DTI、骨膜蛋白及溶血磷脂酸联合检测对心肌梗死后心室重构的预测价值

刘文洪 罗光华 赵衡

心肌梗死（myocardial infarction，MI）治疗后左心室重构（left ventricle remodel，LVR）是一个复杂的过程，LVR 的肌纤维结构及容积可发生改变，诱发心血管事件，进而导致病人心功能障碍。因此，及早预测治疗后心室重构对于MI 病人的预后评估至关重要[1-2]。扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是一种追踪肌纤维、反映纤维解剖连通性的功能MRI 技术，近年已越来越多地用于心脏成像[3-5]。骨膜蛋白（Periostin）属于基质细胞蛋白，在MI 及多种肿瘤中均存在高表达。研究[6]表明Periostin 在MI区高表达，且与梗死区的瘢痕修复有关。溶血磷脂酸（lysophosphatidic acid，LPA）是磷脂被磷脂酶水解后形成的化合物，它可以诱导形成多种疾病，如MI、动脉粥样硬化、肿瘤等[7]。研究[8]发现 MI 模型大鼠的心肌组织中存在LPA 高表达。目前尚无统一的预测MI 后心室重构的指标，单独使用上述指标敏感度、特异度低，稳定性差。基于此，本研究首次观察了 DTI 参数、Periostin 及 LPA 在 MI 后左心室重构中的预测价值，旨在为MI 后LVR 的预测提供新指标。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性纳入2017 年2 月—2018年11 月于南华大学附属第一医院住院治疗的100例 MI 病人，男 65 例，女 35 例，年龄 43～78 岁，平均（56.8±10.7）岁。体质量指数（BMI）22～30 kg/m2，平均（25.1±4.1）kg/m2。入院心电图显示ST 段抬高型MI 43 例，非 ST 段抬高型 MI 57 例；其中前壁 41 例，侧壁 12 例，下壁 35 例，后壁 12 例；单支 39 例，2 支40 例，3 支及以上 21 例。血流分级：0～1 级 46 例，2 级33 例，3 级 21 例。纳入标准：①年龄 18～80 岁；②从出现MI 临床症状到就诊时间在24 h 内；③MI 符合2012 年美国心脏病协会（AHA）、美国心脏病学会（ACC）、欧洲心脏病学会（ESC）及世界心脏联盟（WHF）制定的诊断标准[9]；④入院前24 h 内未服用β 受体阻滞剂、他汀类、血管紧张素转化酶抑制剂（angiotension converting enzyme inhibitors, ACEI）等药物；⑤入院当天接受MRI 和超声心动图检查，急诊行 MI 溶栓治疗（thrombolysis in myocardial infarction，TIMI）；⑥每 2 个月门诊随访 1 次，且于12 个月随访时行超声心动图检查；⑦临床及影像学资料完整，包括MI 所致的心力衰竭的Kiliip 分级、治疗方式[溶栓、冠状动脉介入（percutaneous coronary intervention，PCI）]、血脂检验[血清总胆固醇( total cholesterol, TC）、三酰甘油（triglyceride,TG）、低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein cholesterol,LDL－C）、高密度脂蛋白胆固醇（high density lipoprotein cholesterol,HDL-C）]等。排除标准：①既往有 MI 或急、慢性心力衰竭病史；②合并扩张性心肌病、心脏瓣膜病等其他心脏疾病；③合并全身感染性疾病或免疫功能低下疾病；④合并恶性肿瘤。

1.2 超声心动图检查 采用飞利浦IU22 型号彩色多普勒超声诊断仪，高频探头，探头频率2.5~3.5 MHz。病人于呼气末屏气，采用双平面法测量左心室舒张末期内径（left ventricular end-diastolic dimension，LVEDD）、左心室舒张末期容积（left ventricular enddiastolic volume，LVEDV）和左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF），测量舒张末期室间隔厚度（intel-ventricular septum end-diastolic thickness，IVSTD）、舒张末期左室后壁厚度（posterior wall depth，PWTD），计算得到左心室质量（left ventricular mass，LVM）：LVM=0.8×1.04×（[LVEDD+PWTD+IVSTD）3-（LVEDD）3]+0.6[6]。再以 LVM/体表面积计算得到左室质量指数（left ventricular mass index，LVMI），LVMI≥116 g /m2（男）或≥96 g /m2（女）定义为LVR。由1 名超声科副主任医师分别测量每例病人的上述参数，每个参数测量3 次并取平均值作为测量结果。

1.3 MRI 扫描 采用 GE Discovery MR 750 3.0 T 超导MR 设备，6 通道心脏专用相控线圈，扫描范围自心尖至心底。DTI 扫描采用屏气平衡快速梯度回波序列（b-FFE/BH）结合敏感性编码（SENSE）技术，于呼气末屏气R 波触发扫描，重复时间（TR）3.9 s，回波时间（TE）1.9 s，FOV 320 mm×320 mm，矩阵200×256，体素大小 1.4 mm×1.0 mm×5.0 mm，翻转角 45°，激励次数5，加速因子1.9，层厚8 mm，层间距0.5 mm，重建矩阵200×256。使用GE AW 4.4 工作站处理数据。利用MACD 数据库软件划分DTI 上的梗死区（core-infarction zone，CIZ）、边缘区（peri-infarction zone，PIZ）及非梗死区（non-infarction zone，NIZ）。选取病灶最大层面，于上述区域在病灶内勾画兴趣区(ROI)，ROI 放置通常略小于病灶范围，尽量避开出血等区域，测量各个ROI 上的各向异性分数（FA）和平均扩散系数（MD）。由1 名放射科副主任医师分别对同一图像选取 3 次 ROI，测量FA、MD 值，上述参数取平均值。

1.5 血浆Periostin、LPA 水平检测 所有病人均在治疗前抽取外周静脉血10 mL 置于抗凝管中，2500 r/min 离心 10 min 后取上层血清，-70 ℃保存待检。采用酶联免疫吸附测定（Enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）法检测 Periostin、LPA，试剂盒购自美国Sigma 公司，严格按照说明书步骤进行。

1.6 统计学方法 采用SPSS 20.0 软件对数据进行统计学处理。符合正态分布且齐性检验的计量资料用均数±标准差（）表示，2 组间比较采用 t 检验。计数资料用例（%）表示，2 组间比较采用χ2检验。采用多因素Logistic 回归分析影响MI 病人LVR 的危险因素。绘制受试者操作特征（ROC）曲线评估DTI、Periostin 及 LPA 对 MI 病人预后发生LVR 的诊断价值。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2 组病人临床资料比较 病人根据LVMI 分为2 组，其中 LVR 组病人 46 例，非 LVR 组 54 例。相比非重构组，重构组病人更多见高血压病史（P＜0.05），2 组间其他一般临床资料差异均无统计学意义（均 P＞0.05），详见表 1。

2.2 2 组病人不同ROI 的FA 及MD 值的比较 LVR组 CIZ 区的 FA 值及 MD 值均高于非 LVR 组（P＜0.05），而 2 组间 PIZ 区与 NIZ 区的 FA 值及 MD 值差异均无统计学意义（均 P＞0.05），见表 2。

2.3 2 组病人血浆 Periostin、LPA 水平比较 LVR组 的 Periostin、LPA 均 高 于 非 LVR 组 [Periostin，（52.17±9.33）ng/L、（45.33±8.71）ng/L，t=7.211，P=0.026；LPA,（3.74±0.23）mmol/L、（3.45±0.14）mmol/L，t=3.620，P=0.043]。

2.4 左心室DTI 影像表现 左心室DTI 影像显示，正常人群左心室心肌纤维丰富、排列有序、连续，MI病人左心室心肌纤维稀少、排列疏松、走行中断，MI后LVR 病人心肌纤维减少、排列紊乱、走行中断。正常人群、MI 病人及MI 后LVR 病人左心室DTI 结果见图1-3。

2.4 LVR 多因素Logistic 回归分析 对有统计学意义的5 项危险因素进行Logistic 多因素分析。结果表明高血压、Periostin、LPA、FA 及 MD 是影响 MI 病人LVR 的独立危险因素（均P＜0.05），见表3。

2.5 ROC 曲线分析 ROC 曲线分析结果表明，LPA、Periostin、CIZ 区 FA 及 CIZ 区 MD 诊断 LVR的AUC 分别是 0.801（95%CI：0.701～0.914，P＜0.001）、0.864（95%CI：0.892～0.994，P＜0.001）、0.611（95%CI：0.446～0.714，P＝0.005）、0.664（95%CI：0.514～0.733，P＝0.007）；各指标联合预测 LVR 的 AUC 为 0.904，敏感度为 89.6%，特异度为 82.4%（图 4）。

表2 2 组病人不同ROI 的FA 及MD 值的比较

图1 正常人左心室DTI 影像，正常区心肌纤维束丰富，排列紧密有序，走行连续，心肌不同层次各向异性扩散显著。A 图为纤维束示踪默认图，B 图FA 伪彩图，C 图为MD 伪彩图。

图2 MI 重构病人左心室DTI 影像，心肌纤维束稀少，排列疏松，走行中断，部分区无纤维束，心肌不同层次各向异性扩散明显减弱。A 图为纤维束示踪默认图，B 图FA 伪彩图，C 图为MD 伪彩图。

图3 MI 病人DTI 影像，显示心肌纤维束有所减少，排列紊乱，部分走行中断，部分区各向异性扩散减弱。A 图为纤维束示踪默认图，B 图FA 伪彩图，C 图为MD 伪彩图。

3 讨论

MI 病人的心肌出现缺血坏死后会导致心肌收缩能力丧失，心脏收缩功能出现不对称，心室壁扩张、变薄，形态结构出现变化，即发生LVR[10]；进而导致室壁瘤、心力衰竭、心室破裂，甚至死亡。但是LVR 的过程缓慢、隐匿，很难早期诊断，因此早诊断、早治疗LVR 对提高病人的预后至关重要。

DTI 技术能够检测心肌组织中肌纤维的扩散情况，间接反映白质纤维的空间排列位置、完整性及走行方向，是目前研究心肌纤维形态结构的无创性方法。LVR 的心肌纤维表现为走行、排列、环绕方向、连续性等形态的改变，且CIZ、PIZ 和NIZ 肌纤维表现不同，因此检测不同区域的心肌纤维对预测LVR 至关重要[11]。FA 值和MD 值是评价组织内水分子运动的常用指标，FA 值代表组织完整性，MD 值则反映水分子的平均扩散情况。MI 会从CIZ 向PIZ扩展，最后波及NIZ，FA 值逐渐升高而MD 值逐渐降低[12]。本研究结果显示，2 组CIZ 区FA 值和MD值之间差异均有统计学意义，提示CIZ 区心肌组织的完整性遭到破坏。MI 的梗死区在重构早期心肌出现大片灶性凝固性坏死，心肌间质充血、水肿，炎症细胞浸润，随后微血管受损及钙化，成纤维细胞明显增生，后期坏死的心肌纤维逐渐溶解吸收，形成肌溶灶及肉芽组织。而非梗死区心肌后期表现为心肌细胞肥大、纤维排列紊乱、血管再生、间质胶原增生。本研究结果显示，重构组病人心肌纤维数量较非重构组病人明显减少，排列紊乱，提示DTI可反映重构心室的心肌纤维情况。

表3 影响LVR 的多因素Logistic 回归分析

LPA 由细胞内质网分泌，可靶向不同细胞表现出不同功能[13]。研究[14]发现，MI 病人血浆LPA 水平升高，提示LPA 在心室重构中可能发挥重要的作用。另外，有动物实验研究表明LPA 体外长时间刺激可诱导心肌细胞肥大，促进大鼠心肌成纤维细胞增殖[15]。此外，MI 病人血浆 LPA 含量升高，与心脏彩色多普勒超声上左室舒张末期内径呈正相关[16]。这些研究都提示LPA 可作为预测MI 后心室重构的标志物。

图 4 各指标预测 MI 病人 LVR 的 ROC 曲线。A 图为 Periostin，B 图为 LPA，C 图为 CIZ 区域 FA，D 图为 CIZ 区域MD，E 图为4 种指标联合检测。

Periostin 首先由Kruzynska 发现，在维持骨骼结构中发挥重要作用[17]。研究[18]表明，Periostin 敲除AMI 小鼠会出现心肌的延迟愈合，提示Periostin 对心肌纤维的恢复至关重要。另有研究[19]发现心力衰竭模型大鼠的的心肌细胞中Periostin 高表达，进一步研究结果提示Periostin 基因高表达大鼠可出现心功能衰竭，Periostin 基因得到抑制后心室功能的改善。临床研究[20]表明心力衰竭病人心肌Periostin mRNA 表达显著高于正常人群，Periostin 水平与心肌纤维化的程度、分布密切相关。由此推断Periostin蛋白可能是心力衰竭病人心脏重构的潜在标志物。

本研究结果表明，重构组MI 病人的血浆Periostin、LPA 含量高于非重构组病人，这与其他研究[6,16]结果基本一致，提示Periostin、LPA 参与了MI后的心室重构。研究[21]表明，高血压是左心室重构的危险因素。本研究中Logistic 回归分析显示，Periostin、LPA、FA 及 MD 是影响 MI 病人 LVR 的独立危险因素。ROC 曲线分析结果表明，Periostin、LPA、FA 及 MD 对 LVR 的 AUC 分别是 0.864、0.801、0.611、0.664，而 4 者联合的 AUC 为 0.904 最高，提示Periostin、LPA 及DTI 指标联合检测对MI 病人不良预后有较高的预测价值。

本次研究存在一定的局限性。首先，本研究纳入的样本量较少，研究结果有待进一步证实；其次，MI 病人行DTI 目前存在一定的困难，如何获得更为稳定的MI 病人DTI 图像有待临床探讨；最后，Periostin、LPA 参与左心室重构的机制有待动物实验验证。

总之，Periostin、LPA 及 DTI 指标可用于预测 MI后LVR，早期检测Periostin、LPA 可作为临床辅助评估预后的重要标志物。