磁共振T1 Mapping技术在评价早期心室重塑中的应用

发布时间：2017-10-27 20:00

  本文关键词：磁共振T1 Mapping技术在评价早期心室重塑中的应用

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【摘要】：心衰的死亡率和医疗负担在十年来并没有改善。新发现的潜在的治疗靶点向临床转化亟需理想的在体评价心肌病变的指标。目前,以心肌纵向弛豫时间(T1)的测量为基础的一系列新技术已经显示了磁共振在弥漫性心肌病变评价中的特殊价值和应用潜力。本研究优化磁共振T1 mapping技术及其衍生技术,并探索这些技术在评价心衰前的早期心室重塑中的潜能。第一部分磁共振增强早期测量心肌对比剂分配系数目的用磁共振增强成像的方法,验证一个能够准确测量心肌对比剂分配系数(λ)的最早的动态平衡建立的时间点,来提高计算λ的时间效率。材料和方法通过模型实验对modified Look-Locker inversion recovery (MOLLI)序列进行优化,获得分别适合用于3.0T磁共振增强前和增强后T1mapping的两个MOLLI方案。对15名健康志愿者和3名糖尿病合并高血压的患者进行3.0T磁共振增强扫描,给药方式为人工静脉团注。使用两个优化后的MOLLI序列获得室间隔心肌和左心室血液增强前后的纵向弛豫时间(T1)和弛豫率(R1)。在增强前后对不同采集时间点的同一层面的心肌R1(R1心肌)和左心室血池R1(R1血液)作多点回归,回归线的斜率作为λ的参考值(多点回归法)。简化的两点法以增强前及某一增强后时间点的R1心肌变化(ΔR1心肌=R1心肌增强后-R1心肌增强前)和R1 血液变化(ΔR1 血液=R1 血液增强后-R1血液增强前)的比值作为λ。根据所选取的增强后时间点的不同,得到一组两点法的λ。两点法与多点回归的一致性通过Pearson简单相关系数r和组内相关系数ICC来验证。结果两点法计算的λ随时间从6分钟的0.479±0.041上升到第45分钟的0.534±0.043,均与多点回归法的参考值具较高的相关性(r≥0.875,p0.05)。第6、7、8分钟两点法心肌对比剂分布系数与参考值的ICC分别为0.946、0.929和0.922;在第9分钟以后,ICC由0.878降至第45分钟的0.403。结论团注给药方式增强后第6-8分钟使用两点法计算心肌对比剂分布系数与多点回归法参考值具有高度一致性,能够用来准确地测量非缺血心肌的心肌对比剂分布系数。第二部分磁共振评估高血压病人早期心肌重塑中的细胞肥大目的心肌细胞肥大和间质胶原聚积是心脏压力负荷过载病人心肌肥厚的两方面组成部分,目前还没有影像学指标来分别对这两方面进行评估。本研究目的是调查心肌细胞外容积分数(ECV)、细胞内空间(intracellular space, ICS)和细胞外空间(extracellular space,ECS)在原发性高血压病人心室重塑早期如何改变,并调查它们与左心室功能和几何学测量的关系。材料和方法用磁共振成像的方法对36名健康志愿者和39名原发性高血压患者的ECV和左心室几何学和功能学参数进行测量。ICS和ECS的计算基于ECV和左心室心肌体积,并用身高对它们进行标准化,得到细胞内空间指数(ICSindex,ICSi)和细胞外空间指数(ECS index,ECSi)。结果高血压女性ECV比正常女性ECV低(p=0.028)。相对于同性别的对照组,男性ICSi增加27.3%,增加速率为每年每10mmHg血压差增加1.90%;女性ICSi增加35.6%,增加速率为每年每10mmHg血压差增加2.59%。ICSi和ECSi都与左心室向心性相关(r=0.727,p0.001; r=0.462,p0.001)并且与E/A (r=-0.599,p0.001; r=-0.370,p=0.001)、充盈达峰时间(TTPF) (r=0.369,p=0.001; r=0.280,p=0.015)相关。在多变量线性回归分析中,ICSi独立于性别、年龄和高血压状态与左心室的向心性、E/A、TTPF具有独立相关性。结论在高血压性左心室重塑早期,ICSi比ECSi与左心室向心性重塑和舒张功能的关系更密切,ICSi和ECSi可以作为评价左心室早期重塑的影像学指标。压力负荷过载刺激下的女性的心肌细胞反应性生长的活跃度似乎要高于男性。第三部分心肌细胞外容积分数与心肌细胞宽径有关目的由于ECV反映了细胞外间隙和心肌组织细胞体积的相对值,无论是细胞外容积改变还是细胞内容积改变都可能影响ECV。正常人ECV的差别,既可能与细胞间质含量有关,也可能与心肌细胞大小有关。本研究拟通过大动物实验明确生理水平ECV与组织学的心肌细胞宽度是否具有相关性。材料和方法16头8-11周龄家猪(雄性8头,雌性8头,体重13.6～30kg,平均24kg)麻醉及机械通气控制呼吸条件下进行心脏磁共振检查。按照已建立的方法计算室间隔区域ECV值。心脏离体后取相应区域心肌组织块HE染色400倍光学显微镜下选取8个合适视野(356μm×266μm),拍照存图后离线测量左室中层环形纤维心肌细胞宽径。结果有14头动物成功完成了测量。所有动物的平均ECV为0.253±0.043。在组织学分析中,每个视野计数的有效的细胞个数约为100～160个,每个动物不少于1000个细胞纳入了统计。全部实验动物的平均心肌细胞宽径为10.02± 0.84μm。ECV与心肌细胞宽径负相关(r=-0.729,p-=0.003)。结论心肌细胞外容积分数与心肌细胞宽径有关,心肌细胞大小是ECV生理变异的一个来源。第四部分细胞外容积分数(ECV)的生理变异及其矫正-ECV期望值的计算及其初步应用目的对细胞外容积分数(ECV)的生理性变异的来源进行分析,将变异的主要因素用于个体化矫正,从而从生理性变异中发现和鉴别出ECV的微小变化,并验证这种策略对高血压、糖尿病早期心室重塑的评估价值和以及在心衰评价中的应用潜力。材料和方法使用已建立的方法计算49名健康志愿者(包括13名耐力型体育运动爱好者)的ECV。以全部正常人的数据为基础确定ECV生理变异来源因素。备选变量根据背景知识选定,包括性别、年龄、体表面积、身高、体重、体重指数(BMI)、左心室心肌质量(LVM)、左心室容积、左心室向心性、以(身高27)矫正的LVM、以体表面积矫正的LVM、高强度体育锻炼。通过多变量线性回归模型进行变量筛选,使备选变量通过逐步法进入模型。模型整体R2最大者且大于0.5时,根据模型计算所有受试者的ECV期望值(ECVo)。ECV扩张指数(EEI)等于个体实际ECV与ECV0。之差。EEI计算结果通过一组糖尿病病人(n=22)、一组高血压(n=39)病人以及来自9篇文献报道的数据进行验证。结果LVM、性别和BMI最终进入模型,模型R2=0.655。EGV期望值计算公式为：ECV0=0.364-0.00045×LVM-0.003×BMI+0.0273×性别(女性=1,男性=0)。根据该公式计算的高血压、糖尿病患者的EEI有比正常志愿者高的趋势,但差别尚无统计学意义。正常组、无左心室肥厚(LVH)的高血压病人和有LVH的高血压病人的EEI有递增趋势,分别为-0.0003±0.0209、0.0029±0.0332和0.0173±0.0244,其中有LVH的高血压病人与正常组EEI差别有统计学意义(p=0.005)。根据文献报道的数据计算的正常对照组的EEI平均值均接近0,符合预期,而疾病组平均EEI普遍高于对照组。其中主动脉瓣狭窄病人术后6个月的EEI较术前下降。结论ECV的生理变异与个体的LVM, BMI和性别有关。对ECV生理变异的个体化矫正有助于提高ECV反映疾病发展程度的敏感性。EEI可以作为一个评价心衰过程心室重塑的影像学指标。
【关键词】：磁共振成像 T1 Mapping 心肌 分配系数 细胞外容积分数 细胞外容积分数 磁共振成像 高血压 心肌 左心室重塑 心肌细胞 T1 mapping 细胞外容积分数 磁共振成像 组织学 细胞外容积分数 磁共振成像 心肌 高血压 糖尿病
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R445.2;R541.6
【目录】：

• 中文摘要4-8
• 英文摘要8-15
• 缩略词及中英文对照表15-17
• 综述17-27
• 前言27-30
• 第一部分 磁共振增强早期测量心肌对比剂分配系数30-47
• 1.1 材料和方法31-35
• 1.2 结果35-42
• 1.3 讨论42-46
• 1.4 结论46-47
• 第二部分 磁共振评估高血压病人早期心肌重塑中的细胞肥大47-58
• 2.1 材料和方法47-49
• 2.2 结果49-53
• 2.3 讨论53-56
• 2.4 结论56-58
• 第三部分 心肌细胞外容积分数与心肌细胞宽径有关58-64
• 3.1 材料和方法58-60
• 3.2 结果60
• 3.3 讨论60-62
• 3.4 结论62-64
• 第四部分 细胞外容积分数(ECV)的生理变异及其矫正-ECV期望值的计算及其初步应用64-78
• 4.1 材料和方法65-67
• 4.2 结果67-73
• 4.3 讨论73-75
• 4.4 结论75-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-91
• 作者简介91
• 博士期间发表论文及学术活动91-92

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本文编号：1104942