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(xiàng)基本資料，包

2、括身高、體重、體表面積和心率。本實(shí)驗(yàn)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(jì)算左心房和左心室的容積和體積。通過與時間關(guān)系的運(yùn)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(jì)算左心房、左心室各功能參數(shù)。使用

3、統(tǒng)計(jì)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(yàn)來測試回歸方程式中各項(xiàng)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(shí)驗(yàn)方法的一致性和可靠性，包括：實(shí)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(yàn)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(xiàng)目運(yùn)動員、耐力項(xiàng)目運(yùn)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(yùn)動員（力量項(xiàng)目組），6名長跑運(yùn)動員（耐力項(xiàng)目組）及6名非體育運(yùn)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(jì)軟件包單因素分析耐力項(xiàng)目組、力量項(xiàng)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(xiàng)目組、力量項(xiàng)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(xiàng)目組、力量項(xiàng)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(jì)分析后發(fā)現(xiàn)，力量項(xiàng)目組和耐力項(xiàng)目組舒張末期質(zhì)量顯著高于對照組。力量項(xiàng)目組和耐力項(xiàng)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(xiàng)目組和耐力項(xiàng)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(xiàng)目組和耐力項(xiàng)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(xiàng)目組

12、顯著厚于對照組，且于左心室尖端部位則是力量項(xiàng)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(xiàng)目組和耐力項(xiàng)目組舒張末期質(zhì)量指數(shù)顯著高于對照組。力量項(xiàng)目組與耐力項(xiàng)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(xiàng)目組與耐力項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)目組左心室心尖和中層顯著厚于對照組。
　　4.對比耐力項(xiàng)目組、力量項(xiàng)目組以及對照組泵血功能各參數(shù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)力量項(xiàng)目組和耐力項(xiàng)目組舒張末期容積顯著高于對照組，并且耐力項(xiàng)目組顯著高于力量項(xiàng)目組。力量項(xiàng)目組與耐力項(xiàng)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(xiàng)目組與耐力項(xiàng)目組皆顯著高于對照組。力量項(xiàng)目組與耐力項(xiàng)目組心收縮末期容積(ESV)均顯著高于對照組。力量項(xiàng)目組與耐力項(xiàng)目組最高射血率顯著高于對照組。力量項(xiàng)目組和耐力項(xiàng)目組最高填充率顯著高于對照組。耐力項(xiàng)目組的每搏輸出量顯著高于力量項(xiàng)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(xiàng)目組、力量項(xiàng)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(jì)分析后，獲得結(jié)果發(fā)

15、現(xiàn)耐力項(xiàng)目組與力量項(xiàng)目組螺旋形肌束比例均顯著高于對照組。力量項(xiàng)目組與耐力項(xiàng)目組環(huán)狀肌束比例則是顯著低于對照組。力量項(xiàng)目組與耐力項(xiàng)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(xiàng)目組與耐力項(xiàng)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(yùn)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(jì)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動訓(xùn)練的特點(diǎn)；力量運(yùn)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(yùn)動訓(xùn)練