定量多參數(shù)CMR在識(shí)別及監(jiān)測(cè)暴發(fā)性心肌炎心肌水腫的研究

李浩杰，朱慧，夏黎明

心肌炎是導(dǎo)致年輕人猝死與形成擴(kuò)張型心肌病最主要的原因[1-2]。暴發(fā)性心肌炎是急性心肌炎相對(duì)少見(jiàn)的一種類(lèi)型，以病情進(jìn)展迅速，很快出現(xiàn)血液動(dòng)力學(xué)異常，需要早期使用機(jī)械輔助治療為特點(diǎn)[3-4]。文獻(xiàn)[5]報(bào)道，盡管早期臨床癥狀較重，但只要度過(guò)危險(xiǎn)期，患者短期及長(zhǎng)期預(yù)后較好。準(zhǔn)確識(shí)別及監(jiān)測(cè)心肌炎患者心肌炎性損傷情況對(duì)于臨床決策選擇具有重要影響。

雖然心內(nèi)膜活檢可以直接評(píng)估心肌炎性損傷情況，因存在并發(fā)癥多、取樣誤差等原因，在臨床上應(yīng)用較少[6]。心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)可以對(duì)心肌組織學(xué)特征成像，在心肌炎應(yīng)用中越來(lái)越廣。新的定量T1、T2 mapping技術(shù)可準(zhǔn)確識(shí)別心肌水腫，在心肌炎診斷及病情監(jiān)測(cè)中有較高價(jià)值[7-8]。心肌應(yīng)變可以早期敏感評(píng)估心肌局部及整體功能，為患者提供較多重要信息[9-10]。然而，目前多參數(shù)定量CMR在暴發(fā)性心肌炎癥活動(dòng)性監(jiān)測(cè)中未有研究報(bào)道。因此，本研究在暴發(fā)性心肌炎急性期及3個(gè)月隨訪時(shí)進(jìn)行CMR檢查，探討多參數(shù)CMR是否能監(jiān)測(cè)心肌炎性水腫改變，及鑒別急性期與愈合期暴發(fā)性心肌炎。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

2017年6月至2019年5月前瞻性納入本院在心內(nèi)科臨床診斷暴發(fā)性心肌炎23例患者，在疾病急性期及3個(gè)月隨訪分別接受CMR掃描。

入選標(biāo)準(zhǔn)[4]：(1)存在急性心肌炎臨床癥狀，包括胸痛、胸悶、發(fā)熱、乏力、氣促等；(2)短期內(nèi)迅速發(fā)生急性心力衰竭癥狀；(3)有嚴(yán)重的血液動(dòng)力學(xué)障礙，需要高劑量的血管升壓劑維持；(4)需要機(jī)械循環(huán)支持，包括主動(dòng)脈球囊反搏或體外膜肺；(5)選擇性冠脈造影排除冠狀動(dòng)脈疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)不能配合患者或有明確磁共振檢查禁忌證；(2)幽閉恐懼癥或?qū)Υ殴舱裨煊皠┻^(guò)敏患者。3例患者拒絕CMR檢查及1例患者因圖像質(zhì)量差而被排除。共19例患者最終納入研究。

健康對(duì)照組：19名，納入標(biāo)準(zhǔn)為在CMR上并無(wú)明顯結(jié)構(gòu)性心臟疾病，心肌損傷標(biāo)志物及心電圖正常。

1.2 檢查方法

所有研究者均在 3.0 T MR (MAGNETOM Skyra，Siemens Healthcare，Erlangen，Germany)接受CMR檢查。CMR掃描序列：(1)心臟電影：在長(zhǎng)軸(四腔心、兩腔心及三腔心)及短軸位采用真實(shí)穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)快速序列，呼吸末屏氣進(jìn)行掃描。主要參數(shù)：TR 37.68 ms，TE 1.39 ms，F(xiàn)OV 360 mm×360 mm，層厚8 mm，翻轉(zhuǎn)角55°。(2)采用黑血T2WI識(shí)別心肌水腫。主要參數(shù)：TR 2倍RR間期；TE 83 ms；翻轉(zhuǎn)角160°，層厚8 mm。(3)增強(qiáng)前、后T1 mapping序列采用改良運(yùn)動(dòng)校正Look-Locker反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列進(jìn)行成像，分別采用5(3)3及4(1)3(1)2方案，位置包括一個(gè)四腔長(zhǎng)軸和3個(gè)短軸層面(基底、中間和心尖段)。其他參數(shù)：矩陣 218×256，TE 1.12 ms，TR 2.7 ms，翻轉(zhuǎn)角35°，像素大小1.41 mm×1.41 mm×5 mm，層厚5 mm；(4)T2 mapping成像采用T2準(zhǔn)備多回波GRE序列，主要參數(shù)：TR 300 ms，TE為0、24、55 ms，翻轉(zhuǎn)角12°，像素大小1.41 mm×1.41 mm×5 mm，層厚5 mm，掃描位置與T1 mapping相同。(5)延遲增強(qiáng)：按0.2 mmol/kg推注Gd-DTPA (莫迪思，上海博萊科信誼藥業(yè)有限公司)，7～10 min后采用2D相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列在短軸及四腔心、兩腔心進(jìn)行采集。參數(shù)如下：FOV 360 mm×360 mm，TE 1.43 ms，翻轉(zhuǎn)角55°，層厚6 mm，TI 220～350 ms。

1.3 圖像分析

在Siemens Argus軟件測(cè)量左室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)、左室舒張末容積、左室收縮末容積等功能參數(shù)。

在心臟專(zhuān)用后處理CVI42軟件半自動(dòng)測(cè)量左室16個(gè)節(jié)段平均T2、增強(qiáng)前后T1值。經(jīng)過(guò)紅細(xì)胞容積校正細(xì)胞外容積(extracellular volume，ECV)值計(jì)算是在增強(qiáng)前和后T1 mapping上在心內(nèi)膜和心外膜進(jìn)行輪廓測(cè)量。采用心肌整體T1、T2及ECV值進(jìn)行后續(xù)分析。

左室心肌應(yīng)變?cè)贑VI42軟件上進(jìn)行計(jì)算，參數(shù)包括收縮期整體峰值圓周應(yīng)變(circumferential strain，CS)、徑向應(yīng)變(radial strain，RS)和縱向應(yīng)變(longitudinal strain，LS)及相應(yīng)應(yīng)變率。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

計(jì)量資料采用中位數(shù)±四分位間距表示。采用Kruskal-Wallis檢驗(yàn)比較急性期，3個(gè)月隨訪愈合期及對(duì)照組之間CMR參數(shù)值不同。采用受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線下面積(area under curve，AUC)分析定量參數(shù)值鑒別急性期及愈合期診斷效能，根據(jù)最大約登指數(shù)得出最佳診斷截?cái)嘀怠⒚舾卸燃疤禺愋浴＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用SPSS 22.0，MedCalc及GraphPad Prism進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

2 結(jié)果

2.1 臨床特征

19例臨床診斷暴發(fā)性心肌炎，男性7人，平均年齡(35±14)歲；健康對(duì)照組19人，男性7人，平均年齡(31±10)歲。14例患者治療上接受主動(dòng)脈球囊反搏，4例患者接受體外膜肺治療，1例患者同時(shí)接受主動(dòng)脈球囊反搏及體外膜肺。患者均在病情穩(wěn)定時(shí)心肌炎急性期接受CMR掃描，從出現(xiàn)癥狀到接受CMR檢查平均時(shí)間約10 d。

與急性期相比，3個(gè)月隨訪時(shí)患者心肌血清學(xué)標(biāo)志物hs-cTNT及NT-pro BNP值明顯減低(表1)。從表1可以看出，與對(duì)照組相比，暴發(fā)性心肌炎患者急性期及愈合期LVEF明顯減低，但急性期及愈合期LVEF之間差異無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 研究對(duì)象臨床資料及CMR結(jié)果Tab. 1 Clinical and CMR results of research object

續(xù)表1 研究對(duì)象臨床資料及CMR結(jié)果Tab.1 (Cont) Clinical and CMR results of research object

表2 CMR參數(shù)在鑒別急性與愈合型心肌炎診斷效能Tab. 2 Diagnostic performance of CMR parameters for differentiating acute myocarditis from healed myocarditis

表3 CMR參數(shù)在愈合型心肌炎與正常對(duì)照組鑒別診斷效能Tab. 3 Diagnostic performance of CMR parameters for differentiating healed myocarditis from the controls

2.2 CMR結(jié)果

與愈合期相比，急性期患者整體原始T1[1414(1357，1459) vs 1267(1249，1298)，P＜0.001]、T2[47(43，49) vs 39(38，43)，P＜0.001]、ECV[0.36(0.32，0.40) vs 0.29 (0.26，0.30)，P＜0.001]值明顯升高。愈合期患者原始T1、T2及ECV值明顯高于正常對(duì)照組。典型病例見(jiàn)圖1。

心肌應(yīng)變分析：與對(duì)照組相比，疾病組(急性期與愈合期)心肌應(yīng)變值均明顯低于對(duì)照組，但患者急性期與愈合期心肌應(yīng)變值差異無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。

2.3 多參數(shù)CMR鑒別診斷效能

由表2及圖2可見(jiàn)，在區(qū)分急性期及愈合期心肌炎時(shí)，整體平均非對(duì)比增強(qiáng)T1及T2值A(chǔ)UC值較高(0.947與0.931)，敏感性/特異性分別為100%/78.9%、100%/73.7%。在鑒別愈合期心肌炎與對(duì)照組，ECV診斷效能最高，AUC值為0.925。ECV截?cái)嘀担?.26，其敏感性及特異性分別為85.2%與100%(表3，圖3)。

3 討論

本研究證明定量多參數(shù)CMR值可以準(zhǔn)確識(shí)別及監(jiān)測(cè)暴發(fā)性心肌炎患者心肌炎性損傷恢復(fù)情況。非對(duì)比增強(qiáng)T1及T2值在區(qū)分急性期及愈合期心肌炎準(zhǔn)確性較高，而鑒別愈合期心肌炎與對(duì)照組，ECV值診斷效能最高。

圖1 女，32歲，暴發(fā)性心肌炎。急性期短軸T2WI (A)上左室心肌信號(hào)增高，T1 mapping (B)及T2 mapping (C)上心肌T1及T2值明顯升高；愈合期T2WI(D)左室心肌信號(hào)恢復(fù)正常，T1 mapping (E)及T2 mapping (F)上心肌T1及T2值明顯減低，與正常對(duì)照組相似Fig.1 A 32-year-old female patient with fulminant myocarditis. In acute phase, left ventricular myocardial signal increased on short axis T2WI (A), native T1(B) and T2 (C) were significantly increased; left ventricular myocardial signal returned to normal on T2WI (D), and native T1 (E) and T2 (F) value were significant decreased at the healed stage, which were similar to those in the normal control group.

圖2 CMR參數(shù)鑒別急性與慢性心肌炎R(shí)OC曲線圖 圖3 原始T1、ECV、T2、LS、CSR、LSR (A)與RS、RSR (B)鑒別慢性心肌炎及對(duì)照組ROC曲線圖Fig.2 ROC curves of CMR parameters for differentiating acute from chronic myocarditis. Fig.3 ROC curves of native T1, ECV, T2, CS, LS, CSR and LSR (A)and RS and RSR (B) to differentiate between patients with chronic myocarditis and the controls.

前人研究發(fā)現(xiàn)T1及T2 mapping能準(zhǔn)確評(píng)估心肌炎性水腫。Bohnen等[11]發(fā)現(xiàn)愈合期心肌炎患者T1、T2及ECV值較急性期逐漸減低，但愈合期與對(duì)照組之間無(wú)明顯差異，T1及T2在鑒別急性與愈合期心肌炎診斷效能較高。von Knobelsdorff-Brenkenhoff等[12]報(bào)道急性期心肌炎患者T1及T2升高，但只有T2值能有效區(qū)別急性與慢性心肌炎。本組中也發(fā)現(xiàn)與急性期相比，愈合期患者心肌水腫程度減低，相應(yīng)T1、ECV及T2值明顯減低，但仍高于對(duì)照組。急性期心肌水腫、充血導(dǎo)致心肌T1值升高，隨著水腫減退，心肌T1值逐漸減低。愈合期T1值高于對(duì)照組，不僅與殘余心肌水腫相關(guān)，還會(huì)受到心肌壞死后形成纖維化影響，其代表一種不可逆損傷。T2 mapping能監(jiān)測(cè)心肌炎性活動(dòng)度[11，13]。與前人研究相似，本組中愈合期患者心肌T2值高于對(duì)照組，可能與患者心肌損傷較重、隨訪時(shí)間較短、心肌仍然存在慢性活動(dòng)性炎癥相關(guān)[13-14]。本研究發(fā)現(xiàn)與T1值相似，T2值能有效鑒別急性與慢性心肌炎，準(zhǔn)確性高于其他參數(shù)值。ECV不僅對(duì)急性期患者心肌炎性水腫敏感，慢性期還可評(píng)估心肌纖維化。ECV在識(shí)別急性期患者心肌水腫敏感性低于T1與T2值，本組中ECV在鑒別急性與慢性心肌炎效能低于T1與T2值，說(shuō)明ECV值不適合心肌炎性活動(dòng)性評(píng)估。鑒別愈合心肌炎與對(duì)照組時(shí)，ECV診斷準(zhǔn)確性最高，這與前人一篇研究相似。Radunski等[15]發(fā)現(xiàn)在識(shí)別亞急性期重型心肌炎，ECV結(jié)合LGE診斷準(zhǔn)確性達(dá)到90%。這些研究結(jié)果表明，ECV能更好鑒別疾病組與正常對(duì)照組。

與對(duì)照組相比，雖然愈合期患者臨床癥狀明顯改善，但患者整體心肌應(yīng)變值及應(yīng)變率明顯減低，與急性期相比，差異無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Andre等[9]發(fā)現(xiàn)急性心肌炎患者整體峰值CS、LS及RS明顯減低，而對(duì)于保留的射血分?jǐn)?shù)患者，LS和RS也明顯減低。暴發(fā)性心肌炎心肌損傷范圍較廣，易累及全層心肌，導(dǎo)致在長(zhǎng)徑及橫徑上舒縮受損，CS、RS及LS減低。此外，在鑒別愈合心肌炎與對(duì)照組，心肌應(yīng)變具有較高的診斷準(zhǔn)確性，可以為患者提供更多有價(jià)值的信息。

本研究的局限性：(1)納入暴發(fā)性心肌炎患者較少，需要多中心更多病例進(jìn)一步研究證實(shí)；(2)隨訪時(shí)間較短，無(wú)法評(píng)估患者預(yù)后；(3)缺乏心肌炎診斷金標(biāo)準(zhǔn)“心內(nèi)膜活檢”，無(wú)法進(jìn)行心肌組織病理學(xué)驗(yàn)證。

總之，定量多參數(shù)CMR可以準(zhǔn)確識(shí)別及監(jiān)測(cè)暴發(fā)性心肌炎患者心肌損傷情況，非對(duì)比增強(qiáng)T1及T2在鑒別急性期與愈合期心肌炎準(zhǔn)確性較高。

利益沖突：無(wú)。