扩张型心肌病患者心肌应变与左心室球形指数相关性的初步研究

余鎏，夏睿，陶黎，张志伟，杨海涛，李咏梅，吕发金

1.重庆市开州区人民医院 放射科，重庆 405400；2.重庆医科大学附属第一医院 放射科，重庆 400016

引言

扩张型心肌病（Dilated Cardiomyopathy，DCM） 是以心肌收缩期泵功能障碍引起充血性心力衰竭为主要特征的心肌病，是原发型心肌病最常见的类型[1]。心力衰竭发生发展的基本机制是心室重构，已有研究[2]发现DCM心室重构过程中左心室出现从椭圆形向球形转变的趋势，并提出左心室球形指数来评估DCM患者左心室形状的改变。基于常规自由稳态进动（Steady State Free Precession，SSFP）电影序列的应变分析（Feature Tracking，FT）技术，作为一种无需新序列的后处理方法，使MRI心肌应变分析变得更可行[3]。目前，基于MRI的心肌应变技术已用于DCM[4]，但尚缺乏与左心室形状改变指标（球形指数）的相关性分析。为此，本研究采用FT技术分析DCM患者，并将不同的心肌应变参数与球形指数进行相关性分析，试图发现能够反映左心室心肌重构更敏感的心肌应变指标。

1 材料和方法

1.1 研究对象

收集2017年6月至2020年9月于重庆医科大学附属第一医院心内科因心衰住院诊断为扩张型心肌病的患者共31例为研究对象，其中男性24例，女性7例；年龄29～72岁，平均（52.0±11.4）岁。同时收集同时期正常对照组23例，其中男性9例，女性14例；年龄14～70岁，平均（42.1±14.8）岁。入选扩张型心肌病的标准：① 符合《中国扩张型心肌病诊断和治疗指南》[5]中扩张型心肌病诊断标准，具有心室扩大和心肌收缩功能降低的客观证据，左心室舒张末期内径>5.0 cm（女性）和>5.5 cm（男性）；② 左心室射血分数（Left Ventricle Ejection Fraction，LVEF）<45%（Simpsons法），左心室短轴缩短率<25%；③ 除外高血压、心脏瓣膜病、先天性心脏病或缺血性心肌病。排除标准：① 既往高血压病史、心脏瓣膜病史、先天性心脏病史或缺血性心肌病史；② 由于永久性起搏器或植入式心脏复律除颤器植入而无法进行心脏磁共振检查；③ 既往钆过敏史；④ 幽闭恐惧症病史。

1.2 MRI扫描

采用西门子 Avanto 1.5T MRI扫描仪，心脏专用16通道相控阵线圈，胸前导联的心电门控。标准左心室短轴层面定位方法参照之前研究[6]。主要扫描序列包括：电影序列（左心室短轴、两腔心及标准四腔心电影图像）及延迟增强序列（Late Gadolinium Enhancement，LGE）。

电影序列具体参数如下：采用平衡稳态进动序列（SSFP序列），最小重复时间（Repetition Time，TR）3.7 ms，最小回波时间（Time Echo，TE）1.87 ms，反转角（Flip Angle，FA） 60°，每个心动周期采集20个心脏时相，时间单位按照心动周期%计算。视野32 cm×28 cm，矩阵228×194，层厚8.0 mm。分次呼气末屏气15～18 s完成扫描。

LGE序列是在完成电影序列扫描后，经患者肘正中静脉注入磁共振对比剂（按 0.1 mmol/kg 体质量注入钆喷酸葡胺）10 min后采集，具体参数如下：采用tf2d22_retro_multi_sl_iPAT 序列，矩阵 192×144，TR 67.76 ms，TE 1.31 ms，FA 80°，层厚 8.0 mm，间距 0。

1.3 数据后处理

心肌应变参数：将 DICOM 图像导入心肌运动追踪分析软件 Medis QStrain（Version 2.1，Medis，Leiden，荷兰），自带人工智能识别心内膜和心外膜，人工校正至心动周期中每一帧均能够准确描记心内外膜。测量心肌整体心肌应变运动参数，包括GRS、GCS、GLS峰值。

左心室球形指数根据左心室舒张末期容积（End Diastolic Volume，EDV）与左室舒张末期标准四腔心切面中长轴为直径所计算假想球体积之比[7-8]，具体如式(1)。

测量左心室长轴的方法为在标准四腔心切面，测量心尖至二尖瓣瓣环中点的距离。本研究最大与最小左心室球形指数对应的心室切面，见图1。

图1 扩张型心肌病患者心脏磁共振图像

1.4 统计学分析

采用 SPSS 22.0 软件进行统计学分析。计量资料且符合正态分布以±s表示，DCM患者心肌应变及左心室球形指数两两比较采用独立样本t检验；DCM患者心肌应变各参数与左室球形指数相关性分析采用线性相关分析。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

DCM患者男性占比为77.4%，正常对照组男性占比为42.9%，DCM患者组年龄（52.0±11.4）岁大于正常对照组的（42.1±14.8）岁，差异有统计学意义（P<0.01）；体重指数（25.2±4.5）kg/m2高于对照组的（23.8±2.1）kg/m2，差异有统计学意义（P<0.01）。

2.2 MRI结果

DCM患者组射血分数明显低于正常对照组，整体应变参数均低于正常对照组，球形指数高于正常对照组，具体数据如表1所示。LGE示20例DCM患者存在心肌纤维化，而11例DCM患者未见确切心肌纤维化形成。

表1 扩张型心肌病患者与正常对照组CMR数据比较

2.3 相关性分析

DCM患者GLS与球形指数存在线性相关关系，LVEF、GCS、GRS与球形指数之间不存在相关关系，具体参数见表2。

表2 扩张型心肌病患者球形指数与射血分数、整体应变参数相关性分析

3 讨论

本研究发现尽管与正常人相比，LVEF、心肌整体应变参数（GCS、GRS、GLS）在DCM患者出现明显下降，左心室球形指数、EDV出现明显增大。但在与球形指数的相关性分析中发现只有GLS与左心室球形指数存在线性相关性，而LVEF、GCS、GRS与球形指数之间不存在相关关系。

Zeng等[2]研究发现左心室重构过程中出现从椭圆形向球形转变的趋势，进而提出左心室球形指数来评估扩张型心肌病患者左心室形状的变化。心肌应变与左心室形状、运动幅度等视觉直视指标不同，是评价心肌功能的定量参数。在心脏MRI领域，近年来随着基于图像特征识别及其人工智能的应用，SSFP序列电影成像即可用于心肌应变指标的分析，这使得回顾性心肌应变的研究成为现实[9]。根据心脏坐标系三个方向，磁共振心肌应变参数可以分为径向应变、周向应变及长轴应变三个方向，但三个方向所代表心肌收缩力的来源不同，心肌从内向外分为3层结构，长轴应变主要来源于心内膜下心肌收缩，周向应变来源于中层及外膜下心肌收缩，这也解释了长轴应变较其他方向应变相比能够最敏感的反应心肌的重构过程[10-12]。

心肌长轴应变的应用价值已在不同的文献中得以报道，Buss等[13]研究者从210例DCM的大样本研究中发现，磁共振左心室长轴应变是DCM患者生存率、风险评估的独立预测因子，明显优于周向应变及径向应变，也好于NYHA心功能分级、射血分数及心肌纤维化程度等临床指标。Romano等[14]研究者通过一项超过1000例的缺血性心肌病及DCM的多中心研究发现，磁共振整体长轴应变是预测缺血性心肌病及DCM患者死亡率的独立预测因子，并且优于常规的LVEF及心肌纤维化程度。在另一项多中心研究中[14]，GLS用来分析射血分数保留性高风险患者，发现GLS对于射血分数正常的高风险人群，也存在着较高的风险预测价值。该研究团队进一步将GLS应用于负荷态的心脏电影序列，并提出结合负荷成像，GLS可以预测高风险病人心血管不良事件的发生率[15]。Orwat等[16]研究者甚至将GLS应用于先心病的研究，在这项372例法洛氏四联症患者的研究中，GLS不仅是提供了常规心脏磁共振以外的信息，也为这类患者的预后提供了一定的预测价值。除此以外，GLS也用于心力衰竭、肺动脉高压、法洛氏四联症、不稳定性心绞痛、血运重建术后患者的预后评估[17-19]。

本研究存在一些局限性。首先，由于本研究样本量较小，导致GLS与球形指数之间存在相关系数较小，也不能完全排除其他心肌应变参数与球形指数的相关性，下一步扩大样本量的分析将会改善这个不足。其次，本研究DCM组与正常人的性别与年龄分布不同，可能会造成实验数据的影响，但既往文献表明随着年龄增加，心肌整体应变值不变或者增加，故不影响最终本实验结果[20-22]。

总之，磁共振心肌应变技术中，GLS较GRS与GCS相比更适合评估DCM心肌重构的程度，在球形指数以外提供了另一个评估左室心肌重构的定量指标，也为GLS可用于临床预测DCM患者发生心血管事件风险提供了形态学依据。