基于心臟磁共振組織追蹤初步探究左心房功能預(yù)測缺血性心臟病患者預(yù)后的價值

束晶葦，李小虎，胡翀，趙韌，王婷婷，趙玲玲，俞宏林，李仁民，王玉萍，劉斌，余永強

近年來，中國慢性心血管疾病的患病率和死亡率呈上升趨勢，缺血性心臟病成為中國居民過早死亡的主要原因之一[1]。有研究表明左心房容積增大與缺血性心臟病患者出現(xiàn)主要不良心血管事件(major adverse cardiovascular events，MACEs)相關(guān)[2]。相對于心臟彩超，心臟磁共振對左心房壁的顯示更加清晰。心臟磁共振特征追蹤(cardiac magnetic resonance tissue tracking，CMR-TT)技術(shù)可在常規(guī)電影序列得到左心房三期功能參數(shù)，并可消除體積指數(shù)對功能參數(shù)的影響。目前對缺血性心臟病與左心房各期功能相關(guān)性的研究較少，本研究擬采用CMR-TT技術(shù)評估左心房功能預(yù)測缺血性心臟病患者預(yù)后的價值。

材料與方法

1.一般資料

搜集2018年10月-2020年8月安徽醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院確診的缺血性心臟病患者30例，其中男21例，女9例，年齡40～76歲。納入標準：①行冠脈造影術(shù)(coronary angiography，CAG)明確至少有一支病變，且狹窄程度≥50%；②行心臟磁共振檢查并提示缺血性心臟病。排除標準：①既往有心肌再灌注手術(shù)史；②既往有非缺血性擴心病病史；③圖像質(zhì)量差。本研究為回顧性，醫(yī)院倫理委員會批準研究免除患者簽署知情同意書。

2.檢查方法

采用Philips Ingenia 3.0T MR成像儀、16通道表面相控陣心臟線圈合并心電門控(ECG)技術(shù)?；颊哽o息狀態(tài)仰臥位，依次采集黑血序列、左心室長軸(二腔、三腔、四腔)以及覆蓋左心室心尖至二尖瓣口多層面短軸電影序列，主要參數(shù)：FOV 300 mm×300 mm，TR 2.9 ms，TE 1.5 ms，翻轉(zhuǎn)角45°，層厚8 mm；延遲增強(late gadolinium enhancement，LGE)圖像在靜脈注入0.2 mmol/kg對比劑釓噴酸葡胺后10～15 min開始采集，采集層面與電影序列相同，序列采用相位敏感快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列，主要參數(shù)：FOV 300 mm×300 mm，TR 6.1 ms，TE 3.0 ms，翻轉(zhuǎn)角35°，層厚8 mm。

采用心臟后處理軟件(CVI42，Alberta，Canada，5.11.4)STRAIN模塊在二腔心、四腔心圖像上分析得到左心房應(yīng)變、應(yīng)變率，確定左心室舒張末期、收縮末期后，分別于相應(yīng)期相勾畫左心房內(nèi)膜及外膜，注意避開肺靜脈及左心耳，可自動生成左心房縱向應(yīng)變的時間-應(yīng)變曲線以及時間-應(yīng)變率曲線，得到左心房儲存期應(yīng)變(Es)、應(yīng)變率(SRs)，左心房導管期應(yīng)變(Ee)、左心房導管期應(yīng)變率(SRe)，左心房泵血期應(yīng)變(Ea)、左心房泵血期應(yīng)變率(SRa)。其中Ee= Es-Ea。

采用Biplanar Function模塊，在二腔心、四腔心上進行左心房心內(nèi)膜自動繪制并調(diào)整避開肺靜脈及左心耳，得到各期容積：左心房最大容積(LA Vmax)，左心房最小容積(LA Vmin)，計算得到左心房收縮前容積(LA Vpac)=(0.85×A4c×A2c)/L，A4c、A2c分別為左心房收縮前四腔心、二腔心左心房面積， L取左心房收縮前四腔心及二腔心中較大的左心房長徑。由左心房容積計算左心房功能：左心房儲存期射血分數(shù)(LAEF reservoir)=[(Vmax-Vmin)/Vmax]×100%，左心房導管期射血分數(shù)(LAEF conduit)=[(Vmax-Vpac)/Vmax] ×100%，左心房泵血期射血分數(shù)(LAEF booster)=[(Vpac-Vmin)/Vpac]×100%。采用SAX Function模塊在短軸圖像上分析得到左心室心功能。測得所有容積數(shù)據(jù)均根據(jù)體表面積(BSA，Mosteller公式)進行標化[3]。

以出現(xiàn)MACEs為臨床觀察終點，以患者入院時間為起始(觀察截止時間為2020年10月30日)記錄患者在觀察時間內(nèi)出現(xiàn)：①全因性死亡；②心肌再灌注術(shù)后再次心肌梗死、嚴重肺部感染、腎臟衰竭或多臟器衰竭；③室性心律失常、房顫；④保守治療患者再次入院，記錄確診缺血性心臟病后第一次入院的時間。當同一患者出現(xiàn)兩個臨床終點，以出現(xiàn)等級更高的臨床終點為觀察終點，例如一位患者在心肌再灌注術(shù)后出現(xiàn)多臟器衰竭后死亡，則以全因性死亡作為觀察終點[4]。

3.重復(fù)性檢驗

在組內(nèi)隨機抽取15例患者，由2名有心臟磁共振診斷經(jīng)驗的醫(yī)師分別同時測量左心房功能參數(shù)。為評價組內(nèi)一致性，由其中1名醫(yī)師在2周后再次測量上述患者左心房功能參數(shù)。采用Bland-Altman圖檢驗分別評價組內(nèi)及組間一致性。兩位醫(yī)師均對患者的臨床信息不知情。

4.統(tǒng)計學方法

結(jié) 果

本研究共納入30例患者。觀察期間出現(xiàn)MACEs患者12例，其中3例為心肌再灌注術(shù)后死亡，2例為心肌再灌注術(shù)后心肌梗死，2例為心肌再灌注術(shù)后出現(xiàn)嚴重肺部感染，4例為保守治療后因充血性心衰再次入院，1例接受保守治療后出現(xiàn)室性心律失常；無MACEs患者共18例，其中接受心肌再灌注治療10例，保守治療8例。

1.基本資料

MACEs組(男7例)，年齡61±10歲，無MACEs組(男15例)，年齡59±10歲。兩組間性別、年齡以及常見心血管危險因素(吸煙、高血壓、高血脂、糖尿病及BSA)等臨床資料的差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 MACE組與無MACE組臨床參數(shù)對比

2.左心室功能比較

MACEs組左心室射血分數(shù)低于無MACEs組，差異有統(tǒng)計學意義[(29.51±10.07)% vs. (37.55±11.53)%，P<0.05]。MACEs組左心室收縮末期容積標化值、舒張末期容積標化值以及LGE百分比[(182.00±56.22)mL/m2vs. (137.69±36.20)mL/m2，(130.01±43.47)mL/m2vs. (88.70±34.53)mL/m2，(47.53±19.09)% vs. (34.39±10.49)%，P<0.05]均高于無MACEs組，差異有統(tǒng)計學意義，見表2。

表2 MACE組與無MACE組患者左心室與左心房功能差異性的分析結(jié)果

3.左心房功能比較

MACEs組左心房儲存期射血分數(shù)[(37.85±13.86)% vs. (48.40±10.95)%，P=0.028]、應(yīng)變[13.40% (7.25%,15.80%) vs. 19.20%(13.38%,24.68%)，P=0.011]，導管期應(yīng)變 [4.6% (2.65%,7.38%) vs. 9.2% (6.5%,11.20%)，P=0.003]以及泵血期射血分數(shù)[(18.82±12.24)% vs. (30.12±11.73)%，P=0.017]、應(yīng)變率[-0.65/s (-1.3/s,-0.5/s) vs. -1.55/s (-1.83/s,-1.00/s)，P=0.003]均小于無MACEs組，差異均有統(tǒng)計學意義。MACEs組左心房三期容積標化值 [(68.54±19.84)mL/m2vs. (39.22±11.68)mL/m2， (42.93±14.84)mL/m2vs. (20.69±7.75)mL/m2，( 54.21±21.44)mL/m2vs. (29.57±10.94)mL/m2]均顯著大于無MACEs組(P<0.001，圖1、2，表2)。

4.左心房功能對于缺血性心臟病患者出現(xiàn)MACEs的預(yù)測效能

左心房三期容積指數(shù)AUC最大(AUC為0.83～0.88，P<0.001)，敏感度74%～83%，特異度93%～100%，均高于其他功能參數(shù)。在其余左心房功能參數(shù)中，導管期、儲存期應(yīng)變以及泵血期應(yīng)變率AUC較大(AUC>0.75，P<0.05)，敏感度67%～92%，特異度56%～89%(圖3，表3)。

表3 左心房參數(shù)對缺血性心臟病患者出現(xiàn)MACE預(yù)測價值

5.重復(fù)性檢驗

繪制左心房各組功能參數(shù)組內(nèi)及組間測量值的Bland-Altman散點圖，各組參數(shù)位于95%CI之外的數(shù)據(jù)點比例均小于5%，提示組內(nèi)及組間測量值重復(fù)性良好(圖4、5，表4)。

圖2 無MACE組，男，51歲，心肌再灌注術(shù)后觀察期內(nèi)未出現(xiàn)MACE。a～d為左心房偽彩輪廓為縱向應(yīng)變追蹤。a)左心室舒張末期二腔心；b)左心室收縮末期二腔心；c)左心室舒張末期四腔心；d)左心室舒張末期四腔心；e)左心房應(yīng)變-時間曲線；f)左心房應(yīng)變率-時間曲線。

表4 左心房功能參數(shù)組內(nèi)組間一致性評價

討 論

缺血性心臟病最常見病因是冠狀動脈粥樣硬化導致冠狀動脈狹窄甚至閉塞并引起缺血性心肌損傷，最終導致左心室收縮功能減低。左心房與左心室不僅在解剖上緊密相連，在生理學上也密切相關(guān)。儲存期時左心房作為儲存器在左心室收縮期和等容舒張期儲存肺靜脈回流的血液；導管期時左心房作為管道在左心室舒張早期將左心房內(nèi)的血液輸送至左心室；泵血期時左心房作為泵血器在舒張末期主動將心房內(nèi)的血液泵入心室[5]。當缺血性心臟病患者出現(xiàn)左心室功能異常時可以直接導致左心房的功能改變，而心肌組織追蹤成像不僅可以分析室壁力學改變，并且對定量評估心肌功能改變具有重要價值[6]。因此左心房應(yīng)變及應(yīng)變率對左心房功能改變較敏感并且可以消除左心房容積對左心房功能測量的影響[7]。

本研究發(fā)現(xiàn)MACEs組患者的左心房儲存期射血分數(shù)、應(yīng)變，導管期應(yīng)變以及泵血期射血分數(shù)、應(yīng)變率均低于未出現(xiàn)MACEs組患者，這與Leng等[4]的結(jié)果有部分重合，其研究結(jié)果為MACEs組的各期左心房功能均小于未出現(xiàn)MACEs組，可能是因其研究對象LVEF平均值高于本研究[(52±11)% vs. (34±11)%]，提示本研究納入對象的左心室功能已有明確受損，這是兩組的左心房功能只有部分參數(shù)出現(xiàn)了差異的主要原因。本研究中兩組間左心房最大容積指數(shù)、最小容積指數(shù)以及左心房收縮前容積指數(shù)均有明顯差異(P<0.001)，在左心房功能對于缺血性心臟病患者出現(xiàn)MACEs的預(yù)測價值中，左心房三期容積指數(shù)ROC曲線下面積最大(AUC為0.83～0.88，P<0.001)，敏感度74%～83%，特異度93%～100%，均高于其他功能參數(shù)，本研究與以往研究發(fā)現(xiàn)已證實左心房容積增大是很多心血管疾病出現(xiàn)MACEs的可靠預(yù)測因子一致。

圖3 a)左心房射血分數(shù)及容積標化值對缺血性心臟病患者出現(xiàn)MACE預(yù)測效能的ROC曲線；b)左心房應(yīng)變及應(yīng)變率對缺血性心臟病患者出現(xiàn)MACE預(yù)測效能的ROC曲線。LAEF_reservoir為左心房儲存期射血分數(shù)，LAEF_conduit為左心房導管期射血分數(shù)，LAEF_ booster為左心房泵血期射血分數(shù)；Vmax_BSA為左心房最大容積標化值，Vmin_BSA為左心房最小容積標化值，Vpac_BSA為左心房收縮前容積標化值；STRAIN_reservoir為左心房儲存期應(yīng)變，STRAIN_conduit為左心房導管期應(yīng)變，STRAIN_booster為左心房泵血期應(yīng)變；RATE_reservoir為左心房儲存期應(yīng)變率，RATE_conduit為左心房導管期應(yīng)變率，RATE_booster為左心房泵血期應(yīng)變率。

圖4 檢驗左心房功能參數(shù)組內(nèi)一致性的Bland-Altman散點圖。A表示醫(yī)生A第一次測量值，Ar表示醫(yī)生A兩周后的測量值。 圖5 檢驗左心房功能參數(shù)組間一致性的Bland-Altman散點圖。A表示醫(yī)生A第一次測量值， B表示醫(yī)生B的測量值。

本研究在左心房功能以及應(yīng)變的ROC曲線觀察中，預(yù)測效能較好(AUC>0.75，P<0.05)的參數(shù)有導管期、儲存期應(yīng)變以及泵血期應(yīng)變率，其中以導管期應(yīng)變及泵血期應(yīng)變率AUC較大(AUC均為0.83，P<0.001)，由此提示以上參數(shù)對缺血性心臟病患者出現(xiàn)MACEs均有預(yù)測價值。對缺血性心臟病患者出現(xiàn)MACEs有明確預(yù)測價值的LGE在本研究中表現(xiàn)的預(yù)測效能(AUC為0.70，P=0.05)較左心房功能弱，考慮由于納入患者心功能嚴重受損導致LGE預(yù)測效能降低。Andreas等[7]研究結(jié)果顯示在調(diào)整了包括已知的心血管風險等臨床因素和心臟磁共振中有預(yù)測價值參數(shù)等干擾因素之后，左心房儲存期應(yīng)變低于18.8%可作為急性心肌梗塞后預(yù)測不良心血管事件的獨立預(yù)測因子。Leng等[4]研究結(jié)果表明在調(diào)整干擾因素后，儲存期應(yīng)變小于22%或者導管期應(yīng)變小于10%可作為預(yù)測ST段抬高的急性心肌梗塞患者出現(xiàn)不良預(yù)后的獨立預(yù)測因子。本研究結(jié)果提示當儲存期應(yīng)變低于18.6%或?qū)Ч芷趹?yīng)變低于7.6%時，對缺血性心臟病患者出現(xiàn)MACEs有預(yù)測價值，與Andreas等[7]及Leng等[4]研究結(jié)果類似，但是截斷值低于前兩個研究，原因可能與本研究入選對象左心室功能整體低于上述兩個研究入選對象有關(guān)，并且本研究因病例數(shù)較少、隨訪時間較短以及死亡病例無法追溯首發(fā)癥狀的時間導致無法排除干擾因素，從而出現(xiàn)左心房三期應(yīng)變及應(yīng)變率均有預(yù)測價值的結(jié)果。左心房功能下降與MACE的發(fā)生相關(guān)，對此可能解釋的有：①左心房儲存期功能可一定程度反映左心房的順應(yīng)性。對于缺血性心臟病患者，由于左心室順應(yīng)性下降，導致左心房壓力上升，良好的儲存期功能反映左心房具有良好順應(yīng)性，可以承受更大的左心房壓力。因此左心房儲存期功能良好的患者出現(xiàn)MACE的風險較小。②左心房的導管期功能在左心房重塑初期以及過程中受到持續(xù)性影響，且與左心室重塑及順應(yīng)性變化無關(guān)。因此導管期功能的變化被認為是可以早期反映左心房功能變化的參數(shù)。③左心房的泵血期功能可以部分代償心衰。對于射血分數(shù)保留的心衰患者，由于當左心室心肌受損時表現(xiàn)為舒張功能首先受損，此時左心房泵血功能代償性增加以維持體循環(huán)與肺循環(huán)之間的壓力差。隨著心臟功能的進一步受損，左心房泵血功能因出現(xiàn)失代償而下降[8-9]。綜上所述本研究結(jié)果表明左心房應(yīng)變對于缺血性心臟病患者出現(xiàn)MACEs具有一定的預(yù)測價值。

本研究存在一定局限性：①由于是回顧性分析，大部分納入的病例行心臟磁共振檢查時間距離首次出現(xiàn)癥狀的時間不明確，無法確定入組時患者的病程；②入組病例均為住院病人，且無年齡、性別匹配的健康對照組，導致本研究結(jié)果有一定的選擇性偏倚；③隨訪時間較短，本次研究平均隨訪時間為10個月，進行時間相關(guān)的預(yù)測效能分析價值不大，部分可能出現(xiàn)MACEs的患者可能因為隨訪時間不足未出現(xiàn)終點事件；④病例數(shù)較少，本研究共納入30例患者，無法進行多因素回歸分析以排除臨床已證實的心血管危險因子例如急性心肌梗死后的微循環(huán)障礙[10]等因素的干擾。

本研究初步探究了采用心臟磁共振組織追蹤技術(shù)測量左心房三期射血分數(shù)、應(yīng)變以及應(yīng)變率對缺血性心臟病患者發(fā)生MACEs的預(yù)測價值，其中左心房三期容積指數(shù)增大以及三期應(yīng)變減小對缺血性心臟病患者出現(xiàn)MACEs具有一定的預(yù)測價值。左心房功能具有廣闊的研究前景[11]，且可為多種心血管疾病的預(yù)后提供更多的預(yù)測信息[5,12-13]，但是左心房各期射血分數(shù)、應(yīng)變以及應(yīng)變率的測量方法以及正常參考值仍缺乏統(tǒng)一的標準，還需要長期和大量的臨床研究去確定。