赵鹏飞, 陈同生
衡水市中医医院, 河北 衡水 053000
2020-07-23 收稿, 2020-09-25 录用
^*通讯作者: 赵鹏飞

摘要: 本文探讨多排CT（MDCT）、心脏磁共振成像（CMRI），以及二者联合评估冠心病（CAD）患者左心功能的临床应用价值。对93例CAD患者进行MDCT及CMRI检查，计算舒张末期容积（EDV）、收缩末期容积（ESV）、每搏输出量（SV）、射血分数（EF），并分析两种检查方式间各指标的相关性及一致性。93例CAD患者中心绞痛21例、心肌梗死72例，心肌梗死患者根据临床症状及查体进行Killip分级，比较各级间CT及MRI对心功能评估的差异。结果显示，MDCT与CMR相比，两检查结果间相关性较强，对左心室功能评估的一致性较高。二者对CAD患者左心功能受损的诊断价值均较高（AUC>0.79）。并联试验对CAD患者心功能受损的诊断准确度可达将近80%。MDCT和CMRI诊断CAD患者左心功能受损情况有较高的敏感性、特异性和准确性。
关键词: 计算机断层扫描磁共振成像左心室功能冠状动脉疾病
The Clinical Value of Evaluating Left Ventricular Function in Patients with CAD Using CT and MRI
ZHAO Pengfei, CHEN Tongsheng
Hengshui Hospital of Traditional Chinese Medicine, Hengshui 053000, Hebei, P. R. China
^*Corresponding author: ZHAO Pengfei
Abstract: The clinical value of computed tomography, magnetic resonance imaging and the combined testing in assessment of left ventricular function in patients with coronary artery disease (CAD) is discussed in this article. 93 patients with known CAD were enrolled, all these patients had been scanned with cardiac MDCT and MRI. End-diastolic volume (EDV), end-systolic volume (ESV), stroke volume (SV) and ejection fraction (EF) were calculated. Among these patients, 21 had angina and 72 had myocardial infarction. Patients with myocardial infarction were graded using Killip classification according to clinical symptoms and physical examination, and the differences in CT and MRI assessment of cardiac function between different levels were analyzed. The results showed that there were strong correlations between MDCT and CMR results, and there was a high consistency in the assessment of left ventricular function. MDCT and CMRI have a high value of diagnostic in CAD patients with left heart impaired (AUC>0.79), and the diagnostic accuracy of the parallel test for CAD patients with impaired cardiac function was nearly 80%. MDCT and CMRI have a high sensitivity, specificity and accuracy in diagnosing patients with left heart impaired.
Key words: computed tomographymagnetic resonance imagingleft ventricular functioncoronary artery disease
冠心病(coronary artery disease, CAD)是全球范围主要致死疾病之一，不论发达国家还是低收入地区同样如此^[1]。CAD和左心室肥大被认为是心脏不良事件导致死亡的独立危险因素^[2]。正确评估左心室功能对CAD患者的诊断、治疗和预后风险评估非常重要。超声心动图是一种广泛使用、费用低且无创的心功能检测方法，但它依赖于操作员的阅片经验及操作手法，某些患者如肺气肿等的透声窗较小会影响诊断，使应用受限^[3]。心脏磁共振成像(cardiac magnetic resonance imaging, CMRI)是另一种无创成像方式，由于其具有较高的时空分辨率和对左室功能评估的高度可重复性，被认为是心功能影像学检查的参考标准^[4]。但是，与其他成像方式，如二维超声心动图和多探测器计算机断层扫描(multi-detector computed tomography, MDCT)相比，在病情严重或不能配合的患者中CMRI可能难以实现^[5]。MDCT也是一种新兴的、无创的冠状动脉及全心成像技术^[6]，最近已有研究证明，MDCT与CMRI对心功能评估均有较高的临床应用价值，然而少有论述两者联合对CAD患者心功能评估的准确性^[7]。本文通过对比MDCT及CMRI两种方法对左心功能评估的相关性及一致性，分析两检查结果分别及联合对CAD患者心功能情况评估的准确性，探讨其临床应用价值。
1 资料与方法1.1 一般资料本研究纳入2015年3月~2018年6月于我院诊断为CAD的93例患者，男性57例、女性36例；年龄46~79岁，平均(57.31±10.93)岁；心绞痛21例, 心肌梗死72例，均为新发心梗。所有患者中，49例有3年内心绞痛病史，本次发病距就诊时间中位数为3.17 h(0.85~10.02 h)。心肌梗死患者根据临床症状及查体，由主治医师进行Killip分级，49例患者出现不同程度心功能受损临床症状(Killip Ⅱ~Ⅳ级)。纳入标准：(1)参照国际心脏病协会及世界卫生组织临床命名标准化联合专题组报告《缺血性心脏病的命名及诊断标准》，所有入组患者均满足CAD诊断标准；(2)所有患者均接受了急诊MDCT、CMRI检查及冠脉造影检查；(3)自愿签署试验知情同意书者。排除标准：(1)肾功能不全(血清肌酐>1.5 mg/dL)；(2)既往有肺心病、高血压性心脏病、心力衰竭、房颤、金属植入物等病史或其他导致左心室射血分数(LVEF)下降的因素，如瓣膜性心脏病和先天性心脏病等；(3)病情不稳定或在两次检查之间进行医学干预的患者。该试验通过医院伦理和研究委员会批准。
1.2 MDCT检查进行MDCT检查前，主治医师根据症状及体征对心肌梗死患者使用Killip分级进行临床评估。所有MDCT检测均在64排MDCT扫描仪(Somatom Sensation，西门子)上进行。建立右前肘静脉通路后，对所有无β受体阻滞剂或禁忌症的患者静脉注射美托洛尔5~30 mg，以将心率降低至 < 65次/min。参数：检测器准直配置0.625 mm，旋转时间330 ms，矩阵512×512，管电流600~800 mA，电压120 kV，间距由MDCT自动设置。使用肘静脉导管自动装置，以4.5~6 mL/s给予90~100 mL非离子造影剂(碘帕醇370 mgI/mL, Iomeron^?，意大利)，以6 mL/s给予40 mL生理盐水冲洗。进行透视图检查后，在主肺动脉窗层面将主动脉中心设置为靶区域。扫描触发调整为100 HU。所有患者均以头尾方向扫描，检查期间未发生并发症。
通过心电门控系统将心动周期分为0%~100%，以10%的间隔、0.75mm的层厚获得心动周期不同时相的图像，在Leonardo工作站上使用左心室分析软件检测收缩末期、舒张末期、室间隔和二尖瓣水平。然后，肉眼观察并手动标记二尖瓣、主动脉瓣及心脏的心尖舒张期和收缩期水平。心内膜和心外膜边界在系列图像中均被半自动追踪。人工检查轮廓的准确性，并在必要时使用软件工具进行手动调整，乳头肌被包括在左心室(left ventricular, LV)腔中。图像在必要时手动校正。计算出舒张末期容积(end-diastolic volume, EDV)，收缩末期容积(end-systolic volume, ESV)，每搏输出量(stroke volume, SV)，射血分数(ejection fraction, EF)。图像处理由一位在心血管CT成像领域拥有10年经验的放射科医生完成。
1.3 CMRI检查所有CMRI检查均采用1.5T MRI系统(Magnetom Symphony，西门子)进行。患者仰卧位，检查前进行呼吸训练，采用呼吸门控及胸导联回顾式心电门控系统。使用心脏专用线圈，为了提高图像质量，要求患者在呼气末屏住呼吸，首先在轴向，冠状和矢状平面中进行扫描定位图像之后，采用TrueFisp序列，TR 60.2 ms，TE 1.89 ms，翻转角80°，视野320 mm×320 mm，矩阵192×256，切片厚度为8 mm，切片间隙为2 mm，获取7~13层短轴切层覆盖左室流出道至心尖。将获得的图像传输到Leonardo工作站。心功能分析使用Argus软件。所有患者均检测心动周期每个阶段，使用最大和最窄的心室内径确定舒张末期和收缩末期。心内膜和心外膜的边界在两个阶段的短轴图像中手动绘制。LV体积分析中包括乳头肌。当检测心外膜边界时，室间隔包括在左室容积中。根据Simpson’s rule确定ESV、EDV、SV和EF。
1.4 观察指标MDCT及CMRI检查均通过心内膜和心外膜边界在系列图像中被半自动追踪，加以人工校对或手动绘制，计算出ESV、EDV、SV和EF。比较两检查结果在上述不同指标中的相关性及一致性。记录主治医师对该患者的Killip分级，分析两检查结果对CAD患者心功能损害程度评估的准确性。
1.5 统计分析年龄、ESV、EDV、SV和EF等参数符合正态分布，统计描述采用(均值±标准差)；不同检查方式间各指标差异分析采用配对t检验；相关性分析采用Pearson线性相关法；一致性分析采用组内相关系数法(ICC)及Bland-Altman作图法；采用单因素ANOVA分析各Killip分级间EF值的差异；采用受试者工作特征曲线(ROC)评估MDCT与CMRI对CAD患者心功能受损的诊断价值。
2 结果2.1 MDCT和CMRI对受试者心功能评估LVEF的MDCT和CMRI测量方法之间具有较好的一致性，ICC为0.834(95%CI：78.5%~86.0%)，仅4.3%(4/93)的点落在95%LoA外(图 1)，两种方法测得LVEF差值的绝对值最大为17.3，平均差值为2.5。此外，两检查方法间LVEF值也具有较好的相关性(r=0.750，P < 0.001)，如图 2所示。两种方法测量出的EDV和ESV之间也具有较好的相关性及一致性，SV的MDCT和CMRI测量方法之间的Pearson相关系数适中。见表 1。
图 1

图 1 MDCT及CMRI关于左心功能检查的Bland-Altman plot一致性分析

图 2

图 2 MDCT及CMRI关于左心功能检测结果的Pearson相关性分析

表1

表 1 MDCT和CMRI检查结果间差异分析及一致性检验 MDCT CMRI 差值 配对t检验 Pearson 95%一致性界限 t P r P EDV (mL) 133.91±42.10 129.79±39.16 4.28±23.40 0.691 0.490 0.779 0.000 -49.170~52.672 ESV (mL) 55.98±25.75 58.30±29.17 -2.19±20.03 0.575 0.566 0.703 0.002 -36.910~30.402 SV (mL) 80.97±33.98 75.15±29.03 5.10±23.75 1.256 0.211 0.503 0.049 -32.993~41.107 EF (%) 60.45±19.15 58.50±18.85 2.46±16.74 0.814 0.417 0.750 0.000 -14.872~19.782

表 1 MDCT和CMRI检查结果间差异分析及一致性检验

2.2 Killip分级与MDCT和CMRI检查结果的相关性研究对所有CAD伴心肌梗死患者使用Killip分级进行临床评估，两种检查数据间无统计学差异，将每位患者两检查结果EF值取均数，分析其与Killip分级的关系。单因素ANOVA分析显示各Killip分级间EF值存在差异(F=3.384)，配对检验(Tukey)表明Killip Ⅰ级与Killip Ⅲ~Ⅳ级间存在统计学差异(adj-P=0.044)，如图 3所示。
图 3

图 3 不同Killip分级与两检查结果间的差异

2.3 MDCT和CMRI对CAD患者心功能受损的诊断性分析根据Killip分级，将无心梗及Ⅰ级患者记为心功能正常组，Ⅱ~Ⅳ级组为心功能受损组。依据MDCT和CMRI检查EF值进行诊断性分析并构建ROC曲线，发现两项检查对CAD患者是否伴有心功能受损均有良好的诊断效力。见图 4、表 2。
图 4

图 4 MDCT和CMRI对CAD患者心衰的ROC曲线

表2

表 2 两项检查结果对患者临床心衰的诊断性分析 敏感性/% 特异性/% AUC cut-off值 Youden指数 Z P CMRI 69.39 81.82 0.798 54.4 0.512 6.472 0.000 MDCT 75.51 81.27 0.825 55.1 0.568 7.228 0.000

表 2 两项检查结果对患者临床心衰的诊断性分析

2.4 MDCT和CMRI检查结果联合试验对CAD患者心功能受损的诊断性分析将两种检查结果的EF值依据各自cut-off值转换为二分类变量，即大于cut-off值记为阴性，反之记为阳性，进行并联(一项阳性即为阳性)及串联(两项均为阳性即为阳性)试验。两检查结果并联试验敏感性有所提升(81.63%)，但特异性下降(77.27%)，准确度为79.57%。见表 3。
表3

表 3 MDCT和CMRI检查结果联合试验对CAD患者心功能受损的诊断性分析 敏感性 特异性 阳性预测值 阴性预测值 阳性似然比 阴性似然比 准确度 误诊率 漏诊率 串联试验 61.22% 90.91% 0.882 0.678 6.735 0.427 75.27% 9.09% 38.78% 并联试验 81.63% 77.27% 0.800 0.791 3.592 0.238 79.57% 22.73% 18.37%

表 3 MDCT和CMRI检查结果联合试验对CAD患者心功能受损的诊断性分析

3 讨论MRI被认为是心脏成像技术各指标的参考标准，特别是用于心室功能评估，MRI可提供高分辨率的空间和时间成像，对心室功能进行客观、可重复的评估^[8]，而包括MRI及CT的心脏影像学技术在评估收缩功能参数时，需要在整个心动周期中进行图像采集，可以通过包括全部心动周期的(包括收缩末期和舒张末期)RR循环成像的前瞻性触发技术或全周期回顾性门控技术来完成。这些图像采集技术可以同时评估左心功能和冠状动脉解剖结构。左室容量的评估可以基于RR间期每5%或10%重建。因此，确定了收缩末期和舒张末期，基于阈值自动分割测量出左室收缩末期和舒张末期容积，计算得到LVEF等心功能指标。
上述影像学技术作为非介入手段评估心脏解剖结构及功能，已得到迅猛发展。本研究比较了两种不同的影像学方法获得的与左心室功能相关的数据。首先，对两检查结果相关性和一致性分析发现，MDCT与CMRI的EF、EDV和ESV值之间存在非常好的相关性和一致性。其次，MDCT的舒张末期影像学呈像水平处于最佳状态，因此，心内膜边界描绘更清晰，MDCT-CMRI检查在EDV值上的相关性及一致性更好，然而，对于ESV，在确定心内膜边界时，收缩末期成像质量下降且产生了误差，因而相关性及一致性降低。曾有研究^{[9, 10]}对患者采用MDCT分段重建算法进行了左心室功能和容量评估，并将结果与近两个月内获得的2DE结果进行了比较，通过双盲研究评估了2DE和MDCT结果，与2DE相比，从MDCT获得的用于评估左心室功能和大小的数据在可重复性和一致性方面更好。在本研究中，尽管在MDCT和CMRI数据之间的EF、ESV和EDV值中得到了良好的相关性和一致性，但在SV值中只有中度的相关性，一致性也较差，与Kara等^[11]的研究结果一致，这与呈像原理、系统误差及运算软件间存在密不可分的联系。另有研究，使用MDCT半自动分析软件，将获得的30例冠心病患者的左心室容积和功能分析结果与CMRI结果进行了比较，发现二者具有良好的相关性^{[12, 13]}，该实验充分验证了本研究的结论，CT和MRI联合可作为CAD患者心功能评价的参考标准。有****对心功能不全患者进行了MDCT、超声心动图、SPECT和CMRI检查，观察到运用MDCT进行的心功能分析比超声心动图、SPECT及CMRI更准确^{[14, 15]}。正如本研究中对两项检查结果关于CAD并发心衰的诊断性试验，发现尽管两检查方式对心功能均有较高的诊断价值，但MDCT的诊断效能优于CMRI。鉴于两检查方法特异性较高，但敏感性并不理想，本研究进行了联合试验，发现并联试验可提高阳性检出率，但降低了检验特异性，然而总体准确率有所提高。
综上，MDCT和CMRI是可用于评估心脏结构和功能的非介入性成像方式，两种检查结果存在较高的一致性，在诊断CAD患者临床心功能障碍方面均有较高的敏感性和特异性，两者联合可提高诊断准确度至近80%。

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