磁共振T1-mapping 特征參數(shù)評價(jià)擴(kuò)張型心肌病心肌纖維化及與射血分?jǐn)?shù)的相關(guān)性

邵曉寧，孫英杰，靳雅楠，程敬亮

擴(kuò)張型心肌病 （dilated cardiomyopathy，DCM）的主要表現(xiàn)為心肌細(xì)胞變性及細(xì)胞間質(zhì)纖維化。成年人群中，男性的發(fā)病率高于女性。 心肌纖維化導(dǎo)致左心室和右心室心肌彈性變化，心肌纖維化與心臟功能相關(guān)[1]。 病理組織診斷證實(shí)，DCM 患者心肌纖維化呈彌漫狀。 目前，延時(shí)釓增強(qiáng)（late gadolinium-enhanced，LGE）圖像可顯示心肌纖維化[2]。 然而LGE 對彌漫性心肌纖維化顯示欠佳。 有研究表明[3，4]，T1-mapping 可以幫助評價(jià)心肌纖維化程度， 替代LGE 成為評價(jià)心肌功能的新方法。T1-mapping 技術(shù)有助于彌漫性心肌纖維化的診斷[5]。 筆者研究旨在分析T1-mapping 對擴(kuò)張型心肌病心肌纖維化的診斷價(jià)值和T1-mapping 直方圖參數(shù)與射血分?jǐn)?shù)（ejection fractions，EF）的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇2015 年3 月至2017 年7 月在鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院行CMR 檢查的48 例DCM 患者（DCM組），其中男性38 例，女性10 例；年齡24 ～73 歲，平均年齡47.40 歲（標(biāo)準(zhǔn)差13.83 歲）；身高155 ～178 cm，平均身高169 cm（標(biāo)準(zhǔn)差8 cm）；體質(zhì)量49 ～98 kg，平均體質(zhì)量75.51 kg（標(biāo)準(zhǔn)差22.58 kg）。

選擇標(biāo)準(zhǔn)： 按照體表面積計(jì)算左心室最小內(nèi)徑/體表面積>2.7 cm/m2；EF 值<45%。

排除標(biāo)準(zhǔn)： 與DCM 有相似臨床表現(xiàn)的疾病，如冠心病、瓣膜病、先天性心臟病、全身系統(tǒng)性疾病、肺心病等。

同期選擇24 例健康志愿者作為對照組， 其中男性14 例，女性10 例；年齡28 ～71 歲，平均年齡47.67歲（標(biāo)準(zhǔn)差13.15 歲）；身高155 ～179 cm，平均身高167 cm（標(biāo)準(zhǔn)差9 cm）；體質(zhì)量55 ～85 kg，平均體質(zhì)量69.21 kg（標(biāo)準(zhǔn)差12.49 kg）。志愿者均無相關(guān)病史、近半年來沒有胸悶、氣短、乏力等癥狀，心電圖、心臟彩色超聲無異常。

該研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)， 批號為2015-16。兩組年齡、性別、身高、體質(zhì)量比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。

1.2 方法

受試者均行3.0 T 心血管磁共振（cardiovascular magnetic resonance，CMR）常規(guī)檢查。

1.2.1 MRI 方案

CMR 成像設(shè)備為德國西門子Skyra 3.0 T MRI 儀。使用body 線圈（16 通道）成像。成像過程中在DCM 組患者右側(cè)1、2 肋間及左側(cè)5、6 肋間粘貼4 個(gè)磁共振兼容的電極片，采集受試者心電信號用于在特定時(shí)刻觸發(fā)掃描。掃描序列有：①black-blood 序列；②bright-blood序列；③心臟電影，重復(fù)時(shí)間（repetitiontime，TR）=45.64ms，回波時(shí)間（echo time，TE）= 1.43 ms，F(xiàn)lip angle = 80°，slice thickness=8 mm，包括長軸兩腔心、三腔心、四腔心層面及8 ～10 層短軸層面；④改進(jìn)的Look-Locker反轉(zhuǎn)恢復(fù)（modified Look-Locker inversion recovery，MOLLI）序 列，TR = 324.96 ms，TE = 1.12 ms，F(xiàn)lip angle =35°，slice thickness = 8 mm，T1- mapping 圖像掃描6個(gè)層面，其中長軸3 個(gè)層面，分別為兩腔心層面、三腔心層面、四腔心層面，短軸3 個(gè)層面，從基底部到心尖均勻分布； ⑤LGE 掃描， 采用相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列，TR=643 ms，TE=2 ms，F(xiàn)lip angle=20°，slice thickness = 8 mm，反轉(zhuǎn)時(shí)間（inversion time，TI） = 300 ms，對比劑為釓噴酸葡胺（Gadolinium-diethylene triaminepentaacetic acid，Gd-DTPA）， 劑量為0.2 mmol/kg，注射造影劑10 min 后逐層采集長軸及短軸層面。

對照組未注射對比劑，未進(jìn)行LGE 掃描，僅掃描前4 項(xiàng)，方法同上。

1.2.2 直方圖分析

將圖像上傳至工作站， 使用MATLAB 軟件勾勒感興趣區(qū)并計(jì)算直方圖參數(shù)。 DCM 組根據(jù)LGE 圖像是否有強(qiáng)化，將DCM 組分為LGE（+）亞組和LGE（-）亞組。 勾勒心肌心內(nèi)膜及心外膜，提取出心肌部分每個(gè)像素點(diǎn)的T1值， 再根據(jù)T1值的分布計(jì)算出11 個(gè)直方圖參數(shù)，包括5 個(gè)百分位數(shù)（P10、P25、P50、P75、P90）、最小值、均值、最大值、偏度系數(shù)（Skewness）、峰度系數(shù)（Kurtosis）和標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation，s）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 20.0（IBM，阿蒙克，美國）軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 采用卡方檢驗(yàn)，比較DCM 組與對照組性別是否有差異。然后用雙樣本t 檢驗(yàn)，對DCM 組與對照組特征參數(shù)直方圖參數(shù)進(jìn)行均值比較。多組間均值比較采用one-way ANOVA。 采用皮爾森相關(guān)系數(shù)，比較DCM 組T1-mapping 直方圖參數(shù)與EF 的相關(guān)性。P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.01 為差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組射血分?jǐn)?shù)值比較

DCM 組EF 與對照組比較，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[（21.75±9.31）%vs（55.22±7.39）%。t=15.34，P<0.01]。

2.2 DCM 亞組與對照組直方圖參數(shù)比較

DCM 組分為LGE（+）亞組33 例和LGE（-）亞組15 例。 LGE（+）亞組和LGE（-）亞組均值、s、最大值及5 個(gè)百分位數(shù)（P10、P25、P50、P75、P90） 與對照組比較， 差異均有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）。 最小值、Kurtosis 和Skewness 差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P>0.05）。LGE（+）亞組最大值與LGE（-）亞組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.00，P=0.03），其他參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)意義（P>0.05）。 LGE（+）亞組EF 和LGE（-）亞組EF 與對照組比較，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01），而LGE（+）亞組EF 與LGE （-） 亞組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P >0.05）。 見表1、圖1。

表1 DCM 亞組與對照組直方圖參數(shù)及EF 比較Tab.1 Comparison of histogram parameters and EF between DCM subgroup and control group

圖1 DCM 組與對照組T1-mapping 圖像及直方圖Fig.1 T1-mapping images and histograms of DCM group and control group

2.3 直方圖參數(shù)與射血分?jǐn)?shù)相關(guān)性

均數(shù)、s、 最大值及P10、P25、P50、P75、P90 與EF均呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次為- 0.546（P < 0.05）、- 0.380 （P<0.05）、-0.580 （P<0.05）、-0.387 （P<0.05）、- 0.502（P < 0.05）、- 0.564（P < 0.05）、- 0.583（P < 0.05）、- 0.562 （P < 0.05）。 最小值、Kurtosis、Skewness 與EF 無相關(guān)性（P>0.05）。

3 討論

心功能受損是DCM 的重要臨床指標(biāo)。CMR 在心臟病診斷中的應(yīng)用越來越普遍，逐漸發(fā)展成EF 測量的金標(biāo)準(zhǔn)，并為心肌疾病的鑒別診斷提供幫助[6]。 EF作為最有代表性的心功能指標(biāo)，在DCM 診斷中起到重要作用。MRI T1-mapping 技術(shù)在心臟疾病的檢查中得到普及， 大量文獻(xiàn)證明T1-mapping 技術(shù)對診斷彌漫性心肌纖維化有幫助[3，4，7，8]。醫(yī)學(xué)圖像傾向于不規(guī)則的紋理，不利于人類視覺系統(tǒng)觀察[9]。直方圖分析作為一種常用的紋理分析方法，能反映圖像中不同灰度的分布規(guī)律，已在醫(yī)學(xué)圖像分析中發(fā)揮重要作用。 有研究表明，表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）直方圖可以用來評估直腸癌和乳腺癌的化學(xué)治療效果[10，11]，還可用于前列腺癌分級宮頸癌分型[12]。T1-mapping 與T2-mapping 的定量分析，如紋理特征，可用來鑒別肝臟纖維化程度，也可用來篩查骨關(guān)節(jié)炎高風(fēng)險(xiǎn)人群[13，14]。 但筆者探討DCM T1-mapping 直方圖分析尚屬首次，具有一定的創(chuàng)新性。

DCM 患者常見彌漫性心肌纖維化。 纖維化會造成心肌T1值的增加。DCM 患者T1均值隨心肌纖維化程度增加而增加。 T1值與心肌纖維化程度正相關(guān)。DCM 組P10、P25 與對照組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義， 說明直方圖參數(shù)具有鑒別輕度心肌纖維化的能力。 由于DCM 患者心肌纖維化呈彌散狀，T1值分布較對照組分散，DCM 組s 顯著增加。 LGE（+）亞組和LGE（-）亞組均值、 最大值、s 及P10、P25、P50、P75、P90 百分位數(shù)顯著高于對照組。LGE（+）亞組最大值與LGE（-）亞組差異也有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.03），其他參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 無論LGE 圖像是否強(qiáng)化，DCM 組部分T1-mapping 直方圖參數(shù)均能顯示出與對照組的顯著差異，說明T1-mapping 技術(shù)對心肌纖維化更為敏感，為不能注射造影劑的患者提供了一種新的診斷思路。

心肌纖維化程度與心肌收縮和舒張運(yùn)動能力相關(guān)[15]。筆者研究結(jié)果顯示，LGE（+）亞組EF 和LGE（-）亞組EF 與對照組值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，LGE（+）亞組EF 與LGE（-）亞組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與NeilanTG 等[16]研究結(jié)果一致。筆者研究結(jié)果顯示，均值、s、最大值及P10、P25、P50、P75、P90 與EF 值均呈負(fù)相關(guān)。 提示DCM 患者EF 的降低主要由彌漫性心肌纖維化引起，而受局灶性纖維化影響較小。

筆者研究局限性在于， 心肌組織T1值在造影劑注射前后會有較大改變， 未分析造影劑注射后T1值的變化及DCM 組與對照組的差異。DCM 在不同時(shí)期有不同表現(xiàn)，并且表征與其他心臟疾病相類似，筆者未進(jìn)行比較鑒別，今后的工作中會進(jìn)一步研究。

綜上所述，T1-mapping 技術(shù)有助于診斷DCM 心肌纖維化， 尤其是彌漫性心肌纖維化，T1-mapping 參數(shù)與EF 呈負(fù)相關(guān)。