Summary
心房功能与应变和应变率有关。本研究使用心脏磁共振特征跟踪（CMR-FT）技术来量化阵发性心房颤动个体的左右心房整体和节段纵向应变和应变率。
Abstract
心房颤动（AF）是最常见的心律失常形式。心房重塑被认为是心房颤动存在和发展的最关键机制。此外，心房重塑可导致左心房 （LA） 扩大和功能障碍，导致血栓形成和心力衰竭。左心房劳损和劳损率的功能改变发生在结构改变之前，与结构重塑和左心房纤维化密切相关。这些参数是心房功能的敏感生物标志物。心脏磁共振特征跟踪（CMR-FT）是一种新颖的非侵入性后处理技术，可以评估左心房劳损和劳损率。本研究使用 CMR-FT 评估阵发性心房颤动患者的双侧心房劳损率。使用分段分析评估每个节段应变的修饰。在现有的应变成像技术中，CMR-FT被推荐用于心房应变临床评估中的非侵入性评估。此外，它是一种灵活的参数测量，具有良好的重现性、高软组织分辨率，并且基于标准电影平衡稳态自由精度（bSSFP）长轴图像进行后处理，而无需新的序列采集。
Introduction
心房颤动 （AF） 是最常见的快速性心律失常，其患病率随着年龄的增长而增加。根据研究，心房重塑与心房颤动的发展密切相关，可以增加心房性心肌病的影响2。左心房（LA）的功能是亚临床心脏疾病的关键指标和生物标志物3。LA 功能可提供反映舒张功能障碍4 的重要诊断价值，并确定心房颤动 （AF） 的发作、病程和预后5。
心房功能可分为储液器、导管和增压泵功能，分别对应心室收缩、舒张早期和舒张晚期。储库功能对应于心房在收缩期3时从肺静脉接收血流到最大容量。在心室舒张早期，房室瓣打开，使心房成为血液从心房流向心室的管道3.当进入舒张后期时，心房在增压泵阶段积极收缩以完成心室充盈3。心室的不规则形态和功能可直接引起心房循环的改变。评估该功能的变化对于理解全心生理和血流动力学的机制至关重要。此外，左心房扩大与各种心血管疾病的不良预后有关6。形态学标志物对心室和心房功能障碍的敏感性低于功能性应变指标。已有研究表明，左心房劳损和劳损率的变化发生在结构改变之前，与左心房的结构重塑和心肌纤维化密切相关7，8。
早期心房应变评估主要基于超声心动图斑点追踪9，10。心脏磁共振 （CMR） 成像可以提供增强的空间分辨率、组织对比度和更精确地描绘心房壁周边。心脏磁共振特征跟踪 （CMR-FT） 已被用于评估心室劳损，后来应用于心房3。这种方法在心房功能的监测中变得越来越普遍。研究表明，左心房功能是射频消融后心房颤动 （AF）、卒中和 AF 复发的独立预后因素10，11，12，13，14，15。虽然通过MRI对右心房（RA）进行应变评估并不常见，但Esra等人发现，在定期心房扑动和心房颤动（AF）的个体中，RA的储液器和增压泵功能显着降低16。此外，节段性应变分析有助于研究区域心房功能或重塑的变化。本研究为左右心房CMR-FT及节段应变和应变率提供了技术方案。
Protocol
本研究程序严格遵守吉林大学中日协和医院人类研究伦理委员会（第2021092704号）制定的规则。在射频消融术之前，所有心房颤动患者都需要进行CMR。因此，我们的研究并没有给患者带来增加的负担。加入右心室两腔cine bSSFP序列，将每次检查时间延长2 min。在测试之前，获得每个受试者的书面知情同意。拒绝进一步序列的患者从实验中剔除。检查期间图像质量差或心房颤动（AF）的患者也被排除在外。
1. 扫描前的准备
- 检查患者信息：准确测量患者的心率、血压、体重和身高。值班医师根据健康史和其他补充检查制定介绍顺序，并根据实际情况确认对分析的快速调整。
- 排除有 MRI 禁忌证的患者，包括 eGFR ≤ 30 mL/min/1.73 m2 的肾功能不全、心脏植入式电子设备、植入金属设备、电子人工耳蜗植入等。
- 将患者置于仰卧位，头部向上，双臂两侧。由于检查时间长，请勿将上肢抬高至头顶。
- 清洁皮肤并根据制造商的说明放置电极。确保非金属心电图电极正确放置在前胸壁表面，以获得精确的心电图门控。需要精确的R波来减少CMR伪影。
注意：连接心电图电极后，患者的心电图实时显示在计算机上，以测量R波。如果 R 波不够清晰，则重新定位患者胸部的电极。 - 将 16 通道心脏线圈齐平至肩胛骨上边缘。确保线圈与心脏对齐并放置在左侧。
- 要求患者在呼气结束时屏住呼吸，并要求他们保持相同的呼吸运动幅度，以确保扫描位置的一致性。屏气持续时间为10-18秒。为患者提供了足够的呼吸训练时间。在检查过程中，记录了心率和屏气时间。
2. CMR 扫描
- 使用三平面定位方法定位长轴电影图像[左心室 （LV） 的两腔、三腔和四腔视图] 和心室的短轴视图（即覆盖整个左心室）。定位过程见 图1 。
- 获取心脏横向、矢状和冠状切片中的正交多层定位器（图 1A）。
- 通过从横向图像中选择心室中间的横向切片来获得双腔定位器。在横向图像上垂直设置一个切片，平行于隔膜，并通过LV的顶点（图1B）。
- 通过将切片垂直放置在通过心脏顶点和二尖瓣中心的两腔定位器上来获取四腔定位器（图 1C）。
- 通过将切片垂直放置在四腔室和双腔室定位器上来获取短轴定位器。该切片应垂直于四腔室定位器上的隔膜，并与双腔定位器上的长轴成直角（图1D）。
- 基于上述本地化工具，生成以下标准视图。
- 获得四室视图。切片（定位线）将自动出现，然后将切片穿过 LV 的中心并垂直定位在短轴定位器的隔膜上。将切片穿过心脏的顶点，并调整到双腔定位器上的二尖瓣中心，以获得四腔视图。单击“ 应用 ”以获取四室视图（图1E）。
- 获得双室视图。在短轴定位器上，将切片平行于隔膜放置，并将其调整到LV的中心。在四室视图上，将切片平行于隔膜放置，并通过左心室的顶点（图1F）。
- 获得三腔室视图：将切片穿过主动脉中心和左心房放置在短轴定位器上。确保切片穿过四腔室视图上LV的顶点（图1G）。
- 获取短轴视图。将切片垂直放置在隔膜上，并在四腔视图中平行于二尖瓣环。然后，在两室视图上左心室顶点和二尖瓣环中心之间的连接线上垂直排列切片（图1H）。
- 通过将切片平行于隔膜并将切片移动到短轴视图上的 RV 中心，获得右心室 （RV） 的双腔视图。在四室视图上平行于隔膜放置切片，然后将切片移动到 RV 的中心。不要将LV切成几部分（图1I）。
- 在 3.0-T MR 扫描仪上使用回顾性 ECG 门控 bSSFP 序列，获取左心室和右心室两腔和四腔视图、左心室三腔视图和左心室短轴视图的 CMR 电影序列。
- 使用主要参数设置如下：矩阵 = 192 x 192，视场 （FOV） = 340 mm x 340 mm，重复时间 （TR） = 3.0 ms，回波时间 （TE） = 1.7 ms，翻转角度 （FA） = 45°-55°，时间分辨率 = 30-55 ms，切片厚度 = 8 mm，切片间隙 = 2 mm。
注意：在CMR成像期间，所有患者都应处于窦性心律。
- 使用主要参数设置如下：矩阵 = 192 x 192，视场 （FOV） = 340 mm x 340 mm，重复时间 （TR） = 3.0 ms，回波时间 （TE） = 1.7 ms，翻转角度 （FA） = 45°-55°，时间分辨率 = 30-55 ms，切片厚度 = 8 mm，切片间隙 = 2 mm。
3. 心室和心房功能分析
- 心室功能分析
- 单击 PACS，然后输入患者 ID，并使用 搜索当前患者 查找图像。接下来， 单击检索将 图像传输到心血管后处理工作站。使用功能多平面模块（ 多平面 心室功能分析）分析心室功能。
- 选择心室的短轴电影，然后单击检测 ED/ES阶段的左心室/右心室轮廓。
注意：收缩末期 （ED） 和舒张末期 （ES） 心室、心内膜和心外膜的轮廓在所有切片中并自动追踪。左心室腔包括心室流出道。如果自动识别不准确，则应手动调整。心血管后处理工作站自动计算左心室射血分数 （LVEF）、左心室舒张末期容积 （LVEDV）、左心室收缩末期容积 （LVESV）、左心室舒张末期容积指数 （LVEDVI）、左心室收缩末期容积指数 （LVESVI）、右心室射血分数 （RVEF）、右心室舒张末期容积 （RVEDV）、右心室收缩末期容积 （RVESV）、右心室舒张末期容积 指数 （RVEDVI） 和右心室收缩末期容积指数 （RVESVI）。
- 左心房功能分析
- 使用 组织跟踪（特征跟踪） 模块测量 LV 的四室、三室和两室电影 CMR 图像中的 LA 体积和应变。
- 手动勾勒左心房收缩期和舒张期末端的心内膜和心外膜左心房（LA）边界（图2）。
- 从 LA 轮廓中排除肺静脉和左心耳。
- 轮廓完成后，确保 ROI系列（段号选择键） 显示为6（LV的四室和双室CMR电影图像分别分为六个段）。
- 单击“ 执行应变分析 ”按钮，软件可在整个心动周期（25帧/心动周期）内自动跟踪屏幕上的像素。
- 确保软件自动计算左心房容积/时间曲线、全局和节段应变以及拉伤率。
- 使用容积/时间曲线获得左心房最大容积 （LAVmax）、左心室舒张早期左心房活动收缩前容积 （LAVpre-A） 和左心房最小容积 （LAVmin）。计算 LA 总、被动和主动排空分数 （EF），如下所示19：
- 从左心房的应变曲线（图2）获得收缩期（Sls）和主动应变（Sla）的全局纵向应变峰值，并计算SLS和Sla之间的差异作为被动应变（Sle）19。
- 从应变率曲线19 中获取左心室收缩期左心房的峰值应变率 （SR）（曲线上的第一个正波峰值）、左心室舒张早期的峰值应变率 （SRe）（曲线上的第一个负波峰值）和左心室舒张后期的峰值应变率 （SRa）（曲线上的第二个负波峰值）。
- 右心房功能分析
- 使用 组织跟踪（特征跟踪） 模块和四室和双室 RV 电影 CMR 图像获得正确的心房体积和应变。
- 手动勾勒右心房收缩和舒张期末端的心内膜和心外膜右心房（RA）边界（图3）。
- 从 RA 轮廓中排除腔静脉和右心耳。
- 后续步骤与步骤 3.2.4 和 3.2.6 相同。
- 使用步骤3.2.3和3.2.5获取右心房的功能参数。
Representative Results
从 2020 年 7 月到 2021 年 8 月，评估了 243 名在我们医院接受 MRI 扫描的人，最终招募了 71 名接受 CMR 成像的 AF 患者进行本研究。根据以下标准排除患者：经CMR检查确诊的非缺血性心肌病，如肥厚型心肌病、扩张型心肌病和心肌淀粉样变性（n = 11）;心肌梗塞（n = 8）;由于电影上严重的CMR伪影（n = 2），图像质量不合格;持续性 AF （n = 23） 和 CMR 期间的 AF （n = 6）。最后，选择21例接受窦性心律MRI扫描的阵发性心房颤动患者进行研究。对照组由19名年龄和性别匹配的CMR正常个体组成。 表1 总结了阵发性心房颤动患者和对照组的基线人口统计信息。
所有CMR图像均上传到心脏病学后处理工作站，由两名具有5年以上后处理专业知识的放射科医生进行分析。两位放射科医生对数据求平均值，并在有显着差异的情况下重新测量数据。除左心室和右心室功能的标准特征外，还检查了左右心房功能的参数。心房应变参数包括水库、导管和增压泵阶段的纵向应变和应变率（图 2 和 图 3）。除了全局纵应变外，我们还对四腔和双腔视图进行了节段（6段）应变参数分析，以评估AF对各节段心房纵应变的影响。结果表明，AF组储层阶段左右心房的整体纵应变明显低于对照组（图4）。在四室和两室视图中，储层阶段左心房各段的纵向应变明显低于对照组（图5）。
图 1：三平面定位图示。 （A） 正交多层定位器;（B） 定位和双室定位器;（C） 定位和四室定位器;（D）切片位置和短轴定位器;（e） 定位和四室视图;（f） 定位和两室视图;（g） 定位和三室视图;（H） 定位和短轴视图;（I）右心室的定位和两腔视图。请点击此处查看此图的大图。
图 2：使用来自四室、三室和两室电影 CMR 图像的 CMR 特征跟踪测量左心房纵向应变和应变率。 （A-F） 从四室、三室和两室电影 CMR 图像跟踪舒张和收缩期末端的左心房心内膜和心外膜边界。（G-H）左心房应变和应变率曲线表示3个LA函数：心房储液器功能（Sls：收缩期全局纵向应变峰值;SRs：收缩期应变率），导管功能（SLE：被动应变;SRe：舒张早期心房劳损率），增压泵功能（Sla：活动性劳损;SRa：舒张期晚期心房劳损率）。请点击此处查看此图的大图。
图 3：使用来自四室和两室电影 CMR 图像的 CMR 特征跟踪测量的右心房纵向应变和应变率。 （A-D）从四室和两室电影CMR图像中跟踪舒张和收缩期末端的右心房心内膜和心外膜边界。（E-F）右心房的应变和应变率曲线表示3个RA函数：心房储液器功能（Sls：收缩期整体纵向应变峰值;SRs：收缩期应变率），导管功能（SLE：被动应变;SRe：舒张早期心房劳损率），增压泵功能（Sla：活动性劳损;SRa：舒张期晚期心房劳损率）。请点击此处查看此图的大图。
图4：储层阶段AF组和对照组左右心房的整体纵向应变比较。 （A）AF组储层阶段左心房整体纵向应变显著低于对照组（53.17% vs 33.59%，P < 0.05）。（B）AF组储层阶段右心房整体纵向应变显著低于对照组（49.99% vs 38.08%，P < 0.05）。心房颤动：心房颤动。 请点击此处查看此图的大图。
图5：左心房在六节的四室和两室视图中的纵向应变比较 。 （A）储藏期左心房四腔六节段纵向应变明显低于对照组。（B）储藏期左心房两室六节段纵向应变显著低于储藏期对照组。AF = 心房颤动。 请点击此处查看此图的大图。
表 1：AF 组和对照组的基线信息。请按此下载此表格。
Discussion
心脏磁共振特征跟踪 （CMR-FT） 是心肌劳损分析中最常使用的 MR 技术，因为它快速、简单且高效。通过测量心脏两个部位之间的位移和位移速度，可以利用CMR-FT获得的应变率来确定心房功能。应变以百分比表示，表示心肌18的比例曲率。
应变反映心肌的变形能力，应变率反映心肌的变形速度。在心室收缩期间，应变曲线迅速扩大，达到峰值，表明心房舒张期间心肌的最大变形。由于心房心肌的扩张，应变率曲线产生了正波。在此期间，心房的目的是保持回流血流，这表明心房的舒张功能。然后，二尖瓣或三尖瓣在早期心室舒张打开，血液迅速流入心室。此时心房体积和心肌变形减小，应变曲线迅速下降进入平台期。应变率曲线产生第一个负波，心房作为静脉血流入心室的途径。在心室舒张期晚期，心房收缩以将血液泵入心室，并且心肌纤维收缩。应变率曲线的心肌变形降低到基线水平，并形成第二次负波。到此阶段结束时，中庭容积已减少到最低水平19，20。
最近，已经证实心房功能是消融术后心房颤动、卒中和心房颤动复发的独立预测因子10，11，12，13，14，15。在一个无症状的多种族组中，Habibi等人发现较高的LA体积以及较低的被动和总LA排空分数与新发AF21的风险较高相关。一项研究发现，LA 的容量和功能特征与有卒中危险因素的老年患者 AF 的发生独立相关22.Habibi等发现，消融术后复发患者的术前LA应变较低3。此外，Inoue等人还检查了169名接受过射频消融术前的AF患者的基线MR，发现中风/短暂性脑缺血发作史与LA储液功能严重受损有关7。即使在 CHADS2 评分低的患者中，LA 应变降低仍然是卒中或短暂性脑缺血发作风险增加的潜在敏感标志物 15。
这些发现与我们的发现一致，即 AF 患者的 LA 和 RA 应变降低。在 AF 患者中，心房每个节段的应变减轻，表明所有节段都与心房重塑有关。需要更多的研究来确定不同心脏病患者心房的应变分布是否不同.应密切关注患者的呼吸训练，为CMR检查做准备。由于图像是在呼气期结束时拍摄的，因此应使用相同的呼吸范围以确保正确的定位。检查前，应将患者定位在合适的位置，以避免因移位而重新定位。
在 CMR 检查期间，应避免运动和易感性伪影，因为导致边界不清的伪影容易影响心房壁。在检查心室和心房伪影（尤其是 3.0T MR）时，应仔细考虑易感伪影。控制患者的心率和节律也很重要，因为异常的节律会阻止应变值可用。由于有必要分析两个心房的功能，因此在右心室两腔引入了电影序列，以提高右心房功能分析的准确性。与普通扫描相比，这是当前方法的一个特殊方面。在检查心房劳损时，必须手动划分心房舒张和收缩期的心内膜和心外膜。此时，应注意选择合适的阶段，并确保将心房附属物排除在心房轮廓之外。操作者必须根据经验估计心房舒张末期，在心动周期的 25 帧中，应选择心房容量最大的阶段。要获得平均值，应进行两次计算。如果观察到心内膜和心外膜之间存在显著差异，则应重新进行心内膜和心外膜的描绘。
超声心动图散斑跟踪、磁共振标记和 CMR-FT 是常见的应变方法。超声心动图散斑跟踪的概念与CMR-FT技术的概念相似。然而，由于空间分辨率低、超声声学窗口弱和可重复性等限制，该技术的有效性需要提高23.心肌应变的金标准是MR标记程序，这是高度可靠的。然而，图像采集和后处理是困难且耗时的过程。由于心房壁较薄，这种方法目前未用于心房应变分析。CMR-FT技术的开发不需要额外的序列。凭借高空间分辨率的电影图像和简单的后处理过程，它可用于评估心肌的整体和节段菌株24。此外，研究表明，CMR-FT记录的应变参数与MR标记兼容，证实了CMR-FT技术的可靠性23，24。此外，目前还提供一系列CMR-FT后处理工具。因此，由于缺乏一致的参考标准，研究之间的菌株数据可能会有很大差异。需要额外的大样本、多中心研究和更新的后处理软件来提供适当的参考标准。
如今，CMR-FT技术正被用于心房功能的研究。迫切需要机制研究来增加我们在临床实践中对房性心肌病的理解。因此，心房应变/劳损率作为心房成像生物标志物将在心房颤动 （AF） 的预测、诊断和预后评估中发挥至关重要的作用。
Disclosures
作者没有利益冲突需要声明。
Acknowledgments
不適用。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| CVI42 | Circle Cardiovascular Imaging (Canada) | ||
| MAGNETOM Spectra 3.0T | Siemens |
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