心脏MR特征追踪技术定量评估扩张型心肌病左心房心肌应变

史宇静，鲁 琳*，尹晨旺，张 振，高艺源

(1.广州中医药大学深圳临床医学院，广东 深圳 518116；2.深圳市龙岗中心医院医学影像科，广东 深圳 518116)

扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy, DCM)以左心室或双室扩张伴收缩力下降为特征，预后不良，易致心力衰竭甚至猝死，5年死亡率约50%。左心房容积(left atrial volume, LAV)一直被视为评估左心室舒张功能不全严重程度的重要指标[1]，也是各种心血管疾病发生不良事件的重要标志物[2]；但已有研究[3-4]表明，相比LAV，左心房(left atrium, LA)应变对诊断心脏疾病和评估预后具有更高价值，且敏感度亦更高。心肌应变属于变形量，表示由静止状态到施加张力后心肌大小变化的百分比。超声斑点追踪(speckle tracking echocardiography, STE)技术可用于评估LA应变，简便易行，但易受声窗限制、组织分辨率不足及操作者依赖性等影响。心脏MR特征追踪(cardiac magnetic resonance-feature tracking, CMR-FT)是评价心肌应变的新技术，多用于心室应变相关研究[5-6]，其信噪比、对比度及空间分辨率均较高，且直接采用常规心脏电影序列进行测量，后处理便捷，近年来逐渐用于研究正常及疾病状态下LA生理和功能，且与STE相比结果的重复性更好[7-8]。本研究观察CMR-FT定量评估DCM患者LA应变的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2018年9月—2020年11月28例于深圳市龙岗中心医院临床诊断的原发性DCM患者(DCM组)，男26例，女2例，年龄24～68岁，平均(45.9±11.7)岁。诊断标准[9]：①左心室舒张末期内径(left ventricular end diastolic dimension, LVEDd)男性>55 mm、女性>50 mm；②左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)<45%；③非异常负荷、严重冠状动脉疾病、心肌炎、系统性疾病、肝硬化、酒精性心肌病等其他病因引起。同期选取23名年龄、性别相匹配的健康成人作为对照组，男22名、女1名，年龄23～66岁，平均(44.1±10.9)岁。共同排除标准：①采集各心动周期图像不完整；②难以识别图像中的LA轮廓；③图像追踪效果不佳。记录患者临床资料及氨基末端脑钠肽前体(N-terminal pro-brain natriuretic peptide, NT-pro-BNP)等实验室检查结果。本研究经院伦理委员会批准(批准号：2021ECPJ006)，检查前受试者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Prisma 3.0T MR仪，以标准稳态自由进动(standard steady state free precession, SSFP)屏气序列行心脏扫描，FOV 350 mm×350 mm，矩阵176 ×150，TR 3.1 ms，TE 1.53 ms，翻转角60°，短轴层厚8.0 mm，采集层数8～12，获取3个左心室长轴位及覆盖整个左心室的短轴位图像。

1.3 图像后处理 由1名具有2年心脏MRI诊断经验的住院医师采用心脏后处理软件CVI42(Circle Cardiovascular Imaging, Calgary, Canada)对所有图像进行处理，并以盲法独立进行测量分析，分别于舒张末期两腔心和四腔心稳态自由进动(steady state free precession, SSFP)序列图像上手动勾画LA心内膜及心外膜边界(不包括肺静脉和左心耳)，软件自动生成心内膜纵向时间-应变曲线和时间-应变率曲线图(图1)；记录相应应变值[包括总应变(total strain, εs)、被动应变(passive strain, εe)及主动应变(active strain, εa)，其中εe=εs-εa]及应变率[包括左心室收缩期峰值正向应变率(peak positive strain rate, SRs)、左心室舒张早期LA峰值负向应变率(peak early negative strain rate, SRe)及左心室舒张晚期LA峰值负向应变率(peak late negative strain rate, SRa)]。以上参数均测量3次，取均值作为结果。CVI42软件根据公式LAV=0.85×A2C×A4C/L计算LAV，其中A2C、A4C分别为两腔心和四腔心视图中的LA截面积，L为LA两腔心和四腔心截面中的最短长轴，由此获得心动周期3个阶段的LAV参数：于左心室收缩末期二尖瓣打开前确定LA最大容积(LA maximal volume, LAVmax)，于左心室舒张末期二尖瓣关闭前确定LA最小容积(LA minimal volume, LAVmin)，于左室舒张中期二尖瓣重新开放前确定LA收缩前容积(LA pre-atrial contractile volume, LAVpre)；并计算LA总射血分数(LA total emptying fraction, LAEFtotal)=(LAVmax-LAVmin)/LAVmax×100%，LA被动射血分数(LA passive emptying fraction, LAEFpassive)=(LAVmax-LAVpre)/LAVmax×100%，LA主动射血分数(LA active emptying fraction, LAEFactive)=(LAVpre-LAVmin)/LAVpre×100%。以Mosteller公式对上述LAV参数进行体表面积(body surface area, BSA)校正。

图1 采用CMR-FT技术于SSFP序列图像中测量LA应变的示意图 A、B.分别为舒张末期两腔心及四腔心视图，绿色区域为特征性追踪区域；C、D.分别为LA应变曲线及应变率曲线，红色曲线为心内膜，绿色曲线为心外膜

2周后于2组随机选取22人，由前述医师及另1名具有5年CMR诊断经验的主治医师以相同方法测量上述参数。

1.4 统计学方法 采用SPSS 23.0统计分析软件。以Shapiro-Wilk检验评估计量资料的分布，以±s表示符合正态分布者，组间行独立样本t检验，以中位数(上下四分位数)表示不符合者，行Mann-WhitneyU检验。计数资料以频数或率表示，采用χ2检验进行组间比较。以Spearman相关分析观察DCM患者LA CMR-FT应变参数与容积参数及NT-pro-BNP的相关性，∣r∣≥0.8为高度相关，0.5≤∣r∣<0.8为中度相关，0.3≤∣r∣<0.5为低度相关，0≤∣r∣<0.3为弱相关。采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient, ICC)检验评估观察者间及同观察者内测量CMR-FT参数结果的一致性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 组间一般资料比较 DCM组28例中，纽约心脏病协会(New York Heart Association, NYHA)心功能分级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级者分别为0、5、16及7例；超声提示LVEF(34.00±8.00)%，LVEDd[62.00(59.00，67.00)]mm；NT-Pro-BNP[4 150.00(1 765.00，6 098.00)]pg/ml。DCM组与对照组之间，年龄(t=0.564，P=0.575)、性别(χ2<0.001，P=1.000)、BSA、体质量指数(body mass index, BMI)、空腹血糖、低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol, LDL-C)及收缩压差异均无统计学意义(P均>0.05)，舒张压及心率差异均有统计学意义(P均<0.05)，见表1。

表1 DCM组与对照组间一般资料比较(±s)

表1 DCM组与对照组间一般资料比较(±s)

组别BSA(m2)BMI(kg/m2)空腹血糖(mmol/L)LDL-C(mmol/L)收缩压(mmHg)舒张压(mmHg)心率(次/分)DCM组(n=28)1.79±0.2224.36±4.595.92±3.432.78±0.69126.00±16.0090.00±18.0076.00±15.00对照组(n=23)1.78±0.1823.62±3.185.28±0.382.80±0.80118.00±14.0074.00±11.0063.00±9.00t值0.2390.6590.431-0.0721.7673.8423.609P值0.8120.5130.6700.9430.083<0.0010.001

2.2 组间CMR参数比较 2名医师间及同名医师2次测量CMR参数的一致性的ICC为0.783～0.997(P均<0.05)。2名医师测量εe的一致性ICC=0.783，其他ICC均>0.8。与对照组相比，DCM组LAV增大，LAEF减小，εs、εe、εa、SRs、SRe及SRa绝对值均减小(P均<0.05)，见表2。

表2 DCM组与对照组CMR-FT参数比较(±s)

表2 DCM组与对照组CMR-FT参数比较(±s)

组别LAV(ml/m2)LAVmaxLAVpreLAVminLAEF(%)LAEFtotalLAEFpassiveLAEFactiveDCM组(n=28)54.40±28.9847.49±28.9840.80±28.4729.60±16.1815.29±10.6117.60±13.53对照组(n=23)34.80±7.0721.63±6.0013.30±4.0262.03±8.0338.32±8.9338.73±8.54t值2.9964.9636.134-7.175-7.114-6.092P值0.005<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001组别LA应变(%)εsεeεaLA应变率(s-1)SRsSReSRaDCM组(n=28)12.59±9.845.65±5.166.93±5.820.75±0.42-0.73±0.44-0.95±0.68对照组(n=23)38.39±9.0021.18±6.4517.21±4.271.51±0.43-2.22±0.74-1.85±0.39t值-9.636-9.375-7.575-7.0809.5436.517P值<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

2.3 相关性分析 DCM患者εs与LAEFtotal、εe与LAEFpassive、εa与LAEFactive均呈高度正相关(r=0.92、0.86、0.86，P均<0.01)，εs、εe及εa均与NT-Pro-BNP呈中度负相关(r=-0.49、-0.40、-0.44，P均<0.05)，见图2。

图2 DCM患者LA应变参数与容积参数及NT-pro-BNP的相关性的散点图 A.εs与LAEFtotal；B.εe与LAEFpassive；C.εa与LAEFactive；D～F.分别为εs、εe、εa与NT-Pro-BNP

3 讨论

在完整的心动周期中，LA分为3个期相：①储存期，收缩期LA从肺静脉接受血液；②被动导管期，舒张早期血液从LA流至LV；③泵血期，心室舒张晚期LA主动收缩。LA应变及应变率曲线中的εs及SRs反映LA的储存功能，εe及SRe反映LA的导管功能，εa及SRa则反映LA的泵功能。

本研究发现，与对照组相比，DCM组LAV明显增大，LAEF减小，εs、εe、εa、SRs、SRe及SRa绝对值均减小，提示LA的储存、导管及泵功能均降低。LA于舒张期与LV腔相通，在无LV容量超负荷的情况下，LAV和应变改变是LV充盈压增加的标志。DCM患者LA应变功能障碍可能与LV收缩和舒张功能改变导致LA负荷变化有关，或因弥漫性心肌细胞萎缩、代偿性心肌细胞肥大以及不同程度间质纤维化等更广泛的原发性病理过程引起的伴随性心房心肌病影响到心房的顺应性和收缩性。相比既往采用STE观察DCM患者的 LA的相关结果[10]，本研究中DCM组LA应变参数的绝对值普遍较低，可能由于纳入病例主要为NYHA Ⅲ～Ⅳ级患者，临床分期为心功能衰竭晚期。既往研究[8]表明，LA的应变功能与其容积参数密切相关；本组DCM患者LAEF较低，支持上述观点。另外，本研究结果显示DCM患者LA应变与LAEF呈高度正相关，与KOWALLICK等[8]的结果类似；而DCM的εs、εe、εa与NT-pro-BNP呈中等负相关，与相关STE研究[10-11]结果相呼应。本研究结果提示，CMR-FT技术对于量化评价DCM患者LA功能具有重要价值，且测量结果的观察者内及观察者间可重复性均好。

本研究的主要局限性：①样本量少，女性占比尤其过低，既往研究[12-14]表明，女性LAV明显小于男性，但关于不同性别间LA功能是否存在差异尚未达成一致[12,14]，故本研究按年龄、性别匹配纳入对照组，以减少基线特征的影响；②LA心肌壁薄，生理解剖复杂多变，可能影响CMR-FT的追踪性能和结果。

综上所述，CMR-FT技术可用于评估DCM患者LA心肌应变，有助于定量分析LA功能；DCM患者LA应变参数均降低，且与容积参数及NT-pro-BNP存在相关性。