心脏磁共振评价高血压心脏病早期心肌纤维化的研究

摘要

心脏磁共振（Cardiac Magnetic Resonance, CMR）成像中心肌组织1H磁化纵向驰豫时间可以作为反映各种病理条件下的心肌状态的有价值的生物标志物。近年来随着CMR技术的发展，关于纵向弛豫时间定量化的研究逐渐增多，纵向弛豫时间定量成像T1 mapping已经成为常规CMR检查的一部分内容，特别是结合钆造影剂增强扫描前后纵向弛豫时间的定量化分析，无论是在缺血性心肌病还是非缺血性心肌病中均有广泛的应用价值。目前临床应用中 T1 mapping使用的新兴指标即心肌细胞外体积分数（Extracellular Volume Fraction，ECV），是通过测量钆造影剂增强前后心肌细胞与血池内血液的T1值，再通过一定公式计算得出。已经有研究表明ECV可以用来定量反映心肌纤维化（结缔组织分数）的改变情况。本研究分为4个部分：①首先探讨ECV在健康志愿者中测量的特征及临床价值；②其次评价T1 mapping技术在高血压心脏病左心室心肌肥厚患者心肌纤维化中的应用价值；③再者进一步研究T1 mapping技术中的 ECV参数评价高血压心脏病患者弥漫性间质纤维化程度与舒张性心力衰竭的关系；④最后分析T1 mapping技术测量的心肌ECV与高血压心脏病患者心房颤动的发生之间的关系及评价 ECV是否可以作为新兴指标用于高血压心脏病患者的治疗效果评价与随访。
　　方法：
　　首先公开招募57名健康志愿者行标准的CMR扫描及钆增强CMR扫描。纵向弛豫时间定量成像T1 mapping采用反转恢复脉冲扫描序列，即在梯度回波序列（GRE）后使用LL（Look-Locker）序列。分析比较ECV值在心脏不同节段、不同层面、观察者间、观察者内及重测信度之间的特征，同时进一步评价 ECV与临床其他指标之间的内在关系。其次回顾性选取54例（高血压心脏病左心室肥厚者18例，单纯高血压心脏病无左心室肥厚患者20例，与之匹配的健康志愿者对照组16例）受试者，评价T1 mapping技术在高血压心脏病左心室心肌肥厚患者心肌纤维化中的应用价值。再者我们选取98名高血压心脏病患者（单纯高血压心脏患者35例，高血压心脏病左心室肥厚无舒张性心力衰竭30例，高血压心脏病左心室肥厚伴舒张性心力衰竭33例），使用T1 mapping技术中的主要参数ECV值评价心肌弥漫性间质纤维化程度与舒张性心力衰竭的关系。最后前瞻性的选取96名高血压心脏病患者并随访，进一步探讨T1 mapping技术中测量的心肌 ECV与高血压心脏病患者房颤发生之间的关系及评价ECV是否可以作为新兴指标用于高血压心脏病患者的治疗效果评价与随访。
　　结果：
　　第一部分研究中共招募57名健康志愿者并纳入分析，其中男性志愿者26人（46％)女性志愿者31人(54%)，平均年龄为47±17岁（21?78岁），平均体重指数为27±4kg/m2，平均收缩压为119±11mmHg，平均舒张压为74±4mmHg，平均心率为67±6次/分钟，平均红细胞压积为43±2%。本组健康志愿者的平均ECV为0.27±0.04（0.21-0.34）。观察者间、观察者内及重测信度的ECV值一致性系数分别为0.95（95％置信区间[0.85 to0.98]、0.87（95％置信区间[0.64 to0.96]）及0.97（95％置信区间[0.84 to0.99]）。健康志愿者的心肌ECV值与年龄（r=0.81，P＜0.001）、左心房最大容积指数（r=0.31，P=0.0185（P<0.05））及左心室质量（r=0.38，P=0.0036（P<0.01）均有明显的相关性。心肌的ECV值在心脏的不同层面和不同节段之间无统计学差异。第二部分研究中HTN-LVH组ECV值明显高于健康对照组（0.30±0.02 vs.0.26±0.01， P＜0.001），HTN-LVH组ECV高于HTN组（0.30±0.02 vs.0.27±0.02，P＜0.001）， ECV在HTN组与健康对照组相似（0.27±0.02 vs.0.26±0.01，P=0.136）差异无统计学意义。ECV值与左心室质量指数LVMI有正相关性（Speaman rho=0.524,95%的置信区间[0.298 to0.694], P=0.0002），HTN-LVH组中较高的LVMI水平的受试者ECV值也偏高。第三部分研究中98例高血压心脏病患者中三组患者心肌的ECV值由高到低分别为HTN-LVH-HF(0.33±0.03)，HTN-LVH(0.30±0.02)，HTN(0.27±0.02)，三组间差异均有统计学意义(P＜0.001)。构建高血压心脏病心肌ECV的ROC曲线后，其曲线下的面积为0.844，95%的置信区间[0.757 to0.910]，心肌ECV＞0.3时，发生舒张性心力衰竭的敏感性为78.79%，特异性为73.85%。第四部分研究中96例高血压心脏病患者经过随访发生复合终点事件的人群平均心肌ECV为0.34±0.03，高血压心脏病未发生复合终点事件的人群平均心肌ECV为0.32±0.03，ECV值对2年内高血压心脏病患者发生复合终点事件（心房颤动，舒张性心力衰竭及死亡）具有独立预测价值（HR2.946,95%的置信区间[1.159-7.488],卡方值5.155，P=0.023）。通过Kaplan-Meier法作不同心肌 ECV值患者在随访期间房颤、舒张性心力衰竭及死亡的发生率曲线分析，以ECV值0.34对高血压心脏病患者进行危险分层，心肌ECV＞0.34患者在随访期间房颤、舒张性心力衰竭和死亡的发生率的风险是心肌 ECV≤0.34患者的2.7471倍，95%的置信区间[1.5574-4.8457]（p＜0.001）。
　　结论：
　　ECV是一种新兴的定量评价心肌细胞外体积分数的参数，在健康志愿者中心肌的ECV的范围为0.21至0.34，进一步的分析发现心肌ECV值不但随着年龄的增大而增加而且其与左心室质量及左心房容积有明显的相关性，特别重要的是其测量值的可靠性好。T1 mapping可以用来定量评价高血压心脏病患者心肌弥漫性纤维化的程度，特别是初始T1值、分布系数λGd及ECV值均可以作为定量评价心肌纤维化的参考指标。高血压心脏病左心室肥厚患者的心肌弥漫性纤维化程度较单纯高血压心脏病组及健康对照组高。高血压心脏病左心室肥厚患者中 ECV参数可以作为细微化差异性评价心肌纤维化和心肌细胞肥大的新的指标。高血压心脏病左心室肥厚患者心脏舒张功能障碍患者初始T1值及ECV值较单纯高血压心脏病患者及高血压心脏左心室肥厚无心脏功能障碍者高，提示其心肌弥漫性间质纤维化较严重。T1 mapping技术纤维化测量指标与高血压心脏病心脏收缩期功能和心脏舒张功能障碍指标间的相互关系，表明心肌的结构组成与心脏功能之间存在着机械性连接。ECV值可以早期识别高血压心脏病心肌纤维化，心肌 ECV是高血压心脏病患者发生心律失常（房颤）、舒张性心力衰竭及死亡的独立预测因子。临床应用中是否可以通过T1 mapping技术测定的的ECV值变化早期评价治疗效果，改善高血压心脏病患者的预后，仍需要多中心大样本量的深入研究。

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第一部分 研究背景

第一节 心脏磁共振的临床应用概述

1.1.1 MRI的基本原理

1.1.2 CMR的临床应用

第二节T1 mapping的原理及临床应用价值

1.2.1 T1 mapping的基本概念与原理

1.2.2 T1 mapping技术原理

1.2.3 T1 mapping 常用序列

第三节 高血压性心脏病

3.1 心血管系统疾病概述

3.2 高血压

第二部分 研究正文

研究一：T1 mapping 测量健康志愿者心肌细胞外体积分数

1. 前言

2.对象和方法

3.结果

4. 讨论

5.结论

研究二：T1 Mapping检测高血压心脏病左室肥厚的心肌纤维化的价值

1.前言

2.研究对象与方法

3.结果

4.讨论

5.结论

研究三：T1 mapping 评估心高血压心脏病舒张性心力衰竭与其心肌纤维化的相关性

1.前言

2.对象和方法

3.结果

4.讨论

5.结论

研究四：T1 mapping 评价心肌纤维化程度对高血压心脏病患者预后的影响

1.前言

2.对象和方法

3.结果

4. 讨论

5. 结论

参考文献

附录

致谢

综述:T1 mapping技术的原理及临床应用价值