室、左心房参数比较见表3。

表2 男、女志愿者左心MRI参数[ ±s（参考值上、下限）]

表2 男、女志愿者左心MRI参数[ ±s（参考值上、下限）]

注：与女性比较，*P<0.05。EDV：舒张末期容积；ESV：收缩末期容积；SV：每搏输出量；EF：射血分数；CO：心输出量；iESV：收缩末期容积指数；iSV：每搏输出量指数；CI：心脏指数；LAA4：四腔心左心房面积；iLAA4：四腔心左心房面积指数；iLAA2：二腔心左心房面积指数；iLAV：左心房容积指数

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表3 各年龄组男、女性志愿者左心MRI参数比较（±s）

表3 各年龄组男、女性志愿者左心MRI参数比较（±s）

左心室功能参数

3 讨论

CMR对评价左心功能具有重要价值。稳定而可靠的正常人左心功能参考值是 CMR临床应用的基石。既往已有研究报道中国人群的CMR心脏参数参考值[6-9]，但在纳入和排除标准的严格性和后处理分析的可靠性方面可能存在一定的局限性。

本研究采用多项方法保证研究的准确性。①采用严格的纳入标准以确保志愿者无心血管疾病和心力衰竭的风险，包括严格要求受试者无吸烟史；经血浆N端脑钠肽、心电图及超声心动图检查证实无心血管系统疾病；在受试者知情同意的情况下，对部分受试者行增强扫描，以保证无隐匿性的心肌纤维化。在研究设计上，本研究前瞻性地设计了不同性别及年龄组之间人数的严格匹配，保证了人群的代表性。②为了提高后处理分析的一致性和可靠性，本研究参照SCMR的报告指南，从不同角度交叉验证测量结果。本研究抽取20名志愿者进行观察者间的一致性测量，信度分析显示 2名操作者之间的测量一致性良好。另外，在理想状态下，收缩末期和舒张末期测得的左心室心肌质量应该一致[10]，本研究结果显示两者无显著差异，确保了左心室内、外膜轮廓勾画的准确性。

本研究显示，男、女性受试者的左心室容积、SV、心肌质量及LAV比较，差异均有统计学意义，尤其是经体表面积校正后的标准化参数差异亦有统计学意义，提示除体型因素外，性别对心脏功能结构的个体差异也有明显影响，男性的心脏较女性稍大。然而，本研究未发现不同性别受试者EF值的差异，提示男、女性左心室射血功能基本相等，与既往研究结果一致[11-12]。

Maceira等[13]研究发现，左心室容积随年龄的增长而下降；而赵一冰等[14]研究认为年龄增长对左心室收缩功能无明显影响。本研究发现，除男性 EDV、ESV、CI以及女性LAV等参数与年龄呈弱相关外，其余左心室、左心房结构和功能参数与年龄无显著相关性，提示不同年龄段正常成年人左心室收缩功能基本稳定，跨年龄段的正常参考值可以应用于大部分不同年龄的患者。然而，在心肌病或心力衰竭早期，左心室收缩功能的变化可能很微小，及早发现和提示上述异常对于早期诊断有重要意义。因此，临床工作中对左心室收缩功能处于正常临界值的患者，仍然应该参考其年龄段的参考值范围。

左心房的大小在左心舒张功能和特殊类型心肌病的诊断中有重要的参考价值，CMR能从多角度全面评价左心房结构[15]。既往研究鲜有报道我国人群的左心房面积和容积数据，而仅有二维径线数据。径线测量的操作者间误差较大，参考价值有限，临床判断有无左心房扩张时更多地依靠面积甚至容积数据[16]。本研究全面报道了不同性别、各年龄段正常中国人群的左心房面积、容积及其指数化参考值范围，有重要的临床意义。

本研究的主要局限性在于未同时测量右心室功能参数，将左、右心射血量交叉验证，以提高心功能测量的可靠性。另外，受操作时间的限制，未能以相位对比序列测量主动脉流量，从另一个角度去验证心功能数据。

总之，本研究以严格的志愿者筛选和规范化的检查、后处理操作，建立了以性别和年龄分层的中国成年人左心室、左心房功能与结构参考值范围，对中国人群的心血管MRI临床应用和研究有重要参考意义。