基于心脏磁共振组织追踪初步探究左心房功能预测缺血性心脏病患者预后的价值

束晶苇，李小虎，胡翀，赵韧，王婷婷，赵玲玲，俞宏林，李仁民，王玉萍，刘斌，余永强

近年来，中国慢性心血管疾病的患病率和死亡率呈上升趋势，缺血性心脏病成为中国居民过早死亡的主要原因之一[1]。有研究表明左心房容积增大与缺血性心脏病患者出现主要不良心血管事件(major adverse cardiovascular events，MACEs)相关[2]。相对于心脏彩超，心脏磁共振对左心房壁的显示更加清晰。心脏磁共振特征追踪(cardiac magnetic resonance tissue tracking，CMR-TT)技术可在常规电影序列得到左心房三期功能参数，并可消除体积指数对功能参数的影响。目前对缺血性心脏病与左心房各期功能相关性的研究较少，本研究拟采用CMR-TT技术评估左心房功能预测缺血性心脏病患者预后的价值。

材料与方法

1.一般资料

搜集2018年10月-2020年8月安徽医科大学第一附属医院确诊的缺血性心脏病患者30例，其中男21例，女9例，年龄40～76岁。纳入标准：①行冠脉造影术(coronary angiography，CAG)明确至少有一支病变，且狭窄程度≥50%；②行心脏磁共振检查并提示缺血性心脏病。排除标准：①既往有心肌再灌注手术史；②既往有非缺血性扩心病病史；③图像质量差。本研究为回顾性，医院伦理委员会批准研究免除患者签署知情同意书。

2.检查方法

采用Philips Ingenia 3.0T MR成像仪、16通道表面相控阵心脏线圈合并心电门控(ECG)技术。患者静息状态仰卧位，依次采集黑血序列、左心室长轴(二腔、三腔、四腔)以及覆盖左心室心尖至二尖瓣口多层面短轴电影序列，主要参数：FOV 300 mm×300 mm，TR 2.9 ms，TE 1.5 ms，翻转角45°，层厚8 mm；延迟增强(late gadolinium enhancement，LGE)图像在静脉注入0.2 mmol/kg对比剂钆喷酸葡胺后10～15 min开始采集，采集层面与电影序列相同，序列采用相位敏感快速反转恢复序列，主要参数：FOV 300 mm×300 mm，TR 6.1 ms，TE 3.0 ms，翻转角35°，层厚8 mm。

采用心脏后处理软件(CVI42，Alberta，Canada，5.11.4)STRAIN模块在二腔心、四腔心图像上分析得到左心房应变、应变率，确定左心室舒张末期、收缩末期后，分别于相应期相勾画左心房内膜及外膜，注意避开肺静脉及左心耳，可自动生成左心房纵向应变的时间-应变曲线以及时间-应变率曲线，得到左心房储存期应变(Es)、应变率(SRs)，左心房导管期应变(Ee)、左心房导管期应变率(SRe)，左心房泵血期应变(Ea)、左心房泵血期应变率(SRa)。其中Ee= Es-Ea。

采用Biplanar Function模块，在二腔心、四腔心上进行左心房心内膜自动绘制并调整避开肺静脉及左心耳，得到各期容积：左心房最大容积(LA Vmax)，左心房最小容积(LA Vmin)，计算得到左心房收缩前容积(LA Vpac)=(0.85×A4c×A2c)/L，A4c、A2c分别为左心房收缩前四腔心、二腔心左心房面积， L取左心房收缩前四腔心及二腔心中较大的左心房长径。由左心房容积计算左心房功能：左心房储存期射血分数(LAEF reservoir)=[(Vmax-Vmin)/Vmax]×100%，左心房导管期射血分数(LAEF conduit)=[(Vmax-Vpac)/Vmax] ×100%，左心房泵血期射血分数(LAEF booster)=[(Vpac-Vmin)/Vpac]×100%。采用SAX Function模块在短轴图像上分析得到左心室心功能。测得所有容积数据均根据体表面积(BSA，Mosteller公式)进行标化[3]。

以出现MACEs为临床观察终点，以患者入院时间为起始(观察截止时间为2020年10月30日)记录患者在观察时间内出现：①全因性死亡；②心肌再灌注术后再次心肌梗死、严重肺部感染、肾脏衰竭或多脏器衰竭；③室性心律失常、房颤；④保守治疗患者再次入院，记录确诊缺血性心脏病后第一次入院的时间。当同一患者出现两个临床终点，以出现等级更高的临床终点为观察终点，例如一位患者在心肌再灌注术后出现多脏器衰竭后死亡，则以全因性死亡作为观察终点[4]。

3.重复性检验

在组内随机抽取15例患者，由2名有心脏磁共振诊断经验的医师分别同时测量左心房功能参数。为评价组内一致性，由其中1名医师在2周后再次测量上述患者左心房功能参数。采用Bland-Altman图检验分别评价组内及组间一致性。两位医师均对患者的临床信息不知情。

4.统计学方法

结 果

本研究共纳入30例患者。观察期间出现MACEs患者12例，其中3例为心肌再灌注术后死亡，2例为心肌再灌注术后心肌梗死，2例为心肌再灌注术后出现严重肺部感染，4例为保守治疗后因充血性心衰再次入院，1例接受保守治疗后出现室性心律失常；无MACEs患者共18例，其中接受心肌再灌注治疗10例，保守治疗8例。

1.基本资料

MACEs组(男7例)，年龄61±10岁，无MACEs组(男15例)，年龄59±10岁。两组间性别、年龄以及常见心血管危险因素(吸烟、高血压、高血脂、糖尿病及BSA)等临床资料的差异均无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 MACE组与无MACE组临床参数对比

2.左心室功能比较

MACEs组左心室射血分数低于无MACEs组，差异有统计学意义[(29.51±10.07)% vs. (37.55±11.53)%，P<0.05]。MACEs组左心室收缩末期容积标化值、舒张末期容积标化值以及LGE百分比[(182.00±56.22)mL/m2vs. (137.69±36.20)mL/m2，(130.01±43.47)mL/m2vs. (88.70±34.53)mL/m2，(47.53±19.09)% vs. (34.39±10.49)%，P<0.05]均高于无MACEs组，差异有统计学意义，见表2。

表2 MACE组与无MACE组患者左心室与左心房功能差异性的分析结果

3.左心房功能比较

MACEs组左心房储存期射血分数[(37.85±13.86)% vs. (48.40±10.95)%，P=0.028]、应变[13.40% (7.25%,15.80%) vs. 19.20%(13.38%,24.68%)，P=0.011]，导管期应变 [4.6% (2.65%,7.38%) vs. 9.2% (6.5%,11.20%)，P=0.003]以及泵血期射血分数[(18.82±12.24)% vs. (30.12±11.73)%，P=0.017]、应变率[-0.65/s (-1.3/s,-0.5/s) vs. -1.55/s (-1.83/s,-1.00/s)，P=0.003]均小于无MACEs组，差异均有统计学意义。MACEs组左心房三期容积标化值 [(68.54±19.84)mL/m2vs. (39.22±11.68)mL/m2， (42.93±14.84)mL/m2vs. (20.69±7.75)mL/m2，( 54.21±21.44)mL/m2vs. (29.57±10.94)mL/m2]均显著大于无MACEs组(P<0.001，图1、2，表2)。

4.左心房功能对于缺血性心脏病患者出现MACEs的预测效能

左心房三期容积指数AUC最大(AUC为0.83～0.88，P<0.001)，敏感度74%～83%，特异度93%～100%，均高于其他功能参数。在其余左心房功能参数中，导管期、储存期应变以及泵血期应变率AUC较大(AUC>0.75，P<0.05)，敏感度67%～92%，特异度56%～89%(图3，表3)。

表3 左心房参数对缺血性心脏病患者出现MACE预测价值

5.重复性检验

绘制左心房各组功能参数组内及组间测量值的Bland-Altman散点图，各组参数位于95%CI之外的数据点比例均小于5%，提示组内及组间测量值重复性良好(图4、5，表4)。

图2 无MACE组，男，51岁，心肌再灌注术后观察期内未出现MACE。a～d为左心房伪彩轮廓为纵向应变追踪。a)左心室舒张末期二腔心；b)左心室收缩末期二腔心；c)左心室舒张末期四腔心；d)左心室舒张末期四腔心；e)左心房应变-时间曲线；f)左心房应变率-时间曲线。

表4 左心房功能参数组内组间一致性评价

讨 论

缺血性心脏病最常见病因是冠状动脉粥样硬化导致冠状动脉狭窄甚至闭塞并引起缺血性心肌损伤，最终导致左心室收缩功能减低。左心房与左心室不仅在解剖上紧密相连，在生理学上也密切相关。储存期时左心房作为储存器在左心室收缩期和等容舒张期储存肺静脉回流的血液；导管期时左心房作为管道在左心室舒张早期将左心房内的血液输送至左心室；泵血期时左心房作为泵血器在舒张末期主动将心房内的血液泵入心室[5]。当缺血性心脏病患者出现左心室功能异常时可以直接导致左心房的功能改变，而心肌组织追踪成像不仅可以分析室壁力学改变，并且对定量评估心肌功能改变具有重要价值[6]。因此左心房应变及应变率对左心房功能改变较敏感并且可以消除左心房容积对左心房功能测量的影响[7]。

本研究发现MACEs组患者的左心房储存期射血分数、应变，导管期应变以及泵血期射血分数、应变率均低于未出现MACEs组患者，这与Leng等[4]的结果有部分重合，其研究结果为MACEs组的各期左心房功能均小于未出现MACEs组，可能是因其研究对象LVEF平均值高于本研究[(52±11)% vs. (34±11)%]，提示本研究纳入对象的左心室功能已有明确受损，这是两组的左心房功能只有部分参数出现了差异的主要原因。本研究中两组间左心房最大容积指数、最小容积指数以及左心房收缩前容积指数均有明显差异(P<0.001)，在左心房功能对于缺血性心脏病患者出现MACEs的预测价值中，左心房三期容积指数ROC曲线下面积最大(AUC为0.83～0.88，P<0.001)，敏感度74%～83%，特异度93%～100%，均高于其他功能参数，本研究与以往研究发现已证实左心房容积增大是很多心血管疾病出现MACEs的可靠预测因子一致。

图3 a)左心房射血分数及容积标化值对缺血性心脏病患者出现MACE预测效能的ROC曲线；b)左心房应变及应变率对缺血性心脏病患者出现MACE预测效能的ROC曲线。LAEF_reservoir为左心房储存期射血分数，LAEF_conduit为左心房导管期射血分数，LAEF_ booster为左心房泵血期射血分数；Vmax_BSA为左心房最大容积标化值，Vmin_BSA为左心房最小容积标化值，Vpac_BSA为左心房收缩前容积标化值；STRAIN_reservoir为左心房储存期应变，STRAIN_conduit为左心房导管期应变，STRAIN_booster为左心房泵血期应变；RATE_reservoir为左心房储存期应变率，RATE_conduit为左心房导管期应变率，RATE_booster为左心房泵血期应变率。

图4 检验左心房功能参数组内一致性的Bland-Altman散点图。A表示医生A第一次测量值，Ar表示医生A两周后的测量值。 图5 检验左心房功能参数组间一致性的Bland-Altman散点图。A表示医生A第一次测量值， B表示医生B的测量值。

本研究在左心房功能以及应变的ROC曲线观察中，预测效能较好(AUC>0.75，P<0.05)的参数有导管期、储存期应变以及泵血期应变率，其中以导管期应变及泵血期应变率AUC较大(AUC均为0.83，P<0.001)，由此提示以上参数对缺血性心脏病患者出现MACEs均有预测价值。对缺血性心脏病患者出现MACEs有明确预测价值的LGE在本研究中表现的预测效能(AUC为0.70，P=0.05)较左心房功能弱，考虑由于纳入患者心功能严重受损导致LGE预测效能降低。Andreas等[7]研究结果显示在调整了包括已知的心血管风险等临床因素和心脏磁共振中有预测价值参数等干扰因素之后，左心房储存期应变低于18.8%可作为急性心肌梗塞后预测不良心血管事件的独立预测因子。Leng等[4]研究结果表明在调整干扰因素后，储存期应变小于22%或者导管期应变小于10%可作为预测ST段抬高的急性心肌梗塞患者出现不良预后的独立预测因子。本研究结果提示当储存期应变低于18.6%或导管期应变低于7.6%时，对缺血性心脏病患者出现MACEs有预测价值，与Andreas等[7]及Leng等[4]研究结果类似，但是截断值低于前两个研究，原因可能与本研究入选对象左心室功能整体低于上述两个研究入选对象有关，并且本研究因病例数较少、随访时间较短以及死亡病例无法追溯首发症状的时间导致无法排除干扰因素，从而出现左心房三期应变及应变率均有预测价值的结果。左心房功能下降与MACE的发生相关，对此可能解释的有：①左心房储存期功能可一定程度反映左心房的顺应性。对于缺血性心脏病患者，由于左心室顺应性下降，导致左心房压力上升，良好的储存期功能反映左心房具有良好顺应性，可以承受更大的左心房压力。因此左心房储存期功能良好的患者出现MACE的风险较小。②左心房的导管期功能在左心房重塑初期以及过程中受到持续性影响，且与左心室重塑及顺应性变化无关。因此导管期功能的变化被认为是可以早期反映左心房功能变化的参数。③左心房的泵血期功能可以部分代偿心衰。对于射血分数保留的心衰患者，由于当左心室心肌受损时表现为舒张功能首先受损，此时左心房泵血功能代偿性增加以维持体循环与肺循环之间的压力差。随着心脏功能的进一步受损，左心房泵血功能因出现失代偿而下降[8-9]。综上所述本研究结果表明左心房应变对于缺血性心脏病患者出现MACEs具有一定的预测价值。

本研究存在一定局限性：①由于是回顾性分析，大部分纳入的病例行心脏磁共振检查时间距离首次出现症状的时间不明确，无法确定入组时患者的病程；②入组病例均为住院病人，且无年龄、性别匹配的健康对照组，导致本研究结果有一定的选择性偏倚；③随访时间较短，本次研究平均随访时间为10个月，进行时间相关的预测效能分析价值不大，部分可能出现MACEs的患者可能因为随访时间不足未出现终点事件；④病例数较少，本研究共纳入30例患者，无法进行多因素回归分析以排除临床已证实的心血管危险因子例如急性心肌梗死后的微循环障碍[10]等因素的干扰。

本研究初步探究了采用心脏磁共振组织追踪技术测量左心房三期射血分数、应变以及应变率对缺血性心脏病患者发生MACEs的预测价值，其中左心房三期容积指数增大以及三期应变减小对缺血性心脏病患者出现MACEs具有一定的预测价值。左心房功能具有广阔的研究前景[11]，且可为多种心血管疾病的预后提供更多的预测信息[5,12-13]，但是左心房各期射血分数、应变以及应变率的测量方法以及正常参考值仍缺乏统一的标准，还需要长期和大量的临床研究去确定。