Cardiac MR feature tracking in detection of left ventricular myocardial strain in hypertrophic cardiomyopathy

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(MRI Division of Imaging Center, the Second Affiliated Hospital ofNanchang University, Nanchang 330006, China)

Cardiac MR feature tracking in detection of left ventricular myocardial strain in hypertrophic cardiomyopathy

YUSisi,YUYaohan,TANGXuepei,ZOUQian,LIShuhao,ZHENGTian,GONGLianggeng*

(MRIDivisionofImagingCenter,theSecondAffiliatedHospitalofNanchangUniversity,Nanchang330006,China)

Objective To explore clinical value of cardiac MRI feature tracking (CMR-FT) in evaluation of left ventricular global and regional myocardial strain in hypertrophic cardiomyopathy (HCM). Methods Totally 60 patients with HCM (HCM group) and 10 healthy volunteers (control group) were enrolled and underwent cardiac MR. MR Sequences included fast imaging employing steady-state acquisition (FIESTA) and late gadalinum enhancement (LGE) at ventricular short-axis, two-chamber and four-chamber planes. The patients in HCM group were divided into LGE negative subgroup and LGE positive subgroup. CMR-FT processing software was used to measure myocardial global radial peak strain (GPSR), global circumferential peak strain (GPSC) and global longitudinal peak strain (GPSL). The radial, circumferential and longitudinal peak strain (PSR, PSC and PSL) at the apex, middle and basal parts of left ventricular were also measured as well. Results GPSR, GPSC, GPSL in LGE positive subgroup, LGE negative subgroup and control group had significant differences (allP<0.05), and showed upward trends. Except PSL at the apex had no significent difference among three groups, PSR, PSC and PSL at the apex, middle and basal parts had significant differences (allP<0.05), and also showed upward trends. There were positive correlations between the LVEF, SV and GPSR, GPSC, GPSL (allP<0.05). The area under ROC curve of GPSR, GPSC and GPSL in diagnosis of HCM were 0.79, 0.82, 0.77 (allP<0.05), and the area under ROC curve of GPSC was the largest. Conclusion The CMR-FT technology can find myocardial strain dysfunction in HCM sensitively, and the longitudinal strain is damaged earlier or worse than circumferential and radial strains.

Cardiomyopathy, hypertrophic; Magnetic resonance imaging; Feature tracking; Myocardial strain

肥厚型心肌病(hypertrophic cardoiomyopathy， HCM)是编码心脏肌小节蛋白的基因突变引起的常染色体显性遗传性疾病，发病率为0.2%，其病理基础为心肌细胞异常肥大、排列紊乱及间质纤维化心肌纤维化与室性心律失常、心力衰竭及心源性猝死等不良事件相关[1-2]。HCM患者的心肌肥厚位置和程度的变异性较大，以室间隔最常见。MR特征追踪技术(cardiac MR feature tracking， CMR-FT)是基于体素追踪原理，分析心肌运动形变的定量后处理技术，由于无需额外扫描序列，且后处理简单、易操作、省时，故其在心肌梗死及各种心肌病的应变方面的应用日益广泛[3]。本研究通过定量分析HCM患者整体和局部心肌应变，探讨CMR-FT定量评估HCM心肌应变的价值。

1 资料与方法

1.1一般资料 收集2010年3月—2016年10月间在南昌大学第二附属医院确诊的HCM患者60例(病变组)，其中男39例，女21例，年龄25～65岁，平均(48.7±10.3)岁。患者主要以活动后心悸或呼吸困难就诊。心电图表现为左心室肥厚、ST-T改变或病理性Q波，部分伴有房室传导阻滞和束支传导阻滞等心律失常表现。HCM患者纳入标准：无家族史者室间隔厚度≥15 mm或有家族史者厚度≥13 mm或左心室间隔/左心室后壁厚度≥1.5；无左心室流出道梗阻。排除标准：心肌梗死；中度以上瓣膜病变；心脏手术史；有流出道梗阻或心尖部肥厚的HCM；心肌弥漫性或对称性肥厚者及合并房颤者；其他继发性心肌肥厚的疾病且左心室射血分数正常。病变组根据心脏MRI有无延迟强化(late gadalinum enhancement， LGE)特征分为无强化亚组(27例，其中男21例，女6例)和有强化亚组(33例，其中男18例，女15例)。另收集同期年龄、性别匹配的健康志愿者10名(对照组)，其中男7名，女3名，年龄23～64岁，平均(47.4±12.3)岁。

1.2仪器与方法 采用GE Signa Excite HDxt 3.0T MR扫描仪，8通道心脏专用线圈，采用胸前4导联心电门控和腹带连接的呼吸门控。主要扫描序列为：心室短轴、二腔心和四腔心层面快速平衡稳态进动序列(fast imaging employing steady-state acquisition， FIESTA)电影图像及延迟增强扫描。延迟扫描采用ECG触发的反转恢复快速梯度回波序列，静脉注射对比剂Gd-DTPA，剂量为0.2 mmol/kg体质量，8～10 min后选择合适的反转时间抑制正常心肌信号，并行短轴、二腔心和四腔心层面扫描。

CMR-FT图像后处理采用Circle Cardiovascular Imaging Inc.(cvi 42 version 5, Calgary, Alberta, Canada)软件。在心室短轴、二腔心和四腔心电影图像的舒张末期，分别手动勾画心内膜和心外膜轮廓，启动CMR-FT功能，自动获得动态伪彩图像、牛眼图以及各应变指标的定量值。应变指标包括：心肌整体径向应变峰值(global radial peak strain， GPSR)、整体环向应变峰值(global circumferential peak strain， GPSC)及整体纵向应变峰值(global longitudinal peak strain， GPSL)以及心室不同部位(心尖部、心室中部和基底部)的应变峰值，包括径向峰值应变(radial peak strain，PSR)、环向峰值应变(circumferential peak strain， PSC)及纵向峰值应变(longitudinal peak strain， PSL)，见图1。

1.3统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。计量资料以±s表示。组间定量资料比较采用完全随机设计资料的方差分析，两两比较方差齐者采用LSD检验，方差不齐者采用Tamhane检验。心肌应变指标与常规心功能指标的相关性采用Pearson相关分析。采用ROC曲线评价心肌应变指标诊断HCM的检验效能。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

HCM患者中，单纯室间隔肥厚36例、累及室间隔和前壁15例、累及室间隔和下壁9例。

2.1左心室常规心功能参数和整体心肌应变峰值指标的比较 有强化亚组、无强化亚组和对照组间左心室舒张末期容积(end diastolic volume， EDV)和每搏输出量(stroke volume, SV)差异均有统计学意义(P均<0.05)，而左心室收缩末期容积(end systolic volume， ESV)、左心室射血分数(left ventricular ejection fractions, LVEF)在3组间差异无统计学意义 (P均>0.05)。有强化亚组、无强化亚组和对照组间GPSR、GPSC、GPSL总体差异均有统计学意义 (P均<0.05)，有强化亚组、无强化亚组和对照组的左心室肌整体应变指标数值依次增高，两两比较有强化亚组均小于对照组，GPSL有强化亚组小于无强化组，差异有统计学意义(P均<0.05)，见表1。

2.2左心室心肌整体应变指标与LVEF、SV的相关性 LVEF与GPSR、GPSC、GPSL均呈正相关(r=0.669、0.494、0.482，P<0.001、P=0.006、0.007)；SV与GPSR、GPSC、GPSL亦呈正相关(r=0.449、0.554、0.366，P=0.005、0.001、0.047)。

2.3心尖部、中部及基底部的心肌应变比较 3组间除心尖部PSL差异无统计学意义(P=0.100)外，有强化亚组、无强化亚组和对照组的PSR、PSC和PSL在心脏各部位总体差异均有统计学意义(P均<0.05)，且数值均呈上升趋势，见表2。

2.4心肌应变指标的价值 将 HCM组和对照组进行整体应变峰值的ROC曲线分析，发现各方向的整体应变峰值对HCM均有较好的诊断效能，GPSR、GPSC、GPSL的曲线下面积分别为0.79、0.82、0.77(P均<0.05)，其中GPSC的曲线下面积最大(图2)。

表1 常规心功能和整体心肌应变峰值指标的比较(±s)

表1 常规心功能和整体心肌应变峰值指标的比较(±s)

组别EDV(ml)ESV(ml)SV(ml)LVEF(%)GPSR(%)GPSC(%)GPSL(%)HCM组 有强化亚组109．73±24．43∗41．96±22．4967．77±12．90∗63．68±12．1621．02±12．60∗-8．55±4．13∗-7．88±3．22#∗ 无强化亚组112．43±21．81∗32．94±15．6479．49±13．69∗71．46±9．7131．71±11．27-11．82±3．89-11．39±3．08对照组136．74±21．5838．58±10．6998．16±19．3371．61±7．1338．90±7．74-14．83±2．20-12．84±2．08F值4．3220．68410．3902．1593．7418．3388．456P值0．0240．514<0．0010．1350．0370．0020．001

注：*：与对照组比较，P<0.05；#：与无强化亚组比较，P<0.05

图1 HCM患者图像及应变指标 A、B.分别为四腔心电影图像、纵向应变伪彩图，显示室间隔局限性肥厚，纵向应变不均匀性减低； C.时间—纵向应变曲线图，直观显示各个节段纵向应变值随着时间的变化； D～F.分别为左心室心肌16节段的径向、环向及纵向应变峰值牛眼图，显示心肌室间隔肥厚处各向应变不均匀性减低

组别PSR基底部心室中部心尖部PSC基底部心室中部心尖部PSL基底部心室中部心尖部HCM组 有强化亚组30．85±27．80∗23．16±19．83∗#30．71±25．53∗-8．53±9．45∗-9．98±10．43∗-3．96±10．44∗-3．40±17．69∗#-10．41±12．89∗0．026±9．28 无强化亚组35．88±19．0933．56±23．7133．98±13．47∗-10．05±11．05∗-13．63±17．04∗-6．71±11．96-13．01±10．28∗-11．17±21．28-4．04±7．82 对照组43．18±23．6534．66±15．2452．09±19．17-17．73±4．95-18．39±7．37-10．99±8．72-17．05±4．48-18．16±7．37-2．59±8．36F值4．1446．50212．94319．1677．6794．81820．2845．1532．351P值0．0170．002<0．001<0．0010．0010．010<0．0010．0070．100

注：*：与对照组比较，P<0.05；#：与无强化亚组比较，P<0.05

图2 整体应变指标诊断HCM效能的ROC曲线分析

3 讨论

心肌应变指心肌在心动周期中的形变，不受心脏整体运动以及邻近心肌运动的影响，在各水平心肌节段间呈现均匀一致性，可以用径向、环向以及纵向应变值来定量评估，且这些指标可准确、客观地反映局部心肌功能变化。CMR-FT是一种基于心脏电影成像的半自动定量评估心肌应变的后处理技术。与心脏网格标记成像技术、超声斑点追踪技术比较，CMR-FT无需额外的扫描序列，利用FIESTA电影图像即可完成简单便捷的后处理，且对心肌应变定量评估有良好的一致性和重复性。近年CMR-FT在心肌梗死、原发性心肌病、法洛四联症及淀粉样变性等多种心血管疾病中均有应用，并成为常规CMR的定量分析工具的重要补充手段[3-4]。

目前，LVEF是评估整体收缩功能的常用指标，但不能敏感反映局部心功能受损。HCM早期因机体的代偿可以使LVEF维持在正常范围，但局部心肌已受损，临床出现LVEF降低时心肌受损可能较严重且已失代偿[5]。本组纳入的HCM患者与对照组比较LVEF差异无统计学意义，但GPSR、GPSC和GPSL差异有统计学意义，提示应变指标能够比LVEF更敏感地反映心肌收缩功能[5-6]。

本研究显示与对照组比较，HCM患者的心尖部、左心室中部及基底部的PSR、PSC和PSL均呈下降趋势，但程度各异，这与HCM的组织病理学改变吻合。心肌厚薄不一及排列紊乱呈网络样，致心肌呈多方向收缩，从而出现心肌的异质性特点，这种异质性导致HCM的部位心肌收缩不同步，表现为各部位心肌应变下降程度不均[7-9]。尽管本组资料排除了心尖部心肌肥厚患者，但不同组别患者心尖部PSR和PSC差异均有统计学意义，提示局部应变功能受损不仅可发生在肥厚部位，也存在于非肥厚区域[7-8]，同时也说明HCM心肌功能受损早于心肌肥厚的形态学改变。

HCM的心肌纤维化包括间质纤维和替代纤维，前者为心肌间质结缔组织增生与降解失衡所致，后者为正常心肌细胞坏死或凋亡而被纤维组织增生替代。由于心肌纤维化改变了正常心肌组织的机械及电生理特性，会导致心功能受损，且纤维化越严重，分布越广泛，心功能障碍越明显[9]。张红菊等[10]超声研究结果显示左心室GPSL与心肌纤维化节段数呈正相关，提示心肌纤维化是影响心肌应变功能的重要因素；本研究中有强化亚组和无强化亚组间GPSL比较差异有统计学意义，而两亚组GPSR和GPSC差异无统计学意义，提示纵向应变受损早于或重于环向和径向应变，提示HCM心肌纵向应变受损或许更早或更敏感[11-12]。本研究中GPSR、GPSC、GPSL的曲线下面积分别为0.79、0.82、0.77，对HCM的诊断效能较高。

本研究不足：①样本量少且较单一，纳入的HCM患者主要为非梗阻性室间隔肥厚者，对心尖部肥厚型或梗阻性HCM的应变未进行分析；②未对LGE程度进行分级，不明确LGE程度与应变指标的相关性；③缺乏随访资料，未观察心肌应变指标对不良心血管事件如猝死、室速或室颤及心力衰竭等发生的预测价值[13-14]。

综上所述，相比于常规心功能评估，CMR-FT技术能够在早期敏感地发现HCM的心肌应变功能障碍，且纵向应变受损要早于或重于环向应变及径向应变。同时心尖部、室中部及基底部在不同方向上局部应变降低的程度各异，不仅在肥厚区，也存在于非肥厚心肌区域。因此，对HCM患者进行心肌应变的定量评估有助于临床早期发现心肌功能受损，有益于提前HCM的临床干预时间及降低不良心血管事件的发生率。

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文章题名要求

▲题名应以简明、确切的词语反映文章中最重要的特定内容,要符合编制题录、索引和检索的有关原则,并有助于选定主题词。

▲中文题名一般不宜超过20个字,必要时可加副题名。

▲英文题名应与中文题名含义一致。

▲题名应避免使用非公知公用的缩写词、字符、代号,尽量不出现数学公式和化学式。

国家自然科学基金(81660284、81360216)、江西省自然科学基金(20161ACB20013、20142BAB205061)。

喻思思(1989—)，女，江西南昌人，硕士，医师。研究方向：心血管影像。E-mail： 4712367@qq.com

龚良庚，南昌大学第二附属医院影像中心MRI室，330006。E-mail： gong111999@163.com

2017-03-13

2017-06-30

MR特征追踪技术定量评估肥厚型心肌病心肌应变

喻思思，俞瑶涵，唐雪培，邹 倩，李淑豪，郑 甜，龚良庚*

(南昌大学第二附属医院影像中心MRI室，江西 南昌 330006)

目的 探讨MR特征追踪技术(CMR-FT)定量分析肥厚型心肌病(HCM)左心室整体和局部心肌应变的临床价值。方法 收集HCM患者60例(HCM组)及健康志愿者10名(对照组)。所有受检者均接受心脏MR检查，扫描序列包括心室短轴、二腔心、四腔心层面快速平衡稳态进动序列(FIESTA)和延迟增强扫描(LGE)。HCM组按有无强化分为无强化亚组和有强化亚组。采用CMR-FT后处理软件测定心肌整体的径向应变峰值(GPSR)、环向应变峰值(GPSC)、纵向应变峰值(GPSL)以及心室不同部位(心尖部、心室中部和基底部)的径向、环向和纵向应变峰值(PSR、PSC和PSL)。结果 有强化亚组、无强化亚组和对照组的GPSR、GPSC和GPSL差异有统计学意义(P均<0.05)，呈增高趋势。除心尖部PSL 3组间差异无统计学意义外，有强化亚组、无强化亚组和对照组的PSR、PSC和PSL差异均有统计学意义 (P均<0.05)，在心脏各部位均呈上升趋势。LVEF、SV与GPSR、GPSC、GPSL均呈正相关(P均<0.05)。GPSR、GPSC、GPSL诊断HCM的ROC曲线下面积分别为0.79、0.82、0.77(P均<0.05)，其中GPSC的曲线下面积最大。结论 CMR-FT技术能够早期敏感地发现HCM的心肌应变功能障碍，且纵向应变受损早于或重于环向应变及径向应变。

心肌病，肥厚型；磁共振成像；特征追踪；心肌应变

R542.2; R445.2

A

1003-3289(2017)08-1129-05

10.13929/j.1003-3289.201703062