仲影，王冠，戴旭

作者單位：中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院放射科，沈陽 110001

非缺血性擴張型心肌病(non-ischemic dilated cardiomyopathy，NIDCM)是沒有異常負荷或者顯著冠狀動脈病變的情況下以收縮功能障礙為特征、伴左心室或者雙心室擴張的心肌疾病[1]。NIDCM在發(fā)達國家中心血管疾病發(fā)病率和死亡率占有較大比例[2]。心臟磁共振(cardiovascular magnetic resonance，CMR)延遲增強顯示心肌纖維化被認為是心臟不良事件強有力的預測因子[3]，有研究顯示，心肌纖維化可能是可逆的，已成為臨床治療的潛在靶點[4]。但對于CMR 增強檢查禁忌的患者，心肌纖維化無法檢測，使得對該病的診斷、預防、治療及預后的評估變得困難。心臟磁共振組織追蹤技術(cardiovascular magnetic resonance feature tracking technology，CMR-FT)是基于心臟電影序列來較為準確地定量評估心肌整體及節(jié)段應變，其中3D峰值應變參數亦被認為是準確評估心肌應變的重要參數之一且是嚴重NIDCM患者左室反向重構的預測因子[5]，可在很多疾病的射血分數下降之前早期地評估心肌損傷。本研究探討使用CMR-FT 技術對NIDCM 患者的心功能、心肌應變進行定量分析，評估左心室應變對NIDCM的診斷價值以及該技術的可行性，以指導臨床對NIDCM的早期治療，改善患者的生存質量。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性研究2014 年12 月至2020 年11 月在我院確診為NIDCM 的33 例患者，男23 例，女10 例，年齡18～81 (44.18±18.82)歲；對其行3.0 T 心臟磁共振平掃及晚期釓增強(late gadolinium enhancement，LGE)掃描，使用17 節(jié)段心肌分段法(如圖1A～C)將每個心臟分為16 個節(jié)段(第17 節(jié)段除外)，33 例患者共納入528 個心肌節(jié)段，根據LGE 結果，將528 個心肌節(jié)段分為兩組：LGE 陽性組納入164 個心肌節(jié)段、LGE陰性組納入364 個心肌節(jié)段。納入標準為：不明原因的左心室擴張，射血分數下降(LVEF＜50%)，經冠狀動脈造影檢查無明顯冠狀動脈狹窄及心肌梗死病史，伴不伴心力衰竭等臨床表現的患者[6]。排除標準為：明顯冠狀動脈疾病、急慢性心肌梗死、心臟負荷性疾病及圖像質量不合格等。另選取同期年齡、性別相匹配，于我院行心電圖、血生化、CMR 及冠脈相關等檢查未見異常的健康人33 名作為對照組，男24 例，女9 例，年齡18～72 (47.70±14.94)歲。本研究經過本單位醫(yī)學倫理委員會批準，免除受試者知情同意。

圖1 患者男，55 歲，確診為NIDCM。A～C：分別顯示左室心肌17 節(jié)段3D RS、CS、LS 應力牛眼圖圖2 A～D：為左心室應力后處理方法，在心室舒張末期短軸、三腔心、四腔心切面勾畫心內膜及心外膜Fig. 1 A 55-year-old man with NIDCM. A—C showed 3D RS, CS, LS strain bull's eye map of 17 segments of left ventricular myocardium.Fig.2 A—D shows the post-processing method of left ventricular strain. The endocardium and epicardium are delineated at two chamber,three

1.2 儀器與試劑

掃描儀器為西門子3.0 T CMR掃描儀，梯度場強為80 mT/m，梯度切換率為200 mT/(m·ms)。晚期增強使用釓噴酸葡胺注射液及0.9%生理鹽水。

1.3 掃描方法及參數

(1)定位掃描：研究對象取仰臥位，采用心電呼吸門控技術，得到以心臟為中心的左室短軸、兩腔、流出道、四腔心長軸切面。CMR 電影成像采用穩(wěn)態(tài)自由進動(steady state free precession SSFP)序列，于呼氣末采集。晚期增強為經靜脈注入對比劑8～10 min 后于呼氣末屏氣采集，掃描切面同電影序列。左室短軸掃描范圍為自心室基底部至心尖部，采集8～12 層，層厚8 mm。(2)掃描參數：電影序列：TR 41.3 ms，TE 1.5 ms，翻轉角70°，FOV 360 mm×340 mm，矩陣192×256。LGE：TE 2.6 ms，TR 750 ms，翻轉角70°，反轉時間TI (根據掃描時選取心肌最黑層面的TI 值，一般為275～300 ms)；FOV 340 mm×360 mm，矩陣192×256。

1.4 圖像后處理

圖像后處理使用CVI 42 軟件，利用CMR-FT 技術進行心功能及應變處理。心功能是在左室短軸電影序列的收縮、舒張末期由軟件自動識別心室的心內外膜輪廓，人為手動的進行適當調整，心功能參數包括左室射血分數(left ventricular ejection fraction，LVEF)、左室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume，LVEDV)、左室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume，LVESV) 、左室質量(left ventricular mass，LVM)。應變分析是在左室短軸、長軸電影序列的舒張末期勾畫左室的心內外膜，于左室短軸切面標出室間隔位置(圖2A～D)，得到心肌整體及各節(jié)段各方向上的應力變化值，3D 應變參數為整體及節(jié)段的徑向應變(radial strain，RS)、周向應 變(circumferential strain，CS)、縱 向應變(longitudinal strain，LS)。

1.5 統計學分析

采用SPSS 20.0 統計分析軟件進行處理。所有測量值用均數±標準差表示。兩獨立樣本間根據是否滿足正態(tài)分布選擇獨立樣本t檢驗或者Wilcoxon 秩和檢驗；使用Pearson 分析法進行LVEF 與左室整體應變的相關性分析。使用受試者工作特性(receiver operating characteristic，ROC)曲線及Logistic 回歸模型對左室LGE陽性心肌節(jié)段3D應變參數的診斷價值進行評估及預測。P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 可重復性檢驗

從33 例NIDCM 患者中隨機抽取15 例，由兩位放射科醫(yī)師分別獨立進行應變后處理。將其測量的數值進行組內相關系數(ICC)分析。結果顯示左心室整體3D 應變參數測量結果的ICC 值均＞0.75，見表1，各應變參數測量結果表現很好的可重復性。

表1 NIDCM組CMR-FT 3D應變參數測量組內相關系數Tab.1 Intra-class correlation coefficient of CMR-FT 3D strain parameters in NIDCM group

2.2 NIDCM組與對照組左室心功能參數比較

NIDCM 組LVEDV、LVESV、LVM 較對照組增高，LVEF較對照組減低，組間差異顯著(P值均＜0.001；表2)。

表2 NIDCM組與對照組左心功能參數比較(±s)Tab.2 Comparison of left ventricular function parameters between NIDCM group and control group(±s)

表2 NIDCM組與對照組左心功能參數比較(±s)Tab.2 Comparison of left ventricular function parameters between NIDCM group and control group(±s)

注：NIDCM：非缺血性擴張型心肌??；CMR-FT：心臟磁共振組織追蹤技術；GRS：整體徑向應變；GCS：整體周向應變；GLS：整體縱向應變。

P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001左心功能參數LVEDV (mL)LVESV (mL)LVEF (%)LVM (g)NIDCM 303.99±89.34 247.21±14.36 19.08±1.34 115.87±7.37對照組123.53±26.45 42.06±2.09 66.17±0.87 73.75±4.15

2.3 NIDCM 組與對照組左室心肌整體及各部3D 應變參數比較

NIDCM組左室整體、基底部、中間部及心尖部RS、CS、LS 較對照組減低，各組間差異顯著(P值均＜0.001；表3)。

表3 NIDCM組與對照組左心室整體及節(jié)段應變參數(±s)Tab.3 3D Global and regional strain parameters of left ventricle in NIDCM group and control group(±s)

表3 NIDCM組與對照組左心室整體及節(jié)段應變參數(±s)Tab.3 3D Global and regional strain parameters of left ventricle in NIDCM group and control group(±s)

注：NIDCM：非缺血性擴張型心肌?。籊RS：整體徑向應變；GCS：整體周向應變；GLS：整體縱向應變；BRS：基底段徑向應變；BCS：基底段周向應變；BLS：基底段縱向應變；MRS：中段徑向應變；MCS：中段周向應變；MLS：中段縱向應變；ARS：心尖段徑向應變；ACS：心尖段周向應變；ALS：心尖段縱向應變。

P值0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001左心室應變參數GRS GCS GLS BRS BCS BLS MRS MCS MLS ARS ACS ALS NIDCM 10.28±4.24-6.90±2.83-3.32±0.98 16.40±2.00-7.45±0.53-1.29±1.18 10.15±0.77-6.80±0.49-3.63±0.88 9.47±1.12-7.26±0.70-6.36±0.55對照組36.99±10.20-19.92±3.67-10.74±0.86 46.72±2.57-17.60±0.61-4.03±1.92 34.80±1.74-20.08±0.64-9.87±1.16 41.53±4.97-22.44±0.83-14.27±1.25

2.4 NIDCM組LVEF與左室整體3D應變參數相關性分析

LVEF與左心室整體周向應變(global circumferential strain，GCS)呈負相關(r=-0.460，P＜0.01)，與整體徑向應 變(global radial strain，GRS)、整 體 縱 向 應 變(global longitudinal strain，GLS)無 相 關(P值均＞0.05；表4)。將NIDCM 組所有心肌節(jié)段分為LGE 陽性節(jié)段(164 個)及LGE陰性節(jié)段(364 個)，對RS、CS、LSK0參數分別獨立進行單因素ROC 分析，結果顯示，心肌RS(AUC=0.785)具有一定的診斷價 值；CS (AUC=0.584) 及LS(AUC=0.665)的診斷價值較低(圖3A)。

圖3 A：ROC 曲線圖顯示LGE 陽性心肌節(jié)段各3D 應變參數獨立診斷時的預測概率P；B：ROC 曲線圖顯示LGE陽性心肌節(jié)段各3D應變參數聯合診斷時的預測概率PFig.3 A:ROC curve shows the predictive probability P for independent diagnosis of 3D strain parameters of LGE positive myocardial segments. B: ROC curve shows the predictive probability P of 3D strain parameters in LGE positive myocardial segments.

表4 NIDCM組LVEF與左室整體3D應變參數相關性分析Tab.4 Correlation analysis between LVEF and 3D strain parameters of left ventricle in NIDCM group

多因素聯合ROC 分析：將三個應變參數兩兩之間及三者聯合分別作為自變量X，根據二元Logistic 回歸計算多因素聯合預測概率P 進行多指標聯合診斷ROC 分析，結果顯示，RS 與CS (AUC=0.789)、RS 與LS(AUC=0.811)、CS 與LS (AUC=0.712)、三者聯合診斷時的AUC=0.810，說明CS在三者聯合診斷時無明顯診斷價值，故選取RS 與LS 聯合診斷NIDCM 心肌強化節(jié)段，AUC 及預測概率P 較各指標獨立診斷時提高(圖3B；表6)。

表6 NIDCM組內心肌LGE陽性節(jié)段3D應變參數ROC分析曲線Tab.6 ROC analysis curve of 3D strain parameters in LGE positive segments of myocardium in NIDCM group

2.5 NIDCM 組內心肌LGE 陽性節(jié)段與LGE 陰性節(jié)段3D 應變參數比較

NIDCM組內LGE陽性節(jié)段3D RS、CS、LS較LGE陰性節(jié)段明顯減低，各組間差異顯著(P值均＜0.001；表5)。

表5 NIDCM組內LGE陽性節(jié)段與LGE陰性節(jié)段3D應變參數比較(±s)Tab.5 Difference analysis between LGE-positive segment and LGE-negative segment in NIDCM group(±s)

表5 NIDCM組內LGE陽性節(jié)段與LGE陰性節(jié)段3D應變參數比較(±s)Tab.5 Difference analysis between LGE-positive segment and LGE-negative segment in NIDCM group(±s)

注：NIDCM：非缺血性擴張型心肌??；LGE：晚期釓增 強；RS：徑向應變；CS：周向應變；LS：縱向應變。

P值組別LGE陽性LGE陰性＜0.001＜0.001＜0.001 RS CS LS 8.03±0.55-5.29±0.64-4.92±0.51 19.72±1.03-6.65±0.49 3.70±1.32

2.6 NIDCM 組內心肌LGE 陽性節(jié)段3D 應變參數及其診斷價值評估

單因素ROC分析：以延遲掃描心肌節(jié)段有無強化

3 討論

目前，NIDCM 的研究逐漸轉向心肌應變方向，但是由整體向局部應變方面少有研究。CMR 心肌標記是評價心肌應變的金標準[7]，但是其分析需要在掃描中前瞻性地獲取標記圖像，時間分別率有限，CMR-FT技術的優(yōu)勢為可回顧性基于SSFP 序列，不需要額外的序列，能夠提供快速后處理得到應變參數值[4]。此外，與2D CMR-FT相比，3D CMR-FT提供了優(yōu)越的可重復性及觀察者內部和觀察者之間的可變性[8]，因為基于2D CMR-FT在三維空間中會存在特征丟失的問題，并且會由于對選擇的層面跟蹤不完善使得數據的可重復性出現問題，從有限的短軸和長軸的應變評估可能不能代表整體心肌功能[9]。

3.1 可重復性檢驗

本研究的可重復性檢驗結果顯示2 名醫(yī)師左心室整體3D 應變參數測量結果的ICC 分析均表現出很好的可重復性，提示3D CMR-FT 具有良好的可重復性，這在很多研究中得以證實[10-12]。

3.2 心功能與應力相關性分析

LVEF被認為是NIDCM中重要的預后因素之一，目前的指南推薦LVEF 小于35%的癥狀性心力衰竭患者采用ICD[13]。本研究33 例患者中，32 例患者LVEF 小于35%，1例患者LVEF為38%。以LVEF為參考標準，與左室心肌3D GRS、GCS、GLS 參數進行相關性分析，得出左室GCS 與LVEF 相 關(P＜0.01)，這與Berganza等[10]研究兒童法洛四聯癥患者左室GCS 與心室舒張末期容積強相關結果相似，這說明GCS 與LVEF 的變化有關，可能是本研究中NIDCM 患者不良預后的指標，左室收縮功能是一個復雜的協調過程，包括縱向收縮、周向縮短和徑向增厚。對于心肌應變參數的測量可以提供比射血分數更有價值的預后信息，但是在本研究中需要進一步的預后研究證明。根據之前的研究顯示左室心肌GCS 是NIDCM 患者不良事件的獨立預測因子[14]。此外其他研究顯示GLS[15-16]也被證明與擴心病患者的不良結局顯著相關。故對于心肌應變的預后研究極為重要。

3.3 心肌應變分析的診斷價值

NIDCM心肌纖維化的LGE圖像上的典型表現為心肌中層的線狀強化，約30%的NIDCM 病例有典型的線性中壁LGE，呈非冠狀分布，主要分布在室間隔內[17-19](圖4)，心肌纖維化為心臟不良事件的主要預測因子，其發(fā)生的機制包括炎癥、神經介質的改變及微血管缺血[20]。本研究中對NIDCM 患者中164 個LGE 陽性節(jié)段與264個LGE陰性節(jié)段進行3D應變參數的比較、對各應變參數進行單因素及多因素聯合診斷ROC分析，結果顯示LGE陽性心肌節(jié)段3D RS、CS、LS較LGE陰性心肌節(jié)段明顯減低(P值均＜0.001)，這說明LGE 陽性心肌節(jié)段心肌張力較LGE陰性節(jié)段受損較為嚴重，相對缺少正常的心肌細胞。

圖4 患者男，55 歲，確診為非缺血性擴張型心肌病。A：左室短軸LGE 顯示基底部間隔壁心肌不均勻強化(箭)；B、C：左室短軸LGE 顯示中間部間隔壁心肌中層線狀強化(箭)；D：左室四腔心LGE顯示左室間隔壁心肌中層的線狀強化(箭)Fig. 4 A 55-year-old man with non-ischemic dilated cardiomyopathy.A: Short-axis LGE showed inhomogeneous enhancement of the basal septum (arrow). B, C:Short-axis LGE showed linear enhancement of the mid-layer of middle septum.D:4-chamber LGE showed linear enhancement of the mid-layer.

心肌應變相對射血分數來說可以反映心肌疾病的細微異常。心肌RS為心外膜到心內膜方向心肌纖維的改變，CS為短軸層面心肌纖維長度的變化，LS為長軸心肌纖維長度的改變。單因素ROC 分析結果顯示RS 對NIDCM 強化節(jié)段具有一定的診斷價值。多因素ROC分析顯示RS與LS聯合診斷較各指標獨立診斷時提高，而CS 的診斷價值有限。以上結果這與Oda等[21]在使用應變參數檢測心臟淀粉樣變LGE 陽性節(jié)段中的結論相似。這說明本研究中NIDCM患者的LGE陽性節(jié)段相對正常節(jié)段心肌來說，心肌纖維化可能累及到心內膜，RS可能是獨立診斷NIDCM心肌纖維化及纖維化方向良好指標，并且與心肌纖維化關系較為密切。LGE 診斷心肌局灶性纖維化的良好工具但是對于診斷心肌彌漫性纖維化較為困難[22]，由CMR 衍生的細胞外體積分數(extracellular volume fraction，ECV)可以很好地檢測心肌彌漫性纖維化[23]，并且研究顯示ECV與NIDCM患者不良臨床結局相關[24]。關于NIDCM 應變與心肌纖維化的關系研究顯示[25]，心肌節(jié)段應變與ECV顯著相關，這也說明心肌纖維化可以作為一種無創(chuàng)成像的標記物，在沒有任何對比劑的情況下檢測心肌纖維化，這與本研究中心肌節(jié)段應變對心肌纖維化的診斷得出的結論相似。并且擴張型心肌病的早期心肌纖維化已成為臨床潛在的治療靶點[4]，心肌應變可以早期地評估心肌損傷[26]，綜上可得出心肌應變可在不需要對比劑劑的前提下更敏感地識別NIDCM 心肌纖維化具有潛在的診斷價值，以早期指導臨床治療，對NIDCM進行早期干預，提高患者的生存質量，改善患者預后，降低患者死亡率。

3.4 局限性

本研究有一定的局限性。首先，本研究是單中心小樣本，不能明確給出心肌纖維化節(jié)段應力的確切數值，從而限制這些結果的普遍性。第二，心肌纖維化為NIDCM不良預后的指標，本研究未對患者進行隨訪，記錄不良心血管事件發(fā)生情況，評估左室應變與NIDCM 患者長期預后之間的關系。第三，NIDCM 在影響左心功能及應變的同時，右心也會不同程度地受到影響，未對右心應變等參數進行評估。

本研究探討CMR-FT技術在評估NIDCM左室心功能及應變應用的可行性及可重復性；利用該技術，基于常規(guī)電影序列對NIDCM患者心肌3D應變參數進行分析，以評估3D應變參數對NIDCM心肌纖維化的診斷價值。

綜上所述，利用CMR-FT 技術對心肌3D 應變參數在無需對比劑的情況下識別NIDCM 心肌纖維化具有潛在的臨床診斷價值，該技術的普及需要大的樣本量、多中心研究進行分析，以確定各種心肌疾病應變參數的診斷閾值，達到對心肌病變的定量、定性診斷，使該技術在心臟疾病中得到普及。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。