多模態磁共振評價左心功能及心肌組織結構的研究.pdf

1、第一部分磁共振對左心功能的評價研究
　　目的：
　　采用磁共振成像以及 Matlab影像工具箱所提供的影像輪廓界定函數的方法，對30名健康志愿者的左心房及左心室容積變化進行研究，并初步探討左心生理狀態下的各種功能參數及之間的相關性，進一步明確磁共振評價左心功能的潛在價值。
　　材料和方法:
　　30位健康的成年人志愿者，包括15位男性和15位女性。年齡分布由20到62歲，平均年齡32歲。并問卷調查各項基本資料，包

2、括身高、體重、體表面積和心率。本實驗采用1.5 T西門子磁共振完成圖像數據采集，主要使用 Matlab影像工具箱(Image Toolbox)所提供的影像輪廓界定函數(imcontourm)進行輪廓界定，根據 Simpson’s rule計算左心房和左心室的容積和體積。通過與時間關系的運算得到體積時間關系曲線。將體積時間曲線對時間作微分，可以得到時間體積變化率圖。通過心動周期內左心房、左心室體積變化率，計算左心房、左心室各功能參數。使用

3、統計軟件包 SPSS16.0分析左心房、左心室與身高、體重、體表面積、心率之間的相關性。首先將各參數(身高、體重、體表面積、心率)設為自變量，左心房、室功能參數設為因變量，進行多元回歸分析。由分析結果我們可以得到每個左心房室功能參數和自變量的數學關系，使用t檢驗來測試回歸方程式中各項系數是否會對因變量造成影響，如果沒有影響則將該自變量予以剔除，簡化方程式中自變數個數。利用最小子集回歸分析在所有可能的自變量所建構出的模型中找出最適當的模型

4、進行單因素回歸和多因素回歸分析，以P值＜0.05為有顯著差異。
　　同時對比我們的實驗方法的一致性和可靠性，包括：實際燒杯卡尺測量和軟件界定、自動界定與手動界定、同一技師兩次界定操作、同志愿者半年后重復掃描、兩名技師界定操作的誤差的對比研究。
　　結果:
　　1.通過左心室輪廓界定，獲得30例健康志愿者左心房、左心室體積時間圖和時間體積變化率圖。并由此得到左心房、左心室各功能參數包括：LASV、PE、 CV、 LAPF

5、R、LAPER、 LAmax、 LAmin、 CC、ME、 RV、 LAPFRt、LAPERt、CO、LVPER、LVPFR、LVPERt、LVPFRt、LVEDV、 LVESV、 LVSV、 EF、LVM的正常參考值，并評估其95％可信區間。
　　2.評估左心房和左心室功能參數的相關性結果證明，左心房功能參數CV、LAmin、LAPER與左心室各收縮舒張功能參數有顯著相關性。
　　3.左心房和左心室功能參數(LVM，CO，

6、LAmin，LAmax，RV，LVPFRt，LAPERt)和體表面積、體重、身高、心率等參數均存在不同程度的相關性。
　　4.燒杯卡尺測量和界定、自動界定與手動界定、同一技師兩次界定操作、同志愿者半年后重復掃描、兩名技師界定操作的誤差的對比結果顯示了較低的誤差率，這說明我們的方法具有良好的一致性和可靠性。
　　結論:
　　本研究成功的建立起一種心臟磁共振影像采集、輪廓界定和功能參數分析的方法，并且驗證了左心房和左心室功

7、能參數的相關性以及左心房、左心室功能參數和體表面積、體重、身高、心率等參數存在的相關性。
　　第二部分多模態磁共振對左心心肌組織結構和類型的研究
　　目的：
　　本研究旨在使用MRI分析力量項目運動員、耐力項目運動員與健康對照組間心臟結構形態、泵血功能、心肌組織排列與心肌本質的差異程度，探討磁共振在評價心臟結構形態、心臟泵血功能、心肌組織排列等方面的價值。
　　材料和方法:
　　對18位志愿者進行1.5 T

8、核磁共振(Signa, GE)檢查，其中包括6名舉重或健美運動員（力量項目組），6名長跑運動員（耐力項目組）及6名非體育運動專業健康學生（對照組）。建立心電門控，在心電圖中RR波間隔視為一次心動周期，如此可確保每次心動周期所取得的數據都是相同的心電相位。以定位影像(localizers)采集心臟四腔室(four-chamber view)與短軸(short-axis view)影像。以四腔室與短軸影像平面做連續成像(cine imagi

9、ng)，所得連續影像經分析后可得心臟結構形態與泵血功能的相關影像參數。所得心臟影像分別使用MASS（GE Medical System, Milwaukee, WI）軟體分析左心室腔短軸影像，并使用分析模式處理軟件diffusion tensor imaging進行影像處理。彌散張量數據也使用MASS（GE Medical System, Milwaukee, WI）分析左心室腔短軸影像，取得舒張期心肌質量、心舒張末期容積(EDV)、心

10、收縮末期容積(ESV)、射血分數(EF)、最高射血率(PER)與最高填充率(PFR)。使用Cardiac DTI分析方法取得心肌組織排列與心肌本質情況。使用SPSS16.0統計軟件包單因素分析耐力項目組、力量項目組和對照組三組之間心肌形態結構、心臟泵血功能及心肌結構各參數相關性，并以志愿者的體表面積校正并評價其相關性，組間差異使用方差分析，以P值＜0.05有顯著性差異。
　　結果:
　　1.耐力項目組、力量項目組以及對照組三

11、組的年齡、身高、體重與體表面積均無顯著性差異。
　　2.對耐力項目組、力量項目組以及對照組心臟結構形態各參數進行統計分析后發現，力量項目組和耐力項目組舒張末期質量顯著高于對照組。力量項目組和耐力項目組左心室尖端、中層與基底部的心舒張末期側壁與室間隔厚度顯著高于對照組。力量項目組和耐力項目組左心室中層與基底部收縮末期側壁厚度顯著高于對照組。力量項目組和耐力項目組左心室中層在心收縮末期室間隔厚度顯著高于對照組。在基底部位僅有耐力項目組

12、顯著厚于對照組，且于左心室尖端部位則是力量項目組顯著厚于對照組。
　　3.對上述形態學參數進行了體表面積校正后發現：力量項目組和耐力項目組舒張末期質量指數顯著高于對照組。力量項目組與耐力項目組左心室心尖部、中部或基底部的心舒張末期側壁厚度顯著厚于對照組。力量項目組與耐力項目組左心室心尖部、中層或基底部在心舒張末期室間隔厚度顯著高于對照組。對于心收縮末期側壁厚度，耐力項目組在左心室中層與基底部厚度顯著高于對照組，而力量項目組僅在左心

13、室基底部顯著厚于對照組。對于心收縮末期室間隔厚度，耐力項目組在左心室心尖、中層與基底部均顯著厚于對照組;力量項目組左心室心尖和中層顯著厚于對照組。
　　4.對比耐力項目組、力量項目組以及對照組泵血功能各參數經統計分析后發現力量項目組和耐力項目組舒張末期容積顯著高于對照組，并且耐力項目組顯著高于力量項目組。力量項目組與耐力項目組的心收縮末期容積(ESV)顯著高于對照組。經體表面積校正后，在心舒張末期容積(EDV)、心收縮末期容積(E

14、SV)、心舒張末期容積(EDV)方面，力量項目組與耐力項目組皆顯著高于對照組。力量項目組與耐力項目組心收縮末期容積(ESV)均顯著高于對照組。力量項目組與耐力項目組最高射血率顯著高于對照組。力量項目組和耐力項目組最高填充率顯著高于對照組。耐力項目組的每搏輸出量顯著高于力量項目組與對照組。在射血分數方面，三組間并未有顯著性差異存在。
　　5.對比耐力項目組、力量項目組與對照組的心肌彌散張量影像，發現所有數據經由統計分析后，獲得結果發

15、現耐力項目組與力量項目組螺旋形肌束比例均顯著高于對照組。力量項目組與耐力項目組環狀肌束比例則是顯著低于對照組。力量項目組與耐力項目組在心尖部位螺旋形肌束比例顯著高于對照組;而在環狀肌束比例中則是顯著低于對照組，力量項目組與耐力項目組于左心室中層螺旋形肌束比例顯著高于對照組;而在環狀肌束比例中則是顯著低于對照組。上述所有指標兩組運動組間則沒有顯著差異。在心肌纖維本質的部分，示蹤 ADC與各向異性分數(FA)的數據經統計分析發現三組受試者間

16、并無顯著差異。
　　結論:
　　本研究發現運動員經專業訓練可以促使心肌結構與心臟泵血功能產生適應性變化。耐力運動員的心舒張末期容積(EDV)與每搏輸出量(SV)優于另外兩組，左心室壁厚度增厚是其主要因素，此結果符合其運動訓練的特點；力量運動員雖心舒張末期容積(EDV)有顯著提升，但每搏輸出量(SV)并未呈現增加趨勢，因此增加心舒張末期容積(EDV)以補償室壁向心增厚所壓縮的室腔空間。此外，心肌組織再分布的比例，并不受運動訓練