心臟磁共振特征追蹤技術評估右室心肌應變的研究進展

李瑞，黃鈺迅，陳梓嫻 ，曹亮，劉峰，胡瑞，郭順林*

右室功能的準確評價在多種心肺疾病的診斷分級和預后評估中起著重要作用[1]。心臟磁共振成像(cardiac magnetic resonance imaging，CMR)是臨床研究中進行右室結構評價的金標準[2]。射血分數(shù)(ejection fraction，EF)是臨床上最常用的反映心臟收縮功能的重要指標，但EF反映的是全心容積變化，不能反映心肌局部運動的改變，也無法反映心臟早期舒張功能受損情況。心臟磁共振特征追蹤(cardiac magnetic resonance-feature tracking，CMR-FT)技術逐漸發(fā)展為一項優(yōu)于EF，且能定量分析心臟整體及局部心肌運動功能改變的方法。既往究集中于左室，但是不容忽視右室功能的評估在亞臨床心肌損害的診斷及預后評估上具有重要的潛在價值?；诖耍瑢τ贑MR-FT技術評估右室心肌應變的深入探討與研究有著重要的實用價值。

1 應變的概念

心臟的形變最早于1973年提出［3］。應變(strain)也稱應力或應變力，指在外力作用下物體相對變形的能力，心肌應變是指在指定方向上心臟節(jié)段從原始形狀(L0，即舒張末期)延展至最大長度(L，即收縮末期)的變形程度，并以百分數(shù)表示[4]，用于分析心肌局部或整體在徑向、周向、縱向3個方向的應變及應變率，反映不同走行方向的心肌纖維的收縮力。徑向應變向量垂直于心外膜朝向心腔的中心；周向應變向量沿圓周方向與心外膜壁相切；縱向應變向量沿心腔長軸方向與心肌壁相切[5]。Lagrangian計算公式為:ε=ΔL/L0=(L-L0)/L0。ε為正值表示長軸方向上的伸長或短軸方向上的增厚；ε為負值表示長軸方向上的縮短或短軸方向上的變薄，所以徑向應變(radial strain，RS)值常為正值，周向應變(circumferential strain，CS)及縱向應變(longitudinal strain，LS)值常為負數(shù)。應變率(strain rate，SR)是心肌組織在單位時間內的變形速度(單位：s-1)。

2 CMR-FT常用測量軟件、方法及右室應變參數(shù)指標

2.1 CMR-FT常用測量軟件

目前，常用的商用軟件TomTec、Circle、Medis和Medviso提供CMR-FT后處理分析。TomTec、Medis和Circle利用光流技術區(qū)分心內外膜邊界，Medviso使用彈性算法進行圖像配準和分割。TomTec和Medis的應變分析時間較短。Medviso進行應變分析所需的時間(長軸＞50 s，短軸＞100 s)明顯長于其他后處理軟件(均＜10 s)，可能與輪廓繪制程序的設計、輪廓校正的次數(shù)以及所使用的CMR-FT算法的復雜性相關[6]。

2.2 CMR-FT測量方法

CMR-FT技術基于穩(wěn)態(tài)自由進動(steady-state free pulse，SSFP)序列，采集包括二腔心、四腔心及短軸電影，利用后處理軟件勾畫心動周期中右室心內膜及心外膜邊界上體素的相對運動與位移，得到右室局部或整體在徑向、周向、縱向的應變及應變率[7]。但是對于右室整體應變(right ventricular global longitudinal strain，RVGLS)是否應包括室間隔目前尚無明確共識[8]。

2.3 CMR-FT的右室應變參數(shù)指標

目前，尚未有指南提供CMR-FT右室整體及節(jié)段的應變及應變率的正常值參考范圍。Qu等[9]利用CMR-TT技術測量150名健康志愿者的右室游離壁整體縱向應變(right ventricular free wall-longitudinal strain，RVFW-LS) ：-24.9%±5.2%；基底段 LS：-27.1%±7.2%；中間段 LS：-27.2%±4.9%；男性RVGLS：-23.7%±4.9% 女性 RVGLS：-26.1%±5.2%。國內的一項包括120例健康志愿者的多中心研究得出中國健康人群的右室收縮期峰值應變正常值參考范圍為(LS：-24.3%±4.7%；CS：-13.3%±4.1%；RS：-23.0%±8.5%)[10]，其中LS、CS與國外結果接近，但RS相差較大。

右室的收縮運動主要依賴于右室游離壁的縱向縮短，且國外研究表明識別亞臨床右室功能障礙時LS的降低早于RS及CS[11-12]，所以國內外目前右室研究的較多參數(shù)是右心室游離壁的長軸應變及長軸應變率，反映心肌局部功能改變。

3 臨床應用

3.1 肺動脈高壓

肺動脈高壓(pulmonary arterial hypertension，PAH)是肺循環(huán)中的血管阻力和動脈壓升高超過一定閾值而導致血流動力學及肺部臟器病理性變化。臨床主要癥狀為呼吸障礙、疲勞乏力、暈厥、心絞痛等，病情發(fā)展到后期會影響患者的右心功能和結構，增大右室負荷，繼而造成右心衰竭[13]。Li等[14]根據(jù)WHO功能分級(FC)將66例肺動脈高壓患者分為FCI/Ⅱ組(1組)和Ⅲ/Ⅳ組(2組)，運用二維斑點追蹤超聲心動圖(two-dimensional speckle tracking echocardiography，2D-STE)發(fā)現(xiàn)2組間的右室整體縱向應變、右室游離壁整體縱向應變差異有顯著統(tǒng)計學意義(P＜0.01)，提示肺動脈高壓患者分級越高，右室功能下降越明顯。RVLS是評價PAH患者的右室收縮期功能及預測不良預后的指標[15]。

3.2 法洛四聯(lián)癥

法洛四聯(lián)癥(tetralogy of Fallot，TOF)是最常見的紫紺型先天性心臟病，其基本病理解剖改變?yōu)橛沂伊鞒龅廓M窄、室間隔缺損、主動脈騎跨和右室肥厚。Bernard等[16]發(fā)現(xiàn)TOF患者RVGLS：15.5%±4.2%，RVFW-LS：15.1%±6.3%。Weng等[17]發(fā)現(xiàn)與正常對照組相比，修補術后的TOF患者右室整體和節(jié)段的縱向應變和應變率均顯著受損。RVLS是預測TOF患者死亡或心力衰竭的獨立預測因子[18]

3.3 心肌梗死

心肌梗死(myocardial infarction，MI)是冠狀動脈血管狹窄或阻塞、心肌血供中斷導致心肌細胞發(fā)生缺血、缺氧、壞死等一系列病理改變。大多數(shù)人群左室下壁和右室主要靠右冠狀動脈供血，因此左室下壁心肌梗死常合并右室的心肌梗死[19]。RVFW-LS為早期右室功能敏感指標，是惡性心律失常的獨立預測因子，提高了EF對心梗再灌注后患者死亡的預測能力[20]。

3.4 心肌病

3.4.1 致心律失常性右室心肌病

致心律失常性右室心肌病(arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy，ARVC)是一種遺傳性心肌疾病，病理學以脂肪組織、纖維組織等逐漸替代右室正常的心肌組織為特征[21]，臨床上以心室功能不全和心律不齊為主要表現(xiàn)。Taha等[22]通過STE和CMR-FT測量整體和局部右室縱向峰值應變發(fā)現(xiàn)，與ARVC親屬(未確診為ARVC)相比，兩種技術均顯示ARVC患者的縱向峰值應變降低(STE整體峰值應變：19.7%±5.7%vs.25.1%±3.4%；FT-CMR整體峰值應變 ：27.9%±6.7%vs.33.6%±5.2%)。RVFW-LS明顯減少的ARVC患者(＞-20%)發(fā)生右室流出道內徑增加風險是無明顯RVFW-LS減少ARVC患者的18倍(P=0.002)，因此右室游離壁應變可預測ARVC患者的右心室結構(右室流出道內徑增加)的進展情況[23]。

3.4.2 肥厚型心肌病

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)是最常見的常染色體單基因遺傳性心血管疾病，多由室間隔及左室室壁增厚，引起左室流出道減小，患者常出現(xiàn)胸悶，呼吸困難，胸痛和暈厥等臨床癥狀。心臟磁共振研究發(fā)現(xiàn)30%HCM患者伴有右室肥厚[24]。Yang等[25]利用CMR-FT技術研究發(fā)現(xiàn)HCM組的LV和RV整體及局部應變和應變率較健康對照組顯著降低。右室出現(xiàn)細微的收縮功能障礙時，超聲心動圖測量參數(shù)通常在正常范圍內，但是RVGLS已明顯受損[26]。

3.4.3 擴張型心肌病

擴張型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)是一種異質性心肌病，以心室擴大和心肌收縮功能降低為特征。常表現(xiàn)為心衰，室性和室上性心律失常，代謝系統(tǒng)異常，血栓栓塞和猝死。RVFW-LS是竇性心律的DCM患者預后的獨立預測因子[27]。Liu等[28]利用CMR-FT發(fā)現(xiàn)RVGLS＞-8.5%的患者發(fā)生心臟不良事件的風險較高。Seo等[29]發(fā)現(xiàn)識別DCM患者不良心血管事件最佳RV-FWLS臨界值為-16.5%(曲線下面積=0.703，P=0.003)，將受試者以RV-FWLS：-16.5%為界分為兩組時，RV-FWLS＜-16.5%的患者比RV-FWLS≥-16.5%的患者有更好的臨床轉歸(P＜0.001)。梁科研等[30]發(fā)現(xiàn)4D-STE測量右室整體應變參數(shù)能有效地提示DCM患者右室結構細微變化，應變參數(shù)的變化早于右室收縮功能障礙之前，所以及時治療右室病變是至關重要的。

3.5 阻塞性睡眠呼吸暫停

阻塞性睡眠呼吸暫停(obstructive sleep apnea，OSA)是常見的睡眠呼吸障礙性疾病，以呼吸道衰竭而反復出現(xiàn)的低氧血癥發(fā)作為特征，與心血管疾病的發(fā)病率和死亡率風險增加有關[31]。Altekin等[32]應用3D-STE發(fā)現(xiàn)中度OSA患者的RVLS及SR降低，這表明應變參數(shù)的變化早于心臟功能障礙和PAH發(fā)展之前。Li等[33]發(fā)現(xiàn)與健康對照組相比，輕度OSA患者的RVLS和右心室心尖應變率明顯降低。

3.6 新型冠狀病毒肺炎

新型冠狀病毒肺炎(coronavirusdisease2019，COVID-19)由嚴重急性呼吸綜合征-冠狀病毒2(SARS-CoV-2)引起的，目前全球170多個國家有確診病例。COVID-19誘導全身性炎癥反應，導致右室超負荷和損傷，最終發(fā)展為右心衰竭[34]。Li等[35]應用2D-STE技術觀察患者右室游離壁縱向應變?yōu)?3.5%±4.7%，幸存患者RVFW-LS(24.4%±4.4%)明顯高于死亡患者RVFW-LS (18.5%±3.1%)，且 RVFW-LS降低與COVID-19患者的死亡率密切相關。

4 局限性

與左室應變測量相比，右室應變測量目前存在以下挑戰(zhàn)：(1)右室心肌壁??；(2)右室的解剖結構復雜；(3)肺動脈的存在可能對最終結果產生影響[36]。最近有研究表明[37]，與常規(guī)CMR特征追蹤技術相比，通過追蹤標準CMR序列中的3個解剖點(三尖瓣內側、外側及RV心尖)，可以快速獲得可重復性、更短的分析時間以及類似的診斷和預后能力，此技術需進一步驗證。此外，CMR-FT技術依賴于第三方后處理軟件，不同的商業(yè)軟件測量的應變值一致性欠佳，需要指南和共識聲明統(tǒng)一的參考標準，使CMR-FT技術發(fā)揮更大的臨床優(yōu)勢。

綜上所述，心臟磁共振特征追蹤技術是一種簡單便捷的心肌變形的新技術，無創(chuàng)性定量分析心臟整體及局部心肌的收縮及舒張功能，比EF更敏感，在亞臨床心肌損害患者的右室心肌受損評估、危險分層及治療效果等方面具有較高的臨床應用價值。但基于CMR-FT技術研究應變值的一致性欠佳，有待進一步驗證與完善。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。