使用超高性能梯度MRI扫描仪结合cDTI技术对健康女性和男性群体的正常心肌微结构进行表征

《Journal of Cardiovascular Computed Tomography》：Characterization of Normal Myocardial Microstructure for Healthy Women and Men Cohorts using cDTI with Ultra-High-Performance Gradient MRI Scanner

心肌微结构性别差异研究：使用200 mT/m梯度MR系统对103名健康志愿者进行心脏扩散张量成像(cDTI)，发现男女在平均扩散性(MD)、各向异性(FA)和螺旋角透壁性(HAT)参数上无显著差异。

　　心血管疾病的发病率在全球范围内是男女的主要致死原因之一。尽管已有大量研究表明男女在心血管解剖和生理上存在差异，包括细胞组成、射血分数、左心室（LV）质量以及左心室体积等方面的不同，但针对健康人群中基于性别的心肌微结构研究仍较为有限。因此，一项针对健康人群的大规模研究显得尤为重要，以确定性别是否对心肌微结构产生显著影响。本文介绍了一项利用**体内心脏扩散张量成像（cDTI）**技术，结合**第二阶运动补偿（M2）单次激发自旋回波序列**，在**商用超高性能梯度系统**上对103名健康成年人进行研究的成果。研究旨在为未来的心血管疾病患者提供更准确的微结构评估参考，并探索性别对心肌微结构的潜在影响。

### 研究背景

心脏的微结构对于维持其正常的收缩和舒张功能至关重要。心肌细胞的排列方式、纤维束的方向以及细胞间的连接程度等微结构特征，可能在不同性别之间存在差异，从而影响心脏的功能表现。尽管已有研究显示性别对心血管系统产生影响，但大多数研究集中在宏观层面，例如心脏的大小、形状和整体功能，而对心肌微结构的研究仍较少。心肌微结构的变化可能与多种心血管疾病相关，例如心肌梗死、心力衰竭和肥厚型心肌病等。因此，了解健康人群中的心肌微结构特征，有助于更准确地识别和解释疾病状态下的微结构变化。

### 研究方法

本研究是一项**单中心、横断面研究**，共纳入125名健康志愿者，最终因局部伪影剔除22名数据，剩余103名参与者。所有研究对象均接受标准的MRI检查，包括**常规CINE成像**和**cDTI**。cDTI采用了一种**第二阶运动补偿的单次激发自旋回波序列**，利用**商用超高性能梯度系统**（最大梯度强度为200 mT/m）进行扫描。该系统具备较高的信号噪声比（SNR）和减少运动伪影的能力，为更精确的心肌微结构成像提供了技术基础。

研究过程中，所有受试者均接受了**自由呼吸**的cDTI扫描，采用**单次激发（SS-EPI）**技术，同时结合**多层梯度波形设计**，以减少运动引起的信号损失。图像分析方面，使用了**Medviso Segment CMR**软件进行CINE成像的分析，包括射血分数（LVEF）、左心室舒张末期容积（LVEDV）、左心室收缩末期容积（LVESV）和心输出量（CO）等指标。对于cDTI图像，采用**自定义的Python分析流程**进行后处理，包括**呼吸运动校正**、**图像重采样**以及**扩散张量模型拟合**，以获得**平均扩散系数（MD）**、**各向异性分数（FA）**和**螺旋角跨壁性（HAT）**等参数。

### 研究结果

研究结果显示，**男女在cDTI参数上没有显著差异**，包括**MD、FA和HAT**。具体而言，女性的平均MD为1.52±0.08 μm2/ms，FA为0.30±0.02，HAT为-0.76±0.09 °/%；男性的平均MD为1.50±0.08 μm2/ms，FA为0.30±0.02，HAT为-0.77±0.09 °/%。所有参数在性别间均未达到统计学显著性（p > 0.05），表明在健康人群中，**性别并不显著影响心肌的微结构特征**。

此外，研究还对**心脏MRI功能和结构参数**进行了分析，包括**心率、左心室指数容积、心输出量和心室质量**。结果显示，虽然女性的**左心室指数容积、指数收缩末期容积、指数搏出量和心室质量**均低于男性，但**射血分数和心输出量**在性别间没有显著差异。这一发现与之前的研究一致，表明尽管女性心脏在宏观上较小，但其心脏功能在健康状态下并未表现出显著的性别差异。

在cDTI参数与心脏功能和结构参数之间的相关性分析中，研究发现**cDTI参数与心脏功能和结构参数之间没有显著相关性**。例如，MD、FA和HAT均未与LVEF、LVEDVi、LVESVi和LVMi等参数产生显著的统计学关联。这一结果支持了性别间心肌微结构差异与宏观心脏功能变化之间没有直接联系的假设。

### 研究意义

这项研究的意义在于，它首次在**单中心、大规模健康人群中**，使用**商用超高性能梯度系统**对cDTI参数进行了系统性评估。通过这项研究，研究人员获得了**健康人群心肌微结构的基准数据**，为未来在心血管疾病患者中的研究提供了重要的参考依据。此外，研究结果还表明，**在健康人群中，性别对心肌微结构没有显著影响**，这可能意味着在某些疾病状态下，心肌微结构的变化与性别无关，从而为性别中立的心脏疾病诊断和治疗提供了支持。

### 未来展望

尽管本研究结果表明在健康人群中性别对心肌微结构没有显著影响，但**心血管疾病的微结构变化仍可能受到性别因素的影响**。因此，未来的研究应进一步探索**在不同疾病状态下，性别是否会影响心肌微结构的变化**。此外，由于**cDTI技术在不同机构间可能存在差异**，因此需要更多的研究来验证本研究的结论，并确保其在不同设备和扫描协议下的可重复性和可比性。

### 研究局限性

本研究虽然具有较大的样本量，但仍存在一些局限性。首先，**研究对象的年龄范围有限**，可能影响结果的普适性。其次，**研究未包括心血管疾病患者**，因此无法评估性别对疾病状态下心肌微结构的影响。此外，**cDTI扫描协议在不同机构之间可能存在差异**，这可能导致结果的不一致性。因此，未来的研究需要更广泛的样本量和更全面的疾病纳入，以进一步验证性别对心肌微结构的影响。

### 结论

综上所述，本研究通过使用**cDTI技术**，结合**超高性能MRI系统**，对健康人群的心肌微结构进行了深入分析。研究结果表明，**在健康人群中，性别并不显著影响心肌的微结构特征**，这为未来的临床应用提供了重要的理论依据。此外，研究还强调了**cDTI技术在心血管疾病诊断和评估中的潜力**，并指出未来研究应进一步探索**在疾病状态下性别对心肌微结构的影响**，以更好地指导个性化医疗和精准诊断。