用于非缺血性心脏病患者心外膜脂肪组织定量的多参数算法

摘要

本文介绍了一种利用非增强CT定量心外膜脂肪组织的方案，为临床和科研应用提供了一种快速、经济且无需对比剂的替代心脏磁共振成像的方法。

摘要

心外膜脂肪组织（EAT）是一种具有活性的内分泌和旁分泌器官，参与心血管疾病的发病过程。尽管心脏磁共振成像（CMR）是量化EAT体积（EATV）的参考标准，但其临床应用受到限制。非增强胸部CT（NCCT）在放射学中广泛应用，具有作为替代方法的潜力。虽然冠状动脉CT血管造影（CCTA）可改善EAT与心肌边界的分辨，但其应用受限于对比剂过敏风险和辐射暴露增加。本研究旨在评估NCCT在EATV测量方面相对于CMR的可行性。我们纳入了120例在单次住院期间同时接受NCCT和CMR检查的非缺血性心脏病患者。采用基于CMR的容积分析法和基于NCCT的灰度阈值分割法测量EATV。在两种成像方式上，分别于六个解剖部位（左/右房室沟、前/后/上室间沟以及右心室游离壁）定量测量EAT厚度。通过统计分析比较体积和厚度的测量结果。基于NCCT阈值分割所得EATV与CMR容积法相比无显著差异（P > 0.05）。同样，所有六个部位的EAT厚度测量值在NCCT与CMR之间均无显著差异（所有P > 0.05）。基于NCCT的灰度阈值分割法提供的EATV测量结果与CMR参考标准相当。这证实NCCT是一种快速、经济且临床可行的准确量化EAT的替代方法。

引言

非缺血性心脏病患者的症状和体征多种多样，常被误诊为非心脏性疾病。在接受有创血管造影以评估疑似心肌缺血的患者中，相当大比例（高达70%）并无阻塞性冠状动脉疾病。尽管缺乏显著的狭窄，这些患者中的许多人仍表现出与缺血相符的症状，属于更广泛的非缺血性心脏病谱系¹。在“女性缺血综合征评估—冠状血管功能障碍”（Women's Ischemia Syndrome Evaluation-Coronary Vascular Dysfunction, WISE）研究中，纳入了883名女性患者，其中约三分之二（62%）不存在显著的阻塞性狭窄²。此外，非阻塞性冠状动脉疾病患者通常比阻塞性疾病患者更年轻。与无症状个体相比，这些患者的心血管事件发生率更高，再住院率增加，生活质量受损，并导致更高的医疗成本³。

具有内分泌功能的活性脂肪储存库——心外膜脂肪组织（EAT）^4,5，其体积和厚度的变化与冠状动脉粥样硬化和心房颤动等心血管事件密切相关^6,7,8,<....

方案

本研究的伦理批准由成都医学院伦理委员会授予，并豁免了知情同意。研究方案确保遵循《赫尔辛基宣言》的伦理原则。

1. 患者选择

1. 使用以下纳入标准：
   1. 纳入非缺血性心脏病（NIHD）患者。
      注意：本研究选取了2017年至2024年期间在成都医学院第一附属医院接受治疗的120例非梗阻性缺血性心脏病（NIHD）患者。
   2. 确保所有患者在同一次住院期间均接受非增强CT（NCCT）和心脏磁共振（CMR）检查。
   3. 确保扫描间隔时间 < 48 h。
      注意：微血管性心绞痛（NIHD）定义为存在心肌缺血的临床症状，且经证实冠状动脉狭窄程度小于50% 通过 冠状动脉计算机断层扫描血管成像（CCTA）或侵入性冠状动脉造影。该临床表现为符合无阻塞性冠状动脉的缺血（INOCA）的定义；然而，由于本方法学研究聚焦于EAT定量，我们采用更广泛的术语NIHD来描述本研究队列。
2. 排除以下患者：心包疾病、恶性肿瘤、心脏移植史或心脏手术史¹³.

2. NCCT成像方案与扫描参数

1. 扫描仪配置
   1. 使用美国放射学会（Amer....

结果

表 1 展示了CT与MR两种模态在所有解剖部位EAT测量值之间的比较分析。总体而言，配对t检验显示无显著差异（P > 0.05），支持两种方法具有等效性。平均差异（MR-CT）范围从-0.10 mm（下室间沟）至+0.29 mm（左房室沟），95%置信区间均包含零值。容积测量显示出最小的平均差异（-2.1 mL，95% CI：-5.50 至 +1.30，P = 0.290），进一步验证了方法学上的一致性。

表 2 展示了通过组内相关系数（ICC）评估的方法间可靠性。所有部位均表现出良好至极佳的一致性（ICC > 0.75），仅室间隔下沟除外（ICC = 0.76 [95% CI: 0.56–0.87]）。容积测量的可靠性最高（ICC = 0.94 [0.88–0.97]），表明三维定量具有更优的稳定性。右房室沟测量也显示出极佳的一致性（ICC = 0.91 [0.82–0.96]），而其他部位的ICC值介于0.79（前室间.......

讨论

该发现表明，与既往研究结果一致²³，右房室沟（RAVG）在所测量的六个解剖部位中表现出最厚的心外膜脂肪组织（EAT）。这可能归因于右心与左心系统之间的血流动力学差异。右心室将血液泵入低阻力的肺循环，而左心室则必须克服高阻力的体循环血管系统，产生显著更高的压力。长期的压力超负荷可导致左心室心肌肥厚，这可能压迫左房室沟（LAVG）区域的心外膜脂肪组织沉积。相反，右心室壁较薄，工作压力较低，为RAVG区域EAT的积聚提供了更为宽松的力学环境。

在本研究中，心脏磁共振（CMR）成像中精确区分心脏周围脂肪组织（EAT）与血管外膜，关键在于显示冠状动脉血流暗信号现象。这种由垂直于成像平面的快速血流引起的低信号伪影，在低信号强度的血管腔与周围高信号强度的EAT之间形成天然对比。当由于冠状动脉血流缓慢或血管走向与成像平面平行而导致血流暗信号缺失时，边界变得模糊，可能导致EAT被高估。我们通过以下方法缓解了这一问题：（1）优化电影序列参数（时间分辨率<50 ms，TE<1.5 ms），以增强血流暗信号的检测；（2）采用多平面重组技术，识.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
640层CT扫描仪	United Imaging	uCT 960+	具备亚毫米各向同性分辨率的全器官容积CT成像系统，可实现无运动伪影的心脏成像和超低剂量组织表征。
3.0 T MRI扫描仪	United Imaging	uMR 960+	先进的宽孔径平台，提供卓越的软组织对比度，适用于定量心脏表型分析和多参数体成分分析。
3D Slicer	开源社区	https://www.slicer.org/	免费开源的医学图像分析软件（支持分割、配准和三维可视化），由美国国立卫生研究院（NIH）支持。
PyTorch	Meta Platforms, Inc.	https://pytorch.org/	具有动态计算图的开源深度学习框架，广泛用于人工智能研究与模型部署，支持GPU加速。