基于磁共振应变分析及体表心电成像技术对冠心病缺血心肌的无创评估及精准定位

Coronary artery disease (CAD) is a severe health hazard with increasing morbidity and high mortality. The prognosis of patients depends on the degree of myocardial ischemia and myocardial viability. One of the decisive factors of coronary heart disease treatment is to save the ischemic but viable myocardium. Therefore, the detection and differential diagnosis of the ischemic myocardium become significant. There are many ways to assess myocardial ischemia and myocardial viability, including coronary angiography (CAG), single photon emission computed tomography (SPECT), and positron emission tomography (PET), but there are limitations and harmfulnesses. Once the myocardium ischemia exists, its movement and electrophysiological state will change. This project intends to use cardiac magnetic resonance (CMR) strain technology and noninvasive electrocardiographic imaging (ECGI) to obtain the information of myocardial motion and electrophysiology and to integrate them. We are trying to use an animal model of myocardial infarction and clinical case study to explore the correlation between the two kinds of information of myocardium. If we succeed, we can truly realize the goal of noninvasive assess and precise positioning of ischemic myocardium, thereby improving the diagnosis and prognosis of CAD.

冠心病发病率高、危害大，冠心病患者的预后并非单纯取决于冠脉狭窄程度而更重要的是取决于缺血心肌是否存活，挽救存活的缺血心肌才是冠心病治疗的关键之一。因此，检测存活的缺血心肌意义重大。目前冠心病评估心肌缺血及其活性的手段多样，如冠状动脉造影、心肌核素成像等，但均存在一定的局限性及有创性。心肌一旦缺血，其运动及电生理状态都将发生改变。本项目拟利用心脏磁共振应变分析技术与体表心电图成像技术，将获得的心肌运动信息与心电信息相整合，以心肌梗塞动物模型及临床病例研究验证两者的相关性，最终形成一种应变-心电一体化的评估系统。本项目的研究成功，将真正实现对缺血心肌的精准定位及无创性评估，从而提高冠心病的诊疗与预后评估水平。

背景：心脏磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）作为无创的一站式影像学检查技术，是评价心肌射血分数的金标准，但射血分数不能反映早期心功能障碍。近几年发展起来的CMR 特征追踪技术的临床应用与日俱增，基于常规的电影序列即可实现心肌应变分析。心肌应变对早期的心功能障碍反应较为灵敏，且随着后处理软件的成熟，CMR-FT可简便快速地实现心肌应变分析，并在心脏疾病的功能与预后评估方面较好应用。.主要研究内容：（1）建立了各年龄组健康成人（青年人、中年人及老年人）的心肌应变参数数据库；（2）基于CMR的心肌应变参数对非缺血性心肌病的诊断和预后预测价值，以及瘢痕定量与冠心病患者并发室性心律失常的关系；（3）人工智能技术对肥厚型心肌病心肌纤维化及室性心律失常的鉴别价值；（4）CMR结合病理组织学深入探究猪心肌梗死后心功能变化和心肌纤维化的相关性。.重要结果：（1）共53例志愿者纳入最后统计，青年组、中年组、老年组之间的整体周向应变和整体径向应变无明显差异，老年组整体纵向应变绝对值更高，可能与老年组的人数相对少有关系；（2）心肌应变参数大大提高了对非缺血性心肌病患者的诊断及预后预测价值，如急性心肌炎、左心室心肌致密化不全、肥厚型心肌病、心肌淀粉样变性等；另外，CMR延迟强化量化的心肌瘢痕质量对慢性心肌梗死后恶性心律失常发生的预测价值，有望成为心肌梗死后患者预后评估的另一项预测指标；（3）利用人工智能技术，探究了放射组学对肥厚型心肌病患者心肌纤维化及室性心律失常的鉴别价值，扩宽了心脏磁共振的应用范围；（4）课题组成功构建了猪心肌梗死模型，发现心梗猪心功能随着时间推移，呈现明显减低的趋势，LGE的质量随时间延长而呈现增加，但是LGE%总体维持稳定状态。.关键结论：基于CMR电影图像的心肌应变参数对非缺血性心肌病有很好的诊断及预后预测价值；通过心梗猪造模发现，心功能随着心梗状态的延迟而逐渐降低。另外，利用人工智能方法，提示放射组学对肥厚型心肌病患者心肌纤维化及室性心律失常有较好的鉴别价值，扩宽了心脏磁共振的应用范围。