单倍剂量钆布醇与双倍剂量钆喷酸葡胺在心力衰竭患者心脏MR增强评估心肌纤维化与心肌梗死中的对比研究

申晓俊,陈铟铟,恽虹,赵士海,曾蒙苏,金航

心力衰竭具有高发病率和高死亡率的特点[1],而心肌纤维化引起心室不可逆性重构是心力衰竭发生的重要病理生理过程。MR延迟增强是评估心肌梗死的常规检查技术,能够提供梗死心肌、存活心肌和微血管阻塞等重要信息,为心力衰竭患者的临床风险评分和预后评估提供重要参考依据[2]。T1-mapping技术则可量化评估纤维化心肌[3]。笔者发现在心脏MR延迟增强扫描中,使用双倍剂量钆喷酸葡胺的心力衰竭患者的左心室血池信号往往较高,不利于心内膜下纤维化心肌和梗死心肌的显示。钆喷酸葡胺等线性对比剂可引起肾功能不全[4],进而加重心力衰竭患者的肾脏负担;此外多次重复给予线性钆类对比剂后可导致脑内分布为主的钆沉积[5,6],尽管其是否会对健康造成影响尚不明确。钆布醇为大环类对比剂,具有高弛豫率、高热力学稳定性的特点[7]。目前国内用于心力衰竭的研究较少,本研究拟在心力衰竭患者中,比较使用单倍剂量的钆布醇和双倍剂量的钆喷酸葡胺心脏MR增强扫描中显示纤维化心肌与梗死心肌的差异。

材料与方法

1.病例资料

前瞻性纳入140例心力衰竭患者行心脏MR延迟增强及增强后T1-mapping扫描,单倍剂量(0.1 mmol/kg)钆布醇(加乐显,德国拜耳先灵公司)和双倍剂量(0.2 mmol/kg)钆喷酸葡胺(马根维显,德国拜耳先灵公司)患者分别70例。入选标准为临床诊断为心力衰竭且病因怀疑为心肌梗死或原发性扩张型心肌病者,超声心动图提示左心室射血分数<40%。排除标准:①无延迟强化病灶;②最终病因为其他疾病;③图像质量差。最终98例患者纳入本研究,钆布醇组44例(心肌梗死18例,原发性扩张型心肌病26例),钆喷酸葡胺组54例(心肌梗死20例,原发性扩张型心肌病34例)。研究经本院伦理委员会批准(审批号:B2021-394R),所有患者或患者家属签署了书面知情同意书。

2.检查方法

采用1.5T超导MRI扫描仪(MAGNETOM Aera,Siemens AG,Erlangen,Germany),联合应用18通道的体部相控阵线圈及脊柱线圈。沿左心室短轴行黑血T2WI-SPAIR序列扫描,主要参数:FOV 340 mm×340 mm,矩阵198×256,层厚5 mm,TR 800 ms,TE 60 ms,翻转角180°。采用真实稳态自由进动Truefisp序列完成四腔心、三腔心、两腔心及左室短轴电影扫描,主要参数:FOV 340 mm×340 mm,矩阵192×256,层厚8 mm,TR 42.4 ms,TE 1.11 ms,翻转角80°。经肘静脉团注对比剂(钆布醇剂量0.1 mmol/kg,钆喷酸葡胺剂量0.2 mmol/kg),注射流率为2 mL/s,采用T1Flash 2D序列在注入对比剂9 min时使用TI-scout序列选择最佳TI时间后立即完成两腔心、四腔心及左室短轴位的延迟增强扫描,主要参数:FOV 340 mm×340 mm,矩阵192×256,层厚8 mm,TR 999.2 ms,TE 3.22 ms,翻转角25°。延迟增强扫描结束后采用改良Look-Locker反转恢复(MOLLI)序列立即完成增强后T1-mapping扫描,主要参数:FOV 360 mm×307 mm,矩阵256×144,层厚8 mm,TR 396 ms,TE 1.1 ms,TI 280 ms,最小反转时间120 ms,反转时间增量80 ms,翻转角35°。

3.图像分析

使用后处理工作站(Leonardo VD10B,Siemens Healthcare)完成图像分析。数据测量由两名从事心血管MR研究5年以上的专业医师进行。在MR延迟增强“幅度”图像及增强后T1-mapping图像上测量左心室血池、正常心肌、延迟强化心肌的信号强度(signal intensity,SI)及T1值。延迟强化心肌是基于正常心肌的信号强度加5倍标准差进行定义的。

利用公式(1)计算延迟强化心肌的信噪比(SNRhyper)及左心室血池的信噪比(SNRLV);利用公式(2)及公式(3)分别计算延迟强化心肌与正常心肌之间及延迟强化心肌与左心室血池之间的对比噪声比(CNRhyper-remote、CNRhyper-LV)及T1差值(△T1hyper-remote、△T1hyper-LV)。

(1)

(2)

T1x1-x2=T1X1-T1X2

(3)

其中,SNRX表示左心室血池或延迟强化心肌的信噪比,SDAIR表示患者体外空气信号强度的标准差。CNRx1-x2表示延迟强化心肌与左心室血池之间或延迟强化心肌与正常心肌之间的对比噪声比。T1x1-x2表示延迟强化心肌与正常心肌之间或延迟强化心肌与左心室血池之间的T1差值。

4.统计学分析

结 果

1.患者的一般情况

两组患者在年龄、身高、体重、心率、左心室射血分数、性别、NYHA及GFR分期中差异均无统计学意义(表1)。

表1 钆布醇组和钆喷酸葡胺组患者的一般情况

2.SNR和CNR

由心肌梗死和原发性扩张型心肌病导致的心力衰竭患者中,钆布醇的SNRLV显著低于钆喷酸葡胺,钆布醇的CNRhyper-LV显著高于钆喷酸葡胺,且差异均有统计学意义(P<0.001),但两种对比剂在SNRhyper和CNRhyper-remote上差异无统计学意义(P>0.05),见表2及图1、2。

图1 内膜下分布为主的心肌梗死。a、b)男,41岁,钆喷酸葡胺组,梗死心肌主要位于前壁和间隔壁。a)延迟增强图像;b)增强后T1-mapping图像。c、d) 男,50岁,钆布醇组,梗死心肌主要位于前壁和前间壁。c)延迟增强图像;d)增强后T1-mapping图像。两种对比剂显示梗死心肌和正常心肌能力相当,钆布醇左心室血池与梗死心肌之间的对比效果优于钆喷酸葡胺。 图2 原发性扩张型心肌病。a、b)男,63岁,钆喷酸葡胺组,延迟强化心肌主要位于整个左心室肌壁间。a)延迟增强图像;b)增强后T1-mapping图像。c、d)男,43岁,钆布醇组,延迟强化心肌主要位于肌壁间或心内膜下。c)延迟增强图像;d)增强后T1-mapping图像。两种对比剂显示延迟强化心肌和正常心肌能力相当,钆布醇左心室血池的信号显著低于钆喷酸葡胺。

表2 由心肌梗死和原发性扩张型心肌病导致的心力衰竭患者的SNR和CNR

3.T1和△T1

由心肌梗死和原发性扩张型心肌病导致的心力衰竭患者中,钆布醇的T1LV和△T1hyper-LV明显高于钆喷酸葡胺,且差异均有统计学意义(P<0.001);但两种对比剂在T1hyper及△T1hyper-remote上差异均无统计学意义(P>0.05),见表3及图1、2。

表3 由心肌梗死和原发性扩张型心肌病导致的心力衰竭患者的T1值和T1差值

讨 论

目前,单倍剂量钆布醇和双倍剂量钆喷酸葡胺在心力衰竭患者的心肌MR延迟增强、T1-mapping方面的研究相对较少。笔者发现,无论是由心肌梗死还是由原发性扩张型心肌病导致的心力衰竭患者,钆布醇和钆喷酸葡胺在SNRhyper、T1hyper、△T1hyper-remote、CNRhyper-remote上差异无统计学意义,但钆布醇的SNRLV显著低于钆喷酸葡胺,钆布醇的T1LV、CNRhyper-LV、△T1hyper-LV显著高于钆喷酸葡胺,更利于以内膜下分布为主的延迟强化心肌的显示。

De Cobelli等[8]比较单倍剂量钆布醇和双倍剂量钆喷酸葡胺在心脏MR延迟增强时发现,在延迟强化时间为10或15min(平均13.7±3.7分钟)时,延迟强化心肌的信号强度在两种对比剂之间差异无统计学意义。该结果与笔者发现延迟强化心肌的信噪比、T1值在两种对比剂之间无明显差异的结果一致。原因可能是钆布醇在人体血浆中具有更高弛豫率。Bauner等[9]采用3T MRI比较单倍剂量钆贝葡胺和双倍剂量钆喷酸葡胺显示梗死心肌的效果时发现,钆贝葡胺梗死心肌的信噪比显著高于钆喷酸葡胺,故认为钆贝葡胺的高弛豫率特点使其在延迟强化心肌的显示方面更有优势。Wildgruber等[10]采用3T MRI比较单倍剂量钆布醇和单倍剂量钆贝葡胺显示梗死心肌的效果时发现,虽然钆贝葡胺的弛豫率高于钆布醇,但钆贝葡胺梗死心肌的信噪比与钆布醇无显著差异,且钆布醇的梗死心肌与左心室血池之间的对比噪声比更高。其次,对比剂在左心室血池和延迟强化心肌病灶中的代谢方式不同(Doeblin等[11]的研究结果也支持这个观点)。最后钆布醇的分子量较钆喷酸葡胺小(604.71 vs. 938.00),加上本研究对象为心力衰竭患者,综合这些因素一定程度上可以解释单倍剂量钆布醇和双倍剂量钆喷酸葡胺显示延迟强化心肌信噪比、T1值相似的情况。

本研究还发现,钆布醇和钆喷酸葡胺在心力衰竭患者延迟强化心肌与左心室血池之间的对比噪声比、T1差值存在显著差异,这与De Cobelli等[8]的研究结果不同。原因可能为De Cobelli等[8]的研究中约1/2的人群诊断为急性心肌炎,两次MR扫描时心肌炎水肿程度可能会发生变化,进而影响测量结果。Rudolph等[12]在心肌梗死的患者中比较两种对比剂时发现,单倍剂量钆布醇梗死心肌的信噪比及梗死心肌与左心室血池之间的对比噪声比显著低于双倍剂量钆喷酸葡胺,所以他们认为使用单倍剂量钆布醇会降低组织之间的对比度。该结果与本研究结果之间存在差异,原因可能为Rudolph等[12]的延迟时间为13 min且非心力衰竭患者,本研究人群为心力衰竭患者且延迟时间为9 min,延迟时间和左心室射血分数的差异均可能会影响对比剂在延迟强化心肌及左心室血池的分布情况。

总之,心力衰竭患者行心脏MR延迟增强、增强后T1-mapping成像时,单倍剂量钆布醇既可减少钆类对比剂的使用剂量,又可更好地显示纤维化心肌和梗死心肌的情况,较双倍剂量钆喷酸葡胺更利于临床工作。