带标记线的心脏核磁共振图象分析综述

多年来,对心脏核磁共振(MR)图象的分析研究一直是医学图象领域的一个重要课题,上世纪80年代末期出现的标记技术引起了医学图象界的重视,因为标记线的引入改变了传统的心脏左心室的运动跟踪方式,所以也使得对带标记线的心脏核磁共振图象分析成为当前医学图象领域的一个研究热点.为了使人们对带标记线的心脏核磁共振图象分析技术的现状有一个概略了解,首先简要介绍了标记线的运动跟踪原理;接着,详细介绍了对带标记线的心脏MR图象的分割技术,其中包括左心室内外轮廓的分割和标记线的跟踪;而在左心室的形状恢复和运动重建方面,则详细介绍了几种主要的方法,包括可形变模型、随机模型、B样条模型、调和相方法和光流方法,由于应变分析可为临床提供直观的量化信息,为此也讨论了相关的理论方法和重要成果;最后指出了现存技术中的几个问题,这对进一步的研究工作是有益的.

应用MRI对心脏进行平面有限元应变解析

介绍了利用磁共振技术对心脏左心室壁上的标记点进行追踪，继而进行位移、主应变的解析，并对健康人与病变人的心脏进行对比分析，定量地评价心功能。

左心室壁局部范围MRI三维有限元应变解析

利用磁共振标记技术对左心室壁进行局部三维有限元应变的分析。在一个心动周期内,分别拍摄24张短轴平面图像和长轴平面图像,然后进行合成,求解出健康人左心室壁上各个位置不同时刻的位移和应变,为临床应用和定量准确地评价心功能提供重要的理论依据。

左心室壁平面应变分析

介绍了利用磁标记技术对心脏左心室壁上的点进行追踪，继而计算出左心室壁各部位位移、主应变，通过对四位健康人左心室壁心基部的应变解析，发现其周向主应变的大小在14-19％之间变化。

磁共振特征追踪技术在急性心肌炎中的临床应用

目的:应用心脏磁共振特征追踪(CMR-FT)技术评价急性心肌炎(aMC)患者左心室心肌应变功能,探讨应变参数与左心室射血分数(LVEF)的相关性。方法:回顾性搜集49例aMC患者和32例健康志愿者(对照组)电影序列心脏MRI图像(标准两腔、三腔、四腔及短轴位),采用磁共振后处理站计算两组被试者的LVEF,并应用CMR-FT技术测量左心室各项心肌应变参数值(左心室心肌整体径向应变、周向应变和纵向应变及各向应变率)并进行组间比较,采用受试者工作特征(ROC)曲线评价左心室应变参数诊断aMC的效能,并对aMC组中收缩期和舒张期各项应变参数与LVEF的相关性进行统计学分析。结果:aMC组和对照组的心肌整体径向应变、周向应变和纵向应变值分别为26.07%±13.60%vs.38.95%±8.90%、-15.58%±5.97%vs.-20.79%±2.33%、-10.86%±5.25%vs.-15.22%±3.30%,aMC组的左心室各项应变参数值均低于对照组,差异均具有统计学意义(P<0.05)。左心室周向应变和径向应变预测急性心肌炎组的敏感度分别为77.55%和61.22%,特异度分别为75.00%和84.38%。左心室各项应变参数与LVEF之间均具有相关性,其中左心室径向应变、周向应变与LVEF呈高度相关(r=0.809、-0.904,P均<0.05)。结论:CMR-FT技术能够定量评价急性心肌炎患者左心室心肌应变功能,为临床评估aMC患者的心肌损伤程度提供参考依据,其测得的心肌应变参数和LVEF在反映心肌收缩功能受损方面具有较好的一致性。

心脏磁共振评估儿童慢性肾脏病1期早期亚临床心功能障碍

目的:探讨心脏磁共振成像(CMR)组织追踪技术在评价儿童慢性肾脏病(CKD)1期(G1)早期左心室心功能及心肌应变中的价值和左心室早期改变与临床指标的相关性。方法:选取35例临床确诊的CKD G1儿童(CKD G1儿童组)及18名年龄、性别匹配的健康儿童(对照组)为研究对象。行3.0 T非增强CMR检查,通过图像后处理计算得到左心室心功能参数,并通过CMR组织追踪技术处理得到包括左室整体、基底段、中间段、心尖段的纵向、周向和轴向心肌峰值应力(PS);同时收集CKD G1儿童临床资料及实验室资料。比较两组儿童左心室心功能参数和心肌应变的差异,分析CKD G1儿童组左心室早期改变与临床指标的相关性。结果:CKD G1儿童组与对照组左心室射血分数(LVEF)、左心室心肌质量指数(LVLMI)、重构指数(LVCI)等心功能参数比较,差异无统计学意义(P>0.05)。CKD G1儿童组左心室整体纵向PS较对照组降低(P<0.05)。分节段分析发现,纵向PS减低主要表现在心尖段,较对照组降低(P<0.05)。双变量相关分析结果显示,CKD G1儿童同期尿蛋白定性及体质量指数(BMI)与左心室整体轴向及周向PS绝对值呈负相关(P<0.05);尿蛋白定性、心肌BMI与LVEF呈负相关(P<0.05);尿蛋白定性及持续异常时间和心肌BMI与LVCI呈正相关(P<0.05)。结论:CMR组织追踪技术能够早期评价CKD G1儿童亚临床左心室心功能障碍,表现为左心室整体纵向PS减低,并以心尖段减低为主。CKD G1早期左心室心功能障碍与尿蛋白定性、尿蛋白异常持续时间及心肌BMI可能存在一定相关性。

基于CMR电影序列的心肌收缩分数在射血分数保留的肥厚型心肌病中的价值

目的应用心脏磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)心肌收缩分数(myocardial contraction fraction,MCF)评价射血分数保留的肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy with preserved ejection fraction,HCMpEF)患者的心肌功能,并分析其与左心室形态与功能、心肌纤维化及心肌应变参数之间的关系。材料与方法回顾性分析55例HCMpEF患者和24例正常对照者资料。采用CVI 42软件测量左心室功能的相关参数,主要包括左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)、左心室质量指数(left ventricular mass index,LVMi)及左心室室壁最大厚度(left ventricular maximal wall thickness,LVMWT),定量评估心肌初始T1值、细胞外容积分数(extracellular volume fraction,ECV)、心肌间质容积指数及钆延迟增强(late gadolinium enhancement,LGE),及测量左心室2D整体应变参数,包括整体径向应变(global radial strain,GRS)、整体圆周应变(global circumferential strain,GCS)及整体纵向应变(global longitudinal strain,GLS)。通过左心室每搏输出量(left ventricular stroke volume,LVSV)与左心室心肌容积(left ventricular myocardial volume,LVMV)的比值计算MCF。相关性分析采用Pearson或Spearman相关系数进行检验。组间连续变量的差异采用独立样本t检验或Mann-Whitney U检验。采用受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线计算左心室功能指标对HCMpEF的诊断效能。结果HCMpEF组的MCF、GRS、GCS及GLS显著低于正常对照组(P<0.05),而LVMi及LVMWT显著高于正常对照组(P<0.05)。相关性分析发现MCF与LVEF(r=0.402,P=0.002)、LVMWT(r=-0.704,P=0.004)、初始T1值(r=-0.342,P=0.011)、ECV(r=-0.348,P=0.009)、GRS(r=0.642,P<0.001)、GCS(r=-0.679,P<0.001)、GLS(r=-0.675,P<0.001)存在线性相关,MCF与LVMi(r=-0.710,P<0.001)、LGE质量分数(r=-0.655,P<0.001)、心肌间质容积指数(r=-0.707,P<0.001)存在非线性相关。采用MCF、LVMi、GRS、GCS及GLS鉴别HCMpEF组及正常对照组的ROC曲线下面积分别为0.99、0.97、0.71、0.77及0.97(P<0.05)。结论CMR计算的MCF参数是评估HCMpEF患者心脏整体收缩功能的简单有效的指标,可以为临床诊治HCMpEF提供新的定量影像学标志物。

基于CMR左室长轴应变预测多发性骨髓瘤继发心肌淀粉样变LGE的临床价值

目的 探讨心脏磁共振(cardiac magnetic resonance, CMR)左室长轴应变(left ventricular long-axis strain,LV LAS)对多发性骨髓瘤(multiple myeloma, MM)继发心肌淀粉样变(cardiac amyloidosis, CA)患者延迟钆增强(late gadolinium enhancement, LGE)的预测价值。材料与方法 回顾性分析33例MM继发CA患者及29例对照组临床资料和CMR参数。根据有无异常强化将MM继发CA患者分为LGE(+)组和LGE(-)组,采用单因素logistic回归与受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线分析CMR参数对MM继发CA患者LGE的预测价值。采用组内相关系数(intra-class correlation coefficient, ICC)分析CMR左室(left ventricular, LV)长轴应变观察者间和观察者内的一致性。结果 MM继发CA患者多为老年男性(占72.7%),临床症状复杂多样,患者心电图等辅助检查结果多异常。同一医师两次测量以及不同医师之间测量所得的LV质量指数(mass index, MI)及LV LAS一致性好(ICC范围为0.906~0.982)。与LGE(-)组比较,LGE(+)组患者左室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)、心脏指数(cardiac index, CI)更低,LVMI更大,LV LAS受损程度更严重(P均<0.05)。单因素logistic回归分析显示,LVEF、CI、LVMI、LV LAS预测LGE阳性的差异均有统计学意义(P<0.05)。ROC曲线分析显示,LV LAS<-14.3%[曲线下面积(area under the curve, AUC):0.909,敏感度:90.5%,特异度:75.0%,95%CI:0.756~0.981]和LVMI>83.9 g/m^(2)(AUC:0.877,敏感度:71.4%,特异度:100.0%,95%CI:0.716~0.965)预测CA患者LGE阳性效能佳。结论 LV LAS不仅能定量评估继发CA患者左室功能受损严重程度,且对LGE具有预测价值,能为肾功能不全患者心脏受累进行早期临床定量评估和预防严重不良事件提供决策。

心脏磁共振特征追踪技术可评估心肌淀粉样变性患者的心脏功能

目的应用心脏磁共振特征追踪(CMR-FT)技术定量评估心肌淀粉样变性(CA)与肥厚性心肌病(HCM)患者心脏功能的差异且评估其对CA患者的预后价值。方法回顾性收集2013年3月~2021年6月在我院接受CMR检查的31例经心外组织活检并经刚果红染色和血清免疫组织化学检查证实其存在系统性淀粉样变性的CA患者,并且随机选取年龄和性别相仿的31例非对称左心室室壁肥厚的HCM患者及31例无器质性及功能性心脏病的健康人(NC)作为CA组的对照组。通过CMR-FT技术得到左心室整体及各水平(基底部、中间部及心尖部)径向、周向和纵向应变及应变率,分析各参数的组间差异。用逐步COX回归模型分析应变及应变率对CA患者全因死亡率的预测价值。结果3组患者的左心室收缩末期容积、心肌质量、射血分数及心输出量的差异均有统计学意义(P均<0.05)。除了心尖部纵向应变,CA组患者整体及各水平应变均明显低于HCM组(P均<0.05)。CA组患者整体及各水平应变均明显低于NC组(P均<0.05)。CA组患者基底部3个方向的应变率均明显低于NC组(P均<0.05),但是两组心尖部应变率的差异没有统计学意义。多变量逐步COX分析显示,肌钙蛋白(HR=1.05,95%CI:1.01-1.10,P=0.017)和中间部周向舒张期峰值应变率(HR=6.87,95%CI:1.52-31.06,P=0.012)是死亡的强预测因素。结论基于电影序列的CMR-FT获得的应变及应变率参数是一种新的无创性成像标志物,可用于评估CA的心功能损伤程度以及与HCM心功能的差异,并为CA患者的全因死亡提供独立的预测信息。

高血压早期心肌应力及细胞外间质容积的动物实验研究

目的:以病理为金标准,联合应用心脏磁共振特征追踪(CMR-FT)及T 1-mapping评估高血压早期心脏结构、功能及心肌组织特征改变。方法:对18头健康中国雄性小型猪进行前瞻性研究,实验组(12头)通过结扎左肾动脉建立高血压模型,对照组(6头)同样开腹但不结扎动脉。两组在基线、造模后6月进行3.0T心脏磁共振检查,通过电影序列计算心肌应变指标和心功能参数,通过T 1-mapping计算细胞外间质容积分数(ECV),并且进行心脏磁共振晚期钆对比剂增强检查(LGE)。第2次MRI检查后处死动物,进行TTC大体染色和苏木精-伊红(HE)、Masson、天狼星红染色。结果:建模后6个月高血压组平均收缩压/舒张压由102/71 mmHg逐渐升高至145/86 mmHg。造模前、后左心室射血分数没有显著差异(P=0.34),LGE在基线、造模后6个月均为阴性。高血压组心肌的径向应力(RS)、纵向应力(LS)、周向舒张早期应变率(CSRE)及纵向舒张早期应变率(LSRE)显著降低(P<0.05)。造模6个月后HE、Masson、天狼星红染色切片显示左心室心肌出现明显的间质纤维化。胶原纤维体积分数(CVF)与RS具有良好的相关性(r=-0.61,P=0.03)。ECV从21.7%增加到29.2%(P=0.03),且与RS(r=-0.74,P=0.01)、LSRE(r=-0.92,P<0.001)及CSRE(r=-0.65,P=0.02)均呈负相关。结论:CMR-FT比射血分数更敏感地评估高血压早期心脏功能的受损程度,并且这一改变与心脏细胞外间质纤维化增多有关。