心脏磁共振T1 mapping和特征追踪技术定量心肌纤维化和形变

发布时间：2020-04-09 15:29

【摘要】：第一部分心脏磁共振T1 mapping和特征追踪技术定量评价健康志愿者左室心肌的初步研究目的:探讨心脏磁共振(CMR)T1 mapping和特征追踪(FT-CMR)技术定量评价健康志愿者左室心肌纵向弛豫时间(T1)、细胞外容积(ECV)和心肌收缩峰值应力的正常参考值范围及其影响因素。方法:本研究共招募60名健康志愿者行1.5-T CMR检查。采用改良的Look-Locker反转恢复(MOLLI)序列分别行左室基底段、中间段和心尖段T1 mapping扫描。通过增强前、增强后T1值和血细胞比容(HCT)计算得到ECV值。按照美国心脏协会(AHA)左室心肌16段分法测量左室各节段心肌的初始T1值、增强后T1值和ECV值。采用心肌应变分析软件分析心脏三个长轴和全部短轴位心脏电影图像,得到左室心肌整体纵向(GLS)、周向(GCS)和径向(GRS)收缩峰值应力。结果:所有健康志愿者左室整体心肌平均初始T1值、增强后T1值和ECV值分别为(1014.2±26.4)ms、(465.2±27.3)ms和(24.9±2.2)%。女性左室心肌初始T1值和ECV值高于男性,增强后T1值低于男性,差异有统计学意义[初始T1值:(1027.1±23.6)ms vs.(1005.0±24.6)ms,p=0.001;ECV值:(26.5±1.7)%vs.(23.7±1.7)%,p0.001;增强后T1值:(452.4±27.3)ms vs.(474.3±23.6)ms,p=0.002]。左室心尖段心肌平均ECV值高于基底段和中间段心肌,差异有统计学意义[(26.1±2.7)%vs.(24.4±2.2)%vs.(24.5±2.4)%,p0.001]。左室基底段、中间段和心尖段心肌的初始T1值和增强后T1值无显著性差异(p0.05)。左室间隔壁心肌的初始T1值高于侧壁,差异有统计学意义[(1022.3±26.3)ms vs.(1005.3±28.4)ms,p=0.014]。左室心肌初始T1值和ECV值与年龄无相关性(p0.05)。女性左室心肌ECV值与左房容积指数(LAVI)呈正相关(r=0.505,p=0.010)。左室平均GLS、GCS和GRS分别为(-16.8±2.2)%、(-19.0±2.5)%和(42.5±9.9)%。女性左室GLS和GCS均高于男性,差异有统计学意义[GLS:(-17.8±2.4)%vs.(-16.0±1.7)%,p=0.003;GCS:(-20.2±2.5)%vs.(-18.2±2.2)%,p=0.002]。男性和女性间左室GRS无显著性差异[(40.6±8.9)%vs.(45.1±10.8)%,p=0.084]。左室GLS和GCS由中间段到心尖段到基底段逐渐减低,而GRS由中间段到基底段到心尖段逐渐增高,差异有统计学意义(p0.05)。左室GLS、GCS和GRS与左室射血分数(EF)均呈正相关(GLS:r=0.346,p=0.007;GCS:r=0.344,p=0.007;GRS:r=0.474,p0.001)。结论:本研究初步显示了中国健康志愿者左室心肌初始T1值、增强后T1值、ECV值和左室GLS、GCS和GRS的正常参考值范围。左室心肌初始T1值、ECV值和左室GLS、GCS和GRS存在性别和节段性差异。女性左室心肌ECV值与LAVI呈正相关。左室GLS、GCS和GRS与EF均呈正相关。左室心肌初始T1值、ECV值和左室GLS、GCS和GRS与年龄无相关性。第二部分心脏磁共振定量心肌细胞外容积和心肌应力与心脏移植患者组织学心肌纤维化的相关性研究目的:(1)探讨心脏磁共振(CMR)定量的心肌细胞外容积(ECV)与心脏移植患者心肌组织标本定量的胶原容积分数(CVF)的相关性;(2)分析心脏移植患者的心肌收缩应变与心肌ECV和组织学CVF之间的相关性。方法:本研究共纳入了12例扩张型心肌病(DCM)和10例缺血性心肌病(ICM)患者,所有患者心脏移植前均行CMR T1和T2 mapping扫描,并最终顺利完成了心脏移植手术。采用改良的Look-Locker反转恢复(MOLLI)序列进行CMR T1 mapping扫描,扫描范围包括左室基底段、中间段和心尖段各一层。心肌ECV通过初始T1时间、增强后T1时间和血细胞比容(HCT)自动计算得到。CMR T2 mapping的扫描采用T2准备的平衡稳态自由进动(b SSFP)序列,扫描层面同T1 mapping。采用专门的应力分析软件分析左室二、三和四腔心电影和全部短轴位心脏电影图像得到心肌收缩应变参数,包括左室整体纵向(GLS)、周向(GCS)和径向应力(GRS)。按照美国心脏协会(AHA)的心肌16段分法取与CMR T1 mapping对应的16段心肌标本,用天狼星红染色分析,并定量每个节段的心肌纤维化含量并计算心肌组织学CVF。结果:DCM和ICM患者的平均组织学CVF分别为(14.3±4.6)%和(17.0±5.5)%。基于每个病人分析,DCM和ICM患者的心肌ECV和组织学CVF具有很好的相关性(DCM:r=0.904,p0.001;ICM:r=0.901,p0.001)。基于每个心肌节段,线性混合效应回归分析显示心肌ECV与组织学CVF具有良好的相关性(DCM:β=0.838,p0.001;ICM:β=0.915,p0.001)。在多元线性回归分析中,组织学CVF是心肌ECV的独立决定因子(标准化β=0.860,p0.001)。然而,心肌T2时间、GLS、GCS和GRS与心脏移植患者的心肌ECV和组织学CVF无显著相关性。结论:心脏移植患者的CMR-ECV与组织学CVF显示良好的正相关,提示CMR-ECV可作为非侵入性地定量心肌纤维化的工具。而其心肌收缩应力与心肌ECV和组织学CVF无显著相关性。第三部分心脏磁共振T1 mapping和特征追踪技术定量肥厚型心肌病患者心肌纤维化和形变的初步研究目的:探讨心脏磁共振(CMR)T1 mapping和特征追踪(FT-CMR)技术定量肥厚型心肌病(HCM)患者心肌纤维化和心肌形变的诊断价值及其相关性。方法:本研究共纳入25名HCM患者和28名健康志愿者(对照组)行1.5-T心脏磁共振检查。CMR T1 mapping的扫描采用改良的Look-Locker反转恢复(MOLLI)序列,扫描范围包括左室基底段、中间段和心尖段的T1 mapping图,并用增强前T1值、增强后T1值和血细胞比容(HCT)计算得到心肌细胞外容积(ECV)。按照美国心脏协会(AHA)左室心肌分段方法将左室心肌分为16段,并测量每段心肌的初始T1值、增强后T1值和ECV值。将心脏长轴二、三和四腔心电影和全部短轴位电影图像导入心肌应力分析软件,通过分析得到左室整体纵向(GLS)、周向(GCS)和径向(GRS)心肌收缩应力。比较HCM组和对照组的T1值、ECV值和心肌收缩应变的差异,并分析其相关性。结果:HCM患者的左室整体心肌平均初始T1值和ECV值均高于对照组,差异有统计学意义[初始T1值:(1047.3±43.7)ms vs.(1013.8±26.9)ms,p=0.001;ECV值:(28.2±4.7)%vs.(24.0±1.9)%,p0.001]。HCM患者的左室GLS和GCS均低于对照组,差异有统计学意义[GLS:(-13.6±3.7)%vs.(-16.9±1.9)%,p0.001;GCS:(-16.3±4.8)%vs.(-19.2±2.7)%,p=0.011]。HCM患者的增强后T1值和GRS值与对照组间差异无统计学意义(p0.05)。多变量回归分析显示HCM患者的性别和GRS与左室心肌ECV均存在独立相关性(性别:标准化β=0.429,p=0.012;GRS:标准化β=-0.471,p=0.007)。与初始T1时间和心肌应力相比,ROC曲线分析示心肌ECV对HCM诊断价值最大(AUC=0.846,p0.001),ECV诊断HCM的敏感性、特异性、阳性预测值(PPV)和阴性预测值(NPV)分别为80.0%、85.7%、83.3%和82.8%。结论:HCM患者的心肌初始T1值和ECV增高,与心肌弥漫性纤维化有关。HCM患者与对照组比较EF正常而GLS和GCS降低,提示心肌应力比EF能更早地反映心功能受损。HCM患者的心肌纤维化与性别和GRS相关。相对于初始T1时间和心肌应力,心肌ECV诊断HCM的价值较大。
【图文】：

志愿者,中间段,左室,心肌

15图 1 30 岁男性志愿者左室中间段心肌 T1 时间和 ECV 的测量。A 为初始 T1 时间；为增强后 T1 时间；C 为 ECV 值。2.3.3 心肌收缩应变参数的测量

曲线图,峰值应变,左室心肌,志愿者

16图 2 25 岁男性志愿者左室心肌收缩峰值应变的测量。A、B、C 分别为左室纵向、周向和径向心肌组织应变的追踪轮廓；D、E、F 分别为左室纵向、周向和径向心肌应变的牛眼图，显示左室 16 段心肌收缩应变值；G、H、I 分别为左室纵向、周向和径向的时间-心肌收缩峰值应变曲线图。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R542.23;R445.2

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