延遲增強磁共振顯像對冠狀動脈旁路移植術后心功能改善的預測價值*

楊滔，陸敏杰，孫寒松，唐躍，潘世偉，趙世華

臨床研究

延遲增強磁共振顯像對冠狀動脈旁路移植術后心功能改善的預測價值*

楊滔，陸敏杰，孫寒松**，唐躍，潘世偉，趙世華**

目的：探討延遲增強磁共振顯像（DE-MRI）對冠心病心功能不全患者行冠狀動脈旁路移植術（CABG）后心功能改善的預測價值。

心肌梗死；延遲增強磁共振顯像；冠狀動脈旁路移植術

(Chinese Circulation Journal, 2014:29:115.)

冠狀動脈旁路移植術（CABG）已被證明可以改善冠心病心肌梗死所致心功能不全患者的癥狀及長期預后[1,2]，已有研究表明術后心功能的改善與心肌梗死后存活心肌所占的比例有關[3-6]。因此，檢測心肌梗死存活心肌的多少，可以直接指導外科血運重建術的臨床應用。目前用于檢測存活心肌的無創(chuàng)性方法很多，主要包括多巴酚丁胺負荷超聲試驗、單光子發(fā)射型計算機斷層顯像、正電子發(fā)射型計算機斷層顯像（PET）、磁共振顯像（MRI）等。其中，延遲強化磁共振顯像（Delayed-enhancement magnetic resonance imaging, DE-MRI） 是評估心臟解剖、功能的“金標準”，且具有獨特的高空間和軟組織分辨率以及經濟、方便、無輻射等優(yōu)勢，因而備受國內外研究者親睞[7,8]。而對比劑釓噴酸葡胺的應用則進一步提高了心臟MRI在冠心病心肌梗死診斷中的應用價值。既往研究著重強調了存活心肌與心功能改善的相關性[4-6,9]，鮮有通過瘢痕心肌的多少來預測冠心病心功能不全患者行CABG術后心功能改善的報道。本研究團隊對35例陳舊性心肌梗死患者行單純CABG，并于術前和術后6個月行DE-MRI檢查，以評價DE-MRI對該類患者術后心功能改善的預測價值。

1 資料與方法

一般資料：2009-11至2011-11期間，我們對符合要求的35例因心肌梗死而致心功能不全的患者行CABG術。納入標準：明確的心肌梗死病史，梗死時間≥3個月；靜息超聲心動圖或左心室造影檢查發(fā)現(xiàn)節(jié)段性室壁運動異常；MRI測得左心室射血分數(shù)（LVEF）＜50%[10,11]；紐約心功能（NYHA）分級≥Ⅱ級。排除標準：不穩(wěn)定性心絞痛；心肌病及合并瓣膜??；嚴重充血性心力衰竭；MRI禁忌證（金屬異物置入及幽閉恐怖癥等）。所有患者均于術前1周內行超聲心動圖（靜息）及DE-MRI檢查，并于術后6個月再次接受DE-MRI檢查。此外，所有患者于術后6個月行電子計算機X射線斷層掃描血管造影檢查以了解橋血管通暢情況。本研究得到醫(yī)院倫理委員會的批準，所有患者均簽署知情同意。

影像學方法：①MRI掃描：1.5 T超導MRI成像儀（Avanto，德國西門子），最大梯度場45 mT/m，采用6通道心臟線圈和6通道脊柱線圈。心電門控采用MRI兼容的無線矢量心電門控板。常規(guī)掃描包括采用黑血序列即半傅立葉采集單次激發(fā)快速自旋回波序列（HASTE）觀察心臟的形態(tài)結構。心血管電影采用亮血序列，為回顧性心電門控真實穩(wěn)態(tài)自由進動梯度回波序列（Truefisp），分別行左心室兩腔心長軸、四腔心長軸、左心室流出道切面及6～8層左心室短軸電影（層間距6 mm）。左心室短軸電影至少包括二尖瓣、乳頭肌及心尖部3個水平。掃描參數(shù)：重復時間（repetition time，TR）：2.7 ms，回波時間（echo time，TE）：1.3 ms，翻轉角70°，矩陣：192×156，視野（field of view，F(xiàn)OV）：300～380 mm，反轉時間（inversion time，TI）：260～300 ms，層厚6 mm。對比劑延遲增強心肌首過灌注則以0.1 mmol/kg, 4～5 ml/s流率注射對比劑（Gd-DTPA），完成后追加20 ml生理鹽水，注射與掃描同時開始，采用前瞻性時間調整敏感度編碼梯度回波序列（TSENSE EPI GRE）。灌注完成后立即以2 ml/s的流率追加0.1～0.15 mmol/kg的對比劑釓噴酸葡胺，同時追加20 ml/s生理鹽水，10～15 min后行相位敏感反轉恢復（PSIR）T1加權像掃描，從左心室基底段到心尖部，包括（8±2）層左心室短軸切面，左心室兩腔心切面及四腔心切面各一層。掃描參數(shù)：TR：700 ms，TE：3.4 ms，翻轉角25°，矩陣：256×162。②圖像分析：本研究采用美國心臟協(xié)會所建議的17節(jié)段分析法[12]，將節(jié)段心肌延遲強化程度分為5個等級進行半定量評分：0分：無強化，1分：0%～25% 強化，2分：26%～50%強化，3分：51%～75% 強化，4分：76%～100% 強化。對左心室室壁運動異常按4等級進行半定量評分：0分：運動正常，1分：運動減低，2分：無運動，3分：矛盾運動。手工描記左心室舒張末期及收縮末期的室壁輪廓，計算機輔助計算出左心室相關功能參數(shù)，包括左心室收縮末期容積（LVESV）、左心室舒張末期容積（LVEDV）、左心室射血分數(shù)（LVEF）、左心室收縮末期容積指數(shù)（LVESVI）和左心室舒張末期容積指數(shù)（LVEDVI）。為了量化壞死心肌或是存活心肌，方便比較，我們依據(jù)文獻定義以下指標[13]：①受累節(jié)段：有延遲強化的節(jié)段數(shù)；②存活心肌節(jié)段：延遲增強（DE）評分為1或2分的節(jié)段；③瘢痕心肌節(jié)段：DE評分為3或4分的節(jié)段（本文分為瘢痕心肌節(jié)段≤4和≥5）；④DE評分：所有節(jié)段的DE評分分值之和。全部圖像由兩名不了解臨床資料的放射科高年資主治醫(yī)師分別獨立分析，不一致的結果由第三名副主任或主任醫(yī)師分析確定。術后6個月復查MRI時節(jié)段運動評分提高≥1分即認為該節(jié)段運動有改善，而LVEF增加（△LVEF）≥5%則認為該患者的心功能有改善（即△LVEF≥5%組）,△LVEF＜5%則認為患者的心功能沒有明顯改善（即△LVEF＜5%組）[14-17]。

統(tǒng)計學方法：采用SPSS 13.0軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料采用均數(shù)±標準差表示，計數(shù)資料采用絕對值或百分比表示。計量資料采用獨立樣本t檢驗，計數(shù)資料采用χ2檢驗或Fisher精確概率法。首先對術前術中共20多個臨床或MRI參數(shù)進行單因素分析，以P≤0.10為標準篩選出有意義的變量進一步做Logistic多因素回歸分析，找出影響心功能改善的危險因素。P＜0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

患者的臨床資料及術前DE-MRI資料（表1）：所有數(shù)據(jù)分析基于31例患者（余4例因橋血管閉塞而排除在本研究之外），其中男性27例，女性4例，平均年齡（58.2±8.2）歲。CABG術后整體心功能改善（△LVEF≥5%）的患者共22例（為△LVEF≥5%組），未改善（△LVEF＜5%）的患者有9例（為△LVEF＜5%組）。由表1可見兩組患者的術前和術中臨床資料間比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；兩組患者在MRI功能參數(shù)方面比較，差異也均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；但在心肌延遲強化方面，△LVEF≥5%組的瘢痕心肌節(jié)段明顯小于△LVEF＜5%組 [（2.6±1.6） vs （5.6±1.2），P＜0.001]和△LVEF≥5%組DE評分明顯小于△LVEF＜5%組[（18.6±8.0） vs（28.1±5.5），P＜0.01]，兩組比較差異均有統(tǒng)計學意義。

表1 31例患者的臨床及延遲強化磁共振顯像資料

表1 31例患者的臨床及延遲強化磁共振顯像資料

變量 △LVEF≥5%組 (n=22)△LVEF＜5%組(n=9) P 值年齡 (歲) 58.2±8.8 58.0±6.7 0.945男性[例 (%)] 19 (86.4) 8 (88.9) 1.000高血壓[例 (%)] 10 (45.5) 5 (55.6) 0.704糖尿病[例 (%)] 10 (45.5) 2 (22.2) 0.418高脂血癥[例 (%)] 16 (72.7) 7 (77.8) 1.000冠心病家族史[例 (%)] 7 (31.8) 5 (55.6) 0.253吸煙者[例 (%)] 17 (77.3) 6 (66.7) 0.660冠脈病變狹窄＞50%[例 (%)]兩支病變 6 (27.3) 2 (22.2)三支病變 16 (72.7) 7 (77.8) 1.000紐約心功能分級Ⅲ/Ⅳ[例 (%)] 6 (27.3) 2 (22.2) 1.000手術時間 (min) 243.2±79.9 222.8±60.7 0.498機械通氣時間 (h) 20.2±11.3 16.0±5.8 0.298住院時間 (天) 9.0±1.8 8.6±3.2 0.594遠端吻合口數(shù)量 3.3±0.9 3.1±1.1 0.596非體外循環(huán)冠狀動脈旁路移植術[例 (%)] 11 (50.0) 4 (44.4) 1.000心臟功能參數(shù)左心室射血分數(shù) (%) 34.2±9.7 35.6±11.7 0.740左心室舒張末期直徑 (mm) 59.7±7.6 57.9±7.3 0.553左心室舒張末期容量指數(shù) (ml/m2) 101.2±31.1 92.0±27.9 0.451左心室收縮末期容量指數(shù) (ml/m2) 66.8±30.3 61.1±31.1 0.644心肌延遲強化 (個)受累節(jié)段 8.9±3.3 11.3±3.8 0.085存活心肌節(jié)段 7.1±3.7 4.7±2.5 0.080瘢痕心肌節(jié)段 2.6±1.6 5.6±1.2 ＜0.001延遲強化評分 18.6±8.0 28.1±5.5 0.003

圖像分析結果：我們共分析了527個心臟節(jié)段，其中402個節(jié)段（76.3%）術前被認定為運動不良，295個節(jié)段（56.0%）有一定程度的DE。CABG術后6個月時，184（80+78+20+5+1）/402（106+113+49+52+82）個節(jié)段（45.8%）顯示出了一定程度的運動改善。對于運動不良的心肌節(jié)段，其DE程度與血運重建術后該節(jié)段心肌收縮功能的改善呈負性關系（P＜0.001）。圖1

心功能改善情況：將表1中的所有變量進行單因素分析，以P≤0.10為標準篩選出有意義的變量進一步做多因素回歸分析。結果顯示，△LVEF≥5%組與△LVEF＜5%組間對心功能改善有意義（即P≤0.10）的因素分別是受累節(jié)段、存活心肌節(jié)段、瘢痕心肌節(jié)段以及DE評分。然后我們將以上四個變量作為自變量，以整體心功能改善與否作為應變量，納入Logistic多因素回歸分析，發(fā)現(xiàn)僅瘢痕心肌節(jié)段（比值比=6.097, 95% 可信區(qū)間1.066～34.866, P=0.042）是整體心功能改善與未改善的唯一獨立影響因子（表2）。另外，患者瘢痕心肌節(jié)段≤4可以很好地預測整體心功能的改善，敏感性為95.5%，特異性為88.9%。受試者工作特征曲線顯示：瘢痕心肌和存活心肌曲線下面積（AUC）分別為（0.92 vs 0.70, P＜ 0.001, 圖2），所以瘢痕心肌比存活心肌能更準確地預測心功能改善。

圖1 節(jié)段心肌的延遲強化程度與心肌收縮功能關系

圖2 受試者工作特征曲線

MRI參數(shù)對比結果：31例患者中，瘢痕心肌節(jié)段≤4者22例，瘢痕心肌節(jié)段≥5者9例。瘢痕心肌節(jié)段≤4者術后6個月時磁共振顯像各參數(shù)較術前均有明顯改善，且差異有統(tǒng)計學意義（P均＜0.001）；而瘢痕心肌節(jié)段≥5者則無明顯上述改善。表3

表2 Logistic多因素分析冠狀動脈旁路移植術后心功能改善的影響因素

表3 31例患者冠狀動脈旁路移植術前與術后6個月時（瘢痕心肌節(jié)段）的磁共振顯像功能參數(shù)對比

表3 31例患者冠狀動脈旁路移植術前與術后6個月時（瘢痕心肌節(jié)段）的磁共振顯像功能參數(shù)對比

術前 術后6個月 P值≤4瘢痕心肌節(jié)段 (n=22)左心室射血分數(shù) （%） 35.8±9.2 48.9±9.9 ＜0.001左心室舒張末期直徑 (mm) 58.9±7.1 52.5±6.6 ＜0.001左心室舒張末期容量指數(shù) (ml/m2) 96.5±26.2 74.1±21.1 ＜0.001左心室收縮末期容量指數(shù) (ml/m2) 61.4±24.5 39.8±18.6 ＜0.001≥5瘢痕心肌節(jié)段 (n=9)左心室射血分數(shù) （%） 31.8±12.2 34.0±10.4 0.073左心室舒張末期直徑 (mm) 59.8±8.8 57.6±8.3 0.149左心室舒張末期容量指數(shù) (ml/m2) 103.4±39.3 94.2±30.3 0.053左心室收縮末期容量指數(shù) (ml/m2) 74.6±41.1 63.8±30.5 0.061

3 討論

本研究證實了利用心臟DE-MRI技術所得的瘢痕心肌節(jié)段數(shù)是冠心病心功能不全患者行CABG后心功能改善與否的唯一獨立影響因素，且該診斷方法具有較高的敏感性和特異性。

早在2000年，Kim等[6]就發(fā)現(xiàn)，延遲強化可清晰地顯示瘢痕心肌的透壁程度，且血運重建術后節(jié)段心肌收縮功能的改善與該節(jié)段DE程度之間呈明確的負相關，我們的研究也證實了這一點。此外，Klein等[18]對31例缺血性心肌病患者行DE-MRI檢查，以PET為金標準進行對照，發(fā)現(xiàn)DE-MRI技術檢測壞死心肌的敏感性和特異性分別為96%和100%，這充分體現(xiàn)了DE-MRI技術診斷心肌瘢痕的可靠性。而Fieno等[19]也認為心臟DE-MRI檢查與2%紅四氮唑染色在識別瘢痕心肌方面具有良好的一致性。本研究中，62%的無DE的運動不良心肌節(jié)段于術后恢復了收縮功能，而Kim等[6]和Selvanayagam等[20]研究則發(fā)現(xiàn)這一比例分別為78%和82%，節(jié)段恢復比例較低的原因可能是本組患者的術前心功能更差，有更多的運動不良的心肌節(jié)段及瘢痕組織，因此節(jié)段心肌恢復的比例也不高。

先前的研究已經證實整體心功能的改善基于患者存活心肌數(shù)量的多少。Bax等用多巴酚丁胺負荷超聲發(fā)現(xiàn)，患者存活心肌節(jié)段≥4時心功能可以順利恢復，敏感性和特異性分別為84%和81%；Slart等用PET證實存活心肌節(jié)段≥3時整體心功能即可改善，敏感性和特異性分別為87%和85%。目前，多數(shù)研究將冠心病心功能不全患者再血管化后心功能改善與否歸因于存活心肌的多少，而鮮有關于瘢痕心肌影響患者心功能改善的報道。我們的研究則發(fā)現(xiàn)瘢痕心肌比存活心肌在預測心功能改善方面更加準確，這是因為單獨用存活心肌來預測心功能改善忽略了正常心肌節(jié)段對整體心功能的影響，且運動不良的瘢痕心肌可以累及周圍正常心肌組織，牽制其運動，故瘢痕心肌對心功能改善的影響舉足輕重。

本研究之所以應用DE-MRI作為評價心臟功能與心肌瘢痕的唯一影像學檢查方法，一方面是因為相比較單光子發(fā)射型計算機斷層顯像、PET、以及臨床上常用的超聲心動圖而言，MRI已然成為評價心臟解剖和功能的“金標準”，且它具有獨特的高空間和軟組織分辨率，具有經濟、方便、無輻射等優(yōu)勢[5,6]。另一方面，對比劑釓的應用則進一步提高了心臟MRI在冠心病陳舊性心肌梗死中的診斷價值，延遲強化可以清楚地顯示心肌梗死區(qū)域的瘢痕化組織，而本課題的主要研究目的就是根據(jù)瘢痕心肌的多少來預測心功能的改善與否。對于瘢痕心肌節(jié)段≤4的患者，無論其左心室的整體功能亦或幾何形態(tài)，均有顯著改善。而瘢痕心肌節(jié)段≥5的患者,心功能和左室容積雖有輕微的改善，卻未達到統(tǒng)計學意義。Senior等[14]的研究證實，任何程度的左室形態(tài)的逆重塑都可能使患者的生存獲益。依據(jù)我們的經驗，MRI檢查發(fā)現(xiàn)心肌大量DE的患者，CABG還是可以改善其癥狀并提高LVEF的，但是這種輕微的獲益對于這部分患者長期預后的影響仍不得而知。Schinkel等[16]指出評估存活心肌的影像學檢查大多有相對較高的敏感性（81%～93%） ，而特異性卻較低 （58%～80%）。非存活心肌節(jié)段的錯誤識別，不完全再血管化，術后橋血管閉塞，左心室?guī)缀涡螒B(tài)的改變以及瘢痕心肌牽拉周圍組織等均可導致低特異性識別。

綜上所述，基于DE-MRI的瘢痕心肌節(jié)段數(shù)可以很好地預測心肌梗死伴心功能不全患者CABG后的心功能改善。盡管如此，本研究樣本數(shù)相對偏少，研究范圍較窄，隨訪時間仍然不夠，這些均會對最終的結論產生一定影響，且瘢痕心肌是否真的比存活心肌具有更好的預測心功能改善的價值也需要臨床大規(guī)模隨機對照研究去證實。

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Predictive Value of Delayed-enhancement Magnetic Resonance Imaging for Measuring the Improvement of Cardiac Function in Patients With Coronary Artery Bypass Grafting

YANG Tao, LU Min-jie, SUN Han-song, TANG Yue, PAN Shi-wei, ZHAO Shi-hua.

Department of Cardiovascular Surgery, Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital, CAMS and PUMC, Beijing (100037), China Co-corresponding Author: SUN Han-song, Email: drsunhs@sina.com and ZHAO Shi-hua, Email: cjr.zhaoshihua@vip.163.com

Objective: To evaluate the predictive value of delayed-enhancement magnetic resonance imaging (DE-MRI) for measuring the improvement of cardiac function in patients with coronary artery disease (CAD) combining heart failure (HF) after coronary artery bypass grafting (CABG).Methods: A total of 35 CAD patients combining HF were examined by DE-MRI before receiving CABG, and they were re-examined at 6 months after CABG by DE-MRI and computed tomography angiography (CTA) in our hospital from 2009-11 to 2011-11 to evaluate the improvement of cardiac function and the graft patency.Results: There were 31 patients enrolled for analysis, 4 excluded for graft failure. 22 patients had the global functional improvement and 9 remained the same. Univariate analyses demonstrated that spatial extent, the number of viable segments and scar segments, DE score were the independent risk factors affecting the improvement of cardiacfunction. Multivariate logistic regression analysis indicated that the number of scar segments was the only independent predictor for global functional improvement (OR=6.097, 95% CI 1.066–34.866, P=0.042). The receiver operator characteristic analysis showed that the number of scar segments≤4 may effectively predict the global functional recovery with a sensitivity and specif i city of 95.5% and 88.9%, respectively.Conclusion: The number of scar segments based on DE-MRI detection for predicting the improvement of cardiac function in CAD patients with HF after CABG needs further investigation in large group of patients.

Myocardial infarction; Delayed-enhancement magnetic resonance imaging; Coronary artery bypass grafting

2013-10-28）

（編輯：梅平）

國家自然科學基金（81130029, 81000604；81370036, 81071199）；首都衛(wèi)生發(fā)展科研專項基金（2009-1004）；協(xié)和青年基金和中央高校基本科研業(yè)務費專項基金 （3332013105）；阜外科研新星基金（2012-FWXX01）

100037 北京市，北京協(xié)和醫(yī)學院 中國醫(yī)學科學院 國家心血管病中心 阜外心血管病醫(yī)院 成人心臟外科中心（楊滔、孫寒松、唐躍、潘世偉）；放射科（陸敏杰、趙世華）

楊滔 博士研究生 主要從事心血管疾病外科臨床研究 Email:ytt_419@163.com**共同通訊作者：孫寒松 Email:drsunhs@sina.com

趙世華 Email:cjr.zhaoshihua@vip.163.com

R541

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1000-3614（2014）02-0115-05

10.3969/j.issn.1000-3614.2014.02.010

方法：2009-11至2011-11，35例合并心功能不全的陳舊性心肌梗死患者在CABG術前行DE-MRI檢查，CABG術后6個月再次行DE-MRI檢查評價心功能改善情況，同時行電子計算機X射線斷層血管造影檢查以了解橋血管通暢情況。

結果：最終納入31例患者進行分析（4例患者因橋血管閉塞而排除）。整體心功能改善的患者共22例，未改善的患者9例。單因素分析顯示：受累節(jié)段、存活心肌節(jié)段、瘢痕心肌節(jié)段以及延遲增強（DE）評分是影響患者心功能改善的危險因素。而多因素Logistic回歸分析則顯示瘢痕心肌節(jié)段數(shù)是預測患者心功能改善的唯一獨立影響因素（比值比=6.097, 95% 可信區(qū)間：1.066～34.866, P=0.042）。受試者工作特征曲線顯示瘢痕心肌節(jié)段≤4 可很好地預測患者心功能改善，敏感性和特異性分別為95.5% 和 88.9%。

結論：基于DE-MRI檢查的瘢痕心肌節(jié)段數(shù)能夠預測冠心病心功能不全患者行CABG術后的心功能改善，有待于進一步大樣本研究。