陈 杨，朱晓梅，秦 捷，祝因苏，徐 怡

南京医科大学第一附属医院放射科，江苏 南京 210029

生理条件下，左心房功能主要分为储血功能、导管功能及泵功能，可调节左心室充盈量和维持正常心搏量，左心房径线和容积在判断多种心血管疾病预后及危险分层中起到重要作用，尤其是那些与左心室舒张功能受损相关的疾病［1-2］。心脏磁共振常规电影可以清晰地显示左心房结构，并且可以测量、计算左心房功能［3］。但是传统心脏磁共振（car⁃diac magnetic resonance imaging，CMR）电影扫描时间长，在扫描过程中需要被检者心律整齐并配合屏气，而临床上许多被检者本身就有心脏疾病，在检查过程中易发生心律失常或者屏气欠佳，造成图像质量下降。压缩感知（compressed sensing，CS）技术是一种加速成像技术，它极大缩短了CMR图像采集时间并获得较高质量的图像［4］，但是图像对比度轻度下降。目前，基于CS技术的心脏电影主要是用于评估左心室的容积功能，并且此技术在缩短扫描时间的同时，可以准确评估左心室容积和功能［5］。但是左心房与左心室比较，形态更不规则，心肌壁更薄，运动方式也不全相同，因而基于CS 的心脏电影技术能否准确评估左心房大小和功能还需要进一步验证，目前此方面的研究非常少。本研究旨在探讨以传统分层电影技术为金标准，评估压缩感知技术是否是一种分析左房容积和功能的有效可靠的方法。

1 对象和方法

1.1 对象

纳入2018 年4 月—2020 年6 月招募的40 例健康志愿者，志愿者纳入标准：既往无任何心血管疾病史；血压正常（BP＜140/90 mmHg）；心电图正常；超声心动图未见异常。选取心超提示左心室舒张功能下降的36 例心脏疾病患者构成患者组。排除标准：体内植入起搏器或其他金属植入物者；幽闭恐惧症患者；图像不全或质量不佳者。本研究经院伦理委员会批准，所有志愿者及患者均知情同意。最终共纳入30例志愿者构成正常组，其中，男22例，女8例，年龄（39±14）岁（22～66 岁），心率（74±10）次/min（57～99次/min）。患者组最终纳入31例心脏疾病患者（缺血性心肌病3例、扩张性心肌病13例、肥厚性心肌病5例、心律失常4例、心肌炎4例、淀粉样变性1例和缩窄性心包炎1例），其中，男21例，女10例，年龄（51±15）岁（26～83 岁），心率（70±14）次/min（42～102 次/min）。两组性别、年龄及心率无明显差异（P＞0.05）。

1.2 方法

1.2.1 CMR图像

采用3.0T磁共振成像系统（Siemens，德国）。传统分层电影成像采用回顾性心电向量门控，运用快速平衡稳态进动序列（steady state free precession，SSFP）进行电影成像扫描，每个心动周期为25 个时相。CS电影成像，采用前瞻性心电向量门控数据采集，回顾性重建1 个心动周期，获得25 个时相。扫描获得二腔、四腔心长轴位电影图像，在吸气末屏气采集图像，传统分层电影需要10～15 s，CS电影需要2～3 s。两种成像方法扫描参数是一致的，回波时间1.4 ms，翻转时间3.4 ms，FOV 35 mm×350 mm，翻转角50°，矩阵208×166，层厚8 mm，层间距0 mm，每个心动周期采集25帧电影图像。

1.2.2 图像处理分析

1.2.2.1 评估图像质量

2位放射科医师对图像质量依据左心房的边界和图像伪影将图像分为4 级：1 级图像质量差，重度伪影，无法进行边缘描画和容积评估；2级图像质量尚可，中度伪影，可以进行边缘描画和容积评估；3级图像质量良好，轻度伪影，不影响边缘描画和容积评估；4级图像质量佳，无伪影［5］。

1.2.2.2 左心房径线和容积分析

左心房容积分析采用CVI42（circle cardiovascu⁃lar imaging，加拿大）软件。用目测法结合二尖瓣及主动脉瓣运动找到左心房收缩末期即左房最小容积（left atrial mimial volume，LAVmin）、舒张末期即左房最大容积（left atrial maximal volume，LAVmax）及主动收缩前期3 个时相（left atrial pre⁃systolic volume，LAVpre）。左心房收缩末期即左室收缩开始时二尖瓣关闭后、主动脉瓣开放前的时相；左心房舒张末期即左室舒张期二尖瓣开放之前的最后一个时相；左心房主动收缩前期即左室舒张末期二尖瓣再次开放前的最后一个时相，分别在这3 个时相的二腔与四腔心上手动勾画出左心房的面积、左心房长径（二腔心和四腔心长径）和横径（二腔心和四腔心横径）［6］，左心房腔不包含左心耳及肺静脉（图1）。左心房容积是利用双平面面积-长度方法估算，根据公式：LAV=（S2CH×S4CH×0.85）/L，S2CH是二腔心左心房面积，S4CH是四腔心左心房面积，L为二腔与四腔心左心房长径较短者，获得左心房最大容积（LAVmax）、最小容积（LAVmin）、收缩前容积（LAVpre），并根据以下公式获得左心房射血分数：左心房总射血分数（EFtotal）、被动射血分数（EFpassive）、主动射血分数（EFbooster）［7］。

EFtotal=（LAVmax-LAVmin）×100/LAVmax

EFpassive=（LAVmax-LAVpre）×100/LAVmax

EFbooster=（LAVpre-LAVmin）×100/LAVpre

图1 左心房径线及容积计算Figure 1 Calculating LA diameter and volume

左心房参数均由2 位放射科医师独立分析（心血管影像2年及10年以上经验）。

1.3 统计学方法

计量数据以均数±标准差（）表示，并使用SPSS23.0进行分析。用Wilcoxon配对样本符号秩检验比较传统电影和CS 电影的图像质量。2 位放射科医师获得的左心房径线、容积及收缩功能参数用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）分析观察者间及观察者内的一致性。使用配对样本t检验对两种电影间的左心房参数进行比较，用ICC 分析两组间参数的相关性。用独立样本t检验比较正常组和患者组两组间传统电影和CS 电影获得的左心房参数。用线性回归和Bland⁃Altman检验分析两种电影间左心房二腔和四腔心横径、LAVmax和EFpassive，以评估两种电影间的相关性和一致性。ICC≥0.90，相关性非常好；0.75≤ICC＜0.90，相关性较好；0.50≤ICC＜0.75，相关性一般；ICC＜0.50，相关性较低。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像质量及重复性分析

对于左心房图像质量两种方法无明显统计学差异（3.75±0.42vs.3.78±0.44，P=0.556，图2）。左心房径线和容积参数观察者间及观察者内一致性好（ICC＞0.9）。

2.2 左心房径线

CS 电影和传统电影获得左房径线有非常好的相关性（ICC＞0.90）。2种电影获得的左房舒张末期二腔心和四腔心横径无明显差异。与传统电影相比，CS 电影低估了左心房二腔心和四腔心长径，但差别较小（差值＜2 mm，表1）。线性回归和Bland⁃Altman分析发现2种电影对于二腔心和四腔心横径有好的相关性和比较小的差异（图3）。

2.3 左心房容积及射血分数

除主动射血分数外（EFbooster，ICC=0.779），CS 电影和传统电影获得的容积和射血分数均有好的相关性（ICC＞0.80）。与金标准相比，CS 电影获得的LAVmax和LAVpre无明显差异，而CS电影高估了LAmin，但是差比较小［（4.46±11.18）mL，P=0.003］，导致总的射血分数及主动射血分数低估［EFtotal低估约（5.96±8.17）%，P＜0.001；EFbooster低估约（8.66±8.61）%，P＜0.001；表2］，但是2 种电影获得的被动射血分数无统计学差异。线性回归和Bland⁃Altman分析发现两种电影在比较LAVmax和EFpassive上有较好的相关性和较小的差异（图4）。

图2 传统电影和CS电影图像质量比较Figure 2 Comparison of image quality between traditional cine and CS cine

表1 传统电影与压缩感知电影之间左心房舒张末期径线的比较Table 1 Comparison LA end⁃diastolic diameters between traditional cine and CS cine （mm，）

表1 传统电影与压缩感知电影之间左心房舒张末期径线的比较Table 1 Comparison LA end⁃diastolic diameters between traditional cine and CS cine （mm，）

图3 传统电影和CS电影间左心房二腔心和四腔心横径的线性回归方程及Bland⁃Altman散点图Figure 3 Correlation and Bland⁃Altman plots for LA 2⁃ and 4⁃chamber transverse diameters by traditional cine and CS cine

2.4 CS电影获得左心房参数诊断左心房增大的能力

传统电影提示左心房舒张末期径线和容积参数在正常组与患者组间均有统计学差异。尽管左心房部分径线（长径）和左心房容积参数（LAVmin、EFtotal和EFbooster）在2种电影间存在统计学差异，但是

表2 传统电影与压缩感知电影之间左心房容积参数的比较Table 2 Comparison LA volume parameters between traditional cine and CS cine （）

表2 传统电影与压缩感知电影之间左心房容积参数的比较Table 2 Comparison LA volume parameters between traditional cine and CS cine （）

CS电影依然提示患者组的左心房径线、容积参数均大于正常组，并且患者组的左心房射血功能下降（表3）。

3 讨论

传统心脏电影采集图像时需要被检者多次屏气且心律规则，而许多被检者呼吸配合欠佳或有心律失常，采集的图像质量较差，影响心功能的评估。压缩感知技术应用稀疏表示、观测矩阵和重构算法这三步快速地获取图像，丢弃了图像上大量无用的信息，从而大大缩短了成像时间［8］。此外，尽管压缩感知获得的信噪比稍有降低，但它可以降低呼吸配合欠佳和心律不齐对图像质量的影响［9］。先前研究已证实了基于压缩感知的心脏电影技术可以显著减少心脏磁共振成像时间［10］；同时可以准确评估各类人群的左心室功能，但很少有研究探讨用压缩感知技术研究左房功能的可行性。本研究分析了健康人和左心室舒张功能受限的患者CMR传统电影和压缩感知电影的左心房径线、容积及收缩功能参数。结果显示，CS电影获得的径线和容积参数与传统电影相关性好，虽轻度低估了左心房二腔心和四腔心长径，且高估了左心房最小容积，但是在区分正常组和患者组的能力方面无下降。

图4 传统电影和CS电影间左心房最大容积（LAVmax）和被动射血分数（EFpassive）的线性回归方程及Bland⁃Altman散点图Figure 4 Correlation and Bland⁃Altman plots for LAVmaxvolume and EFpassiveby traditional cine and CS cine

表3 正常组和患者组间传统电影和CS电影获得的左心房径线和容积的比较Table 3 Comparison LA diameter and volume derived from traditional cine and CS cine between normal group and pa⁃tient group （）

表3 正常组和患者组间传统电影和CS电影获得的左心房径线和容积的比较Table 3 Comparison LA diameter and volume derived from traditional cine and CS cine between normal group and pa⁃tient group （）

CS电影可以清晰显示左心房边界，因而可以准确评估左心房横径。CS 电影轻度低估了左心房的长径，这可能是由于压缩感知技术降低了心肌与血池之间的对比，且二尖瓣及主动脉瓣运动界定相对比较困难。此外，本研究提示CS电影会高估左心房最小容积，这可能是由于在左心房收缩末期，左心房的面积较小，即使边缘描画的较小误差也会导致左心房最小容积出现较大误判。

各种心血管疾病长期影响左心房，会引起左房容积增加，射血分数降低，进而导致左房重构，左心房重构是无症状患者发生房颤的独立危险因素和疾病预后的判断标准［11-12］。目前临床上评估左心房功能主要是用左心房径线和容积，其中LAVmax与心血管疾病的关系最为密切，在预测心血管事件和危险分层方面最为敏感［13］。之前研究已证实CS 电影能较好地反映左心室容积并获得较好的图像，可用于临床评估左心室功能［14］。本研究发现CS 电影可以获得较高质量的左心房图像，并不低于传统心脏电影。Sohrabi 等［15］研究发现左心房横径较长径能更准确地检测出左房增大。在本研究中，CS电影获得的左心房横径与传统电影相关性佳且无差异，因而我们推测CS 心脏电影可以准确显示左心房径线的改变，并且本研究也证实CS电影可以准确检测出正常组与病患间左心房径线的差异。CS 电影获得的LAVmax和LAVpre与传统电影无明显差异，虽然它低估了LAVmin，但是与传统电影获得的容积参数有较好的相关性，且CS电影区分正常组和病患组左心房功能差异的能力无降低，因而相信CS电影可以用于左心房容积的评估。

左心房被动射血分数主要反映左室舒张功能，在临床上更受到重视［16］；CS技术获得的左心房EFpassive与传统电影获得的该参数相关性较好，且无统计学差异，因而推测CS 电影可以用于临床评估左心房EFpassive。尽管CS 技术低估了左心房EFtotal和EFbooster，但依然能够检测出正常组和病患组左心房射血分数的差异。总的来说，CS电影可以评估左心房的收缩功能，特别是左心房被动收缩功能。

本研究尚存在一些不足。首先，本研究仅分析了左心房的3 个时相，并未对左心房整个心动周期中的径线和容积进行系统评估；其次，左心房应变逐渐应用于临床，它能在左房容积未发生改变之前发现左室舒张功能受损［17］，但是本研究中并未涉及；最后，CS 电影高估左心房最小容积的影响因素并未进一步探讨。

综上所述，与传统心脏电影成像相比，基于CS的心脏电影技术并未降低左心房的图像质量，它可用来分析左心房径线、容积参数及收缩功能，为临床评估左心房的变化提供可靠信息。