中国中西医结合影像学杂志   2024, Vol. 22 Issue (6): 636-642
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CT心肌应变参数在肥厚型心肌病左心房功能评估与鉴别诊断中的应用[PDF全文]
何泽明1 , 郑敏文2 , 赵宏亮2 , 韩冬3 , 于楠1 , 张喜荣1 , 贺太平1
1. 陕西中医药大学医学技术学院,陕西 咸阳 712046;
2. 空军军医大学附属西京医院放射科,陕西 西安 710032;
3. 陕西中医药大学附属医院医学影像科,陕西 咸阳 712000
摘要目的: 探讨基于CT所获得的心肌应变参数应用于量化肥厚型心肌病(HCM)和高血压性左室肥厚(HLVH)左房功能的可行性,以及其对这2种疾病的鉴别能力,为临床提供参考。方法: 收集179例冠状动脉CTA检查结果阴性的受试者,根据临床诊断结果将其分为HCM组和HLVH组。另选择90例健康人群作为健康对照组。使用后处理软件对3组的心功能参数进行量化,对比各项参数差异。采用二元logistic回归分析检验各项参数鉴别这2种疾病的能力,并绘制ROC曲线对比其诊断效能。结果: HCM组和HLVH组的左室壁最大厚度(MLVWT)、左室质量指数(LVMI)、左房前后径(LAAP)、左房最大容积(LAVmax)和左房最小容积(LAVmin)均明显增高(均P<0.05),左房射血分数(LAEF)、左房周向应变(LAGCS)和左房纵向应变(LAGLS)均明显降低(均P<0.05),但HCM组更显著。二元logistic回归分析表明,MLVWT、LAGCS和LAGLS组合模型的AUC为0.925,敏感度为0.98,特异度为0.74;DeLong检验示该模型的AUC均显著高于MLVWT、LAGCS和LAGLS单独的AUC。结论: 基于CT所获得的心肌应变参数可精确评估HCM和HLVH患者的左房功能损伤,其中以纵向应变损伤最显著,且左房功能损伤先于左室。MLVWT、LAGCS和LAGLS组合模型对HCM和HLVM的鉴别诊断能力最佳,有望为临床提供更准确的诊断手段。
关键词肥厚型心肌病    高血压    体层摄影术,X线计算机    心肌应变    
Application of myocardial strain parameters measured by CT in assessment of left atrial function and in differential diagnosis for hypertrophic cardiomyopathy
HE Zeming1 , ZHENG Minwen2 , ZHAO Hongliang2 , HAN Dong3 , YU Nan1 , ZHANG Xirong1 , HE Taiping1
1. College of Medical Technology, Shaanxi University of Chinese Medicine, Xianyang 712046, China;
2. Department of Radiology, Xijing Hospital of Air Force Military Medical University, Xi'an 710032, China;
3. Department of Medical Imaging, Affiliated Hospital of Shaanxi University of Chinese Medicine, Xianyang 712000, China
Abstract: Objective: To investigate the feasibility of the utilizing myocardial strain parameters derived from CT imaging to quantify left atrial function in hypertrophic cardiomyopathy (HCM) and hypertensive left ventricular hypertrophy (HLVH). To assess the diagnostic capability of the utilizing myocardial strain parameters, thereby providing clinical reference. Methods: A total of 179 subjects with negative coronary CTA findings were enrolled, and based on the clinical diagnosis, the subjects were categorized into HCM group and HLVH group. And another 90 healthy people were enrolled as the control group. Post-processing software was employed to quantify the cardiac function parameters of 3 groups, and the differences in these parameters were compared. Binary logistic regression analysis was conducted to evaluate the diagnostic efficiency of various parameters for HCM and HLVH. ROC curves were generated to compare the diagnostic efficiency. Results: Compared with the the control group, the HCM and HLVH groups showed significant increases in maximum left ventricular wall thickness (MLVWT), left ventricular mass index (LVMI), left atrial anteroposterior diameter (LAAP), left atrial maximum volume (LAVmax) and left atrial minimum volume (LAVmin), and significant decreases in left atrial ejection fraction (LAEF), left atrial global circumferential strain (LAGCS) and left atrial global longitudinal strain (LAGLS)(all P < 0.05), with the most pronounced changes observed in the HCM group. Binary logistic regression analysis indicated that the combined model of MLVWT, LAGCS and LAGLS yielded an AUC of 0.925, with a sensitivity of 0.98 and a specificity of 0.74, and DeLong test showed AUC of this combined model was significantly higher than that of MLVWT, LAGCS and LAGLS alone. Conclusions: Myocardial strain parameters obtained from CT imaging can be used to accurately assess left atrial functional impairment in patients with HCM and HLVH, with longitudinal strain impairment being the most significant. Additionally, left atrial functional impairment occurs earlier than left ventricle. The combined model of MLVWT, LAGCS and LAGLS exhibits the best differential diagnostic efficiency for HCM and HLVH, offering the potential for more accurate clinical diagnosis.
Key words: Hypertrophic cardiomyopathy    Hypertensive    Tomography, X-ray computed    Myocardial strain    

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)是临床常见的心肌疾病,以心肌肥厚和左室功能不全为主要特征[1]。随病程进展,左心室过重的压力负荷传递到左心房,导致左心房进行性增大和功能障碍,使HCM患者心脏不良事件发生率显著增加[2]。既往研究认为左心房大小是HCM患者发生心脏不良事件的重要预后因素之一,但有学者认为这一参数缺乏敏感性,且在评估异常和预测患者预后方面常不准确[3-4]。因此,对于HCM患者,无创性定量评估左心房功能至关重要。同时,HCM与高血压性左心室肥厚(hypertensive left ventricular hypertrophy,HLVH)的鉴别也是临床工作中常面临的问题。虽然这2种疾病的影像学表现相似度较高,但在治疗手段和风险分层方面存在显著差异[5]。之前HCM与HLVH的鉴别主要依据左心室肥厚的差异,HCM通常以室间隔的非对称性肥厚为主要特征,而HLVH多为对称性肥厚[6]。但4%~47%的HLVH患者可能出现非对称性肥厚,31%的HCM患者则可能表现为对称性肥厚[7]。因此,需更多影像学新指标用于提高这2种疾病的鉴别准确率。基于计算机断层成像特征追踪(computer tomography-feature tracking,CT-FT)所获得的心肌应变参数可用于评估主动脉瓣狭窄所致的心功能障碍,并有望在心脏疾病的鉴别诊断中发挥作用[8]。本研究旨在探讨心肌应变参数用于评估HCM和HLVH左心房功能受损及其鉴别诊断的可行性,以期为临床提供更多参考。

1 资料与方法 1.1 一般资料

回顾性分析2020年4月至2023年9月在空军军医大学附属西京医院行冠状动脉CTA且未发现冠状动脉狭窄、符合相应入选条件的患者。共纳入179例,其中HCM组88例、HLVH组91例。HCM组纳入标准:①影像学检查(如超声心动图和心脏MRI等)示左室壁最大厚度(maximum left ventricular wall thickness,MLVWT)≥15 mm;有家族史的患者,MLVWT ≥13 mm[9]。②左室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)≥50%。排除标准:由其他疾病所致的心肌肥厚,如代谢性疾病、瓣膜性心脏病等。HLVH组纳入标准:①符合动脉高血压管理指南的诊断标准[3],即连续3次测得动脉收缩压≥140 mmHg和/或舒张压≥90 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa);②LVEF ≥50%。排除标准:①由其他因素所导致的左心室肥厚,如瓣膜性心脏病、遗传性心脏病等;②有其他心脏病病史者,如心律失常、心肌梗死等。另选择90例经问诊和检查确认无基础性疾病且LVEF ≥50%的健康人群为健康对照组。本研究已获医院伦理委员会批准(KY-20192138-4)。

1.2 仪器与方法

使用Siemens第3代双源CT机(Somatom Force)。扫描范围:气管隆嵴下1~2 cm至心脏膈面水平。3组检查前2~3 min舌下喷洒硝酸甘油雾剂0.5 mg以扩张冠状动脉,并行吸气和屏气训练。扫描参数:100 kV,CARE Dose系统将根据管电压自动调节管电流(参考值300 mAs),重建层距0.50 mm,层厚0.75 mm。采用高压注射器注射非离子型对比剂碘佛醇(碘浓度370 mg/mL),剂量1 mL/kg体质量,流率4~6 mL/s,后以相同流率自动注射20~50 mL生理盐水。使用对比剂团注追踪法,设定降主动脉为对比剂监测区域,当ROI内CT值达到阈值(100 HU)时,停顿6 s开始采集图像。扫描过程中监测心率变化并自动调整螺距,将原始数据以10%的R-R间期进行重建,获得心脏全期相数据。

1.3 参数测量和图像分析

参数测量和图像分析均由2位具有10年以上心血管CT诊断经验的医师完成(测量前均接受心内、外膜勾勒与心脏形态参数测量的标准化培训)。先由其中1位医师完成各项参数的测量。根据左心室16节段模型,选取左室舒张末期,分别在短轴基底层面、乳头肌层面及心尖层面手动测量MLVWT并记录。在左心房最大层面测量左房前后径(left atrial anterior-posterior diameter,LAAP)。使用MedisSuite(v4.0)后处理软件量化各项心功能参数,左室与左房功能参数需在所获取的各组图像中分别选择左室舒张、收缩末期和左房最大、最小容积层面进行心内膜和外膜边界的手动勾勒,勾勒完成后软件将自动识别其余图像特征,必要时可手动调整,后续软件将自动计算各项参数。包括:LVEF、左室质量指数(left ventricular mass index,LVMI)、左室收缩末期容积(left ventricular end-systolic volume,LVESV)、左室舒张末期容积(left ventricular end-diastolic volume,LVEDV)、左房射血分数(left atrial ejection fraction,LAEF)、左房最大容积(left atrial maximum volume,LAVmax)、左房最小容积(left atrial minimum volume,LAVmin)、左房周向应变(left atrium global circumferential strain,LAGCS)和左房纵向应变(left atrium global longitudinal strain,LAGLS)(图 1~3)。

注:图 1患者,女,41岁,肥厚型心肌病;图 1a,1b分别为左心房心肌勾勒图像及时间-应变曲线,峰值为25.15%。图 2患者,女,45岁,高血压性左室肥厚;图 2a,2b分别为左心房心肌勾勒图像及时间-应变曲线,峰值为32.79%。图 3为健康受试者,女,42岁;图 3a,3b分别为左心房心肌勾勒图像及时间-应变曲线,峰值为41.88% 图 1-3 CT特征追踪所获左房纵向应变图

4周后由2位医师共同对随机抽取的90例受试者(HCM、HLVH、对照组各30例)重新分析,以确保数据的可重复性。结果存在较大差异时,由第3位具有15年以上心血管CT诊断经验的医师独立分析。

1.4 统计学方法

采用SPSS 25.0进行数据处理和分析。计数资料以百分比(%)表示,组间差异行Fisher确切概率法检验。正态性检验使用Kolmogorov-Smirnov检验,符合正态分布的数据以x±s表示;方差齐性分析使用Levene检验。符合正态分布且方差齐的计量资料,组间差异采用单因素方差分析,事后比较使用Bonferroni法。采用二元logistic回归分析评估心功能参数鉴别HCM和HLVH的能力。通过ROC曲线得出各项参数鉴别HCM与HLVH的敏感度、特异度及截断值。AUC的比较行DeLong检验。参数的可重复性行ICC评估,当ICC > 0.75时为一致性良好。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 3组基本资料比较

3组性别、年龄、身高、体质量、体表面积及BMI差异均无统计学意义(均P > 0.05)。HLVH组的动脉舒张压和收缩压均显著高于HCM组和健康对照组(均P<0.001)(表 1)。

表 1 3组基本资料对比

2.2 3组心功能参数比较

3组LVEF、LVESV与LVEDV比较,差异均无统计学意义(均P > 0.05)。相较于健康对照组,HCM组与HLVH组的MLVWT、LVMI、LAAP、LAVmax和LAVmin明显增高,LAEF、LAGCS和LAGLS均明显降低(均P<0.05)(表 2),但HCM组更显著。

表 2 3组心功能参数比较(x±s

2.3 HCM和HLVH的鉴别诊断

MLVWT、LVMI、LAAP、LAEF、LAVmin、LAVmax、LAGCS及LAGLS在HCM和HLVH的鉴别诊断方面效能不同(表 3)。DeLong检验表明,MLVWT、LAGCS和LAGLS的AUC高于其他参数(均P<0.05),而三者间的AUC差异均无统计学意义(均P > 0.05)。在二元logistic回归分析中,MLVWT、LAGCS和LAGLS组合模型(表 4)的AUC为0.925,敏感度为0.98,特异度为0.74;DeLong检验示该模型的AUC均显著高于MLVWT、LAGCS和LAGLS单独的AUC(均P<0.05)(图 4)。

表 3 心功能参数对HCM和HLVH的鉴别诊断效能

表 4 心功能参数的二元logistic回归分析

注:HCM为肥厚型心肌病,HLVH为高血压性左心室肥厚,MLVWT为左室壁最大厚度,LAGCS为左房周向应变,LAGLS为左房纵向应变 图 4 心功能参数与组合模型鉴别HCM与HLVH的ROC曲线

2.4 心功能参数的可重复性检验

2位医师测量的MLVWT、LAAP、LAGCS和LAGLS在观察者内和观察者间的一致性良好,ICC值为0.826~0.967(均P<0.001)(表 5)。

表 5 心功能参数的可重复性

3 讨论

传统的心肌应变参数获取方法主要通过心脏磁共振特征追踪(cardiac magnetic resonance-feature tracking,CMR-FT)与超声斑点追踪(speckle tracking imaging,STI)。尽管CMR-FT在心肌应变分析方面具有优势,但绝对禁忌证较多,而STI可能会受到声像质量的影响,导致分析精度下降[10]。CT-FT作为一种半自动心肌应变量化技术,弥补了传统CT在心肌应变测定中的不足。研究表明,CT-FT是可靠的心功能评估手段[11],与传统方法相比,其不仅操作简便且禁忌证少,还能在观察冠状动脉解剖结构的同时,实现对心功能的综合评估。

本研究中,3组LVEF、LVESV和LVEDV比较差异均无统计学意义,可能是由于HCM和HLVH患者早期主要表现为左心室舒张功能受损,心脏通过代偿机制来维持或增强收缩功能,因此LVEF通常在正常范围内[12]。相较于健康对照组,其余2组的MLVWT、LVMI、LAAP、LAVmax和LAVmin均不同程度增加,LAEF和心肌应变值则均不同程度降低,HCM组LAGLS降低最显著。尽管HCM和HLVH的病理基础不同(前者为肌小节蛋白编码基因变异,后者为心肌细胞对负荷的代偿性改变),但都可导致MLVWT和LVMI的升高[13]。左心房在左心室收缩期主要负责储存血液,在舒张早期发挥导管功能,并在舒张晚期通过主动收缩将血液泵入左心室,进一步使左心室充盈[14]。HCM和HLVH患者早期以左心室舒张功能受损为主,引起的左心室充盈压力升高被传递回左心房,而左心房壁相对较薄,心肌纤维较短,对压力和容量负荷承受能力较弱,因此,在左心室发生心肌重构前,LAAP、LAVmax、LAVmin及左心房功能参数可能已发生改变[15],且HCM为遗传性心肌疾病,病理过程较长,常伴随更严重的心功能障碍和心肌肥厚[16]。Hinojar等[17]研究发现,即使是LVEF正常的HCM患者,LAGLS、LAEF及左心房所有容积指数也有可能已出现明显异常。Li等[18]对比伴左心室肥厚和不伴左心室肥厚HLVH患者的左心房功能发现,与健康对照组相比,2组患者的LAEF和心肌应变值均显著降低。Zhou等[19]进一步对比了HCM与HLVH患者的左心房大小和功能参数,发现与健康对照组相比,2组患者不仅LAAP增大,且LAEF与LAGLS在储备期、导管期及收缩期均显著降低,与本研究基本一致。深入了解左心房功能在这2种疾病进展中的差异有助于更好地理解心脏疾病的发展,并为预后提供新线索。

有研究使用T1 mapping的影像组学来鉴别HCM和HLVH,AUC为0.862[20]。近年来,心肌应变参数逐渐被应用于HCM和HLVH的鉴别诊断中。Neisius等[21]研究显示,LVMI、左心室纵向应变、T1 mapping及心肌纤维化范围均可独立区分这2种疾病,其中T1 mapping的AUC最高,为0.718,但DeLong检验显示差异无统计学意义。Liu等[22]同样使用CMR-FT进行研究,结果表明,室间隔中部的心肌纤维化范围与左心室径向应变联合模型的AUC为0.835。在本研究中,MLVWT、LAGCS与LAGLS的AUC高于其他参数,分别为0.826、0.783、0.861,但DeLong检验显示三者AUC差异无统计学意义。而二元logistic回归分析显示,MLVWT、LAGCS与LAGLS组合模型的AUC为0.925(敏感度0.98,特异度0.74);DeLong检验表明其区分HCM和HLVH的能力显著优于单一参数。

本研究存在的局限性:①为单中心研究,需进一步纳入多中心病例以提高结果的可靠性;②扫描方法和后处理软件较单一,未与MRI、超声及其他后处理软件所得数据进行对比,后续研究需进一步拓展参数获取途径,以对比各种方法的适用条件,并继续探索CT-FT技术在其他疾病领域的应用。

总之,CT-FT所量化的心肌应变参数重复性较好,可用于评估HCM和HLVH患者的左心房功能障碍。在HCM患者中,相较于左心室,左心房更早表现出功能损伤,其显著降低的纵向应变为临床干预提供了更多参考。同时,MLVWT、LAGCS和LAGLS组模型诊断准确率较高,为HCM与HLVH的鉴别诊断提供了重要参考。

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