0 引言

       冠状动脉性心脏病（coronary heart disease, CHD）作为一种全球范围内的高发疾病^[1]，严重威胁人类健康。在发达国家CHD每年死亡率为15%~21%，发展中国家的死亡率显著增高^{[2, 3]}。据《中国心血管健康与疾病报告2023概要》推算，我国约有3.3亿人患心血管疾病，其中CHD有1139万人，造成了巨大的社会经济负担^{[4, 5]}，亟须加强CHD的预防、诊断与治疗措施^[6]。冠状动脉旁路移植术（coronary artery bypass grafting, CABG）作为治疗中重度及复杂CHD的重要手段^[7]，已被国内外广泛应用并证明疗效显著^{[8, 9]}，在国内外均取得了显著的研究进展^[10]。然而，CABG术后患者的心脏功能恢复状况与其生活质量和远期预后密切相关，而术后心功能的精确评估仍面临挑战。心功能恢复不佳常导致再发心血管事件的风险增加，探讨术后心功能精确评估的新方法对于指导个性化治疗、提高患者预后具有重要的意义。

       心脏磁共振特征追踪（cardiac magnetic resonance feature tracking, CMR-FT）技术因其精确量化心肌力学特性的能力受到广泛关注^{[11, 12]}。CMR-FT通过分析心肌在径向、周向及纵向的形变程度，能深入探讨了术后患者局部及整体心肌运动功能的改变。与传统心功能评估方法相比，CMR-FT具有无创、精确、高分辨率的特点，可以量化心肌位移、速度、应变及应变率等多维度参数^{[13, 14]}。尽管CMR-FT技术在心脏疾病的评估中取得了一定的研究进展^{[15, 16]}，大多数文献仅集中于CMR-FT在心肌病和冠心病早期诊断中的应用，而关于CABG术后患者心功能动态恢复情况，未见相关的研究。本研究旨在针对CABG术后心功能评估的关键问题，探讨CMR-FT技术在术后心肌力学恢复中的应用价值，建立相关评估指标并验证其预测意义，研究的创新性在于填补CABG术后心肌力学功能恢复领域的研究空白，通过CMR-FT定量分析术后心肌多维应变参数的变化规律，结合患者的临床特征，为CABG术后心功能评估提供新的量化、标准化方法。

1 材料与方法

1.1 研究对象

       本研究为前瞻性研究，纳入2022年1月1日至2024年6月30日期间在内蒙古医科大学附属医院被诊断为CHD并接受了CABG的患者35例，同时招募年龄、性别与患者组匹配的35名健康志愿者作为对照组。分别在术前、术后行心脏磁共振（cardiac magnetic resonance, CMR）检查，其中复查时间为：术后1个月内病例9例、术后1~3个月病例6例、超过3个月病例20例。本研究遵守《赫尔辛基宣言》，经内蒙古医科大学附属医院伦理委员会的批准，批准文号：S.2021006、NO.KY(2022034)，所有受试者均签署知情同意书。

       本研究中患者组的纳入标准：（1）经冠脉造影及冠状动脉CTA检查明确诊断为CHD；（2）接受CABG的患者；（3）能够完成术前及术后CMR的患者；（4）医疗记录完整，包括所需的临床及影像数据。排除标准：（1）伴有其他心脏相关疾病的患者，包括但不限于先天性心脏病、心肌病及心脏瓣膜病；（2）CMR图像质量不清，无法准确评估心功能的患者；（3）患有严重合并症或其他系统性疾病，可能影响心功能评估的患者；（4）未能完成随访的患者。

       健康对照组纳入标准：（1）在本院接受心电图、血生化及CMR检查的健康志愿者；（2）检查结果显示无异常，排除冠心病或其他心脏相关疾病；（3）无其他可能影响心脏功能的系统性疾病；排除标准:（1）既往有CHD、心肌梗死、心律失常等心脏病史者；（2）CMR图像质量不佳，无法准确测量心功能的志愿者。

1.2 研究仪器

       扫描仪器应采用70 cm大孔径的3.0 T磁共振扫描仪（Siemens MAGNETOM Skyra, DE），具备200 mT/（m·ms）的梯度切换率。并配置心脏8通道相控阵线圈以及磁共振兼容的无线蓝牙呼吸门控及心电板。

1.3 图像采集及处理

       患者仰卧于扫描床，背部为支点，配合心电图同步监测，确保图像采集与心脏运动的同步性，从而提升评估准确性。成像序列选用梯度回波平衡式稳态自由进动序列（steady-state free-precession, SSFP），具体参数设置为：TR 37.92 ms，TE 1.38 ms，翻转角48°，FOV 380 mm×318 mm，层厚6.0 mm，层间距1.2 mm，体素大小1.8 mm×1.8 mm×6.0 mm，采集矩阵208×166。CMR电影序列检查通常在一个周期内对心脏中的一个断层面进行连续扫描25帧。这种重复扫描能够捕捉心脏在不同相位的状态。为了全方位评估心脏功能，需要采集不同方位上的多个电影影像，包括肌体、心室腔和心尖的短轴层面电影，以及二、三、四腔的长轴层面电影等。在扫描数据的收集阶段，患者需按照指令进行呼吸控制，即吸气后呼气，随后在屏息状态下维持稳定的呼吸暂停，且每次屏息的深度需尽量保持一致，以确保扫描的准确性和稳定性。

1.4 后处理与评估

       通过联影智能MR影像处理软件（中国，上海联影智能科技有限公司，版本号：20240730）进行数据测量心功能，通过软件自动跟踪及人工校准对心内膜及心外膜的位移来量化左心室的运动情况，并通过组织追踪心肌在心动周期中的运动轨迹，对左心室整体和节段的应变进行分析，得到心肌径向应变、周向应变、纵向应变三个方向CMR-FT应变参数值以及各个参数的应变曲线图与依据2002年美国心脏病协会标准^[17]的16节段“牛眼”视图来展示相关信息。为了提高CMR-FT后处理分析的可靠性，本研究采用联影智能MR影像处理软件自动追踪心内外膜，随后由一名中级职称、5年工作经历的研究者及两名副高职称的高年资医师进行人工校准，经三人共识，最终得出高可信度的统计学数据。

1.5 统计学分析

       采用SPSS 23.0版本软件（IBM Corporation, Armonk, NY, USA）进行统计学分析。首先，采用Shapiro-Wilk检验方法检验计量资料是否服从正态性分布，当P>0.05时认为资料服从正态分布。其中，周向应变、短轴径向速度、短轴径向应变、纵向位移、纵向应变、长轴径向位移、长轴径向速度、长轴径向应变满足正态分布，采用配对样本t检验，数据以均数±标准差表示；当P<0.05时认为资料不服从正态分布，不服从正态分布的变量：周向位移、周向速度、周向应变率、短轴径向位移、短轴径向应变率、纵向速度、纵向应变率、长轴径向应变率，采用Wilcoxon秩和检验，应用中位数（四分位数间距）表示。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 周向参数的比较

       周向参数（位移、速度、应变、应变率）在术前组与术后组差异无统计学意义（P均>0.05）。周向应变参数对照组大于术后组，差异有统计学意义（P<0.05），其余周向参数（位移、速度、应变率）在对照组及术后组差异无统计学意义（P均>0.05）；周向参数（位移、速度、应变、应变率）在术前组与对照组差异无统计学意义（P均>0.05）（表1）。

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表1  冠状动脉旁路移植术前、术后及对照组左心室心肌应变参数
Tab. 1  Left ventricular myocardial strain parameters before and after coronary artery bypass transplantation and control group

2.2 短轴径向参数的比较

       短轴径向应变参数术前组大于术后组，差异有统计学意义（P<0.05），余短轴径向参数（位移、速度、应变率）在术前组与术后组差异无统计学意义（P均>0.05）。短轴径向应变、短轴径向应变率参数对照组大于术后组，差异有统计学意义（P<0.05），其余短轴径向参数（位移、速度）在对照组及术后组差异无统计学意义（P均>0.05），短轴径向应变率对照组大于术前组，差异具有统计学意义（P<0.05），余短轴径向参数（位移、速度、应变）在对照组及术前组差异无统计学意义（P均>0.05）（表1）。

2.3 纵向参数的比较

       纵向应变参数术前组大于术后组，差异有统计学意义（P<0.05），其余纵向参数（位移、速度、应变率）在术前组与术后组差异无统计学意义（P均>0.05）。纵向应变参数对照组大于术后组，差异有统计学意义（P<0.05），其余纵向参数（位移、速度、应变率）在对照组及术后组差异无统计学意义（P均>0.05）。纵向参数（位移、速度、应变、应变率）在术前组与对照组差异无统计学意义（P均>0.05）（表1）。

2.4 长轴径向参数的比较

       长轴径向应变参数术前组大于术后组，差异有统计学意义（P<0.05），其余长轴径向参数（位移、速度、应变率）在术前组与术后组差异无统计学意义（P均>0.05）。长轴径向速度、长轴径向应变参数对照组大于术后组，差异有统计学意义（P<0.05），其余长轴径向参数（位移、应变率）在对照组及术后组差异无统计学意义（P均>0.05），长轴径向参数（位移、速度、应变、应变率）在术前组与对照组差异无统计学意义（P均>0.05）（表1）。同一患者CABG术前、术后CMR-FT图像及心肌应变功能参数（图1、图2）及另一名对照组CMR-FT图像及心肌应变功能参数（图3）比较。

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图1  男，66岁，冠心病患者冠状动脉旁路移植术术前舒张末期左室中段短轴位心肌应变图（1A）、短轴周向峰值应变图（1B）、短轴径向峰值应变图（1C）、长轴纵向峰值应变图（1D）、长轴径向峰值应变图（1E）及其16节段牛眼图相应参数值。1B、1D颜色圈对应的值为负值，颜色从绿色逐渐变为红色，对应数值的绝对值由小变大；1C、1E颜色圈对应的值为正值，颜色从绿色逐渐变为红色，对应数值由大变小。
Fig. 1  A 66-year-old male patient with coronary artery disease showed the corresponding parameters of short-axis myocardial strain diagram (1A), short-axis circumferential peak strain diagram (1B), short-axis peak strain diagram (1C), long-axis longitudinal peak strain diagram (1D), long-axis peak strain diagram (1E) and 16-segment bull's eye diagram at the end of diastolic period in the middle part of the left ventricle before coronary artery bypass grafting. In 1B and 1D, the values corresponding to the color circles are negative, with the colors gradually changing from green to red as the absolute values of the corresponding numbers increase from small to large. In 1C and 1E, the values corresponding to the color circles are positive, with the colors gradually changing from green to red as the corresponding values decrease from large to small.

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图2  男，66岁，冠心病患者冠状动脉旁路移植术术后舒张末期左室中段短轴位心肌应变图（2A）、短轴周向峰值应变图（2B）、短轴径向峰值应变图（2C）、长轴纵向峰值应变图（2D）、长轴径向峰值应变图（2E）及其16节段牛眼图相应参数值。2B、2D颜色圈对应的值为负值，颜色从绿色逐渐变为红色，对应数值的绝对值由小变大；2C、2E颜色圈对应的值为正值，颜色从绿色逐渐变为红色，对应数值由大变小。
Fig. 2  A 66-year-old male patient with coronary artery disease after coronary artery bypass grafting, the corresponding parameters of short-axis myocardial strain diagram (2A), short-axis circumferential peak strain diagram (2B), short-axis peak strain diagram (2C), long-axis longitudinal peak strain diagram (2D), long-axis peak strain diagram (2E) and 16-segment bull's eye diagram at the end of diastolic period in the middle part of the left ventricle. In 2B and 2D, the values corresponding to the color circles are negative, with the colors gradually changing from green to red as the absolute values of the corresponding numbers increase from small to large. In 2C and 2E, the values corresponding to the color circles are positive, with the colors gradually changing from green to red as the corresponding values decrease from large to small.

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图3  男，65岁，健康对照组，舒张末期左室中段短轴位心肌应变图（3A）、短轴周向峰值应变图（3B）、短轴径向峰值应变图（3C）、长轴纵向峰值应变图（3D）、长轴径向峰值应变图（3E）及其16节段牛眼图相应参数值。3B、3D颜色圈对应的值为负值，颜色从绿色逐渐变为红色，对应数值的绝对值由小变大；3C、3E颜色圈对应的值为正值，颜色从绿色逐渐变为红色，对应数值由大变小。
Fig. 3  A 65-year-old healthy male control group, the corresponding parameters of short-axis myocardial strain diagram (3A), short-axis circumferential peak strain diagram (3B), short-axis peak strain diagram (3C), long-axis longitudinal peak strain diagram (3D), long-axis peak strain diagram (3E) and 16-segment bull's eye diagram at the end of diastolic period in the middle part of the left ventricle. In 3B and 3D, the values corresponding to the color circles are negative, with the colors gradually changing from green to red as the absolute values of the corresponding numbers increase from small to large. In 3C and 3E, the values corresponding to the color circles are positive, with the colors gradually changing from green to red as the corresponding values decrease from large to small.

3 讨论

       本研究首次使用CMR-FT技术对CHD患者CABG术前、术后心肌力学功能变化情况，填补了国内CMR在CABG术后心功能评估方面的研究空白。基于常规CMR电影序列得到的心肌应变参数，通过对CHD患者接受CABG治疗术前、术后以及健康人组心肌应变参数进行组织追踪测量分析，初步探讨这项技术定量评价CHD患者CABG术后心功能恢复的研究价值。研究结果显示，CABG术后短轴径向应变、纵向应变、长轴径向应变均小于术前，且差异具有统计学意义；此外，术后患者的周向应变、短轴径向应变、短轴径向应变率、纵向应变、长轴径向应变、长轴径向速度均低于正常对照组，进一步证实了术后心肌功能恢复是一个复杂且渐进的过程。这些发现表明，CMR-FT技术在评估CABG前后心肌力学功能变化方面具有重要的临床应用价值。本研究中短轴径向应变率对照组大于术前，且差异具有统计学意义。该研究的创新性在于首次使用CMR-FT技术对CABG术前术后心肌功能进行系统评估，为该领域的研究提供了新的视角和方法。此外，本研究为临床实践提供了重要参考，特别是在评估术后心肌功能恢复的过程中，CMR-FT可以为医生提供更加准确的定量数据，指导患者的个体化治疗和康复。

3.1 CMR-FT在CABG术后心功能评估中的应用价值

       本研究首次系统性地应用CMR-FT对CHD患者接受CABG治疗前后的心肌力学功能变化进行了评估。研究结果表明CABG术后心肌力学功能恢复的复杂性和渐进性，也表明CMR-FT技术在评估术前术后心肌力学功能变化方面具有显著的临床价值。尽管CABG手术改善了冠状动脉的血流灌注，但术后心肌的血流动力学状态需要逐渐适应新的血供模式，导致心肌收缩功能的暂时下降。由于本研究中部分病例术后随访时间较短，CABG术后心肌损伤也是不可避免的，可能导致心肌应变值偏低^{[18, 19]}，其原因可能有以下几点：手术过程中主动脉夹闭或心脏停搏液的使用，导致心肌细胞缺血，术后血流再通时引发再灌注损伤；再灌注时产生大量活性氧，破坏细胞膜和线粒体功能；缺血后心肌细胞内钙水平过高，激活蛋白酶，引发心肌细胞损伤；再灌注诱导中性粒细胞聚集，释放促炎因子，损伤心肌细胞等^[20]。局部应变改善不明显或恶化的区域可能提示心肌存在纤维化、瘢痕等病理改变。术后患者需要逐步适应新的血供模式，这期间可能需要服用一些药物来辅助治疗，如β受体阻滞剂、ACEI类药物等，虽然这些药物在降低心脏负荷，但也可能在一定程度上抑制了心肌的收缩功能。因此，为了更全面和准确地评估术后心肌功能的变化，需要综合考虑术后恢复过程中的各类因素，包括手术对心肌的直接影响、心肌功能的恢复过程、术后康复以及应变测量的技术因素等。未来的研究应综合考虑不同时间点的随访数据，并进行长期跟踪观察，以揭示心肌功能恢复的动态过程。应变率的变化反映了心肌功能的恢复情况，而结合应变参数可以更全面地评估心肌力学功能的恢复。CMR-FT在技术评估CABG术后心肌力学功能恢复方面具有高度的敏感性、科学性和有效性。

       已有研究指出，CABG术后左心功能参数表现为左室舒张期容积、左室收缩期容积、心搏量、高峰射血率、高峰充盈率呈下降趋势，进一步证实心功能恢复是一个缓慢且复杂的过程^[21]，本研究中CABG术后，患者心肌纵向、径向、圆周的应变及应变率均小于术前，这一变化再次印证心肌力学功能的恢复的渐进性和多维度特性。综上所述，通过详细的数据收集、参数选择和结果解读，本研究为临床医生提供了宝贵的参考依据，有助于指导患者的个性化治疗和康复策略。然而，当前研究受限于术后单一时间点的数据收集，未能全面揭示心肌功能恢复的动态过程，未来研究需进一步拓展时间维度，以便精确地描绘CABG术后心肌力学功能恢复的动态路径。

3.2 CMR-FT对CHD患者心肌力学功能改变的应用价值

       本研究聚集于CMR-FT技术在评估CHD患者心肌力学功能改变中的应用价值。研究结果显示，短轴径向应变率对照组大于术前，且差异具有统计学意义，其他参数差异无统计学意义。在CHD患者中，心肌缺血的影响常从心内膜逐渐扩展到心外膜，心肌缺血和纤维化是导致心功能异常的关键因素。早期的CHD患者可表现为纵向应变减低，周向应变及径向应变代偿性增加，从而维持正常的射血分数。然而，随着疾病的进展，心肌纤维化逐渐变为不可逆性病变，尤其是对于长期未治疗的患者，心肌纤维化改变明显，导致收缩功能无法完全恢复^[20]，即纵向应变、周向应变、径向应变均较小。应变和应变率作为评估心肌收缩性能的指标，其增加意味着心肌在收缩时能够更有效地缩短和变形，从而泵出更多的血液。这种改善通常与心肌供血改善、心肌细胞功能恢复以及心脏整体力学效率的提升有关。本研究中短轴径向应变率对照组大于术前，而其他参数无统计学意义。这一发现与既往研究结果相一致，但也存在一定差异，可能因为本研究中样本量有限及术前系统治疗的影响有关，术前系统化治疗有助于改善心脏功能，这可能会影响部分测量参数的变化，短轴径向应变率是评估左心室收缩功能的一个重要指标。以往研究表明，CMR-FT技术在评估CHD患者中具有较好的可行性、可重复性及性别差异性^[22]，能够准确测量心肌纤维化累及的节段^{[23, 24, 25]}，并可早期发现冠状动脉微血管功能障碍引起的心肌应力功能损伤^{[25, 26, 27]}。与以往文献相比，本研究更全面地评估了CMR-FT技术在CABG术前后心肌功能评估中的应用价值，为临床提供了更敏感且早期的心功能改变情况，有助于医生早期发现和治疗心血管疾病，具有重要的临床价值和理论意义，并为CMR-FT技术在心血管疾病管理中的应用前景提供了新的启示。此外，CMR-FT技术可早期检测右心功能障碍^{[28, 29, 30]}，为临床提供更敏感且早期的心功能改变情况^{[31, 32, 33]}。CMR-FT技术对多种心肌病变及心肌炎的检测均具有明显的研究价值及危险事件发生的预测价值^{[34, 35, 36]}。研究表明左心室整体纵向应变是评估心肌梗死与心力衰竭患者未来不良心脏事件发生风险的一个重要且有效的预测指标^[37]。在人工智能辅助下，CMR-FT的应用前景更加广阔。研究表明，人工智能推导出应变分析与手动分割出的应变参数具有高度的一致性，且在肺动脉高压等疾病的识别方面，人工智能展现出了超越传统心脏病专家的能力^[38]，这一发现不仅提升了CMR图像分析效率，也扩大了其在心血管疾病筛查与诊断中的应用潜力，为心血管疾病管理提供了新的突破。

3.3 局限性

       本研究有一定的局限性：（1）本研究为对CHD患者接受CABG治疗心肌应变单中心、小样本的研究；（2）未对应变参数评价心肌纤维化及其程度进行探讨；（3）未对射血分数参数与心肌应变参数进行相关性分析；（4）未对CHD患者右室功能参数及心肌应变进行分析。目前的研究仅基于术后单一时间点的数据，未能充分揭示心肌功能恢复的动态过程，未来研究将设立多个随访时间点进行更深入的动态监测，同时结合患者术前病变程度分层分析、术后康复干预效果评估，以及术后搭桥血管通畅性的长期观察，力求全面揭示CABG术后心肌功能恢复的规律及其影响因素。

4 结论

       本研究可得到以下结论：（1）CMR-FT参数变化，在CABG术后的患者中，确实提供了有关心肌力学功能改变的重要信息。（2）CABG术后患者的心肌力学功能未有明显改善，这意味着CABG手术虽然能够改善冠状动脉的血流供应，但在促进心肌力学功能的恢复上效果有限。