多模態心臟磁共振成像在急性病毒性心肌炎中的臨床價值

陳 蕾, 徐梓毓, 謝尚煌, 袁海濤李 博, 彭文君, 陳 新

(廣東省深圳市龍崗中心醫院, 1. 醫學影像科, 2. 心血管內科, 廣東 深圳, 518000;3. 吉林大學白求恩第一醫院 醫學影像科, 吉林 長春, 130000)

病毒性心肌炎(VMC)是由病毒感染所致的局限性或彌漫性心肌炎病變，臨床表現輕重不一，輕者可無自覺癥狀，重者表現為心律失常、心源性休克或(和)心力衰竭，甚至猝死[1-2]。多模態心臟磁共振成像(CMR)是一種操作安全、可重復性高的無創檢查手段，提高了VMC診斷的準確度和安全性，但影像學特征與實驗室指標尚缺乏橫向研究結果[3]。本研究對急性病毒性心肌炎(AVM)進行多模態CMR檢查, AVM早期診斷方面的研究與心肌損傷程度的影像學定量檢測的結合分析為本病提供更多診斷信息，有助于臨床構建具有更高敏感性和特異性的檢查方案。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2014年1月—2020年7月廣東省深圳市龍崗中心醫院收治的60例AVM患者為觀察組，另選取40例健康志愿者為對照組。觀察組男33例，女27例; 年齡25～45歲，平均(35.66±8.57)歲。對照組男21例，女19例，年齡24～45歲，平均(35.72±8.64)歲，均無心血管疾病，體格檢查無異常，心電圖及超聲心動圖正常。2組受檢者性別、年齡比較，差異無統計學意義(P>0.05)。納入標準: ① 符合AVM診斷標準，經心電圖、超聲心動圖及心肌酶學、心內膜心肌活檢等手段確診，且表現出新發(14 d內)心肌炎癥狀(胸痛、心悸、疲勞、乏力、氣促等)者; ② 心肌炎癥狀出現前1～3周內有上呼吸道感染、腸道病毒感染史者; ③ 心率低于100次/min者; ④ 冠狀動脈造影、CT冠狀動脈成像檢查結果呈陰性者。

排除標準: ① 有CMR檢查禁忌證或難以配合完成檢查者; ② 合并二尖瓣脫垂綜合征，甲狀腺、β受體功能亢進和克山病、結締組織病、冠心病、代謝性疾病等影響心肌功能疾病以及藥物、毒物誘發的心臟損傷等患者; ③ 惡性腫瘤者; ④ 嚴重心、肝、肺、腎功能障礙者; ⑤ 幽閉恐懼癥者; ⑥ 對比劑過敏者; ⑦ 妊娠、哺乳期婦女; ⑧ 合并除AVM外其他感染性、炎性疾病者。

1.2 方法

采用3.0T超導型磁共振成像儀(Verio, 德國西門子公司)對心臟進行掃描，最大梯度場45 mT/m, 最大梯度切換率200 mT/(m·ms), 采用12通道表面相控陣線圈，心電門控采用磁共振兼容的無線矢量心電門控板。掃描方案: ① 心臟形態功能成像，常規心臟定位、心臟形態和心臟電影掃描。采用平衡穩態自由進動序列，掃描參數為層厚8 mm, 層間隔為0 mm, 矩陣為 256 × 256, 掃描野為350 mm×350 mm, 采集兩腔心、四腔心及左室短軸位。② T1 Mapping成像。于注入對比劑前和對比增強15 min內掃描，掃描序列采用運動自動矯正True FISP序列，采集層面包括四腔心和左室短軸切面(基底段、中央段及心尖段), TR=RR間期, TE 1.1 ms, 反轉角35 °, 層厚6 mm, GRAPPA加速因子2。③ 定量T2 Mapping使用飽和度準備, T2準備射頻擾相梯度回波序列，并應用3D、自由呼吸掃描模式。參數設置T2準備時間為0 ms、25 ms、45 ms, 重復時間為3.3 ms, 回波時間為1.0 ms, 矩陣為256×256, 反轉角為 18 °, 采集層面同T1 Mapping成像。④ 首過灌注成像。高壓注射器靜脈團注細胞外造影劑釓噴酸葡胺注射液Gd-DTPA, 注射速度5.0 mL/s, 注射劑量0.1 mmol/kg, 采集層面同T1 Mapping成像。⑤ 延遲增強掃描。采用二維Segment Turbo-FLASH序列，劑量為0.2 mmol/kg, 注射速率為2.0 mL/s, 延遲10～15 min收集兩腔心及四腔心、左室短軸位。此后隨訪中均采用同一設備及掃描序列、參數。

采集3 mL受試者清晨空腹靜脈血, 3 000轉/min離心15 min, 取上層血清-80 ℃冷存待檢。采用酶聯免疫吸附法(ELISA)檢測待測樣本中白細胞介素-6(IL-6)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)水平，試劑盒購自北京科杰生物技術有限公司，由專業人員嚴格參照試劑盒說明書進行操作。

1.3 圖像分析、定量測量

1.3.1 心臟形態功能分析: 采用設備自備的Syngo. Via軟件包對心功能進行分析，載入自基底段到心尖段左心室所有電影圖像并瀏覽，調整軟件的默認期相為最大收縮末期及舒張末期，如有需要進行手動調整。軟件自動描記左心室內膜與心外膜，手動調整軟件識別錯誤的地方。根據美國心臟病協會17節段分析法，測量各節段室壁厚度。軟件自動將左室收縮末容積(LVESV)、左室舒張末容積(LVEDV)、射血分數(EF)、心輸出量(CO)和心肌質量(MM)等心功能參數輸出。

1.3.2 心肌首過灌注分析: 依據美國心臟病協會心肌17段分型方法，繪制除心尖外的心尖部側壁、間壁、前壁、下壁，基底部，中間部前側壁、下壁、前間壁、前壁、下間壁、下側壁等16個節段心肌及左心室血池層面時間-信號強度的心肌灌注曲線，并記錄心肌灌注曲線下面積比、相對峰值信號強度和達峰時間等灌注參數。根據曲線下面積比值所代表的各節段心肌灌注情況，將觀察組異常灌注曲線分成灌注減低區(總體灌注曲線下面積比31%～44%)和灌注缺損區(總體灌注曲線下面積比<31%)，對照組灌注正常區為總體灌注曲線下面積比>44%[4]。

1.3.3 磁共振成像參數成像圖像分析: 將圖像載入離線工作站，采用商業化軟件包(Syngo Verio 3.0)分別對圖像進行分析，依據美國心臟病協會心肌17段分型方法，描記并測量每一段心肌平均T1、T2值。測量時，盡量避開可能出現部分容積效應接近心內、心外膜區域及左心室血池。

1.3.4 延遲增強圖像分析: 將延遲增強圖像載入離線工作站，應用商業化軟件包進行分析，以平均左室信號強度及6SD值作為閾值。依據美國心臟病協會心肌17節段分型方法，定性判斷并記錄每一節段心肌是否存在延遲強化病灶，并自動計算磁共振成像延遲強化成像(LGE)體積及LGE占左心室質量百分比。

1.4 統計學方法

2 結 果

2.1 2組受檢者CMR參數及炎性因子水平比較

觀察組LVEDV、LVESV、MM、平均T1值、平均T2值、LGE體積、LGE占左心室質量百分比、IL-6、TNF-α水平均高于對照組，達峰時間長于對照組，而EF、CO、心肌灌注曲線下面積比、相對峰值信號強度均低于對照組，差異有統計學意義(P<0.05), 見表1。

表1 2組受檢者CMR參數及炎性因子水平比較

2.2 CMR參數與炎性因子關系

Pearson相關分析結果顯示, LVEDV、LVESV、MM、達峰時間、平均T1值、平均T2值、LGE體積、LGE占左心室質量百分比均與IL-6、TNF-α呈正相關，而EF、CO、心肌灌注曲線下面積比、相對峰值信號強度均與IL-6、TNF-α呈負相關(P<0.05), 見表2。

表2 CMR參數與炎性因子相關性分析

2.3 CMR參數單項及聯合檢測對AVM的診斷效能

ROC曲線顯示, EF、LVEDV、LVESV、CO、MM、心肌灌注曲線下面積比、相對峰值信號強度、達峰時間、平均T1值、平均T2值、LGE體積、LGE占左心室質量百分比診斷AVM的AUC分別為0.747、0.740、0.823、0.750、0.743、0.815、0.796、0.728、0.851、0.840、0.750、0.752，具有一定準確性。

將CMR各參數放入Logistic回歸模型中，以回歸系數計算聯合檢測數值。聯合檢測=EF+LVEDV×(-0.029/0.103)+LVESV×(-0.093/0.103)+CO×(1.290/0.103)+MM×(-0.016/0.103)+心肌灌注曲線下面積比×(0.374/0.103)+相對峰值信號強度×(0.318/0.103)+達峰時間×(-0.134/0.103)+平均T1值×(-0.030/0.103)+平均T2值×(-0.224/0.103)+LGE體積×(-0.581/0.103)+LGE占左心室質量百分比×(-6.230/0.103)。ROC曲線顯示，聯合檢測AUC為0.943, 敏感度、特異度分別為86.70%、100.00%, 均高于CMR各參數單項檢測，提示聯合檢測的診斷價值較高，見圖1、表3。

A: LVEDV、LVESV、MM、達峰時間、平均T1值、平均T2值、LGE體積、LGE占左心室質量百分比診斷AVM的ROC曲線圖; B: EF、CO、心肌灌注曲線下面積比、相對峰值信號強度及聯合檢測診斷AVM的ROC曲線圖。圖1 CMR參數單項及聯合檢測診斷AVM的ROC曲線

表3 CMR參數單項及聯合檢測對AVM的診斷效能

3 討 論

AVM臨床表現缺乏特異性，臨床中多采用肌鈣蛋白(cTnI)和心肌酶譜來評估心肌損傷程度，是VMC診斷、病情發展、預后評估的重要手段，但該類指標易受其他因素影響，持續時間短，且特異性低，給臨床診斷和治療帶來一定困難[5]。因此，尋找一種簡單、無創、準確度高的檢查方式對AVM的早期診斷尤為重要[6]。

3.0 T磁共振成像的廣泛應用、梯度場切換率提升和多通道技術日趨完善擴展了CMR檢查的臨床運用范疇[7]。多模態CMR具有多方位成像、良好軟組織對比和高空間分布率等特點，除了常用的心臟形態、功能、心肌延遲強化等成像技術外，還增加了首過灌注成像(MPI)及磁共振參數成像(T1/T2 Mapping), 使得CMR檢查不但能評估心功能，而且還能定量反映心肌纖維化范圍、程度及心肌出血水腫情況，在心肌活性、心肌損傷危險區域評估方面顯示出極大優勢[8-9]。

MR延遲強化成像(LGE)可以顯示纖維化位置、范圍，定性評估心肌情況，利用后處理軟件可以對局灶纖維化體積及左心室占比進行定量測量。磁共振參數T1/T2 Mapping成像在心肌水腫診斷、可逆性心肌損傷鑒別診斷、急性VMC的早期診斷及治療中意義重大[10]。T1 Mapping為多心動周期時相相同而反轉時間(T1)不同下采集圖像，借助心肌各個體素T1值進行定量測定，反映心肌T1值的差異，與常規T1W1比較, T1 Mapping無需與正常心肌信號進行對比，心臟T1 Mapping平掃T1值>5 SD即提示AVM。T2 Mapping成像通過T2時間穩態自由進動序列(SSFP)的設定，以不同T2時間產生不同T2W1, 并依據擬合參數方程獲知各圖像像素，以高低信號反映回波時間差異，實現量化分析T2值[11-12]。

本研究結果顯示, AVM患者的LVEDV、LVESV、MM、達峰時間、平均T1值、平均T2值、LGE體積、LGE占左心室質量百分比、IL-6、TNF-α水平等指標均高于健康人群, EF、CO、心肌灌注曲線下面積比、相對峰值信號強度均低于健康人群，原因為病毒感染心肌細胞并大量增殖，損傷心肌，宿主免疫反應過程中，病毒特異T細胞攻擊心肌細胞，加劇心肌細胞損傷，對心臟收縮、舒張功能造成影響[13], 而EF、LVEDV、LVESV、CO、MM、心肌灌注曲線下面積比、相對峰值信號強度、達峰時間、平均T1值、平均T2值、LGE體積、LGE占左心室質量百分比等均與IL-6、TNF-α水平相關，而IL-6、TNF-α水平變化與病情嚴重程度及不良預后相關[14], 提示多模態CMR能用于評估AVM患者病情嚴重程度及預后情況。此外, ROC曲線顯示, CMR各參數對AVM均具有一定診斷價值，且各參數聯合檢測的診斷價值更高(AUC=0.943, 敏感度、特異度為86.70%、100.00%), 提示多模態CMR檢查可用于AVM的早期診斷。綜上所述，多模態CMR可快速、準確地診斷出AVM, 臨床價值較高。