발작성 심방세동 환자에서 심혈관 자기공명 특징 추적에 의한 양측 심방 기능 추정

심방 세동 (AF)은 가장 흔한 빈맥이며 유병률은¹ 세에 따라 증가합니다. 연구에 따르면, 심방 리모델링은 심방 세동의 발달과 밀접한 관련이 있으며 심방 심근 병증의 효과를 증가시킬 수 있습니다². 좌심방 (LA)의 기능은 무증상 심장 질환의 중요한 지표이자 바이오 마커입니다³. LA 기능은 이완기 기능 장애⁴ 를 반영하는 중요한 진단 가치를 제공하고 심방 세동 (^{AF) 5}의 발병, 경과 및 예후를 결정할 수 있습니다.

심방 기능은 심실 수축기, 초기 이완기 및 후기 이완기에 해당하는 저장소, 도관 및 부스터 펌프 기능으로 나눌 수 있습니다. 저장소 기능은 심실이 수축기³에있을 때 폐정맥에서 최대 부피까지 혈류를받는 심방에 해당합니다. 심실의 초기 이완기 동안, 방실 판막이 열리고, 심방이 심방에서 심실³으로의 혈류를위한 도관 역할을하도록한다. 이완기 후반에 들어갈 때, 심방은 부스터 펌프 단계에서 공격적으로 수축하여 심실 충전을 완료합니다³. 심실의 불규칙한 형태와 기능은 심방 순환에 직접적인 변화를 일으킬 수 있습니다. 이 기능의 변화에 대한 평가는 전체 심장 생리학 및 혈류 역학의 메커니즘을 이해하는 데 필수적입니다. 또한, 좌심방 확대는 다양한 심혈관 질환에 대한 나쁜 예후와 관련이 있습니다⁶. 형태학적 마커는 기능적 변형 지표보다 심실 및 심방 기능 장애에 덜 민감합니다. 이전 연구에서는 좌심방 변형률 및 변형률의 변화가 구조적 변화 전에 발생하며, 이는 좌심방의 구조 리모델링 및 심근 섬유증과 밀접한 관련이 있음을 입증했습니다 ^7,8.

초기 심방 변형률 평가는 주로 심 초음파 스페클 추적 ^9,10을 기반으로했습니다. 심장 자기 공명(CMR) 영상은 향상된 공간 해상도, 조직 대비 및 심방 벽 주변의 보다 정확한 묘사를 제공할 수 있습니다. 심장 자기 공명 특징 추적 (CMR-FT)은 심실 변형을 평가하는 데 사용되었으며 나중에 심방³에 적용되었습니다. 이 방법은 심방 기능 모니터링에서 더 널리 보급되었습니다. 연구에 따르면 좌심방 기능은 고주파 절제^후 심방 세동 (AF), 뇌졸중 및 AF 재발의 독립적 인 예후 인자입니다 10,11,12,13,14,15. MRI에 의한 우심방 (RA)의 변형 평가는 흔하지 않지만 Esra et al.은 RA의 저장소 및 부스터 펌프 기능이 규칙적인 심방 조동 및 심방 세동 (AF) ¹⁶을 가진 개인에서 현저하게 감소한다는 것을 밝혀 냈습니다. 또한 분절 변형률 분석은 국소 심방 기능 또는 리모델링의 변화를 조사하는 데 도움이 될 수 있습니다. 본 연구는 좌심방 및 우심방의 CMR-FT 및 분절 변형률 및 변형률에 대한 기술적 프로토콜을 제공한다.

이 연구 절차는 길림대학 인간 연구 윤리위원회 중일 연합 병원 (No. 2021092704)이 정한 규칙을 철저히 준수합니다. 고주파 절제 전에는 모든 심방 세동 환자에게 CMR이 필요했습니다. 따라서 우리의 연구는 환자에게 증가하는 부담을주지 않았습니다. 우심실 2 챔버 시네 bSSFP 시퀀스가 추가되어 각 검사 시간이 2 분 연장되었습니다. 시험 전에 각 과목으로부터 서면 동의를 얻었습니다. 추가 서열을 거부한 환자는 실험에서 제외되었습니다. 검사 중 화질이 좋지 않거나 심방 세동 (AF) 환자도 제외되었습니다.

1. 스캔 전 준비

1. 환자 정보 확인 : 환자의 심박수, 혈압, 체중, 키를 정확하게 측정했습니다. 당직 의사는 건강 기록 및 기타 보충 조사를 기반으로 소개 순서를 공식화하고 실제 상황에 따라 분석에 대한 빠른 조정을 확인합니다.
2. eGFR ≤ 30mL/min/1.73m2의 신부전, 심장 이식형 전자 장치, 이식형 금속 장치, 전자 달팽이관 이식 등을 포함한 MRI 금기 사항이 있는 환자는 제외합니다.
3. 환자를 머리를 위로 향하게하고 팔을 옆구리에 대고 앙와위 자세로 놓습니다. 검사 길이 때문에 상지를 머리 위로 올리지 마십시오.
4. 피부를 청소하고 제조업체의 지침에 따라 전극을 놓습니다. 정확한 심전도 게이팅을 얻기 위해 비금속 심전도 전극이 전면 흉벽 표면에 올바르게 배치되었는지 확인하십시오. CMR 아티팩트를 줄이려면 정확한 R 파가 필요합니다.
   참고: 심전도 전극이 연결되면 환자의 심전도가 실시간으로 컴퓨터에 표시되어 R 파를 측정합니다. R 파가 충분히 명확하지 않은 경우 환자의 가슴에 전극을 재배치하십시오.
5. 견갑골의 위쪽 가장자리와 같은 높이의 16채널 심장 코일을 놓습니다. 코일이 심장과 일직선이고 왼쪽에 있는지 확인하십시오.
6. 환자에게 날숨이 끝날 때 숨을 멈추고 스캔 위치의 일관성을 보장하기 위해 동일한 호흡 동작 진폭을 유지하도록 요청하십시오. 숨을 참는 시간은 10-18 초였습니다. 환자들에게 호흡 훈련을 위한 충분한 시간이 제공되었다. 검사하는 동안 심박수와 호흡 유지 시간이 기록되었습니다.

2. CMR 스캐닝

1. 3면 국소화 방법을 사용하여 장축 시네 이미지[좌심실(LV)의 2챔버, 3챔버 및 4챔버 뷰]와 심실의 단축(즉, 전체 LV를 덮음)을 찾습니다. 위치 지정 프로세스는 그림 1 을 참조하십시오.
   1. 심장의 횡단, 시상 및 관상 슬라이스에서 직교 다중 슬라이스 로컬라이저를 획득합니다(그림 1A).
   2. 횡단 이미지에서 심실 중앙의 횡단 슬라이스를 선택하여 2-챔버 로컬라이저를 얻습니다. 슬라이스를 가로 이미지에서 수직으로, 격막과 평행하게, LV의 정점을 통해 설정합니다 (그림 1B).
   3. 심장의 정점과 승모판의 중심을 통해 2 챔버 로컬라이저에 슬라이스를 수직으로 배치하여 4 챔버 로컬라이저를 획득합니다 (그림 1C).
   4. 슬라이스를 4-챔버 및 2-챔버 로컬라이저에 수직으로 배치하여 단축 로컬라이저를 획득합니다. 이 슬라이스는 4 챔버 로컬라이저의 격막에 수직이어야하며 2 챔버 로컬라이저의 장축에 직각이어야합니다 (그림 1D).
2. 위의 지역화 담당자에 따라 다음 표준 뷰를 생성합니다.
   1. 4 챔버보기를 얻습니다. 슬라이스 (포지셔닝 라인)가 자동으로 나타나면 슬라이스를 LV의 중심을 통과하고 단축 로컬라이저의 격막에 수직으로 배치합니다. 슬라이스를 심장의 정점을 통해 놓고 2 챔버 로컬라이저의 승모판 중앙에 맞게 조정하여 4 챔버보기를 얻습니다. Apply( 적용 )를 클릭하면 4개의 챔버 보기가 표시됩니다(그림 1E).
   2. 2 챔버보기를 얻습니다. 단축 로컬라이저에서 슬라이스를 격막과 평행하게 배치하고 LV의 중심으로 조정합니다. 4 챔버보기에서 슬라이스를 격막과 평행하게 놓고 LV의 정점을 통과시킵니다 (그림 1F).
   3. 3 챔버보기 얻기 : 대동맥의 중심을 통해 슬라이스를 배치하고 단축 로컬라이저의 왼쪽 아트리움을 배치합니다. 슬라이스가 4개의 챔버 보기에서 LV의 정점을 통과하는지 확인합니다(그림 1G).
   4. 단축 뷰를 가져옵니다. 슬라이스를 중격에 수직으로 놓고 4 개의 챔버보기에서 승모판 고리와 평행하게 놓습니다. 그런 다음 LV의 정점과 승모판 고리의 중심 사이의 연결선에 슬라이스를 수직으로 배열합니다 (그림 1H).
3. 슬라이스를 격막에 평행하게 배치하고 슬라이스를 단축 뷰에서 RV의 중심으로 이동하여 우심실(RV)의 2-챔버 뷰를 얻습니다. 슬라이스를 4 챔버보기의 격막과 평행하게 배치 한 다음 슬라이스를 RV의 중앙으로 이동합니다. LV를 여러 부분으로 자르지 마십시오(그림 1I).
4. 3.0-T MR 스캐너에서 후향적 ECG 게이트 bSSFP 시퀀스를 사용하여 좌심실과 우심실의 2챔버 및 4챔버 보기, 좌심실의 3챔버 보기, 좌심실의 단축 보기의 CMR 시네 시퀀스를 얻습니다.
   1. 매트릭스 = 192 x 192, 시야(FOV) = 340mm x 340mm, 반복 시간(TR) = 3.0ms, 에코 시간(TE) = 1.7ms, 플립 각도(FA) = 45°-55°, 시간 분해능 = 30-55ms, 슬라이스 두께 = 8mm, 슬라이스 간격 = 2mm와 같이 기본 파라미터 설정을 사용합니다.
      알림: 모든 환자는 CMR 영상 중에 부비동 리듬에 있어야 합니다.

3. 심실 및 심방 기능 분석

1. 심실 기능 분석
   1. PACS를 클릭한 다음 환자 ID를 입력하고 현재 환자 검색을 사용하여 이미지를 찾습니다. 그런 다음 검색을 클릭하여 이미지를 심혈관 후처리 워크스테이션으로 전송합니다. 기능 다중 평면 모듈(다중 평면을 사용한 심실 기능 분석)을 사용하여 심실 기능을 분석합니다.
   2. 심실의 단축 시네를 선택하고 ED/ES 단계에서 LV/RV 윤곽 감지를 클릭합니다.
      알림: 수축기 말기(ED) 및 이완기 말기(ES) 심실, 심내막 및 심외막의 윤곽은 모든 조각에 있으며 자동으로 추적됩니다. LV 공동은 심실 유출관을 포함합니다. 자동 식별이 정확하지 않으면 수동으로 조정해야합니다. 심혈관 후처리 워크스테이션은 좌심실 박출률(LVEF), 좌심실 이완기 말기 부피(LVEDV), 좌심실 수축기 말기 부피(LVESV), 좌심실 이완기 말기 부피 지수(LVEDVI), 좌심실 수축기 말기 부피 지수(LVESVI), 우심실 박출률(RVEF), 우심실 이완기 말기 부피(RVEDV), 우심실 수축기 말기 부피(RVESV), 우심실 말기 이완기 부피를 자동으로 계산합니다. 지수 (RVEDVI) 및 우심실 수축기 말 부피 지수 (RVESVI).
2. 좌심방 기능 분석
   1. 조직 추적 (특징 추적) 모듈을 사용하여 LV의 4개, 3개 및 2개 챔버 시네 CMR 이미지에서 LA 부피와 변형률을 측정합니다.
   2. 좌심방 수축기와 이완기 끝에 있는 심내막 및 심외막 좌심방(LA) 경계를 수동으로 윤곽을 그립니다(그림 2).
   3. LA 윤곽선에서 폐정맥과 좌심방 부속기를 제외하십시오.
   4. 컨투어링이 완료되면 ROI 시리즈(세그먼트 번호 선택 키) 가 6으로 표시되는지 확인합니다(LV의 4챔버 및 2챔버 CMR 시네 이미지는 각각 6개의 세그먼트로 나뉩니다).
   5. 스트레인 분석 수행 버튼을 클릭하면 소프트웨어가 전체 심장 주기(25프레임/심장 주기) 동안 화면 픽셀을 자동으로 추적합니다.
   6. 소프트웨어가 좌심방 부피/시간 곡선, 전체 및 분절 변형률, 변형률 속도를 자동으로 계산하는지 확인합니다.
   7. 부피/시간 곡선을 사용하여 좌심방의 최대 부피(LAVmax), 초기 좌심실 이완기의 좌심방 활성 수축기 전 부피(LAVpre-A) 및 좌심방의 최소 부피(LAVmin)를 얻습니다. LA 총계, 수동 및 능동 비우기 분수(EF)를 다음과 같이 계산합니다.¹⁹:
      
      
      
   8. 좌심방의 변형률 곡선(그림 2)에서 수축기(Sls)와 능동 변형률(Sla)의 피크 전체 종방향 변형률을 구하고 Sls와 Sla의 차이를 수동 변형률(Sle)¹⁹로 계산합니다.
   9. 좌심실 수축기(SR)에서 좌심방의 최대 변형률(곡선의 첫 번째 음파 피크 값), 초기 좌심실 확장기(SRe)의 최대 변형률(곡선의 첫 번째 음파 피크 값) 및 후기 좌심실 이완기(SRa)의 최대 변형률(곡선의 두 번째 음파 피크)을 구합니다(그림 2).
3. 우심방 기능 분석
   1. 4챔버 및 2챔버 RV 시네 CMR 이미지와 함께 조직 추적(특징 추적) 모듈을 사용하여 올바른 심방 부피와 변형을 얻습니다.
   2. 우심방 수축기와 이완기 끝에 있는 심내막 및 심외막 우심방(RA) 경계를 수동으로 윤곽을 그립니다(그림 3).
   3. 대정맥과 우심방 부속기를 RA 개요에서 제외합니다.
   4. 후속 단계는 3.2.4 및 3.2.6단계와 동일했습니다.
   5. 3.2.3 및 3.2.5 단계를 사용하여 우심방의 기능 매개 변수를 얻습니다.

2020년 7월부터 2021년 8월까지 우리 병원에서 MRI 스캔을 받는 243명을 평가했으며 CMR 영상을 받은 AF 환자 71명을 최종적으로 이 연구를 위해 모집했습니다. 환자는 하기 기준에 기초하여 제외하였다: CMR 검사에 의해 확인된 비-허혈성 심근병증, 예컨대 비대성 심근병증, 확장성 심근병증, 및 심근성 아밀로이드증 (n=11); 심근 경색 (n = 8); 시네의 심각한 CMR 아티팩트로 인한 정규화되지 않은 이미지 품질 (n = 2); 영구 AF(n = 23) 및 CMR 중 AF(n = 6). 마지막으로, 부비동 리듬으로 MRI 스캔을받은 발작성 AF 환자 21 명이 연구를 위해 선정되었습니다. 대조군은 정상 CMR을 가진 19 세 및 성별 일치 개인으로 구성되었습니다. 표 1 은 발작성 AF 환자 및 대조군의 기준선 인구통계학적 정보를 요약한 것이다.

모든 CMR 이미지는 5년 이상의 후처리 전문 지식을 가진 두 명의 방사선 전문의가 분석할 수 있도록 심장학 후처리 워크스테이션에 업로드되었습니다. 두 방사선 전문의는 데이터의 평균을 내고 유의한 차이가 있는 경우 다시 측정했습니다. 좌심실 및 우심실 기능의 표준 특성 외에도 좌심방 및 우심방 기능의 매개 변수를 조사했습니다. 심방 변형률 매개 변수에는 저장소, 도관 및 부스터 펌프 단계의 종 방향 변형률 및 변형률이 포함되었습니다 (그림 2 및 그림 3). 우리는 다양한 세그먼트에서 심방 종방향 변형에 대한 AF의 영향을 평가하기 위해 전체 종단 변형률 외에도 4 챔버 및 2 챔버 뷰에 대한 분절 (6 세그먼트) 변형률 매개 변수 분석을 수행했습니다. 결과는 AF 그룹의 저장소 단계 동안 왼쪽 및 오른쪽 심방의 전체 종단 변형률이 대조군보다 유의하게 낮았 음을 보여주었습니다 (그림 4). 4 및 2 챔버 도면에서, 저수지 단계 동안 좌심방의 각 세그먼트의 종 방향 변형률은 대조군보다 유의하게 낮았다 (그림 5).

그림 1: 3면 지역화의 그림 (A) 직교 다중 슬라이스 로컬라이저; (B) 포지셔닝 및 2 챔버 로컬라이저; (C) 포지셔닝 및 4 챔버 로컬라이저; (D) 슬라이스 위치 및 단축 로컬라이저; (E) 포지셔닝 및 4 챔버보기; (F) 포지셔닝 및 2 챔버보기; (g) 포지셔닝 및 3 챔버보기; (H) 포지셔닝 및 단축보기; (I) 우심실의 위치 및 2 챔버보기. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: 4, 3, 2 챔버 시네 CMR 이미지에서 CMR 기능 추적을 사용한 좌심방 종방향 변형률 및 변형률 속도 측정. (A-F) 4, 3 및 2 챔버 시네 CMR 이미지에서 이완기 및 수축기 끝의 좌심방 심 내막 및 심 외막 경계 추적. (지에이치) 좌심방의 변형률 및 변형률 속도 곡선은 3 개의 LA 기능을 나타냅니다 : 심방 저장소 기능 (Sls : 수축기의 피크 전체 종단 변형; SR: 수축기의 변형률), 도관 기능(Sle: 수동 변형률; SRe: 조기 이완기 심방 변형률), 부스터 펌프 기능(Sla: 활성 변형률; SRa : 후기 이완기 심방 변형률). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: CMR을 사용한 오른쪽 심방 종방향 변형률 및 변형률 속도 측정은 4개 및 2개 챔버 시네 CMR 이미지에서 추적됩니다. (A-D) 4 챔버 및 2 챔버 시네 CMR 이미지에서 이완기 및 수축기 끝의 우심방 심 내막 및 심 외막 경계 추적. (E-F) 우심방의 변형률 및 변형률 속도 곡선은 3개의 RA 기능을 나타낸다: 심방 저장소 기능(Sls: 수축기에서 피크 글로벌 종단 변형률; SR: 수축기의 변형률), 도관 기능(Sle: 수동 변형률; SRe: 조기 이완기 심방 변형률), 부스터 펌프 기능(Sla: 활성 변형률; SRa : 후기 이완기 심방 변형률). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4 : 저장 단계 동안 AF와 대조군에서 좌심방과 우심방의 전체 종방향 변형률 비교. (A) AF 그룹의 저장소 단계 동안 좌심방의 전체 종방향 변형률은 대조군보다 유의하게 낮았습니다(53.17% 대 33.59%, P < 0.05). (B) AF 그룹의 저장 단계 동안 우심방의 전체 종단 변형률은 대조군보다 유의하게 낮았다 (49.99 % 대 38.08 %, P < 0.05). AF : 심방 세동. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5 : 6 개의 세그먼트가있는 4 개 및 2 개 챔버보기에서 좌심방의 종 방향 변형률 비교. (A) 저수지 단계에서 6 개의 세그먼트가있는 좌심방 4 챔버보기의 종 방향 변형은 대조군보다 현저히 낮았다. (b) 저수지 단계 동안 6 개의 세그먼트가있는 좌심방 2 챔버보기의 종 방향 변형은 저장소 단계 동안 대조군보다 현저히 낮았다. AF = 심방 세동. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

표 1: AF 및 대조군에 대한 기준 정보. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

저자는 선언 할 이해 상충이 없습니다.