心脏磁共振成像特征追踪获取的心肌应变参数对ST 段抬高型心肌梗死患者微循环梗阻的预测价值

苗浩 段洋 裴思雨 陆远 李承宗

直接经皮冠状动脉介入治疗（PPCI）可快速开通梗死相关动脉，实现心肌再灌注，限制心肌梗死范围。心脏磁共振成像（CMR）是无创评估心脏结构和功能的金标准，可对PPCI 术后患者进行预后分析和危险分层[1]。钆延迟增强（LGE）-CMR 检测的心肌梗死与主要不良心血管事件（MACE）独立相关[2]。微循环梗阻（MVO）是LGE 时梗死区高信号背景上的低增强区域。近期研究表明，MVO 预测MACE 的价值优于梗死面积[3]。MVO 对再灌注后微循环障碍具有很高的识别率，大约一半的ST 段抬高型心肌梗死（STEMI）患者通过CMR 检查发现MVO[4]。MVO 的发生机制主要包括微血管栓塞、再灌注损伤、缺血缺氧损伤、心肌细胞水肿压迫微血管、炎症、氧自由基、周细胞收缩等[5]。对比增强稳态自由进动电影（CE-SSFP）技术结合了LGE 和稳态自由进动，可准确定量评估MVO[6-7]。基于平衡稳态自由进动（b-SSFP）序列的特征追踪心肌应变分析技术可检测STEMI 患者的真实心肌形变，并根据心肌纤维的走形获取心肌三个方向的应变参数[8]。相比于左心室射血分数（LVEF）反应的左心室容积变化，心肌应变显示出了更佳的预测价值[9]。本研究分析通过CMR 特征追踪获取的左心室心肌应变参数对MVO 的预测价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

回顾性纳入了2019 年1 月至2021 年7 月期间在徐州医科大学附属医院接受急诊PPCI 的309 例STEMI 患者，平均年龄为（56.5±12.6）岁，85.4%为男性。纳入标准：（1）依据欧洲心脏病学会指南[10]的诊断标准诊断STEMI；（2）首次发作心肌梗死，成功行经皮冠状动脉介入治疗（PCI）；（3）初次CMR 检查且图像质量满足要求。排除标准：（1）既往有心肌梗死；（2）既往PCI 或冠状动脉旁路移植术；（3）有LGE-CMR 检查禁忌证（如幽闭恐惧症等）。本研究获徐州医科大学附属医院伦理委员会审核批准（批号：XYFY2022-KL297-01）。

患者术前给予负荷剂量双联抗血小板治疗，并在首次医疗接触后90 min 由同一团队实施PPCI。经桡动脉或股动脉入路，只干预梗死相关动脉（IRA），使用70～100 U/kg 剂量的普通肝素。血小板糖蛋白（GP）Ⅱb /Ⅲa 受体拮抗剂、血栓抽吸、主动脉内球囊反搏（IABP）的应用取决于患者情况。导丝通过病变后，首先采用预扩张球囊低压[8～12 atm（1 atm=101.325 kPa）]处理，必要时使用双导丝或切割球囊进行充分扩张。药物洗脱支架直径与靶动脉直径的比值为1.1～1.2∶1.0。如果反复血管造影观察到支架贴壁不良，予非顺应性球囊后扩张支架。支架的型号由病灶直径和术者经验决定。术后转至冠心病监护病房进行持续强化药物治疗。

1.2 CMR 检查及分析

患者在PPCI 治疗的第一周内，采用3.0-T 扫描仪（飞利浦公司，荷兰）进行图像采集。患者取仰卧位，使用数字流（dS）前相控阵表面线圈和集成的dS后脊柱基质线圈在屏气状态下获得图像。在使用钆对比剂（0.1 mmol/kg）后收集覆盖左心室短轴（10～12片）的电影图像，并在10～15 min 后获得LGE 图像。参数如下：层厚7 mm；回波时间（TE）1.4 ms；重复时间（TR）2.8 ms；视野（FoV）300 mm×300 mm。

图像上传至CVi42 软件平台（Circle Cardiovascular Imaging 公司, 加拿大）进行后处理，所有图像均由一名心脏放射学经验超过5 年的放射科医师独立分析。随机选取30 个图像由另一名专家独立分析，以检测不同操作者的数据重复性。首先录入身高、体重，打开图像并调整图像的亮度，以达到心内膜和血池的最佳识别能力。在三个长轴平面（二腔心、三腔心和四腔心）和一个短轴平面上自动追踪左心室心内膜和心外膜边界，并将乳头肌分配到血池，手动调整初始轮廓。通过稳态自由旋动图像评估左心室射血分数和左心室心肌应变参数[整体周向应变（GCS）、整体径向应变（GRS）、整体纵向应变（GLS）]。依据手动圈选的未增强的远端心肌的信号强度，通过计算机辅助阈值＞5 标准差检测，并手动调整，纳入无复流区，排除伪影（单独出现的、不连续的、违背“波前现象”的低信号区域，区别于MVO）和左心室血池，并使用多短轴切片视图对MVO 和梗死面积进行量化（图1），均以占左心室心肌质量（LVM）的百分比表示。高MVO 为MVO 占LVM 的百分比＞1.55%，低MVO 为MVO 占LVM的百分比≤1.55%。根据有、无MVO 将患者分为MVO 组（n=168）和无MVO 组（n=141），并根据MVO 大小将患者分为低MVO 组（n=268）和高MVO组（n=41）。

图1 CVi42 软件平台定量分析MVO 和心肌应变参数

1.3 统计学方法

采用SPSS 26.0 统计软件进行统计学分析。计量资料采用Shapiro-Wilk 方法进行正态性检验，正态分布的连续变量用均数±标准差表示，组间比较采用两独立样本t 检验，非正态分布的连续变量用中位数（P25，P75）表示，变量采用秩和检验进行比较分析；分类变量用频率和百分比表示，组间比较采用卡方检验。变量间的相关性根据正态性采用 Pearson 或Spearman 相关系数进行定量分析；采用 Bland-Altman 图示法评估变量间的一致性。采用ROC 曲线分析心肌应变参数的预测价值，通过计算约登指数来评价最佳临界值。采用单因素和多因素Logistic 回归分析MVO 的预测因素。双侧检验P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者基线特征、手术情况和CMR 参数比较（表1、2）

表1 患者基线特征比较[例(%)]

与无MVO 组相比，MVO 组肌钙蛋白T 峰值、C 反应蛋白（CRP）水平较高（P 均＜0.010）、罪犯血管为右冠状动脉比例较低（P=0.028）、术前TIMI 血流 0～1 级患者比例较高（P=0.005)、应用肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）抑制剂患者比例较高（P=0.019)。与低MVO 组相比，高MVO 组肌钙蛋白T 峰值、CRP 水平较高（P 均＜0.010），罪犯血管为左前降支的患者比例较高、罪犯血管为右冠状动脉的患者比例较低（P 均＜0.010）、术前TIMI 血流 0～1

级患者比例较高（P=0.025）、血栓抽吸应用比例较高（P=0.040）。MVO 组、高MVO 组的LVEF、GLS、GRS、GCS 绝对值分别小于无MVO 组、低MVO 组（P 均＜0.010），左心室舒张末期容积（LVEDV）、左心室收缩末期容积（LVESV）均大于无MVO 组、低MVO 组（P 均＜0.010）。

2.2 不同操作者测量的GLS 相关性分析和变异性分析

Pearson 相关性分析显示，不同操作者测量的GLS 相关性好（r=0.943，P＜0.001；图2A）。Bland-Altman 图显示，不同操作者测量的GLS 一致性良好，平均差值为0.3（95%一致界限：-2.0～2.6；图2B）。

图2 不同操作者测量的GLS 相关性和变异性分析

2.3 心肌应变参数预测MVO 的ROC 曲线分析

ROC 曲线分析结果（图3A）显示，预测MVO的GRS 的 最 佳 截 断 值 为26.09%（AUC：0.644，95%CI：0.575～0.714，P＜0.01），灵敏度为84.91%，特异度为46.27%；GCS 的最佳截断值为-15.55%（AUC：0.775，95% CI：0.721～0.830，P＜0.01），灵敏度为82.04%，特异度为50.00%；GLS 的最佳 截 断 值 为-12.75%（AUC：0.753，95%CI：0.698～0.808，P＜0.01），灵敏度为64.29%，特异度为69.50%。

图3 心肌应变参数预测MVO 的ROC 曲线分析

ROC 曲线分析结果（图3B）显示：预测高MVO的GRS 的 最 佳 截 断 值 为19.66%（AUC：0.774，95%CI：0.700～0.849，P＜0.01），灵 敏 度 为81.08%，特异度为71.48%；GCS 的最佳截断值为-12.95%（AUC：0.823，95%CI：0.769～0.878，P＜0.01），灵 敏度为85.37%，特异度为72.56%；GLS 的最佳截断值 为-10.25%（AUC：0.810，95%CI：0.756～0.863，P＜0.01），灵敏度为76.19%，特异度为77.61%。

2.4 心肌应变参数与MVO 的相关性分析（图4）

图4 心肌应变参数与MVO 的相关性分析

未调整的线性回归分析显示，GLS（r=0.422，P＜0.001）、GCS（r=0.423，P＜0.001）与MVO 呈中度相关。GRS 与MVO 呈弱相关（r=-0.396，P＜0.001）。

对于MVO，单因素Logistic 回归分析（表3）显 示，LVEDV、LVESV、GRS ＞26.09%、GCS＞-15.55%、GLS ＞-12.75%、LVEF、肌钙蛋白T 峰值、罪犯血管为右冠状动脉、术前TIMI 血流0～1 级、应用RAAS 抑制剂是MVO 的预测因素（P均＜0.05）。

表3 预测MVO 和高MVO 的Logistic 回归分析

多因素Logistic 回归分析（表3）显示，GLS＞-12.75%（HR=2.366，95%CI：1.217～4.600，P=0.011)、肌钙蛋白T 峰值（HR=1.017，95%CI：1.007～1.028，P=0.001）是MVO 的独立预测因素。

对于高MVO，单因素Logistic回归分析（表3）显示，LVEDV、LVESV、GRS ＞19.66%、GCS ＞-12.95%、GLS ＞-10.25%、LVEF、肌钙蛋白T 峰值、罪犯血管为左前降支、罪犯血管为右冠状动脉、术前TIMI血流0～1 级、应用血栓抽吸是高MVO 的预测因素（P 均＜0.05）。多因素Logistic 回归分析（表3）显示，LVEDV（HR=1.070，95%CI：1.012～1.132，P=0.018）、LVESV（HR=0.916，95%CI：0.848～0.991，P=0.029）、GLS ＞-10.25%（HR=4.922，95%CI：1.526～15.882，P=0.008）、肌 钙 蛋 白T 峰 值（HR=1.020，95%CI：1.005～1.035，P=0.007）是高MVO 的独立预测因素。

3 讨论

本研究发现：（1）GLS 测量可重复性较好，不同操作者间测量差异小，结果较可靠；（2）GLS、GCS、GRS 对MVO 和高MVO 的预测能力相似，发生MVO 和高MVO 的患者三种心肌应变均明显受损，仅GLS 可以独立预测MVO、高MVO。

尽管大部分患者PPCI 成功，仍有一半的患者发生MVO，这与STEMI 患者不良心血管事件有关[11]。王岚等[12]的研究发现，STEMI 患者如出现冠状动脉微循环障碍，远期心功能较差。Galea 等[13]纳入77例LVEF ＞50%患者研究显示，晚期MVO 范围＞0.385 g 可独立预测5 年MACE 风险。另一项研究结果表明，经过中位5.5 年的随访，与传统指标相比，MVO ＞2.6% 改善了长期风险分层，全因死亡风险增加2 倍，心力衰竭再入院风险增加6 倍[14]。在一项大型研究中，MVO 与1 年全因死亡或心力衰竭住院之间存在强烈的分级反应，相比于无MVO，MVO＞1.55%增加3 倍风险[15]。这一分界值被应用于血管造影微循环阻力指数评估效能的研究[16]中，本研究也采纳该界值评估严重MVO。在本研究中，54.3%发生MVO，而高MVO 患者占13.3%。但目前对于微循环障碍的分层和管理未得到充分的重视，相关标志物也鲜有研究。

本研究的进一步结果显示，MVO 组、高MVO组的GLS、GRS、GCS 绝对值更小（P 均＜0.010）。GRS、GCS、GLS 与MVO 呈低至中度相关。GRS、GCS、GLS 预测MVO 的AUC 依次为0.644、0.775、0.753，最佳截断值为26.09%、-15.55%、-12.75%；预 测 高MVO 的AUC 依 次 为0.774、0.823、0.810，最佳截断值为19.66%、-12.95%、-10.25%。三者与MVO 的相关性和预测MVO、高MVO 能力相似。GLS ＞-12.75%与MVO 发生风险增加独立相关，而GLS ＞-10.25%与高MVO 风险增加相关。

尽管GLS、GRS、GCS 在相关性分析和ROC 分析中无明显差异，但根据多因素Logistic 回归分析结果显示，GLS 是预测MVO 独立预测因子。这可能因为STEMI 造成的不可逆心肌缺血最先影响到心内膜下的纵向心肌纤维，从而影响GLS 代表的心肌纵向收缩[8]。而根据波前现象，MVO 也最先发生于靠近心内膜的一侧。同时，在本研究中，GLS 预测MVO 的截断值也与既往研究中GLS 预测预后的截断值相似。Reindl 等[17]的研究发现，GLS ＞-14%使短期左心室重构风险增加4 倍。另一研究发现，＞ -12.5%作为基线GLS预测不良重构的最佳截断值，也是唯一能预测6 个月内MACE 风险的独立危险因素[18]。这可能揭示了STEMI 患者预后的病理生理学的部分原因。

长时间屏气使得大部分心肺功能不好的患者放弃了CMR 检查。虽然CE-SSFP 缩短了1/3 的检查时长[8]，但依然需要钆对比剂，这增加了STEMI 患者在动脉硬化和PCI 中使用大量碘对比剂的基础上发生肾原性系统性纤维化风险。通过无钆序列对STEMI患者分层是值得探究，基于这种理念，Peng 等[19]基于电影序列构建了放射组学特征，结果显示，预测MVO 的OR 为4.41。另一项研究结果显示，应变参数在识别正常心肌、缺乏MVO 的梗死心肌和存在MVO 的梗死心肌方面优于室壁增厚。而GLS 的获取无需钆对比剂，相关图像容易留存，软件的操作仅需勾画轮廓，即使初学者也能很好地掌握。不同操作者测量的GLS 相关性和一致性良好。这提示在不使用对比剂的情况下，GLS 更适合用于识别MVO。

综上所述，基于b-SSFP、无钆对比剂获得的GLS 是预测STEMI 患者MVO 和严重MVO 的独立预测指标，有望成为一种新的预测MVO 的生物学指标。GLS 在预测心肌梗死病理的基础上同时对患者预后分层，更多的患者可能被纳入CMR 检查。该研究仍存在一些局限性：本研究为回顾性单中心研究，未针对临床结果进行分析，也缺乏临床预后数据。Killip 心功能分级＜Ⅲ级的患者占97.4%，同时男性患者占86.4%，可能有一定的偏倚。本研究未分析MVO 对节段心肌应变的影响，也未纳入多种CMR 序列和定量参数，未来需要更多的进一步研究。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突