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纵向弛豫时间定量成像在心肌淀粉样变性诊断中的初步研究

 昵称42715024 2018-01-12

本文原载于《中华放射学杂志》 2016年第12


淀粉样变性(amyloidosis)是一种由于异常β-折叠形式的淀粉样蛋白物质沉积于细胞外间隙形成累及包括肝脏、胃肠道、肾脏及心脏等多种器官在内的系统性疾病[1]。其中,心肌淀粉样变性(cardiac amyloidosis, CA)是引起淀粉样变性患者死亡的主要因素之一,也是该病一个重要预测因子。心内膜心肌活检(endomyocardial biopsy,EMB)是诊断CA的金标准,但由于其属于有创检查,临床上不作为常规检查,且其结果可能存在假阳性,所以临床常以心电图低电压、超声'颗粒样'回声及血清学检查等进行诊断,但又缺乏特异性[2]。MR对比剂延迟强化(late gadolinium enhancement,LGE)成像在CA的诊断中具有重要价值,特征性弥漫心内膜下强化可以提供诊断和预后评价信息[3,4,5],但是肾功能不全患者及不典型的LGE强化形式等一定程度上限制了LGE技术的应用。MR纵向弛豫时间定量成像(T1 mapping)技术能够对心肌组织信号进行量化分析。最近研究证实,初始(对比剂注射前)T1 mapping技术测量心肌的T1弛豫时间在评估心肌水肿和纤维化所致间质扩张方面有重要价值[6]。目前国内关于初始T1 mapping技术应用于CA的研究报道鲜见,笔者以肥厚型心肌病为对照,旨在研究初始T1 mapping技术定量评估和诊断CA的价值。


资料与方法

一、临床资料

本研究为回顾性对照研究,搜集2012年1月至2013年12月在阜外医院检查和(或)治疗患者的资料。所有患者MR检查前签署知情同意书,有MR检查禁忌证者[包括肾小球滤过率(GFR)<30>

1.CA组:

共20例患者,男14例,女6例;年龄45~65岁,平均(54±6)岁;所有患者均经EMB或心外组织活检并经刚果红染色和免疫组织化学检查证实存在系统性淀粉样变性。其中,活检标本包括心内膜下2例、肾脏5例、骨髓5例、软组织3例、脂肪3例、直肠1例、淋巴结1例。无EMB患者诊断心脏受累尚需满足下列标准[7]:(1)左心室室壁厚度>12 mm且无确切病因;右心室游离壁与左心室同时增厚且无主肺动脉高压;(2)LGE呈弥漫性的心内膜下或心肌全层强化。

2.肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)组:

共40例患者,男27例,女13例;年龄40~69岁,平均(55±8)岁;入选标准:非对称的室壁厚度≥15 mm且排除其他因素引起的心肌病[8]

3.正常组:

共20名,男13名,女7名;年龄35~67岁,平均(53±9)岁。入选标准:同时期接受心脏MR检查,并经临床及心脏超声检查可明确除外器质性心脏病。

3组间性别组成(χ2=0.11,P=0.94)、年龄(F=0.42,P=0.85)差异均无统计学意义。

二、MR图像采集

采用德国Siemens Avanto 1.5 T超导MR机,最大梯度场45 mT/m,最大梯度切换率200 mT·m-1·ms-1。患者采取仰卧位,应用12通道表面相控阵线圈,心电门控采用MR兼容的无线矢量心电门控板。节段性填充K空间稳态自由进动序列行心室短轴面电影成像,层厚6 mm,层间距3 mm。初始T1 mapping扫描参数:区域匀场后屏气状态下采用改良的Look-Locker反转恢复(modified Look-Locker inversion recovery,MOLLI)序列进行同层面成像,FOV 360 mm×315 mm,图像矩阵256×162,层厚6 mm,像素1.9 mm×1.4 mm×6.0 mm,TR 2.7 ms,TE 1.1 ms,反转角35°,反转脉冲次数2,初次反转时间127 ms,反转时间增量80 ms,采用全局自动校准部分并行采集(generalized auto calibrating partially parallel acquisition,GRAPPA),加速因子2。LGE成像:以0.2 mmol/kg注射Gd-DTPA(拜耳公司)后延迟10 min采用心电门控屏气相位敏感反转恢复(phase-sensitivity inversion recovery,PSIR)快速小角度激发(turbo fast low angle shot,turbo FLASH)序列,扫描方位同电影序列。

三、MR数据分析

采用Argus(Siemens Medical Solutions)心脏功能软件对所得电影图像进行测量分析,手工描记结合半自动软件描记短轴面舒张末期、收缩末期左心室心内、外膜轮廓,不包括左心室流出道层面,乳头肌算入心室血池内,计算左心室舒张末期容积(LVEDV)、左心室收缩末期容积(LVESV)、左心室射血分数(LVEF)、射血容积指数(SV)、左心室质量指数(LV mass)等参数。T1值测量是首先在T1图上选取左心室中段室间隔部作为ROI,ROI为手动操作测量软件描记圆形区域,尽可能标记最大范围,但要避免心腔血池的干扰,重复测量2次取均值。

四、统计学方法

使用SPSS16.0统计软件进行统计分析,定量数据以±s表示。3组间T1弛豫时间、LVEDV、LVESV、LVEF、SV及LV mass参数均值比较采用单因素方差分析,进一步的组间两两比较采用q检验。采用ROC曲线分析T1弛豫时间标识CA的敏感度和特异度。T1与LVEF、LV mass之间的相关性评估采用Pearson检验。P0.05为差异有统计学意义。


结果

3组间各测量指标差异均有统计学意义(表1)。CA组和HCM组心肌T1弛豫时间、LV mass较对照组显著升高,3组间两两比较差异均有统计学意义;3组间LVEF两两比较差异均有统计学意义;CA组和HCM组间LVEDV、CA组和对照组间LVESV、HCM组和对照组间SV两两比较差异无统计学意义,其他两两比较差异均有统计学意义。CA组患者增强扫描均呈不同形式的强化,其中弥漫心内膜下环形强化9例、弥漫全层强化11例,未见局灶强化者;6例患者同时显示右心室强化。HCM患者中28例为室间隔肥厚者,12例为心尖肥厚者;20例患者伴有左心室流出道梗阻;28例患者LGE呈不同程度强化(图1图2图3图4图5图6图7图8图9)。

采用ROC曲线分析评估T1弛豫时间鉴别CA与HCM患者的能力,CA患者T1值曲线下面积(AUC)为0.87(95% CI 0.77~0.96,图10)。T1值分别为为1 082、1 107和1 130 ms时,诊断CA的特异度分别为80%、90%和95%,敏感度分别为75%、60%和35%。T1值分别为1 012、1 045和1 066 ms时,排除CA的敏感度分别为100%、95%和90%,特异度分别为40%、45%和48%。在CA组患者,随着T1弛豫时间增加,LVEF降低(r=-0.51,P0.01),LV mass增加(r=0.52,P0.01),说明T1弛豫时间与心脏收缩和舒张功能有相关关系,心肌T1值变化在某种程度上反映心脏受累的严重程度。



讨论

本研究通过应用MR初始T1 mapping技术证实心肌T1弛豫时间和CA密切相关,而且CA组T1值增加程度要高于HCM组,有很好的鉴别价值;同时,T1弛豫时间与心脏收缩功能不全有一定相关性,可一定程度反映心脏受累的严重性。因此,T1 mapping可作为一种有潜在能力诊断和量化CA的方法。

CA与系统淀粉样变性预后密切相关,合并CA者预后较差,中位生存期约为8个月,而不合并CA者可长达4年以上[9]。因此,CA的早期准确诊断很重要。目前,半数以上CA患者出现肢体导联QRS波低电压(<0.5>[10]。超声心动图能够显示心室壁增厚、长轴功能下降、双心房扩张、舒张早期和收缩晚期功能障碍,但往往已进展到晚期[11]。生物学标志物如N-端脑利钠钛前体(NT-probe)和高敏肌钙蛋白(Tronning-T)可评估预后,但其早期升高也缺乏特异性[12]。增强MR检查可提供CA心肌组织特征对比信息,弥漫全层心内膜下的LGE及伴随的暗血池是其典型表现,然而,LGE模式也可能是非特异性或只发生在疾病晚期,况且对于合并肾功能衰竭患者不能强化[13]

目前,初始T1 mapping技术已经成为检测并量化CA浸润程度的诊断方法,不需使用对比剂,并且T1定量特性也可用于CA的疗效及预后评估。Hosch等[14]证实CA患者T1值较正常约增加19%,我们研究结果与其相似(本研究约增加16%)。同时本研究显示T1增加程度要明显高于HCM患者,可能是由于淀粉样蛋白相比纤维化更能延长T1值,或是淀粉样蛋白沉积的量相对更多,仍需进一步量化研究。MOLLI序列测量心肌T1时间增加在诊断CA时具有较好的准确性,T1值相比LGE可能更敏感,特别是对于非典型强化的淀粉样变性患者。同时,本研究显示T1弛豫时间与心脏收缩和舒张功能有相关关系,从而提供间接评价心脏受累严重程度的指标。

本研究的局限性:首先,患者大部分无心内膜心肌活检,因而缺乏相应的病理对照。其次,本研究仅探讨了初始而非强化后T1 mapping的评估。再次,采用二维T1 mapping可能产生抽样误差,心内膜T1值可能受血池部分容积效应的影响。

综上所述,初始T1 mapping对于CA具有较高的诊断和鉴别价值并可在一定程度上进行量化评价,尚需进一步研究证实T1 mapping在CA早期诊断及预后评估中的意义。

利益冲突

利益冲突本研究过程和结果均未受到相关设备、材料、药品企业的影响


参考文献(略)

(收稿日期:2015-12-06)

(本文编辑:张琳琳 )


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