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

在这里，我们提出了一种使用非对比 CT 量化心外膜脂肪组织的方案，为临床和研究应用提供了一种快速、经济高效且无造影剂的心脏磁共振替代方案。

摘要

心外膜脂肪组织 （EAT） 是一种活跃的内分泌和旁分泌器官，有助于心血管发病机制。虽然心脏磁共振 （CMR） 是量化 EAT 体积 （EATV） 的参考标准，但其临床效用有限。广泛应用于放射学的非对比胸部 CT （NCCT） 提供了一种潜在的替代方案。尽管冠状动脉 CT 血管造影 （CCTA） 改善了 EAT-心肌边界的划定，但其使用受到造影剂过敏风险和辐射暴露增加的限制。本研究调查了与 CMR 相比 NCCT 用于 EATV 评估的可行性。我们招募了 120 名在单次住院期间同时接受 NCCT 和 CMR 的非缺血性心脏病患者。EATV 使用基于 CMR 的体积分析和基于 NCCT 的灰度阈值分割进行测量。在两种方式的六个解剖部位（左/右房室沟、前/后/上室间沟和右心室游离壁）对 EAT 厚度进行量化。统计分析比较了体积和厚度测量值。与CMR体积测定相比，NCCT阈值分割得出的EATV差异无统计学意义（P > 0.05）。同样，所有六个部位的 EAT 厚度测量结果显示 NCCT 和 CMR 之间没有显着差异（均 P > 0.05）。基于 NCCT 的灰度阈值分割提供与 CMR 参考标准相当的 EATV 测量。这验证了 NCCT 作为准确 EAT 定量的快速、经济高效且临床上可行的替代方案。

引言

非缺血性心脏病患者的症状和体征多种多样，经常被误诊为非心脏疾病。在因疑似缺血而接受有创血管造影的患者中，很大一部分（高达 70%）没有阻塞性冠状动脉疾病。尽管没有明显的狭窄，但其中许多患者表现出与缺血性表现一致的症状，属于更广泛的非缺血性心脏病¹。在涉及 883 名女性患者的女性缺血综合征评估-冠状动脉血管功能障碍 （WISE） 研究中，大约三分之二 （62%） 没有明显的阻塞性狭窄²。此外，非阻塞性冠状动脉疾病患者往往比阻塞性疾病患者年轻。与无症状个体相比，这些患者与心血管事件发生率增加、反复住院、生活质量受损和医疗费用增加有关³。

心外膜脂肪组织（EAT）是一种具有内^{分泌功能的活性}脂肪库^4,5，表现出体积和厚度的变化，与冠状动脉粥样硬化和心房颤动等心血管事件密切相关6,7,8,9。虽然心脏磁共振....

方案

本研究经成都医学院伦理委员会批准，放弃知情同意。研究方案确保遵守《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. 包括患有非缺血性心脏病 （NIHD） 的患者。
      注：本研究选择了 2017 年至 2024 年间在成都医学院附属第一医院接受治疗的 120 名 NIHD 患者。
   2. 确保所有患者在单次住院期间都接受了 NCCT 和 CMR 检查。
   3. 确保扫描间隔< 48 小时。
      注意：NIHD 的定义是存在心肌缺血的临床症状，并通过冠状动脉计算机断层扫描血管造影 （CCTA） 或有创冠状动脉造影 证 实冠状动脉狭窄小于 50%。该临床表现符合无阻塞性冠状动脉缺血 （INOCA） 的定义;然而，出于这项侧重于 EAT 量化的方法学研究的目的，我们使用更广泛的术语 NIHD 来描述我们的队列。
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成像方案和扫描参数

1. 扫描仪配置
   1. 使用美国放射学会 （ACR） 模型对 CT 扫描仪进行每周校准。将扫描仪室保持在 2....

结果

表 1 显示了所有解剖部位的 CT 和 MR 模式之间 EAT 测量的比较分析。总体而言，配对 t 检验显示没有显着差异 （P > 0.05），支持两种方法的等效性。平均差 （MR-CT） 范围为 -0.10 mm（下室间沟）至 +0.29 mm（左房室沟），95% 置信区间始终跨过零。体积测量显示最小的平均差异（-2.1 mL，95% CI：-5.50 至 +1.30，P = 0.290），进一步验证了方法学的一致性。

表 2 显示了通过类内相关系数（ICC）评估的方法间可靠性。除下室沟（ICC = 0.76 [95% CI： 0.56-0.87]）外，所有部位均表现出良好至极好的一致性（ICC > 0.75）。体积测量的可靠性最高（ICC = 0.94 [0.88-0.97]），表明在3D定量中具有优异的稳定性。右房室沟测量也显示出异常的一致性（ICC = 0.91 [0.82.......

讨论

这一发现表明，与先前的研究²³ 一致，右房室沟 （RAVG） 在六个测量的解剖部位中表现出最厚的心外膜脂肪组织 （EAT）。这可能归因于左右心脏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，而左心室必须克服高阻力的全身脉管系统，从而产生明显更高的压力。慢性压力超负荷会诱发左心室心肌肥大，这可能会压缩左房室沟 （LAVG） 中的 EAT 沉积。相反，壁较薄的右心室在较低的压力下运行，为 RAVG 区域的 EAT 积累提供了更宽松的机械环境。

在这项研究中，在心脏磁共振 （CMR） 成像中，EAT 和血管外膜之间的精确区分在很大程度上取决于冠状动脉血流空隙现象的可视化。这种暗信号伪影是由垂直于成像平面的快速血流引起的，在低信号血管腔和周围的高信号 EAT 之间产生自然对比。当由于冠状动脉血流缓慢或血管方向平行而导致血流空隙不存在时，边界变得模糊，可能导致 EAT 高估。我们通过以下方式缓解了这种情况：（1）优化电影序列参数（时间分辨率<50毫秒，TE<1.5毫.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
640片CT扫描仪	联合影像	uCT 960+	建立了全器官体积CT技术，具备亚毫米各向同性分辨率，实现无动感心脏成像和超低剂量组织特征分析。
3.0 T MRI 扫描仪	联合影像	uMR 960+	先进的宽孔径平台，提供卓越的软组织对比剂，用于定量心脏表型分析和多参数体成分分析。
3D切片器	开源社区	https://www.slicer.org/	免费开源的医学图像分析软件（分割、配准、3D可视化）。由美国国立卫生研究院（NIH）支持。
PyTorch	Meta Platforms， Inc.	https://pytorch.org/	开源深度学习框架，支持动态计算图，广泛应用于人工智能研究和模型部署。支持GPU加速。