多模態(tài)磁共振評價左心功能及心肌組織結(jié)構(gòu)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(shù)的方法，對30名健康志愿者的左心房及左心室容積變化進(jìn)行研究，并初步探討左心生理狀態(tài)下的各種功能參數(shù)及之間的相關(guān)性，進(jìn)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(diào)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(shù)據(jù)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(shù)(imcontourm)進(jìn)行輪廓界定，根據(jù) Simpson’s rule計算左心房和左心室的容積和體積。通過與時間關(guān)系的運算得到體積時間關(guān)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(nèi)左心房、左心室體積變化率，計算左心房、左心室各功能參數(shù)。使用

3、統(tǒng)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(guān)性。首先將各參數(shù)(身高、體重、體表面積、心率)設(shè)為自變量，左心房、室功能參數(shù)設(shè)為因變量，進(jìn)行多元回歸分析。由分析結(jié)果我們可以得到每個左心房室功能參數(shù)和自變量的數(shù)學(xué)關(guān)系，使用t檢驗來測試回歸方程式中各項系數(shù)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(shù)個數(shù)。利用最小子集回歸分析在所有可能的自變量所建構(gòu)出的模型中找出最適當(dāng)?shù)哪Ｐ?/p>

4、進(jìn)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(fù)掃描、兩名技師界定操作的誤差的對比研究。
　　結(jié)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(shù)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(qū)間。
　　2.評估左心房和左心室功能參數(shù)的相關(guān)性結(jié)果證明，左心房功能參數(shù)CV、LAmin、LAPER與左心室各收縮舒張功能參數(shù)有顯著相關(guān)性。
　　3.左心房和左心室功能參數(shù)(LVM，CO，

6、LAmin，LAmax，RV，LVPFRt，LAPERt)和體表面積、體重、身高、心率等參數(shù)均存在不同程度的相關(guān)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(fù)掃描、兩名技師界定操作的誤差的對比結(jié)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(jié)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(shù)分析的方法，并且驗證了左心房和左心室功

7、能參數(shù)的相關(guān)性以及左心房、左心室功能參數(shù)和體表面積、體重、身高、心率等參數(shù)存在的相關(guān)性。
　　第二部分多模態(tài)磁共振對左心心肌組織結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形態(tài)、泵血功能、心肌組織排列與心肌本質(zhì)的差異程度，探討磁共振在評價心臟結(jié)構(gòu)形態(tài)、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(jìn)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(yè)健康學(xué)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(shù)據(jù)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(xù)成像(cine imagi

9、ng)，所得連續(xù)影像經(jīng)分析后可得心臟結(jié)構(gòu)形態(tài)與泵血功能的相關(guān)影像參數(shù)。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(jìn)行影像處理。彌散張量數(shù)據(jù)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(zhì)量、心舒張末期容積(EDV)、心

10、收縮末期容積(ESV)、射血分?jǐn)?shù)(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(zhì)情況。使用SPSS16.0統(tǒng)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(tài)結(jié)構(gòu)、心臟泵血功能及心肌結(jié)構(gòu)各參數(shù)相關(guān)性，并以志愿者的體表面積校正并評價其相關(guān)性，組間差異使用方差分析，以P值＜0.05有顯著性差異。
　　結(jié)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(jié)構(gòu)形態(tài)各參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)，力量項目組和耐力項目組舒張末期質(zhì)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(cè)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(cè)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(tài)學(xué)參數(shù)進(jìn)行了體表面積校正后發(fā)現(xiàn)：力量項目組和耐力項目組舒張末期質(zhì)量指數(shù)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(cè)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(cè)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(shù)經(jīng)統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)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(jīng)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?jǐn)?shù)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(fā)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)經(jīng)由統(tǒng)計分析后，獲得結(jié)果發(fā)

15、現(xiàn)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(huán)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(huán)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(huán)狀肌束比例中則是顯著低于對照組。上述所有指標(biāo)兩組運動組間則沒有顯著差異。在心肌纖維本質(zhì)的部分，示蹤 ADC與各向異性分?jǐn)?shù)(FA)的數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)三組受試者間

16、并無顯著差異。
　　結(jié)論:
　　本研究發(fā)現(xiàn)運動員經(jīng)專業(yè)訓(xùn)練可以促使心肌結(jié)構(gòu)與心臟泵血功能產(chǎn)生適應(yīng)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(yōu)于另外兩組，左心室壁厚度增厚是其主要因素，此結(jié)果符合其運動訓(xùn)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(xiàn)增加趨勢，因此增加心舒張末期容積(EDV)以補(bǔ)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(xùn)練