仲影，王冠，戴旭

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

非缺血性擴(kuò)張型心肌病(non-ischemic dilated cardiomyopathy，NIDCM)是沒有異常負(fù)荷或者顯著冠狀動(dòng)脈病變的情況下以收縮功能障礙為特征、伴左心室或者雙心室擴(kuò)張的心肌疾病[1]。NIDCM在發(fā)達(dá)國家中心血管疾病發(fā)病率和死亡率占有較大比例[2]。心臟磁共振(cardiovascular magnetic resonance，CMR)延遲增強(qiáng)顯示心肌纖維化被認(rèn)為是心臟不良事件強(qiáng)有力的預(yù)測因子[3]，有研究顯示，心肌纖維化可能是可逆的，已成為臨床治療的潛在靶點(diǎn)[4]。但對于CMR 增強(qiáng)檢查禁忌的患者，心肌纖維化無法檢測，使得對該病的診斷、預(yù)防、治療及預(yù)后的評估變得困難。心臟磁共振組織追蹤技術(shù)(cardiovascular magnetic resonance feature tracking technology，CMR-FT)是基于心臟電影序列來較為準(zhǔn)確地定量評估心肌整體及節(jié)段應(yīng)變，其中3D峰值應(yīng)變參數(shù)亦被認(rèn)為是準(zhǔn)確評估心肌應(yīng)變的重要參數(shù)之一且是嚴(yán)重NIDCM患者左室反向重構(gòu)的預(yù)測因子[5]，可在很多疾病的射血分?jǐn)?shù)下降之前早期地評估心肌損傷。本研究探討使用CMR-FT 技術(shù)對NIDCM 患者的心功能、心肌應(yīng)變進(jìn)行定量分析，評估左心室應(yīng)變對NIDCM的診斷價(jià)值以及該技術(shù)的可行性，以指導(dǎo)臨床對NIDCM的早期治療，改善患者的生存質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性研究2014 年12 月至2020 年11 月在我院確診為NIDCM 的33 例患者，男23 例，女10 例，年齡18～81 (44.18±18.82)歲；對其行3.0 T 心臟磁共振平掃及晚期釓增強(qiáng)(late gadolinium enhancement，LGE)掃描，使用17 節(jié)段心肌分段法(如圖1A～C)將每個(gè)心臟分為16 個(gè)節(jié)段(第17 節(jié)段除外)，33 例患者共納入528 個(gè)心肌節(jié)段，根據(jù)LGE 結(jié)果，將528 個(gè)心肌節(jié)段分為兩組：LGE 陽性組納入164 個(gè)心肌節(jié)段、LGE陰性組納入364 個(gè)心肌節(jié)段。納入標(biāo)準(zhǔn)為：不明原因的左心室擴(kuò)張，射血分?jǐn)?shù)下降(LVEF＜50%)，經(jīng)冠狀動(dòng)脈造影檢查無明顯冠狀動(dòng)脈狹窄及心肌梗死病史，伴不伴心力衰竭等臨床表現(xiàn)的患者[6]。排除標(biāo)準(zhǔn)為：明顯冠狀動(dòng)脈疾病、急慢性心肌梗死、心臟負(fù)荷性疾病及圖像質(zhì)量不合格等。另選取同期年齡、性別相匹配，于我院行心電圖、血生化、CMR 及冠脈相關(guān)等檢查未見異常的健康人33 名作為對照組，男24 例，女9 例，年齡18～72 (47.70±14.94)歲。本研究經(jīng)過本單位醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，免除受試者知情同意。

圖1 患者男，55 歲，確診為NIDCM。A～C：分別顯示左室心肌17 節(jié)段3D RS、CS、LS 應(yīng)力牛眼圖圖2 A～D：為左心室應(yīng)力后處理方法，在心室舒張末期短軸、三腔心、四腔心切面勾畫心內(nèi)膜及心外膜Fig. 1 A 55-year-old man with NIDCM. A—C showed 3D RS, CS, LS strain bull's eye map of 17 segments of left ventricular myocardium.Fig.2 A—D shows the post-processing method of left ventricular strain. The endocardium and epicardium are delineated at two chamber,three

1.2 儀器與試劑

掃描儀器為西門子3.0 T CMR掃描儀，梯度場強(qiáng)為80 mT/m，梯度切換率為200 mT/(m·ms)。晚期增強(qiáng)使用釓噴酸葡胺注射液及0.9%生理鹽水。

1.3 掃描方法及參數(shù)

(1)定位掃描：研究對象取仰臥位，采用心電呼吸門控技術(shù)，得到以心臟為中心的左室短軸、兩腔、流出道、四腔心長軸切面。CMR 電影成像采用穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)(steady state free precession SSFP)序列，于呼氣末采集。晚期增強(qiáng)為經(jīng)靜脈注入對比劑8～10 min 后于呼氣末屏氣采集，掃描切面同電影序列。左室短軸掃描范圍為自心室基底部至心尖部，采集8～12 層，層厚8 mm。(2)掃描參數(shù)：電影序列：TR 41.3 ms，TE 1.5 ms，翻轉(zhuǎn)角70°，F(xiàn)OV 360 mm×340 mm，矩陣192×256。LGE：TE 2.6 ms，TR 750 ms，翻轉(zhuǎn)角70°，反轉(zhuǎn)時(shí)間TI (根據(jù)掃描時(shí)選取心肌最黑層面的TI 值，一般為275～300 ms)；FOV 340 mm×360 mm，矩陣192×256。

1.4 圖像后處理

圖像后處理使用CVI 42 軟件，利用CMR-FT 技術(shù)進(jìn)行心功能及應(yīng)變處理。心功能是在左室短軸電影序列的收縮、舒張末期由軟件自動(dòng)識別心室的心內(nèi)外膜輪廓，人為手動(dòng)的進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，心功能參數(shù)包括左室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)、左室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume，LVEDV)、左室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume，LVESV) 、左室質(zhì)量(left ventricular mass，LVM)。應(yīng)變分析是在左室短軸、長軸電影序列的舒張末期勾畫左室的心內(nèi)外膜，于左室短軸切面標(biāo)出室間隔位置(圖2A～D)，得到心肌整體及各節(jié)段各方向上的應(yīng)力變化值，3D 應(yīng)變參數(shù)為整體及節(jié)段的徑向應(yīng)變(radial strain，RS)、周向應(yīng) 變(circumferential strain，CS)、縱 向應(yīng)變(longitudinal strain，LS)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行處理。所有測量值用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。兩獨(dú)立樣本間根據(jù)是否滿足正態(tài)分布選擇獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或者Wilcoxon 秩和檢驗(yàn)；使用Pearson 分析法進(jìn)行LVEF 與左室整體應(yīng)變的相關(guān)性分析。使用受試者工作特性(receiver operating characteristic，ROC)曲線及Logistic 回歸模型對左室LGE陽性心肌節(jié)段3D應(yīng)變參數(shù)的診斷價(jià)值進(jìn)行評估及預(yù)測。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 可重復(fù)性檢驗(yàn)

從33 例NIDCM 患者中隨機(jī)抽取15 例，由兩位放射科醫(yī)師分別獨(dú)立進(jìn)行應(yīng)變后處理。將其測量的數(shù)值進(jìn)行組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)分析。結(jié)果顯示左心室整體3D 應(yīng)變參數(shù)測量結(jié)果的ICC 值均＞0.75，見表1，各應(yīng)變參數(shù)測量結(jié)果表現(xiàn)很好的可重復(fù)性。

表1 NIDCM組CMR-FT 3D應(yīng)變參數(shù)測量組內(nèi)相關(guān)系數(shù)Tab.1 Intra-class correlation coefficient of CMR-FT 3D strain parameters in NIDCM group

2.2 NIDCM組與對照組左室心功能參數(shù)比較

NIDCM 組LVEDV、LVESV、LVM 較對照組增高，LVEF較對照組減低，組間差異顯著(P值均＜0.001；表2)。

表2 NIDCM組與對照組左心功能參數(shù)比較(±s)Tab.2 Comparison of left ventricular function parameters between NIDCM group and control group(±s)

表2 NIDCM組與對照組左心功能參數(shù)比較(±s)Tab.2 Comparison of left ventricular function parameters between NIDCM group and control group(±s)

注：NIDCM：非缺血性擴(kuò)張型心肌?。籆MR-FT：心臟磁共振組織追蹤技術(shù)；GRS：整體徑向應(yīng)變；GCS：整體周向應(yīng)變；GLS：整體縱向應(yīng)變。

P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001左心功能參數(shù)LVEDV (mL)LVESV (mL)LVEF (%)LVM (g)NIDCM 303.99±89.34 247.21±14.36 19.08±1.34 115.87±7.37對照組123.53±26.45 42.06±2.09 66.17±0.87 73.75±4.15

2.3 NIDCM 組與對照組左室心肌整體及各部3D 應(yīng)變參數(shù)比較

NIDCM組左室整體、基底部、中間部及心尖部RS、CS、LS 較對照組減低，各組間差異顯著(P值均＜0.001；表3)。

表3 NIDCM組與對照組左心室整體及節(jié)段應(yīng)變參數(shù)(±s)Tab.3 3D Global and regional strain parameters of left ventricle in NIDCM group and control group(±s)

表3 NIDCM組與對照組左心室整體及節(jié)段應(yīng)變參數(shù)(±s)Tab.3 3D Global and regional strain parameters of left ventricle in NIDCM group and control group(±s)

注：NIDCM：非缺血性擴(kuò)張型心肌??；GRS：整體徑向應(yīng)變；GCS：整體周向應(yīng)變；GLS：整體縱向應(yīng)變；BRS：基底段徑向應(yīng)變；BCS：基底段周向應(yīng)變；BLS：基底段縱向應(yīng)變；MRS：中段徑向應(yīng)變；MCS：中段周向應(yīng)變；MLS：中段縱向應(yīng)變；ARS：心尖段徑向應(yīng)變；ACS：心尖段周向應(yīng)變；ALS：心尖段縱向應(yīng)變。

P值0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001左心室應(yīng)變參數(shù)GRS GCS GLS BRS BCS BLS MRS MCS MLS ARS ACS ALS NIDCM 10.28±4.24-6.90±2.83-3.32±0.98 16.40±2.00-7.45±0.53-1.29±1.18 10.15±0.77-6.80±0.49-3.63±0.88 9.47±1.12-7.26±0.70-6.36±0.55對照組36.99±10.20-19.92±3.67-10.74±0.86 46.72±2.57-17.60±0.61-4.03±1.92 34.80±1.74-20.08±0.64-9.87±1.16 41.53±4.97-22.44±0.83-14.27±1.25

2.4 NIDCM組LVEF與左室整體3D應(yīng)變參數(shù)相關(guān)性分析

LVEF與左心室整體周向應(yīng)變(global circumferential strain，GCS)呈負(fù)相關(guān)(r=-0.460，P＜0.01)，與整體徑向應(yīng) 變(global radial strain，GRS)、整 體 縱 向 應(yīng) 變(global longitudinal strain，GLS)無 相 關(guān)(P值均＞0.05；表4)。將NIDCM 組所有心肌節(jié)段分為LGE 陽性節(jié)段(164 個(gè))及LGE陰性節(jié)段(364 個(gè))，對RS、CS、LSK0參數(shù)分別獨(dú)立進(jìn)行單因素ROC 分析，結(jié)果顯示，心肌RS(AUC=0.785)具有一定的診斷價(jià) 值；CS (AUC=0.584) 及LS(AUC=0.665)的診斷價(jià)值較低(圖3A)。

圖3 A：ROC 曲線圖顯示LGE 陽性心肌節(jié)段各3D 應(yīng)變參數(shù)獨(dú)立診斷時(shí)的預(yù)測概率P；B：ROC 曲線圖顯示LGE陽性心肌節(jié)段各3D應(yīng)變參數(shù)聯(lián)合診斷時(shí)的預(yù)測概率PFig.3 A:ROC curve shows the predictive probability P for independent diagnosis of 3D strain parameters of LGE positive myocardial segments. B: ROC curve shows the predictive probability P of 3D strain parameters in LGE positive myocardial segments.

表4 NIDCM組LVEF與左室整體3D應(yīng)變參數(shù)相關(guān)性分析Tab.4 Correlation analysis between LVEF and 3D strain parameters of left ventricle in NIDCM group

多因素聯(lián)合ROC 分析：將三個(gè)應(yīng)變參數(shù)兩兩之間及三者聯(lián)合分別作為自變量X，根據(jù)二元Logistic 回歸計(jì)算多因素聯(lián)合預(yù)測概率P 進(jìn)行多指標(biāo)聯(lián)合診斷ROC 分析，結(jié)果顯示，RS 與CS (AUC=0.789)、RS 與LS(AUC=0.811)、CS 與LS (AUC=0.712)、三者聯(lián)合診斷時(shí)的AUC=0.810，說明CS在三者聯(lián)合診斷時(shí)無明顯診斷價(jià)值，故選取RS 與LS 聯(lián)合診斷NIDCM 心肌強(qiáng)化節(jié)段，AUC 及預(yù)測概率P 較各指標(biāo)獨(dú)立診斷時(shí)提高(圖3B；表6)。

表6 NIDCM組內(nèi)心肌LGE陽性節(jié)段3D應(yīng)變參數(shù)ROC分析曲線Tab.6 ROC analysis curve of 3D strain parameters in LGE positive segments of myocardium in NIDCM group

2.5 NIDCM 組內(nèi)心肌LGE 陽性節(jié)段與LGE 陰性節(jié)段3D 應(yīng)變參數(shù)比較

NIDCM組內(nèi)LGE陽性節(jié)段3D RS、CS、LS較LGE陰性節(jié)段明顯減低，各組間差異顯著(P值均＜0.001；表5)。

表5 NIDCM組內(nèi)LGE陽性節(jié)段與LGE陰性節(jié)段3D應(yīng)變參數(shù)比較(±s)Tab.5 Difference analysis between LGE-positive segment and LGE-negative segment in NIDCM group(±s)

表5 NIDCM組內(nèi)LGE陽性節(jié)段與LGE陰性節(jié)段3D應(yīng)變參數(shù)比較(±s)Tab.5 Difference analysis between LGE-positive segment and LGE-negative segment in NIDCM group(±s)

注：NIDCM：非缺血性擴(kuò)張型心肌?。籐GE：晚期釓增 強(qiáng)；RS：徑向應(yīng)變；CS：周向應(yīng)變；LS：縱向應(yīng)變。

P值組別LGE陽性LGE陰性＜0.001＜0.001＜0.001 RS CS LS 8.03±0.55-5.29±0.64-4.92±0.51 19.72±1.03-6.65±0.49 3.70±1.32

2.6 NIDCM 組內(nèi)心肌LGE 陽性節(jié)段3D 應(yīng)變參數(shù)及其診斷價(jià)值評估

單因素ROC分析：以延遲掃描心肌節(jié)段有無強(qiáng)化

3 討論

目前，NIDCM 的研究逐漸轉(zhuǎn)向心肌應(yīng)變方向，但是由整體向局部應(yīng)變方面少有研究。CMR 心肌標(biāo)記是評價(jià)心肌應(yīng)變的金標(biāo)準(zhǔn)[7]，但是其分析需要在掃描中前瞻性地獲取標(biāo)記圖像，時(shí)間分別率有限，CMR-FT技術(shù)的優(yōu)勢為可回顧性基于SSFP 序列，不需要額外的序列，能夠提供快速后處理得到應(yīng)變參數(shù)值[4]。此外，與2D CMR-FT相比，3D CMR-FT提供了優(yōu)越的可重復(fù)性及觀察者內(nèi)部和觀察者之間的可變性[8]，因?yàn)榛?D CMR-FT在三維空間中會(huì)存在特征丟失的問題，并且會(huì)由于對選擇的層面跟蹤不完善使得數(shù)據(jù)的可重復(fù)性出現(xiàn)問題，從有限的短軸和長軸的應(yīng)變評估可能不能代表整體心肌功能[9]。

3.1 可重復(fù)性檢驗(yàn)

本研究的可重復(fù)性檢驗(yàn)結(jié)果顯示2 名醫(yī)師左心室整體3D 應(yīng)變參數(shù)測量結(jié)果的ICC 分析均表現(xiàn)出很好的可重復(fù)性，提示3D CMR-FT 具有良好的可重復(fù)性，這在很多研究中得以證實(shí)[10-12]。

3.2 心功能與應(yīng)力相關(guān)性分析

LVEF被認(rèn)為是NIDCM中重要的預(yù)后因素之一，目前的指南推薦LVEF 小于35%的癥狀性心力衰竭患者采用ICD[13]。本研究33 例患者中，32 例患者LVEF 小于35%，1例患者LVEF為38%。以LVEF為參考標(biāo)準(zhǔn)，與左室心肌3D GRS、GCS、GLS 參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，得出左室GCS 與LVEF 相 關(guān)(P＜0.01)，這與Berganza等[10]研究兒童法洛四聯(lián)癥患者左室GCS 與心室舒張末期容積強(qiáng)相關(guān)結(jié)果相似，這說明GCS 與LVEF 的變化有關(guān)，可能是本研究中NIDCM 患者不良預(yù)后的指標(biāo)，左室收縮功能是一個(gè)復(fù)雜的協(xié)調(diào)過程，包括縱向收縮、周向縮短和徑向增厚。對于心肌應(yīng)變參數(shù)的測量可以提供比射血分?jǐn)?shù)更有價(jià)值的預(yù)后信息，但是在本研究中需要進(jìn)一步的預(yù)后研究證明。根據(jù)之前的研究顯示左室心肌GCS 是NIDCM 患者不良事件的獨(dú)立預(yù)測因子[14]。此外其他研究顯示GLS[15-16]也被證明與擴(kuò)心病患者的不良結(jié)局顯著相關(guān)。故對于心肌應(yīng)變的預(yù)后研究極為重要。

3.3 心肌應(yīng)變分析的診斷價(jià)值

NIDCM心肌纖維化的LGE圖像上的典型表現(xiàn)為心肌中層的線狀強(qiáng)化，約30%的NIDCM 病例有典型的線性中壁LGE，呈非冠狀分布，主要分布在室間隔內(nèi)[17-19](圖4)，心肌纖維化為心臟不良事件的主要預(yù)測因子，其發(fā)生的機(jī)制包括炎癥、神經(jīng)介質(zhì)的改變及微血管缺血[20]。本研究中對NIDCM 患者中164 個(gè)LGE 陽性節(jié)段與264個(gè)LGE陰性節(jié)段進(jìn)行3D應(yīng)變參數(shù)的比較、對各應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行單因素及多因素聯(lián)合診斷ROC分析，結(jié)果顯示LGE陽性心肌節(jié)段3D RS、CS、LS較LGE陰性心肌節(jié)段明顯減低(P值均＜0.001)，這說明LGE 陽性心肌節(jié)段心肌張力較LGE陰性節(jié)段受損較為嚴(yán)重，相對缺少正常的心肌細(xì)胞。

圖4 患者男，55 歲，確診為非缺血性擴(kuò)張型心肌病。A：左室短軸LGE 顯示基底部間隔壁心肌不均勻強(qiáng)化(箭)；B、C：左室短軸LGE 顯示中間部間隔壁心肌中層線狀強(qiáng)化(箭)；D：左室四腔心LGE顯示左室間隔壁心肌中層的線狀強(qiáng)化(箭)Fig. 4 A 55-year-old man with non-ischemic dilated cardiomyopathy.A: Short-axis LGE showed inhomogeneous enhancement of the basal septum (arrow). B, C:Short-axis LGE showed linear enhancement of the mid-layer of middle septum.D:4-chamber LGE showed linear enhancement of the mid-layer.

心肌應(yīng)變相對射血分?jǐn)?shù)來說可以反映心肌疾病的細(xì)微異常。心肌RS為心外膜到心內(nèi)膜方向心肌纖維的改變，CS為短軸層面心肌纖維長度的變化，LS為長軸心肌纖維長度的改變。單因素ROC 分析結(jié)果顯示RS 對NIDCM 強(qiáng)化節(jié)段具有一定的診斷價(jià)值。多因素ROC分析顯示RS與LS聯(lián)合診斷較各指標(biāo)獨(dú)立診斷時(shí)提高，而CS 的診斷價(jià)值有限。以上結(jié)果這與Oda等[21]在使用應(yīng)變參數(shù)檢測心臟淀粉樣變LGE 陽性節(jié)段中的結(jié)論相似。這說明本研究中NIDCM患者的LGE陽性節(jié)段相對正常節(jié)段心肌來說，心肌纖維化可能累及到心內(nèi)膜，RS可能是獨(dú)立診斷NIDCM心肌纖維化及纖維化方向良好指標(biāo)，并且與心肌纖維化關(guān)系較為密切。LGE 診斷心肌局灶性纖維化的良好工具但是對于診斷心肌彌漫性纖維化較為困難[22]，由CMR 衍生的細(xì)胞外體積分?jǐn)?shù)(extracellular volume fraction，ECV)可以很好地檢測心肌彌漫性纖維化[23]，并且研究顯示ECV與NIDCM患者不良臨床結(jié)局相關(guān)[24]。關(guān)于NIDCM 應(yīng)變與心肌纖維化的關(guān)系研究顯示[25]，心肌節(jié)段應(yīng)變與ECV顯著相關(guān)，這也說明心肌纖維化可以作為一種無創(chuàng)成像的標(biāo)記物，在沒有任何對比劑的情況下檢測心肌纖維化，這與本研究中心肌節(jié)段應(yīng)變對心肌纖維化的診斷得出的結(jié)論相似。并且擴(kuò)張型心肌病的早期心肌纖維化已成為臨床潛在的治療靶點(diǎn)[4]，心肌應(yīng)變可以早期地評估心肌損傷[26]，綜上可得出心肌應(yīng)變可在不需要對比劑劑的前提下更敏感地識別NIDCM 心肌纖維化具有潛在的診斷價(jià)值，以早期指導(dǎo)臨床治療，對NIDCM進(jìn)行早期干預(yù)，提高患者的生存質(zhì)量，改善患者預(yù)后，降低患者死亡率。

3.4 局限性

本研究有一定的局限性。首先，本研究是單中心小樣本，不能明確給出心肌纖維化節(jié)段應(yīng)力的確切數(shù)值，從而限制這些結(jié)果的普遍性。第二，心肌纖維化為NIDCM不良預(yù)后的指標(biāo)，本研究未對患者進(jìn)行隨訪，記錄不良心血管事件發(fā)生情況，評估左室應(yīng)變與NIDCM 患者長期預(yù)后之間的關(guān)系。第三，NIDCM 在影響左心功能及應(yīng)變的同時(shí)，右心也會(huì)不同程度地受到影響，未對右心應(yīng)變等參數(shù)進(jìn)行評估。

本研究探討CMR-FT技術(shù)在評估NIDCM左室心功能及應(yīng)變應(yīng)用的可行性及可重復(fù)性；利用該技術(shù)，基于常規(guī)電影序列對NIDCM患者心肌3D應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行分析，以評估3D應(yīng)變參數(shù)對NIDCM心肌纖維化的診斷價(jià)值。

綜上所述，利用CMR-FT 技術(shù)對心肌3D 應(yīng)變參數(shù)在無需對比劑的情況下識別NIDCM 心肌纖維化具有潛在的臨床診斷價(jià)值，該技術(shù)的普及需要大的樣本量、多中心研究進(jìn)行分析，以確定各種心肌疾病應(yīng)變參數(shù)的診斷閾值，達(dá)到對心肌病變的定量、定性診斷，使該技術(shù)在心臟疾病中得到普及。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。