心脏磁共振特征追踪技术定量评价肥厚型心肌病患者心肌形变

金凤强，牟安娜，田维林，陈 辉，宋清伟，刘爱连，李智勇

(大连医科大学附属第一医院放射科，辽宁 大连 116011)

心脏磁共振特征追踪技术定量评价肥厚型心肌病患者心肌形变

金凤强，牟安娜，田维林，陈 辉，宋清伟，刘爱连，李智勇*

(大连医科大学附属第一医院放射科，辽宁 大连 116011)

目的 探讨心脏磁共振(CMR)特征追踪(CMR-FT)技术定量评价肥厚型心肌病(HCM)患者心肌形变的价值。方法 对16例HCM患者(HCM组)及18名健康志愿者(正常对照组)采用CMR-FT技术行CMR检查。比较两组间左心室舒张末期容积(LVEDV)、收缩末期容积(LVESV)、左心室射血分数(LVEF)、左心室质量(LVMASS)及左心室心肌整体径向应变(RS)、环向应变(CS)的差异。并分析HCM患者各节段室壁厚度与节段性RS、CS的相关性及整体RS、CS与LVEDV、LVESV、LVEF、LVMASS间的相关性。结果 HCM组的LVMASS高于正常对照组[(133.74±79.13)g vs (76.87±14.15)g，P=0.01]。两组间LVEDV、LVESV、LVEF差异均无统计学意义(P均>0.05)。HCM组心肌整体RS、CS值均明显低于正常对照组[RS：(27.05±13.35)% vs (40.62±4.92)%，P<0.01；CS：(-8.68±5.56)% vs (-20.73±1.56)%，P<0.01]。HCM患者各节段室壁厚度与节段性RS(r=-0.41，P<0.01)、CS(r=0.28，P<0.01)间无相关性；心肌整体RS(r=-0.36、-0.41、0.22、-0.36)、CS(r=0.34、0.10、0.22、0.42)与LVEDV、LVESV、LVEF、LVMASS间无相关性(P均>0.05)。结论 CMR-FT有助于定量评估HCM患者心肌形变情况。

磁共振成像；特征追踪；心肌病，肥厚性；形变

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy， HCM)为非缺血性心肌疾病中的一种，是青少年猝死的主要原因之一，临床发病率约1/500，患者多起病隐匿，无临床症状[1]。心肌肥厚使左心室舒缩功能受损，舒张功能异常早于收缩功能异常，疾病终末期多以进行性心力衰竭为主要表现[2-3]。舒缩功能受损往往是心肌形变异常所致，而心肌形变异常又多早于临床症状[3-4]。因此，近年来对心肌形变的观测逐渐被关注[5-6]。目前研究心肌运动最常用的手段是经胸超声心动图，其优点为简便、实时、可重复性好，尤其是超声组织追踪技术，能够对心肌形变进行定量评估，可早于心功能测量发现心肌形变异常[7-8]；但其成像易受声窗及操作者的影响，不能完整勾画出心内膜及心外膜，无法对所有节段应变参数进行分析[9]。心脏磁共振(cardiovascular magnetic resonance， CMR)被认为是研究心脏结构、功能的“金标准”[10]，可更好地描述心脏形变。MRI Tagging技术已应用于对左心室运动的评价[11]，包括谐波相位(harmonic phase, HARP)、回波激励位移编码(displacement encoding with stimulated echoes, DENSC)、应变编码(strain encoding, SENC)等，但这些技术均需特定的成像序列和复杂的后处理过程。

心脏磁共振特征追踪(cardiovascular magnetic resonance feature tracking， CMR-FT)是一种MRI新技术，基于标准电影序列图像，可对左心室心内外膜进行识别并进行图像分割，对分割的特征点在各心动周期的位置进行追踪并计算其位移信息，最后通过数学模型，计算获得心肌所有质点的位移信息，包括速度、位移、应变、应变率等。通过CMR-FT分析软件只需对电影序列心肌内外膜轮廓进行勾画，即可自动得出心肌应变参数[10-13]。已有研究[14]证实CMR-FT与Tagging技术具有较好的一致性，且CMR-FT耗时更短。此外，不同场强(1.5T和3.0T)测得的CMR-FT应变参数间无明显差异[15]。本研究应用CMR-FT技术对肥厚型心肌病患者的心肌应变情况进行评估，并与健康志愿者进行对照分析。

1 资料与方法

1.1一般资料 回顾性分析2012年11月—2015年11月我院收治的16例HCM患者(HCM组)的资料，其中男9例，女7例，年龄41～77岁，平均(58.8±11.4)岁。所有患者均经CMR或超声心动图显示左心室室壁厚度≥15 mm，且均排除其他可能引起严重心肌肥厚的病因[1]。其中合并高血压6例、心律失常9例、糖尿病4例、左心室流出道梗阻1例、心力衰竭5例、冠心病3例。于2014年12月—2015年2月征集18名健康志愿者(正常对照组)接受心脏MR扫描，其中男8名，女10名，年龄24～70岁，平均(39.1±11.7)岁。所有志愿者超声心动图及心电图检查均未见异常；且患者均无心血管相关疾病，无HCM家族史。本研究经我院医学伦理委员会批准。所有受试者接受心脏MR扫描前均签署知情同意书。

1.2仪器与方法 采用GE Signa HDxt 1.5T或GE Signa HDxt 3.0T MR扫描仪，8通道体部线圈。采用心电门控和呼吸门控，行呼气末屏气扫描，采集左心室长轴位、左心室短轴位电影FIESTA序列图像(图1)。扫描参数：TR 3.6 ms；TE 1.6 ms，层厚10 mm；层间距 0，FA 50°，带宽125 kHz，FOV 350 mm×350 mm，矩阵192×224。

1.3评价指标

1.3.1 心功能数据分析 依据美国心脏联合会(American Heart Association, AHA)16节段模型，采用Report card 4.0软件，于左心室短轴电影序列测量舒张末期各节段心肌室壁厚度。手动描绘收缩、舒张末期心内膜、心外膜(乳头肌及肉柱包括在心室腔内)，测量左心室舒张末期容积(left ventricular end diastolic volume, LVEDV)、收缩末期容积(left ventricular end systolic volume, LVESV)、左心室射血分数(ejection fraction, LVEF)、左心室质量(left ventricular mass, LVMASS)。

1.3.2 应变分析 将左心室长轴、左心室短轴电影序列图像导入CVI 42软件，采用Tissue Tracking程序的2D模型，对图像进行分析，手动描绘心内膜及心外膜(乳头肌及肉柱包括在心室腔内)，通过软件自动计算出各节段(AHA 16节段模型)的径向应变参数(radial strain, RS)及环向应变(circumferential strain, CS)，取各节段应变的平均值作为左心室心肌整体RS、CS。

表1 HCM组及正常对照组心功能指标比较±s)

图1 HCM患者与健康志愿者舒张末期左心室短轴电影FIESTA序列图像 A.HCM患者，男，48岁； B.健康志愿者女，28岁

图2 患者男，48岁，HCM A.各节段径向应变RS图，整体RS为16.80%； B.各节段环向应变CS图，整体CS为-1.46% 图3 健康志愿者，女，28岁 A.各节段径向应变RS图，整体RS为35.35%； B.各节段环向应变CS图，整体CS为-19.50%

2 结果

2.1两组间心功能指标比较 HCM组的LVMASS[(133.74±79.13)g]高于正常对照组[(76.87±14.15)g],差异有统计学意义(P<0.05)。两组间LVEDV、LVESV、LVEF差异均无统计学意义(P均<0.05)。见表1。

2.2两组间应变指标比较 HCM组心肌整体RS、CS值[(27.05±13.35)%、(-8.68±5.56)%，图2]均明显低于正常对照组[(40.62±4.92)%、(-20.73±1.56)%，图3]，差异均有统计学意义(P均<0.01)。

2.3相关性分析 HCM患者各节段室壁厚度与节段性RS(r=-0.41，P<0.01)、CS(r=0.28，P<0.01)间无相关性。HCM患者整体RS(r=-0.36、-0.41、0.22、-0.36)、CS(r=0.34、0.10、0.22、0.42)与LVEDV、LVESV、LVEF、LVMASS间无相关性(P均>0.05)。

3 讨论

左心室心肌形变及运动情况是预测心血管事件及疾病进展的重要因素[5,10]。心功能指标，如射血分数，可用于评估心肌整体功能，然而对早期变化并不敏感[6,8]。Tagging技术是目前心肌形变的研究的“金标准”[10]，但需特定的成像序列，图像后处理也较为耗时[14]。CMR-FT不需额外成像序列及后处理，已用于多种心脏疾病的研究[6，12，16]，如缺血性心肌病、扩张型心肌病等。

Augustine等[14]采用CMR-FT技术对145名健康志愿者进行左心室短轴电影序列扫描，获得相应的应变指标并与Tagging技术对比，发现整体CS与Tagging所测结果一致性较好，且整体CS可重复性好，变异系数为4.9%。Taylor等[17]对100名健康志愿者进行CMR-FT研究，结果显示健康志愿者的应变指标参考值RS为(39.8±8.3)%，CS为(-26.1±3.8)%。本研究中，正常对照组心肌整体RS、CS值分别为(40.62±4.92)%、(-20.73±1.56)%，与Taylor等[17]的研究结果基本一致。

本研究结果显示，HCM组心肌整体RS、CS值均明显低于正常对照组(P均<0.01)，提示HCM患者心肌肥厚、心肌形态、明显受损的同时，进一步引起心肌舒缩功能的异常改变。

本研究发现HCM组与正常对照组LVEF差异无统计意义(P>0.05)，而HCM组整体RS、CS均低于正常对照组(P均<0.01)，提示在监测心肌受损情况时，心肌应变变化可早于LVEF值的改变。Di Bella等[8]进行超声研究发现，HCM及心肌淀粉样变性患者与健康志愿者间LVEF差异无统计学意义(P均>0.05)，但HCM患者及心肌淀粉样变性患者纵向、径向及环向的应变指标均较健康志愿者降低(P均<0.05)，与本研究结果相似。有研究[6-7]表明，心肌应变较LVEF更有助于判断患者预后，且RS是心血管事件的独立预测因子。Smith等[5]应用CMR对30例HCM患者和24名健康志愿者进行研究，发现其中7例HCM患者出现心血管事件，发生心血管事件的患者整体及径向应变均低于未发生心血管事件的患者(P均<0.05)，表明心肌应变不仅可早于LVEF值反映心肌损害，也与预后有关。

本研究发现HCM组各节段室壁厚度与应变参数(RS、CS)无相关性。而一项应用CMR-FT对30例年龄<20岁的HCM患者及24名年龄匹配的正常对照者心肌应变与心血管事件的研究[18]发现，延迟强化(late gadolinium enhancement, LGE)与肥厚节段相关，且与应变减低相关。Popoviĉ 等[4]研究报道，心肌纤维化与室壁厚度是节段性纵向应变减低多变量预测因子。上述结果均与本研究存在偏差。一项应用超声对心肌应变分析的研究[19]发现，最大收缩期应变(peak systolic strain， PSS)在HCM各节段中不均一，这种不均一与其所在部位及厚度无关。心肌应变情况与室壁厚度之间的相关性可能存在多种因素影响，如纤维化程度、范围、肥厚区域心肌缺血情况等，还需今后进一步深入研究。

总之，CMR-FT作为一项新技术，可用于无创、定量地评估HCM患者左心室室壁运动功能，随着技术的完善及设备的进步，CMR-FT技术必将更广泛地应用于科研及临床工作中，并发挥重要作用。

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Quantitative evaluation of myocardium deformation in patients with hypertrophic cardiomyopathy by cardiovascular magnetic resonance feature tracking

JINFengqiang,MOUAnna,TIANWeilin,CHENHui，SONGQingwei,LIUAilian,LIZhiyong*

(DepartmentofRadiology,theFirstAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian116011,China)

Objective To explore the value of cardiovascular magnetic resonance feature tracking (CMR-FT) in quantitative evaluation of myocardium deformation in patients with hypertrophic cardiomyopathy (HCM). Methods Sixteen HCM patients (HCM group) and 18 healthy volunteers (control group) were enrolled and measured with CMR-FT. The differences of left ventricular (LV) end diastolic volume (LVEDV), LV end systolic volume (LVESV), LV ejection fraction (LVEF), left ventricular mass (LVMASS) and LV global radial strain (RS), LV global circumferential strain (CS) were compared between the two groups. The correlations between segmental wall thickness and segmental RS and CS were studied. And the correlation among global RS, CS and LVEDV, LVESV, LVEF, LVMASS were analyzed. Results LVMASS in HCM group was higher than that in control group ([133.74±79.13]g vs [76.87±14.15]g,P=0.01). No significant differences of LVEDV, LVESV, LVEF were found between HCM group and control group (allP>0.05). Global RS and CS were significantly lower in HCM group than those in control group (RS: [27.05±13.35]% vs [40.62±4.92]%,P<0.01; CS: [-8.68±5.56]% vs [-20.73±1.56]%,P<0.01). No significant correlations was observed between segmental wall thickness and segmental RS (r=-0.41,P<0.01), CS (r=0.28,P<0.01), respectively. In HCM group, no significant correlations was observed between global RS (r=-0.36, -0.41, 0.22, -0.36), CS (r=0.34, 0.10, 0.22, 0.42) and LVEDV, LVESV, LVEF, LVMASS, respectively (allP>0.05). Conclusion CMR-FT is conducive to quantitative evaluate myocardial deformation in HCM patients.

Magnetic resonance imaging; Feature tracking; Cardiomyopathy, hypertrophic; Deformation

辽宁省教育厅科研项目(L2016012)。

金凤强(1989—)，男，河南兰考人，在读硕士。研究方向：心脏MRI诊断。E-mail: 976307734@qq.com

李智勇，大连医科大学附属第一医院放射科，116011。E-mail： zjy_lzy@126.com

2016-07-20

2017-03-01

10.13929/j.1003-3289.201607084

R541; R445.2

A

1003-3289(2017)05-0703-05