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(1.Department of Radiology, 2.Department of Cardiology, Beijing Anzhen Hospital,Capital Medical University, Beijing 100029, China； 3.Department of Radiology,Northern Hospital, Beijing 100089， China)

Quantitative analysis of left ventricle myocardial fibrosis in patients with atrial fibrillation by cardiac MRI

MAXiaohai1*,ZHAOLei1,LISongnan2,BAIRong2,LIUNian2,SHENHongwei3,CHENHui1,WANGZheng1,FANZhanming1

(1.DepartmentofRadiology, 2.DepartmentofCardiology,BeijingAnzhenHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing100029,China； 3.DepartmentofRadiology,NorthernHospital,Beijing100089，China)

Objective To evaluate the diffuse myocardial fibrosis of the left ventricle (LV) in patients with atrial fibrillation (AF) by cardiac MR (CMR) T1 mapping methods. Methods Totally 60 subjects (30 paroxysmal AF patients and 30 persistent AF patients) and 59 normal control underwent MR cardiac cine, late gadolinium enhancement, and LV T1 mapping. For T1 mapping, modified Look-Locker inversion recovery sequence was used. Compared with control, pre-contrast ventricular T1 times were quantified and extracellular volume (ECV) was calculated. Results All subjects completed the CMR exam, no myocardial delay enhanced lesion was found. Pre-contrast ventricular T1 time in healthy controls was lower than that in patients with persistent and paroxysmal AF, and the pre-contrast ventricular T1 time in persistent AF patients was higher than that of paroxysmal AF patients (allP<0.05). The mean LV myocardial ECV had no statistical difference between healthy controls and paroxysmal AF patients (P>0.05), while lower than persistent AF patients (P<0.05). The mean LV myocardial ECV in patients with persistent AF was larger than that in patients with paroxysmal AF (P<0.05). LV functional indexes were positive correlated with pre-contrast ventricular T1 time and ECV in patients with AF (allP<0.05). Conclusion There is LV myocardial fibrosis in patients with AF, and the degree in patients with persistent AF is more severe than that in patients with paroxysmal AF.

Magnetic resonance imaging; T1 Mapping; Extracellular volume; Myocardial fibrosis; Atrial fibrillation

心房顫動(dòng)(房顫)常見于心功能不全，特別是舒張性心功能不全患者[1]。心力衰竭(心衰)合并房顫可增加不良心腦血管事件的風(fēng)險(xiǎn)[2]。病理研究[3]證實(shí)，房顫患者存在左心室彌漫心肌纖維化。MR縱向弛豫時(shí)間(T1 mapping)成像研究[2,4]顯示，房顫患者左心室心肌間質(zhì)纖維化與心功能不全密切相關(guān)。合并房顫的心功能不全患者較無房顫患者預(yù)后更差，對(duì)房顫患者進(jìn)行干預(yù)治療，如導(dǎo)管消融術(shù)，無論房顫是否復(fù)發(fā)，均能改善患者心功能。房顫與心力衰竭常并存且均影響患者預(yù)后，因此，對(duì)二者之間相關(guān)作用的理解尤為重要。本研究對(duì)房顫患者進(jìn)行T1 mapping成像，并計(jì)算細(xì)胞外容積(extracellular volume, ECV)，與正常對(duì)照組進(jìn)行比較，為制定心力衰竭合并房顫患者的治療策略提供定量化數(shù)據(jù)支持。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2016年3月—9月在我院就診的房顫患者60例(房顫組)，男30名，女30名，年齡36～75歲，平均(56.1±19.0)歲，其中陣發(fā)性房顫30例、持續(xù)性房顫30例。入組標(biāo)準(zhǔn)：①過去6個(gè)月內(nèi)，心電圖或動(dòng)態(tài)心電圖等工具曾確切記錄到房顫發(fā)作(>30 s)；②陣發(fā)性房顫為房顫發(fā)作7天內(nèi)可自行終止；持續(xù)性房顫為房顫發(fā)作持續(xù)時(shí)間超過7天或需要電復(fù)律進(jìn)行轉(zhuǎn)律。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并瓣膜病、冠心病的房顫患者，有MR檢查禁忌證的患者。收集同期年齡、性別相匹配的健康的志愿者59名作為對(duì)照組，男30名，女29名，年齡37～75歲，平均(55.0±17.9)歲。所有受試者均進(jìn)行心臟MR檢查。本研究通過倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受檢者均簽署知情同意書。

1.2儀器與方法 采用Siemens Verio 3.0T MR掃描儀及32通道表面相控陣心臟線圈。成像序列：①心臟電影成像：掃描范圍包含左心室基底段至心尖段在內(nèi)的左心室短軸、長軸和四腔心層面，TR 3.4 ms，TE 1.7 ms，F(xiàn)OV 286 mm×340 mm，矩陣216×256，時(shí)間分辨率40 ms，層厚8 mm。②延遲增強(qiáng)成像，采用二維相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)快速小角度激發(fā)序列，經(jīng)肘正中靜脈注入對(duì)比劑馬根維顯，流速2 ml/s，0.2 mmol/kg體質(zhì)量，延遲5～10 min采集左心室短軸、兩腔心和四腔心層面圖像。TR 4.1 ms，TE 1.6 ms，TI 300 ms，翻轉(zhuǎn)角20°，F(xiàn)OV 260 mm×350 mm，矩陣130×256，層厚8 mm。③T1 mapping成像，采用運(yùn)動(dòng)自動(dòng)矯正反轉(zhuǎn)恢復(fù)真實(shí)穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)(SSFP-based modified look-locker inversion recovery, MOLLI)序列，掃描范圍包含左心室3層短軸層面(基底段、中間段及心尖段)，TR 2.8 ms，TE 1.18 ms，翻轉(zhuǎn)角35°，F(xiàn)OV 270 mm×320 mm，矩陣144×256，層厚10 mm，并行采集加速因子2。為保障房顫心律下獲得清晰準(zhǔn)確的圖像，T1 mapping成像采用收縮期并心率依賴(heart rate dependent, HRD)采集模式[5]。收縮期采用觸發(fā)延遲時(shí)間為0。對(duì)于HRD采集模式，依據(jù)真實(shí)掃描前觀察到的最高心率決定間隔心跳次數(shù)。④對(duì)比增強(qiáng)T1 Mapping成像，靜脈注入對(duì)比劑后約15 min重復(fù)采集前述短軸層面的T1 Mapping圖像，掃描序列、參數(shù)同前。T1 Mapping圖像質(zhì)量控制：檢查過程中對(duì)生成的T1 Mapping序列圖像進(jìn)行即刻判斷，圖像存在偽影的層面立即重復(fù)掃描，圖像無明確偽影后再進(jìn)行下一層面掃描。于檢查當(dāng)日在進(jìn)行MR檢查前采集靜脈血，獲取紅細(xì)胞比容。

1.3圖像分析 采用Siemens Argus后處理工作站。

1.3.1 心功能測(cè)量 載入全部從基底段至心尖段左心室短軸電影圖像，選取左心室舒張末期和收縮末期圖像，軟件自動(dòng)識(shí)別、必要時(shí)手動(dòng)調(diào)整左心室心內(nèi)膜和心外膜邊界。軟件自動(dòng)計(jì)算并輸出心功能參數(shù)指標(biāo)，記錄左心房容積、左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction, LVEF)、左心室舒張末期容積(end-diastolic volume, EDV)、左心室收縮末期容積(end-systolic volume, ESV)、每搏輸出量(stroke volume, SV)、心輸出量(cardiac output, CO)和心肌質(zhì)量(myocardial mass, MM)。

1.3.2 延遲強(qiáng)化圖像定性分析 在閱讀全部延遲強(qiáng)化圖像后確定是否存在延遲強(qiáng)化病灶。

1.3.3 定量分析T1 Mapping圖像 手動(dòng)勾畫增強(qiáng)前、后每一層面圖像左心室心內(nèi)膜和心外膜邊界，軟件自動(dòng)計(jì)算并輸出該層面勾畫的閉合范圍內(nèi)增強(qiáng)前、后心肌的平均T1值(T1myopre，T1myopost)。測(cè)量時(shí)盡量避開左心室血池(接近心內(nèi)膜)及心包脂肪(接近心外膜)等可能產(chǎn)生部分容積效應(yīng)的區(qū)域。采用ROI工具勾畫增強(qiáng)前、后每一層面圖像左心室血池輪廓，軟件自動(dòng)計(jì)算并輸出該層面增強(qiáng)前、后血池平均T1值(T1bloodpre，T1bloodpost)。記錄左心室基底段、中間段及心尖段層面的心肌及血池增強(qiáng)前、后的T1平均值。受試者左心室整體T1值(分別為增強(qiáng)前、后及血池)=受試者3層T1值之和/3。采用公式：

計(jì)算獲得受試者左心室ECV。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)量資料用±s表示。2組間計(jì)量資料或計(jì)數(shù)資料的比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或χ2檢驗(yàn)；3組間的比

較采用單因素方差分析，兩兩比較采用SNK法。房顫患者增強(qiáng)前T1值、ECV與心功能相關(guān)性采用Pearson相關(guān)分析。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

全部受試者均完成檢查，均未見心肌延遲強(qiáng)化。受試者一般資料、心功能參數(shù)見表1，房顫組與對(duì)照組間左心房容積、LVEF、EDV、ESV、SV、MM和CO差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。

陣發(fā)性房顫亞組、持續(xù)性房顫亞組、對(duì)照組左心室心肌增強(qiáng)前T1值、ECV差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。兩兩比較，對(duì)照組左心室心肌增強(qiáng)前T1值小于陣發(fā)性房顫亞組及持續(xù)性房顫亞組(P均<0.05)；持續(xù)性房顫亞組左心室心肌增強(qiáng)前T1值大于陣發(fā)性房顫亞組(P<0.05，圖1)。對(duì)照組左心室心肌ECV小于持續(xù)性房顫亞組(P<0.05)，與陣發(fā)性房顫亞組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；持續(xù)性房顫亞組左心室心肌ECV值大于陣發(fā)性房顫亞組(P<0.05)，見表2。

表1 房顫組和對(duì)照組一般資料和心功能參數(shù)比較

圖1 持續(xù)性房顫患者延遲強(qiáng)化、T1 mapping圖像 A～C.基底段、中間段、心尖段延遲強(qiáng)化短軸圖像，未見局限性延遲強(qiáng)化病灶； D～F.為對(duì)應(yīng)的增強(qiáng)前T1 mapping圖像，左心室心肌T1值彌漫性增高，T1均值為1 430.6 ms

表2 房顫組與對(duì)照組左心室心肌增強(qiáng)前T1值及ECV的比較(±s)

表2 房顫組與對(duì)照組左心室心肌增強(qiáng)前T1值及ECV的比較(±s)

組別T1值(ms)ECV(%)房顫組 陣發(fā)性房顫亞組1296．98±52．6127．98±3．59 持續(xù)性房顫亞組1311．41±52．3929．94±4．26對(duì)照組1256．53±32．7626．79±2．74F值28．3619．87P值<0．0010．001

房顫患者左心室心功能指標(biāo)LVEF、EDV、ESV、SV、MM、CO與左心室增強(qiáng)前心肌T1值呈正相關(guān)(r=0.79、0.74、0.82、0.71、0.69、0.75，P均<0.05)；與左心室ECV呈正相關(guān)(r=0.83、0.81、0.80、0.79、0.75、0.78，P均<0.05)。

3 討論

目前已有大量研究[6-7]探討了心肌纖維化與各種心血管疾病診斷、預(yù)后之間的關(guān)系，并且認(rèn)為心肌纖維化及其嚴(yán)重程度與不良預(yù)后相關(guān)。由于MR組織分辨率高，MR延遲強(qiáng)化成像在評(píng)價(jià)心肌組織活性方面較其他檢查手段更具優(yōu)勢(shì)，是目前無創(chuàng)評(píng)價(jià)心肌組織活性的金標(biāo)準(zhǔn)[8]。大部分探討心肌纖維化與心血管疾病預(yù)后的研究均采用MR作為檢測(cè)心肌纖維化的主要手段。但傳統(tǒng)的MR延遲強(qiáng)化成像，在注射對(duì)比劑后，需借助“正?！毙募∽鳛楸尘?，顯示存留對(duì)比劑的纖維化組織。因此，傳統(tǒng)MR延遲強(qiáng)化成像只能檢出局灶性心肌纖維化。研究[9]發(fā)現(xiàn)，以各種心臟病接受心臟移植或肥厚型心肌病接受外科手術(shù)切除部分心肌的患者為研究對(duì)象，與組織病理檢查對(duì)比，MR延遲強(qiáng)化成像診斷為正常的心肌組織中，亦存在不同程度的異常膠原纖維組織。因此，傳統(tǒng)MR延遲強(qiáng)化成像存在低估心肌纖維化程度的可能，在評(píng)價(jià)心肌纖維化累及范圍或彌漫心肌纖維化方面受到限制。本研究中房顫患者均未見心肌延遲強(qiáng)化，但左心室T1值及ECV均高于對(duì)照組，提示存在心肌纖維化，表明延遲強(qiáng)化成像可能低估纖維化程度。

目前檢測(cè)心肌纖維化的金標(biāo)準(zhǔn)是心內(nèi)膜活檢。但心內(nèi)膜活檢難以避免手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和由于取材位置選擇不當(dāng)導(dǎo)致的漏診。T1 mapping是近年興起的MRI定量化測(cè)量心肌彌漫纖維化的方法。主要參數(shù)包括增強(qiáng)前T1值測(cè)量、增強(qiáng)后心肌T1值測(cè)量和計(jì)算ECV。心肌增強(qiáng)前T1值反映心肌細(xì)胞和細(xì)胞外間隙的綜合信號(hào)，ECV反映細(xì)胞外間隙占左心室容積的比率[10]。隨著對(duì)T1 mapping技術(shù)的深入研究，目前認(rèn)為增強(qiáng)后心肌T1值受多種因素，如心率、腎小球率過濾等影響，其準(zhǔn)確率及可重復(fù)性不如心肌增強(qiáng)前T1值及ECV[10-11]。ECV是基于T1 mapping技術(shù)計(jì)算獲得，穩(wěn)定性高。目前推薦采用增強(qiáng)前T1值和ECV作為評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)[10]。因此，本研究未進(jìn)行單獨(dú)增強(qiáng)后心肌T1值的分析。與病理結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，T1 mapping成像的相關(guān)參數(shù)指標(biāo)可準(zhǔn)確評(píng)價(jià)心肌纖維化程度[10]。由于MRI空間分辨率限制，目前主要用于左心室心肌的纖維化評(píng)價(jià)。T1 mapping及ECV測(cè)量為左心室心肌纖維化的早期診斷和指導(dǎo)治療提供幫助。

房顫常伴發(fā)于多種缺血性/非缺血性心肌病，與主要不良心血管事件相關(guān)[12]。研究[2-4]顯示，房顫患者存在左心室彌漫心肌纖維化。本研究發(fā)現(xiàn)與健康人左心室心肌T1值和ECV比較，房顫患者增強(qiáng)前T1值和ECV顯著升高，房顫患者存在左心室心肌纖維化；且持續(xù)性房顫患者以上參數(shù)高于陣發(fā)性患者，提示持續(xù)性房顫患者心肌纖維化程度更嚴(yán)重，可能與嚴(yán)重的房顫負(fù)荷引起持續(xù)血流動(dòng)力學(xué)改變導(dǎo)致心肌損害有關(guān)。本研究房顫患者延遲強(qiáng)化均為陰性結(jié)果，考慮左心室主要為彌漫性心肌纖維化改變；為反映彌漫性病變特點(diǎn)，筆者測(cè)量了左心室心肌增強(qiáng)前T1值和ECV的均值而未對(duì)各心肌節(jié)段間分析比較。心肌纖維化導(dǎo)致心肌僵硬度增加，舒張功能減低，影響患者預(yù)后。而有效的干預(yù)治療，有可能逆轉(zhuǎn)心肌間質(zhì)性纖維化[13]。T1 mapping成像定量左心室心肌纖維化程度，可用于隨訪治療效果。本研究結(jié)果提示房顫患者存在左心室纖維化，但心室纖維化在房顫病生理過程中的意義尚需進(jìn)一步隨訪。本研究結(jié)果顯示，心肌增強(qiáng)前T1值和ECV均與患者心功能各項(xiàng)指標(biāo)存在相關(guān)性，二者代表的組織特性是否存在臨床意義的差異，尚需擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步分析。

總之，與健康人比較，房顫患者存在左心室彌漫心肌纖維化，且持續(xù)性房顫患者左心室心肌纖維化程度較陣發(fā)性房顫患者更嚴(yán)重。T1 mapping成像可用于定量評(píng)估房顫患者左心室彌漫心肌纖維化，為理解房顫病生理改變及與心功能關(guān)系提供新的檢測(cè)手段。

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馬曉海(1976—)，男，河北石家莊人，博士，主任醫(yī)師、教授。研究方向：心血管疾病影像診斷

馬曉海，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，100029。E-mail: maxi8238@yahoo.com

2016-12-01

2017-03-17

心房顫動(dòng)患者左心室心肌纖維化的MR定量分析研究

馬曉海1*，趙 蕾1，李松南2，白 融2，劉 念2，申紅衛(wèi)3，陳 輝1，王 錚1，范占明1

(1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，2.心內(nèi)科，北京 100029；3.北方醫(yī)院放射科，北京 100089)

目的 采用MR縱向弛豫時(shí)間(T1 mapping)定量評(píng)估心房顫動(dòng)(房顫)患者左心室心肌纖維化情況。方法 連續(xù)入組60例房顫患者(持續(xù)性房顫30例、陣發(fā)性房顫30例)和59名正常對(duì)照，均接受心臟MR檢查，分別行心臟電影成像和延遲增強(qiáng)成像，并采用運(yùn)動(dòng)自動(dòng)矯正反轉(zhuǎn)恢復(fù)真實(shí)穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)序列進(jìn)行T1 mapping成像。測(cè)量左心室心肌增強(qiáng)前T1值并計(jì)算細(xì)胞外容積(ECV)，并與正常對(duì)照比較。結(jié)果 所有患者均完成心臟MR檢查，未見心肌延遲強(qiáng)化。正常對(duì)照左心室增強(qiáng)前心肌T1值小于陣發(fā)性房顫患者及持續(xù)性房顫患者，且持續(xù)性房顫患者左心室增強(qiáng)前心肌T1值高于陣發(fā)性房顫患者(P均<0.05)。正常對(duì)照左心室心肌ECV與陣發(fā)性房顫患者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，而小于持續(xù)性房顫患者(P<0.05)，持續(xù)性房顫患者左心室心肌ECV大于陣發(fā)性房顫患者(P<0.05)。房顫患者心功能各項(xiàng)指標(biāo)與左心室增強(qiáng)前心肌T1值、ECV均呈正相關(guān)(P均<0.05)。結(jié)論 房顫患者存在左心室心肌纖維化，且持續(xù)性房顫患者較陣發(fā)性房顫患者更嚴(yán)重。

磁共振成像；縱向弛豫時(shí)間定量成像；細(xì)胞外容積；心肌纖維化；心房顫動(dòng)

R541.75; R445.2

A

1003-3289(2017)08-1134-05

10.13929/j.1003-3289.201612003