邸春霞，華寧，謝甲琦，陶耀兵，王波，唐發(fā)寬

中國人民解放軍第三○九醫(yī)院心內(nèi)科，北京 100091

糖尿病是當(dāng)今世界威脅人類健康的常見病、多發(fā)病之一。糖尿病常伴隨心血管疾病，是心血管疾病的主要危險因素。目前，心血管病的高發(fā)病率、高致殘率和高死亡率成為我國的重大公共衛(wèi)生問題。而冠心病的早期診斷和早期預(yù)警亦是人類面臨的一大難題。傳統(tǒng)的檢查手段如心電圖、活動平板試驗、彩色多普勒超聲等均因敏感性和特異性不高而應(yīng)用受限。心肌在興奮活動中產(chǎn)生除極和復(fù)極電流。應(yīng)用超導(dǎo)量子干涉器可以探測心肌在除極和復(fù)極過程中的磁場變化，稱為心磁圖（MCG）。自1963年發(fā)現(xiàn)至今，心磁圖檢測技術(shù)已有了很大進(jìn)展。從單通道到多通道，從屏蔽到非屏蔽，從單點測量到多點測量。目前應(yīng)用于臨床和實驗室研究的多為低溫超導(dǎo)心磁圖儀。但這些系統(tǒng)需要液氦作為制冷劑，價格昂貴，難以推廣。最近北京大學(xué)物理系和中科院物理所研制成功了高溫超導(dǎo)心磁圖儀，用液氮代替液氦，開創(chuàng)了我國高溫超導(dǎo)心磁圖儀研究的新紀(jì)元。本研究應(yīng)用四通道高溫超導(dǎo)心磁圖儀樣機(jī)，觀察冠心病患者介入治療前后心磁圖的特征，初步探討高溫超導(dǎo)心磁圖儀在糖尿病合并冠心病患者冠脈介入術(shù)前評估、冠脈介入治療術(shù)后隨訪中的應(yīng)用價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選擇2012年6月至2013年6月期間我院心內(nèi)科和內(nèi)分泌科住院的患者85例。納入標(biāo)準(zhǔn)：竇性心律，初步診斷為冠心病(包括無癥狀性心肌缺血、穩(wěn)定型心絞痛、不穩(wěn)定型心絞痛、非ST段抬高型心肌梗死)，擬行冠脈造影檢查、排除標(biāo)準(zhǔn)：心力衰竭、電解質(zhì)紊亂、心律失常、急性ST段抬高性心肌梗死患者。2型糖尿病標(biāo)準(zhǔn)：餐后8h空腹靜脈血糖≥7.0 mmol/L和/或餐后2 h靜脈血糖≥11.1 mmol/L，或有明確2型糖尿病病史；除外I型糖尿病。所有患者根據(jù)冠脈造影結(jié)果確診為冠心病者62例，除外冠心病者23例。其中冠心病患者分為糖尿病組（25例，其中行冠脈介入治療者22例）和非糖尿病組（37例，其中行冠脈介入治療者32例）。兩組基本情況如年齡、性別、吸煙史、體重指數(shù)、既往病史差別均無統(tǒng)計學(xué)意義。所有患者均于入選后即行高溫超導(dǎo)心磁圖檢查。54例行冠狀動脈介入治療者于介入治療后1個月再次行高溫超導(dǎo)心磁圖檢查。

1.2 方法

1.2.1 心磁圖檢查及結(jié)果判讀

心磁圖檢查在高溫超導(dǎo)SQUID技術(shù)聯(lián)合醫(yī)學(xué)實驗室進(jìn)行。所有患者均去除身上所有金屬物品，以標(biāo)準(zhǔn)體位仰臥于檢查床上行心磁圖檢測。測量探頭距離前胸平面1～2 cm，探測范圍為胸前20 cm×20 cm的平面，記錄間距為4cm的矩形點陣，共記錄9個不同位點，同時記錄Ⅱ?qū)?lián)心電圖作為時間參考。將檢測信號輸入計算機(jī)，并進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，做出ST-T段電流密度圖及心臟磁場圖，觀察圖像中有無電流矢量的額外區(qū)域。根據(jù)計算機(jī)分析系統(tǒng)的分級標(biāo)準(zhǔn)，將電流密度分布圖分為0、1、2、3、4級共5級。分級標(biāo)準(zhǔn)主要根據(jù)是否存在雙極結(jié)構(gòu)、主要電軸在圖中出現(xiàn)的位置和方向以及極值出現(xiàn)的數(shù)量、位置等。0級：存在對稱的雙極結(jié)構(gòu)，雙極間的向量在10°～80°；1級：存在對稱的雙極結(jié)構(gòu)，雙極間的向量在-20°～10°或80°～110°,或存在不對稱的雙極結(jié)構(gòu),雙極間的向量在10°～80°；2級：存在不對稱的雙極結(jié)構(gòu)，雙極間的向量在-20°～10°或80°～110°；3級：缺乏雙極結(jié)構(gòu),總向量在-20°～110°；4級：無論有無雙極結(jié)構(gòu)，總向量在110°～20°。0～1級為正常，2級為輕度異常，3～4級為中、重度異常。選取平均分級(ACTM)和異常心磁圖比值(RAM)作為定量指標(biāo)。

1.2.2 平均分級

ACTM的測定：選取心室復(fù)極期ST-T間期為研究時間段，分別計算每位觀察對象所有電流密度圖的平均分級。

1.2.3 異常心磁圖比值

RAM的測定：選取心室復(fù)極期ST-T間期為研究時間段，分別計算每例的RAM：RAM=病理性磁圖數(shù)(3～4級)/總磁圖數(shù)(0～4級)。

1.2.4 冠脈造影檢查及結(jié)果判讀

應(yīng)用GE Innova 3100血管造影機(jī)，采用Seldinger法穿刺股動脈或橈動脈，行左、右冠脈造影，左冠狀動脈至少投照4個體位，右冠狀動脈至少投照2個體位，必要時加其他體位，觀察冠狀動脈狹窄部位、程度、范圍等。冠脈病變參照美國ACC/AHA標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分型：管腔狹窄程度<50%為無明顯狹窄；管腔狹窄程度介于50%～74%為輕度狹窄；管腔狹窄程度介于75%～90%為中度狹窄；管腔狹窄程度>90%為重度狹窄；管腔100%閉塞為完全阻塞。根據(jù)病變部位將受累血管分為左主干、前降支、回旋支及右冠脈。無明顯狹窄者除外冠心病診斷，不納入此研究。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

所有資料采用SPSS 13.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。數(shù)據(jù)用±s表示，計量資料采用t檢驗，計數(shù)資料采用卡方檢驗。P<0.05為差別有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 糖尿病組和非糖尿病組患者的基線特征比較

兩組在年齡、性別、吸煙史、體重指數(shù)、既往病史等方面差別無統(tǒng)計學(xué)意義，見表1。

表1 兩組基線水平比較

2.2 冠脈造影前兩組患者心磁圖比較

37例2型糖尿病患者中至少存在1～3個病理性電流區(qū)，其電流密度圖分級多數(shù)為3～4級(即中-重度異常)。而非糖尿病組患者電流密度圖分級多為1～3級(輕度或中度異常)。糖尿病組ACTM和RAM稍高于非糖尿病組，差別有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），見表2。

表2 冠脈造影前兩組MCG結(jié)果比較

2.3 糖尿病患者行冠脈介入治療前后心磁圖的比較

糖尿病患者冠脈介入術(shù)后1個月的RAM、ACTM均顯著低于術(shù)前（P<0.05），見表3。

表3 糖尿病組介入治療前后MCG結(jié)果比較

2.4 非糖尿病患者行冠脈介入治療前后心磁圖的比較

非糖尿病患者冠脈介入術(shù)后1個月的RAM、ACTM均顯著低于術(shù)前（P<0.05），見表4。

表4 非糖尿病組介入治療前后MCG結(jié)果比較

3 討論

心肌在興奮過程中產(chǎn)生除極和復(fù)極電流，同時產(chǎn)生微弱的pT（皮特斯拉，10-12T）級磁場信號，而心磁信號比常規(guī)心電信號可以包含更豐富的信息。應(yīng)用靈敏的超導(dǎo)量子干涉器（SQUID）可以測量心肌在除極和復(fù)極過程中的磁場變化，稱為心磁圖。心磁圖和心電圖具有相同的信號源，雖然ECG已經(jīng)在臨床上被廣泛應(yīng)用于心臟疾病的診斷，成為一種常規(guī)和最主要的心臟疾病無創(chuàng)診斷方法，但對于心肌缺血和心律失常等疾病來講，ECG經(jīng)常會遺漏掉很多微弱信號。而心磁信息由于其本身的磁場檢測特點，往往能包含一些ECG無法測量到的信息[1]。相對于ECG，心磁信息具有以下優(yōu)點：首先它是一種真正無創(chuàng)的測量系統(tǒng)，不需要額外的電極而能直接測量伴隨心臟運動的磁場變化；其次，心磁信息信號受軀干組織的影響比ECG信號要小得多[2]；第三，心磁信息測量中不存在皮膚電極干擾。另外非常重要的一點是心磁信息和心電圖對心臟電流的敏感特性不同：心磁信息對心臟切向電流最敏感，而ECG則對輻射狀（透壁性）電流最敏感。心磁信息和ECG的這些不同，使得心磁信息的測量速度，精度和分辨率都比ECG高。雖然當(dāng)前心磁信息標(biāo)測在臨床上還沒有得到常規(guī)應(yīng)用，但相關(guān)的臨床研究已經(jīng)表明心磁信息在心肌缺血、致心律失常風(fēng)險評估和機(jī)制研究、心電源定位和胎兒心臟檢查等方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)于ECG標(biāo)測的一些性能[3-8]。其中，心肌缺血是由冠狀動脈狹窄或堵塞引起的心臟某個部位短期或長期供血不足引起的心臟疾病，如得不到及時治療，則缺血部位心肌由于長期缺氧會損傷并最終導(dǎo)致死亡，從而引起心肌梗死。心肌缺血是導(dǎo)致死亡的首要因素[9]。ECG是臨床上用于心肌缺血診斷的最常用手段，心肌缺血的ECG反常主要表現(xiàn)在ST段偏移和T波異常。但是由于ECG檢測的固有缺陷，某些心肌缺血無法被及時診斷，而有研究表明心磁信息在某些心肌缺血的檢測中明顯優(yōu)于ECG[10-11]。近日，Wu[12]等人有一項研究觀察了冠心病患者和行心臟移植術(shù)患者的心磁圖變化，研究表明心磁圖可以作為心臟移植患者移植物冠狀血管病的獨立預(yù)測因素。提示心磁圖在心血管疾病中具有廣泛的應(yīng)用前景。因此，進(jìn)行心磁信息分析檢查是非常有發(fā)展?jié)摿Φ男呐K病診斷手段，對心臟病的診斷精度可望大幅提高。

在國內(nèi)，雖然早在1986年中國科技大學(xué)已研制出了我國第一臺心磁圖儀，成為我國心磁圖研究的起點，但一直沒有進(jìn)入臨床應(yīng)用。近年來，上海瑞金醫(yī)院、天津泰達(dá)心血管?？漆t(yī)院、阜外心血管醫(yī)院和中國人民解放軍第309醫(yī)院等相繼從國外引進(jìn)了心磁圖儀，作了很多臨床病例測試，開展了對冠心病、心肌梗死、預(yù)激綜合征等疾病的研究工作，但由于儀器設(shè)備來源于不同國家和廠家，使用的數(shù)據(jù)分析各不一樣，得出的結(jié)論不盡然，再加上液氦來源稀缺昂貴，臨床上未能發(fā)揮其應(yīng)用的獨特價值。我國SQUID相關(guān)的技術(shù)均處于國際領(lǐng)先水平。能在液氮溫區(qū)工作的高溫超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn)后，在高溫超導(dǎo)SQUID磁強(qiáng)計的基礎(chǔ)上，高溫超導(dǎo)SQUID心磁圖儀研制成功。

本研究應(yīng)用四通道高溫超導(dǎo)SQUID心磁圖儀，觀察了冠心病患者及其介入治療前后心磁圖的特征。通過研究發(fā)現(xiàn)，冠心病患者中糖尿病組患者心磁圖主要特征圖像的均質(zhì)性較差，雙極結(jié)構(gòu)特征相對不明顯，電軸總向量多分布于-20°～110°范圍內(nèi)，分級多為3～4級，故ACTM和RAM均較高。而非糖尿病組ACTM和RAM則稍低于對照組，表明糖尿病組冠狀動脈病變較非糖尿病組為重?？紤]與缺血心肌部位有關(guān)。心肌灌注減少的部位跨膜活動時間延長，在正常心肌與缺血心肌交界處出現(xiàn)局部電流，在心磁圖上則表現(xiàn)為額外電流。心肌細(xì)胞膜靜息電位減低，動作電位傳導(dǎo)速度也減低，于邊緣區(qū)域內(nèi)動作電位傳播方向產(chǎn)生離散。故產(chǎn)生相應(yīng)的心磁圖改變。近年來，關(guān)于糖尿病患者冠脈病變特點的多項研究均表明，糖尿病患者冠脈病變較非糖尿病患者更加嚴(yán)重，具有三支病變和彌漫性病變發(fā)病率高的特點[13-14]，與本研究結(jié)果基本一致。

通過對冠心病患者行冠脈介入治療前后心磁圖的對比發(fā)現(xiàn)，無論是否合并2型糖尿病，冠心病患者行冠脈介入治療術(shù)后ACTM和RAM較術(shù)前明顯改善，考慮與心肌缺血改善有關(guān)。心肌缺血得到明顯后，心磁圖上額外電流消失，細(xì)胞電流活動同步性得到改善而相對穩(wěn)定。

[1] Smith FE,Philip Langley,Peter van Leeuwen,et al.Comparison of magnetocardiography and electrocardiography[J]. Anadolu Kardiyoloji Derg,2007,(7):20-22.

[2] Williamson S,L Kaufman.Biomagnetism Sources and their detection[J].J Magnetism Magn Materials,1981,(22):147-160.

[3]Fenici R,Brisinda D,Meloni AM.Clinical application of magnetocardiography[J].Expert Rev Mol Diagn,2005,(5):291-313.

[4]Dossel O.Inverse problem of electro-and magnetocardiography:review and recent progress[J].Int J Bioelectromagnetism,2000,2(2):35-39.

[5]Nakai K,Oka T,Okabayashi H,et al.Three-dimensional spectral map of atrial fibrillation by a 64-channel magnetocardiogram[J].J Electrocardiol,2008,41(2):123-130.

[6]Tao R,Popescu EA,Drake WB,et al.Cardiac vectors in the healthy human fetus: developmental changes assessed by magnetocardiography and realistic approximations of the volume conductor[J]. Physiol Meas,2013,34(5):527-540.

[7]Yamada S.Surface Mapping and Magnetoelectrocardiography.Electrical Diseases of the Heart Genetics, Mechanisms,Treatment, Prevention[M].Springer,London,2008.

[8]Ogata K,Kandori A,Miyashita T,et al.Visualization of threedimensional cardiac electrical excitation using standard heart model and anterior and posterior magnetocardiogram[J].Int J Cardiovasc Imag,2006,(22):581-593.

[9]National Institutes of Health Morbidity & Mortality.Chart Book on Cardiovascular, Lung and Blood Diseases[S].2002,28-37.

[10]Lim HK,Kwon H,Chung N,et al.Usefulness of Magnetocardiogram to Detect Unstable Angina Pectoris and Non-ST Elevation Myocardial Infarction[J].American Journal of Cardiology,2009,(103):448-454.

[11]Kwong JS, Leith?user B, Park JW, et al. Diagnostic value of magnetocardiography in coronary artery disease and cardiac arrhythmias: A review of clinical data[J]. Int J Cardiol,2013,167(5):1835-1842.

[12]Wu YW,Lee CM,Liu YB,et al.Usefulness of Magnetocardiography to Detect Coronary Artery Disease and Cardiac Allograft Vasculopathy[J].Circ J, 2013,77(7):1783-1790.

[13]黃靜涵,陳紀(jì)株,楊躍進(jìn),等.1404例冠心病合并與不合并2型糖尿病患者冠狀動脈造影特點對照分析[J].臨床醫(yī)學(xué),2007,27(11):17-18.

[14]劉英,韓瑋,劉惠亮,等.冠心病合并2型糖尿病患者冠狀動脈造影的臨床分析[J].心血管康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志,2008,17(1):35-37.