滕飛，劉婷，戴旭

磁共振特征性追蹤技術對肥厚型心肌病心肌應變的初步研究

滕飛，劉婷，戴旭*

作者單位：
中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院放射科，沈陽 110001

目的采用心臟磁共振特征性追蹤(cardiovascular magnetic resonance feature tracking，CMR-FT)技術對肥厚型心肌病患者的心功能及心肌節(jié)段應變進行分析，探討CMR-FT對肥厚性心肌病患者早期運動異常檢測的可行性。材料與方法對17例肥厚型心肌病患者及14名健康志愿者進行3.0 T SSFP電影序列掃描，使用CVI軟件檢測心功能，并對48個肥厚的心肌節(jié)段及健康志愿者中42個正常心肌節(jié)段進行特征性追蹤(feature tracking，F(xiàn)T)后處理。結果肥厚型心肌病患者與健康志愿者左心功能參數(shù)(左心室舒張末期容積、左心室收縮末期容積及左心室射血分數(shù))的差異無統(tǒng)計學意義(P均＞0.05)，肥厚的心肌節(jié)段的圓周應變、長軸應變及峰值收縮期圓周應變、峰值收縮期長軸應變均低于正常的心肌節(jié)段[(-5.26±2.70)% vs (-11.68±2.06)%，(-7.92±5.07)% vs (-13.93±3.89)%，(-10.44±5.46)% vs (-18.43±2.99)%，(-12.29±8.17)% vs (-20.26±2.93)%，P均＜0.05]。結論對于心功能正常的肥厚性心肌病患者，CMR-FT技術能夠早期檢測出肥厚患者肥厚心肌節(jié)段應變的變化，提示心肌應變量的改變能夠比左心室功能參數(shù)更早地發(fā)現(xiàn)心肌收縮功能異常。

磁共振成像；心臟磁共振；特征性追蹤；心肌病，肥大性

心臟磁共振(cardiovascular magnetic resonance，CMR)是評估心功能的金標準，隨著掃描及后處理技術的發(fā)展，其已成為研究的一個熱點與焦點。在CMR中，特征性跟蹤技術(feature tracking，F(xiàn)T)根據(jù)解剖特征來識別心肌組織區(qū)域，只需要在CMR檢查后對常規(guī)掃描序列進行后處理，就可以計算出整體及節(jié)段性的心肌應變與位移等參數(shù)，在評價各種心肌病變的心肌運動方面具有明顯的優(yōu)勢。肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)是一種較常見的心肌病，是青年猝死的最常見原因，因此對于HCM的早期診斷、心臟結構及心肌功能的評價至關重要。本研究通過心臟磁共振特征性追蹤(cardiovascular magnetic resonance feature tracking，CMR-FT)技術對肥厚型心肌病患者的心功能及心肌節(jié)段應變進行分析，探討CMR-FT對肥厚性心肌病患者早期運動異常檢測的可行性。

1 材料與方法

1.1 一般資料

HCM組：收集2015年1月1日至2016年6月30日在本院被確診為HCM的患者。納入標準：(1)超聲心動圖、心臟核磁共振成像或計算機斷層掃描顯示心尖部心肌厚度＜15 mm且＞11 mm；(2)超聲心動圖、心臟核磁共振成像或計算機斷層掃描顯示左心室心肌某節(jié)段或多個節(jié)段室壁厚度≥15 mm；(3)排除由于高血壓因素及內分泌疾病因素等不能單純用心臟負荷異常引起心肌肥厚的病例[1]。從這些患者中選取肥厚的心肌節(jié)段。正常對照組：收集同期健康志愿者作為正常對照，選取與HCM組相對應的心肌節(jié)段。檢查前對各組患者及志愿者進行屏氣訓練，需屏氣10 s以上，且心電圖無異常，無胸悶、氣短等臨床癥狀。

1.2 儀器

Siemens magnetom verio 3.0 T TX多源發(fā)射磁共振儀[梯度場強為80 mT/m，梯度切換率為200 mT/(m?ms)]。

1.3 檢查方法

采用真穩(wěn)態(tài)進動快速成像序列(steady state free precession，SSFP)、12通道表面相控陣線圈，同時采用MR兼容的無線藍牙心電及呼吸門控板。掃描方法：(1)行軸位、冠狀位及矢狀位定位掃描；(2)在標準軸面的基礎上，分別確定左心室兩腔心、四腔心長軸切面，獲得左心室短軸切面，最后采集左室流入流出道層面，并于呼氣末采集圖像獲得電影序列。掃描參數(shù)：TR=50 ms，TE=1.7 ms，F(xiàn)A=70°，F(xiàn)OV 340 mm×360 mm，采集矩陣256×192，左室短軸層厚8 mm，采集8～10層。

1.4 圖像處理

采集的MRI圖像使用第三方后處理軟件CVI42進行心功能及FT分析后處理。心功能測量參數(shù)：左心室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume，LVEDV)、左心室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume，LVESV)及左心室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)。在各短軸水平、四腔心及左室流入流出道層面電影序列的最大舒張期上描畫心內膜及心外膜，得到心肌的感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，進行組織追蹤分析。軟件自動將心室壁分為基底段、中間段、心尖段，共計16個心肌節(jié)段，顯示出各應變參數(shù)的應變曲線及牛眼圖，包括圓周應變(circumferential strain，CS)、長軸應變(longitudinal strain，LS)及峰值收縮期圓周應變(peak systolic circumferential strain，pCS)、峰值收縮期長軸應變(peak systolic longitudinal strain，pLS)。

1.5 統(tǒng)計分析

采用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件，計量資料以表示。組間各節(jié)段CS、LS差異比較采用t檢驗分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

HCM患者共22例，其中5例由于圖像質量差或缺少左室流入流出道序列而排除，符合標準的HCM患者17例，其中男性14例，女性3例，年齡31～78歲，平均(54.4±10.85)歲。心尖部肥厚型5例，室間隔型6例(梗阻型1例)，其他6例，并選取肥厚的心肌節(jié)段48段(基底部15段，心室中部18段，心尖部15段，其中間隔壁21段)。正常對照組14名，其中男性9名，女性5名，年齡37～59歲，平均(46.36±6.08)歲。選取42個正常心肌節(jié)段(基底部14段，心室中部14段，心尖部14段，其中間隔壁18段)。

HCM組及健康志愿者LVEDV、LVESV及LVEF差異無統(tǒng)計學意義(表1)，但HCM患者中各肥厚心肌節(jié)段的CS、LS及pCS、pLS均明顯小于正常的心肌(P均＜0.05)，見表2。

肥厚型心肌病患者短軸位電影序列及牛眼圖見圖1，同層面健康志愿者短軸位電影序列及牛眼圖見圖2。

3 討論

目前臨床上評價心肌應變的影像學方法主要有超聲、CT及MRI。超聲以其費用低廉、操作簡便的優(yōu)點在臨床上應用廣泛，對于中上部或后部室間隔均增厚的HCM患者，超聲心動圖有著良好的診斷效果，但對于心尖部、游離壁的心肌肥厚或肥厚程度較輕者的診斷有一定局限性[2]。超聲斑點追蹤技術的各種分析軟件種類較多、獲得的參數(shù)差異較大，影響診斷準確性。CT檢查速度快，有金屬植入物的患者也可進行CT掃描，其多模式組織追蹤算法可以自動分析局部心肌功能，但該方法僅能從二維層面進行計算，目前尚不能準確測量左室基底部和心尖部的心肌應變[3]。CMR具有優(yōu)異的空間及組織分辨率，全包括、多角度成像使其對于心尖部及游離壁的心肌也能夠很清晰地顯示，被認為是評價心臟結構功能的金標準[4]。CMR-FT是近年來評價心肌形變的一種新方法，它的可獲得性高，不需要行特殊的掃描序列檢查，能夠僅利用CMR的常規(guī)掃描序列—SSFP電影序列來評價心肌的運動功能。也不需要注射對比劑，因此對肝、腎功能及循環(huán)系統(tǒng)無負擔，對于對比劑過敏、不能耐受者及肝、腎功能異常的患者無禁忌。CVI 42軟件操作步驟簡便，無需復雜的后處理過程，由醫(yī)師在短軸位、兩腔心及左室流入流出道層面的電影序列上定義最大舒張期的心內膜及心外膜曲線，并且在之后采集的一個心動周期的最大收縮期圖像上自動識別這兩條曲線，便能得到感興趣區(qū)域心肌的各種形變參數(shù)，包括整體性及節(jié)段性的二維、三維周向應變、徑向應變及縱向應變，以及峰值應變、應變率、位移及位移速率等，因此該技術擁有較為廣闊的臨床應用前景及價值。

表1 HCM患者和健康志愿者左心功能參數(shù)的比較Tab.1 Comparison of left ventricular function parameters in HCM patients and healthy volunteers

表1 HCM患者和健康志愿者左心功能參數(shù)的比較Tab.1 Comparison of left ventricular function parameters in HCM patients and healthy volunteers

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表2 HCM患者和健康志愿者FT各參數(shù)的比較(%，Tab.2 Comparison of the parameters of feature tracking in HCM patients and healthy volunteers (%

表2 HCM患者和健康志愿者FT各參數(shù)的比較(%，Tab.2 Comparison of the parameters of feature tracking in HCM patients and healthy volunteers (%

組別CSLSpCSpLS HCM患者肥厚的心肌節(jié)段-5.26±2.70-7.92±5.07-10.44±5.46-12.29±8.17正常心肌節(jié)段-11.68±2.06-13.93±3.89-17.43±2.99-18.26±2.93P值＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05

圖1 男，53歲，HCM患者。A：舒張末期短軸位。B：收縮末期短軸位。C：峰值圓周應變及縱向應變牛眼圖。左心室功能參數(shù)LVEDV：132 ml，LVESV：18 ml，LVEF：86%；左心室基底部前間隔壁應變參數(shù)CS：-7.62%，LS：-14.69%，pCS：-18.7%，pLS：-7.3% 圖2 男，60歲，健康志愿者。A：舒張末期短軸位。B：收縮末期短軸位。C：峰值圓周應變及縱向應變牛眼圖。左心室功能參數(shù)LVEDV：96 ml，LVESV：30 ml，LVEF：68%；左心室基底部前間隔壁應變參數(shù)CS：-12.49%，LS：-12.64%，pCS：-15.9%，pLS：-17.1%Fig. 1 A 53-year-old male HCM patient. A: End diastolic short axis. B: End systolic short axis. C: Peak circumferential strain and longitudinal strain of the bull's-eye map. Functional parameter of left ventricular, LVEDV: 132 ml, LVESV: 18 ml, LVEF: 86%; Strain parameters of anterior septal wall of left ventricle, CS: -7.62%, LS: -14.69%, pCS: -18.7%, pLS: -7.3%. Fig. 2 A 60-year-old male healthy volunteer. A: End diastolic short axis. B: End systolic short axis. C: Peak circumferential strain and longitudinal strain of the bull's-eye map. Functional parameter of left ventricular, LVEDV: 96 ml, LVESV: 30 ml, LVEF: 68%; Strain parameters of anterior septal wall of left ventricle, CS: -12.49%, LS: -12.64%, pCS: -15.9%, pLS: -17.1%.

肥厚型心肌病是一種常見的心肌病，具有家族遺傳性，能夠發(fā)生于任何年齡段的人群中，患病率約為1/500，男性的發(fā)病率更高，且發(fā)病年齡早于女性[5]，是青年猝死的最常見原因。其組織學特征為心肌細胞形態(tài)異常、肥大，心肌細胞排列紊亂，可伴有壞死或纖維化，進而引起心肌缺血，這些改變可以使心肌的收縮及舒張功能降低[6]。HCM病程較長，多數(shù)患者無癥狀或僅有輕微癥狀，嚴重者可出現(xiàn)呼吸困難、胸痛、暈厥、心律失常，且隨年齡增加，癥狀日趨明顯。60%的HCM呈非對稱性，極少數(shù)呈均勻性肥厚，累及室間隔的肥厚型心肌病達80%，MR心肌延遲增強掃描的典型特征為右室插入部斑片狀、多灶狀延遲強化[7]。肥厚型心肌病目前仍無根治方法，但多數(shù)患者的壽命和生活質量可以與正常人相同。β-受體阻滯劑是目前HCM保守治療的主要藥物，它能夠有效弛緩心肌，延長心肌舒張充盈時間。嚴重的患者可以行手術治療或植入體內除顫器。據(jù)悉，對梗阻型HCM患者行手術治療可以緩解癥狀、解除梗阻，降低左房容積，且能夠使整體周向應變恢復正常[8]。

目前CMR-FT技術已經(jīng)應用于各種心臟疾病的研究[9-10]，但國內對于肥厚型心肌病的CMR應變研究還較少。本研究中，HCM患者中各肥厚心肌節(jié)段的圓周應變、長軸應變及峰值收縮期圓周應變、峰值收縮期長軸應變明顯小于正常的心肌(P均＜0.05)，室壁應力越大，心肌的形變能力越強，因此本研究結果可以反映出HCM患者肥厚的心肌節(jié)段變形能力減弱，這與HCM患者心肌的組織學改變相呼應，且與國外的一些研究結果一致[11]?？v向應力和圓周應力反映心內膜和心外膜的心肌纖維收縮情況。室壁應力的增加和心肌纖維化改變引起的相對心內膜缺血，可以導致心功能障礙，使縱向應變顯著降低，特別是室間隔縱向應變，被認為與組織病理學纖維化改變呈負相關，是一個比延遲釓增強預測心律失常更有力的預測因素[12]。一般HCM患者會出現(xiàn)心功能的改變[13]，尤其是舒張期心室容積的變化，但本研究中HCM患者及健康志愿者左心容積的差異無統(tǒng)計學意義，這可能反映出肥厚型心肌病患者心肌形變能力的變化早于左室容積及射血分數(shù)的變化，說明了心肌應變量的改變能夠比左心室功能參數(shù)更早地發(fā)現(xiàn)心肌收縮功能異常，HCM患者心肌發(fā)生能量代謝紊亂、興奮-收縮偶聯(lián)障礙等變化，成人死亡多為猝死，小兒則多為收縮性心力衰竭，CMR-FT技術相比常規(guī)檢查方法，能夠更早地發(fā)現(xiàn)心肌收縮功能的異常，對于指導患者生活方式以及臨床治療方法具有一定意義。本研究表明，雖然HCM患者心肌增厚，運動能力減弱，但LVEF與健康志愿者無差異，可能由于心臟為了保持心輸出量而進行了代償。室壁運動異常作為一種評價心臟功能的指標，對于HCM的臨床轉歸及預后情況具有重要意義[14]。Shelby等[15]關于主動脈縮窄修復術后心肌應變的研究顯示，整體縱向應變可能成為早期左心室功能障礙的評價指標。已有報道顯示CMR-FT技術的可重復性較高，且與超聲心動圖斑點追蹤技術具有較好的一致性[16]。

本研究只對心肌縱向及周向應變進行了參數(shù)的對比，對于應變率、位移大小及運動速度等參數(shù)未做研究。另外，肥厚型心肌病是否對于右室及心房功能有影響，需進一步深入探討。

本研究表明，對于心功能正常的肥厚性心肌病患者，CMR-FT技術能夠早期檢測出肥厚患者肥厚心肌節(jié)段應變的變化，提示心肌應變量的改變能夠比左心室功能參數(shù)更早地發(fā)現(xiàn)心肌收縮功能異常。

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Preliminary study on myocardial strain in patients with hypertrophic cardiomyopathy by MR feature tracking

TENG Fei, LIU Ting, DAI Xu*
Department of Radiology, The First Affiliated Hospital of China Medical University,Shenyang 110001, China

Objective:The feature tracking technique of cardiac magnetic resonance(CMR-FT) was used to analyze the cardiac function and myocardial segmental strain in patients with hypertrophic cardiomyopathy (HCM), and to explore the feasibility of CMR-FT in the detection of early deformation abnormalities in patients with hypertrophic cardiomyopathy.Materials and Methods:17 hypertrophic cardiomyopathy patients and 14 healthy subjects as control cases were enrolled in our study. CMR was performed on 3.0 T scanner with the sequence of cine steadystate free precession. Cardiac functional segmental strain (38 segments of HCM and 38 segments of healthy subjects) was measured using CVI software.Results:Left ventricular function parameters (left ventricular end-diastolic volume, left ventricular end-systolic volume and left ventricular ejection fraction) had no difference between HCM patients and healthy subjects (allP＞0.05). Segmental strain were significantly lower in patients with HCM compared to healthy subjects(allP＜0.05): circumferential strain[(-5.26±2.70)% vs (-11.68±2.06)%], longaxis strain [(-7.92±5.07)% vs (-13.93±3.89)%] and peak systolic circumferential strain[(-10.44±5.46)% vs (-18.43±2.99)%], peak systolic longitudinal strain[(-12.29±8.17)% vs (-20.26±2.93)%].Conclusion:For hypertrophic cardiomyopathy patients with normal cardiac function, CMR-FT can detect changes of strain in hypertrophic myocardial segment in early stage, CMR-FT is able to find myocardial systolic dysfunction earlier than left ventricular function parameters.

Magnetic resonance imaging; Cardiovascular magnetic resonance;Feature tracking; Cardiomyopathy, hypertrophic

14 Feb 2017, Accepted 25 Mar 2017

戴旭，E-mail：daixudex@vip.sina.com

2017-02-14

接受日期：2017-03-25

R445.2；R542.2

A

10.12015/issn.1674-8034.2017.06.006

滕飛, 劉婷, 戴旭. 磁共振特征性追蹤技術對肥厚型心肌病心肌應變的初步研究. 磁共振成像, 2017, 8(6): 431-435.

*Correspondence to: Dai X, E-mail: daixudex@vip.sina.com