磁共振成像特征追踪技术测定左心室应变与急性心肌梗死透壁程度关系

李俊超 李梦露 王晶 周肖 程流泉 董蔚 陈韵岱

心脏磁共振成像（MRI）检查具有良好的血流心肌信号对比和可重复性，是评价左心室功能的可靠无创检查方法［1］。MRI心肌标记法自1988年问世［2］发展至今，逐渐成为定量评价局部心功能的“金标准”［3］。但该方法需要采集特殊的扫描序列，检查过程及后处理耗时长，临床应用受限。近年来新出现的MRI心肌特征追踪技术不需要专门采集特定序列，所以不仅可以节省时间，提高患者的耐受性，而且可以用于回顾性分析常规心脏电影序列。 既往超声研究证实测定心肌应变与急性ST段抬高型心肌梗死（STEMI）急诊经皮冠状动脉介入治疗（PCI）术后患者左心室心肌梗死面积显著相关［4］，有助于早期预测梗死面积。但超声不能显示心肌梗死透壁程度，不同心肌梗死透壁程度与心肌应变的关系有待进一步阐明。而心脏MRI可以通过特征追踪及钆对比剂延迟强化技术，同时评价心肌应变与梗死透壁程度。本研究应用心脏MRI电影序列及钆对比剂延迟强化MRI检查这两种技术，观察心肌梗死后整体及局部心肌应变与梗死透壁程度之间的关系及急诊PCI术后心肌应变演变规律。

1 对象与方法

1.1 研究对象

2014年1月至2016年6月解放军总医院74例STEMI患者，均于12 h内急诊PCI，于心肌梗死后2～5 d行心脏MRI电影序列及钆对比剂延迟强化MRI检查，其中有20例在3～5个月后复查心脏MRI。排除标准：既往陈旧性心肌梗死病史、完全性束支传导阻滞、永久性心房颤动、起搏器植入术后、严重瓣膜病及先天性心脏病患者，MRI检查图像不佳的患者。

1.2 平衡稳态进动电影成像序列

采用GE 1.5T MRI扫描仪，胸前导联心电向量触发。确定标准的短轴位层面后，选取与美国心脏协会（AHA）/美国心脏病学会（ACC）心肌标准分段的三个基本层面：左心室基底段（舒张末期二尖瓣游离缘层面）、左心室中间段（舒张末期乳头肌中点层面）和左心室心尖段（舒张末期乳头肌消失层面）［5］进行平衡稳态进动电影成像序列，最小 TR 3.7 ms，最小 TE 1.87 ms，翻转角FA 60°，每个RR周期采集24个心脏时相，即将每个心动周期标准化为24个时间单位。视野32 cm×28 cm，矩阵228×194，层厚8 mm。分次呼气末屏气15～18 s完成扫描。

1.3 延迟对比增强技术

采用高压注射器经肘静脉团注钆贝葡胺（0.2 mmol/kg），流率3.5 ml/s，采集短轴位首过灌注图像，采用快速梯度回波（FGRET）序列，TR 7.6 ms，TE 2.4 ms，FOV 36 cm×27 cm，矩阵128×128，FA 25°，层厚 8 mm，层间距2 mm，采集时间1 min。注射药物后，第8分钟测试，第10分钟开始扫描，延迟成像以短轴位为主，采用心肌延迟增强TR=2 RR，FOV 36 cm×27 cm，分辨率256×192，FA 20°，层厚8 mm，层间距2 mm，屏气采集翻转时间200～360 ms。

1.4 应用TomTec 2D CPA软件分析电影序列（图1）

以舒张末为起点，左心室标记心内膜及心外膜，浏览各个时间的图像，检查并调整心内膜及心外膜标记线位置，当标记线出现错误描记时进行重新勾画，确保标记线位置准确，得到局部心功能指标包括节段内膜圆周、径向及纵向应变峰值，计算左心室整体心功能指标包括整体内膜圆周、径向、纵向应变值。对心肌梗死患者行钆对比剂延迟强化MRI检查，应用Segment软件对延迟强化图像进行分析（图2），描记左心室心内膜及心外膜，自动描记梗死范围，记录各个心肌节段心肌梗死透壁程度及梗死面积所占左心室心肌百分比。依据延迟对比增强MRI检测节段心肌梗死透壁程度，分为无梗死，非透壁梗死（1%～50%），透壁梗死（51%～100%）节段。

图1 A. C. 图中绿色曲线代表心内膜，黄色箭头代表径向应变，红色箭头代表纵向应变，蓝色箭头代表圆周应变。B. D. 图为应用TomTec 2D CPA软件分析长轴位电影序列工作界面，其中曲线为心动周期内应变随时间变化的曲线，从而得到各个节段内膜的径向应变峰值、纵向应变峰值及圆周应变峰值

图2 室间隔透壁梗死患者中间段的一个典型延迟强化图像，应用segment软件对左心室所有延迟强化图像进行分析，浅灰色曲线为人工描记的心外膜，黑色曲线为人工描记的心内膜，（白色箭头所指区域为左心室心肌），深灰色曲线为自动描记的梗死范围（黑色箭头所指区域）

1.5 统计学分析

所有数据采用SPSS Statistics v19.0软件进行处理。计算左心室及局部心肌应变各指标的均数和标准差，所测值采用-x±s表示。多组间应变指标的比较进行One-way ANOVA方差分析，配对样本采用配对t检验。

2 结果

2.1 心肌梗死患者基本信息特点

本研究74例STEMI患者，男性66例，女性8例。平均年龄（55.35±12.35）岁，平均体重（82.7±11.36）kg，平均心率（72.18±13.13）次/min，合并糖尿病患者11例，合并高血压病患者29例，合并高脂血症患者18例，合并脑梗死患者2例；前降支闭塞36例，右冠状动脉闭塞30例，回旋支闭塞8例；梗死面积为（11.81±7.28）%。分析得到537个无梗死节段，425个非透壁梗死节段，182个透壁梗死节段。

2.2 局部应变达峰值与节段梗死透壁程度分析（表1）

圆周应变峰值基底段无梗死节段（–23.90±10.92）%、非透壁梗死节段（–18.94±10.51）% 、透壁梗死节段（–14.24±9.05）%，两两比较发现，无梗死节段指标（取绝对值）显著高于非透壁梗死节段（P=0.000），非透壁梗死节段指标显著高于透壁梗死节段（P=0.016）。圆周应变峰值中间段无梗死节段（–22.13±9.98）%、非透壁梗死节段（–17.47±8.72）%、 透 壁 梗 死 节 段（–12.71±8.92）%，两两比较发现，无梗死节段指标（取绝对值）显著高于非透壁梗死节段（P=0.000），非透壁梗死节段指标显著高于透壁梗死节段（P=0.000）。圆周应变峰值心尖段无梗死节段（–22.46±10.31）%、非透壁梗死节段（－19.51±12.49）%、透壁梗死节段（–13.81±11.13）%，两两比较发现，透壁梗死节段指标（取绝对值）显著低于无梗死节段（P=0.000）与非透壁梗死节段（P=0.001），但无梗死节段与非透壁梗死节段指标比较，差异无统计学意义。纵向应变峰值在基底段与中间段，无梗死节段、非透壁梗死节段及透壁梗死节段指标比较，差异无统计学意义；但心尖段三个阶段指标分别是（–20.26±12.42）%，（–14.82±11.29）%，（–11.94±9.73）%，两 两 比 较发现，无梗死节段指标（取绝对值）显著高于非透壁梗死节段（P=0.000），非透壁梗死节段显著高于透壁梗死节段（P=0.043）。径向应变峰值在基底段无梗死节段（31.92±17.47）%与非透壁梗死节段（22.35±18.57）%比较，差异有统计学意义（P=0.000），与透壁梗死节段（17.78±16.24）%比较，差异有统计学意义（P=0.000），但非透壁梗死节段与透壁梗死节段比较，差异无统计学意义。径向应变峰值在中间段无梗死节段（32.13±16.37）%、非透壁梗死节段（25.2±15.85）%、透壁梗死节段（15.20±10.48）%，两两比较发现，无梗死节段指标显著高于非透壁梗死节段（P=0.000），非透壁梗死节段指标显著高于透壁梗死节段（P=0.000）。径向应变峰值心尖段无梗死节段（27.42±14.94）%与非透壁梗死节段（20.51±15.43）%比较，差异有统计学意义（P= 0.001），与透壁梗死节段（16.59±11.84）%比较差异有统计学意义（P=0.000），但非透壁梗死节段与透壁梗死节段比较，差异无统计学意义。

表1 无梗死、非透壁梗死、透壁梗死节段圆周、纵向、径向应变比较（-x ±s）

2.3 患者PCI术前后左心室各指标及局部心肌应变指标比较

20例患者PCI术后梗死面积与术前急性心肌梗死时比较，差异无统计学意义（P=0.783）。PCI术后患者整体心肌应变指标左心室整体环向应变、左心室整体纵向应变、左心室整体径向应变、射血分数较急性心肌梗死期有改善倾向，其中左心室整体纵向应变PCI术前后比较［（–16.13±3.52）%比（–18.63±3.38）%，P=0.029）］，差异有统计学意义。左心室舒张末期内径PCI术前后比较［（46.48±4.11）mm比（48.99±5.19）mm ，P=0.015］ ，差异有统计学意义（表2）。

表2 20例患者PCI术前后左心室各指标比较（x-±s）

PCI术后无梗死节段、非透壁梗死节段、透壁梗死节段圆周应变、纵向应变及径向应变达峰值均较急性心肌梗死时有升高趋势。其中非透壁梗死节段圆周应变（取绝对值）及纵向应变（取绝对值）较PCI术前升高［（–16.88±9.92）%比（–19.46±11.31）%，P=0.018 ；（–12.02±9.46）% 比（–16.67±11.29）%，P=0.000］ ；透壁梗死节段圆周应变（取绝对值）及径向应变较 PCI术前升高［（–13.83±9.47）%比（–17.20±10.63）%，P=0.035；（18.36±12.85）% 比（24.55±14.81）%，P=0.001］，差异均有统计学意义（表3）。

3 讨论

超声技术目前广泛应用于局部心功能的研究，具有良好的可操作性，时间分辨率高，性价比高等优势。但因其为多普勒组织速度成像，受角度、声窗限制，很难做到声束与心肌方向完全一致，因此，测量结果的准确性受限。心脏MRI具有较高的时间分辨率和空间分辨率，随着屏气心脏MRI及相关测量分析软件等新技术的应用［6-8］，MRI心肌标记法逐渐成为定量评价局部心功能的“金标准”［3］。但该方法需要特殊的扫描序列，检查及后处理耗时长，临床研究应用受到限制。心脏MRI心肌特征追踪技术是自2011年发展起来的，以心脏MRI电影扫描序列为基础测量心肌应变的新技术，不需要专门采集特定序列，不仅可以节省时间，提高患者的耐受性，而且可以用于回顾性分析研究［9］。相关研究表明，对于评价左心室整体心肌应变，心肌特征追踪技术可替代心肌标记技术［10］。也有研究证实特征追踪技术与心肌标记技术相比，在测量急性心肌梗死患者整体及局部心肌应变时有较好的一致性［11-12］。既往研究及我们前期探索性研究证实该技术方法是一种定量测量局部心肌应变的可靠分析方法［12-14］。

而心脏MRI最大的特点是可应用钆对比剂延迟强化技术评价心肌梗死范围及心肌梗死透壁程度，显示心肌损伤的组织学特性。本研究应用特征追踪及钆对比剂延迟强化技术，同时评价心肌应变与梗死透壁程度，观察心肌梗死后行急诊PCI的患者整体及局部心肌应变与梗死透壁程度之间的关系。研究发现，在纵向应变上，基底段、中间段的无梗死节段、非透壁梗死节段、透壁梗死节段比较，差异无统计学意义。非透壁梗死节段圆周应变及径向应变较无梗死节段下降，透壁梗死节段圆周应变最低。Sjøli 等［15］同样应用对比延迟增强 MRI测量 36例急性心肌梗死溶栓患者心肌梗死急性期及10 d后的左心室心肌节段的透壁程度，包括无梗死节段、非透壁梗死节段和透壁梗死节段，但应用超声测量各节段的局部应变，发现圆周应变及纵向应变依次降低。而本研究圆周应变变化规律与其类似，但发现纵向应变差异无统计学意义，反而是径向应变有明显降低。可能与不同影像方法有关，我们应用心脏核磁检查同时测定两者，理论上应更为准确；梗死后测量的时间节点不同，如10 d与3个月相比，可能也是造成局部应变差别的原因。本研究无梗死节段纵向应变与梗死节段比较差异无统计学意义，纵向应变反映内膜下功能［16］，是否心肌梗死患者无梗死节段也存在内膜缺血造成功能下降，有待试验进一步验证。

表3 急诊PCI术后3～5个月节段局部心肌应变各指标与心肌梗死急性期时比较（-x ±s）

本研究同时观察了急诊PCI术后心肌应变演变规律。心肌梗死PCI术后3～5个月患者整体及局部心肌应变各指标与心肌梗死急性期时比较，3～5个月后左心室整体纵向应变较急性期改善，但左心室舒张末期内径较急性期增大，差异均有统计学意义。其他各指标提示心功能有所改善，但差异无统计学意义。有研究证实MRI检查左心室整体纵向应变是非缺血性心肌病心脏事件预测及危险分层提供重要补充［17］。本研究也提示左心室整体纵向应变可用于心功能随访，短期随访结果显示随访期与心肌梗死急性期比较有改善，差异有统计学意义。左心室舒张末期内径前后比较差异有统计学意义，提示急性心肌梗死患者在3～5个月左心室发生重构，对心肌梗死患者心功能远期预后有提示作用。心肌梗死PCI患者术后3～5个月，非透壁梗死节段圆周应变及纵向应变较急性梗死时改善，透壁梗死节段圆周应变及径向应变亦较急性梗死时改善。长轴方向的变形主要由内膜下收缩引起，圆周方向变形主要由中层及外膜下心肌收缩引起［16，18-19］。本研究结果提示，透壁心肌梗死内膜功能无明显恢复，反映中层及外膜下心肌局部功能的圆周应变有所恢复。但是左心室舒张末期内径较急性期增大，不除外心室重构引起的左心室整体纵向应变早期代偿性增强，而并非真正意义上的局部心功能改善。本研究发现左心室整体纵向应变是比左心室射血分数反映心功能改变更敏感的指标。

不足之处：本研究为单中心研究，样本量较小，随访时间短，未对临床事件做相关性分析。局部心肌应变对心肌梗死患者预后的影响有待进一步扩大样本量、延长随访时间，获得更多相关数据。本研究针对急性心肌梗死患者心内膜进行分析研究，对心肌层及心外膜运动变化情况有待进一步研究［20］。本研究仅针对心肌应变峰值进行研究。

总之，STEMI患者急诊PCI术后患者局部心肌应变在无梗死节段、非透壁梗死节段、透壁梗死节段之间有差别。急性心肌梗死PCI术后3～5个月非透壁梗死节段圆周应变及纵向应变较急性期时改善，而透壁梗死节段圆周应变及径向应变改善。术后3～5个月患者左心室整体纵向应变与左心室舒张末期内径呈相反变化，机制尚不清楚，可能与心脏功能代偿有关。心脏磁共振成像特征追踪技术与钆对比剂延迟技术相结合，可从功能学和组织学特性两方面对急性心肌梗死的心肌损伤进行综合评估。

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