兒童心肌病精準(zhǔn)診斷新進(jìn)展

(1 青島市婦女兒童醫(yī)院，青島大學(xué)附屬婦女兒童醫(yī)院心臟中心，山東 青島 266034； 2 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院)

兒童心肌病是一組異質(zhì)性很強(qiáng)的心肌疾病[1]，但其發(fā)病情況缺乏可靠的數(shù)據(jù)。美國(guó)新英格蘭和西南部地區(qū)兒童心肌病注冊(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)資料顯示其年發(fā)病率為1.13/10萬(wàn)，芬蘭1980—1991年小于20歲的人群中特發(fā)性心肌病的年發(fā)病率為0.65/10萬(wàn)，澳大利亞1987—1996年10歲以下人群中原發(fā)性心肌病的年發(fā)病率為1.24/10萬(wàn)[2-3]；在小兒原發(fā)性心肌病中，擴(kuò)張型心肌病(DCM)的發(fā)病率最高，其年發(fā)病率約為(6～10)/10萬(wàn)[4]。國(guó)內(nèi)缺乏兒童心肌病的流行病學(xué)的資料，尚無兒童心肌病的確切發(fā)病率；2016年中華醫(yī)學(xué)會(huì)兒科學(xué)分會(huì)心血管學(xué)組兒童心肌病精準(zhǔn)診治協(xié)作組調(diào)查了國(guó)內(nèi)16家醫(yī)院2006—2016年1 823例心肌病住院患兒，發(fā)現(xiàn)兒童心肌病占同期兒科住院患兒的0.1%。

近年來，隨著分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、醫(yī)學(xué)信息學(xué)和基因診斷技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展，越來越多的兒童心肌病患兒得以明確病因，診斷也越來越精準(zhǔn)化。2013年，國(guó)際上一些臨床心臟病、心臟移植、遺傳學(xué)和心臟影像學(xué)專家聯(lián)合提出了一種新的心肌病分類法——MOGE(S)分類法，即心肌病表型-基因型對(duì)應(yīng)分類法[5]，該分類方法將心肌病精準(zhǔn)診斷的結(jié)果成功應(yīng)用到了心肌病的分類。小兒心肌病的病因、診斷、治療和預(yù)后與成人有很大不同，但遺憾的是國(guó)內(nèi)外缺乏有關(guān)兒童心肌病精準(zhǔn)診斷的相關(guān)研究。本文對(duì)近年來兒童心肌病的相關(guān)精準(zhǔn)診斷技術(shù)研究進(jìn)展給予了全面評(píng)價(jià)，旨在為今后兒童心肌病的精準(zhǔn)診斷的研究提供方向。

1 超聲心動(dòng)圖

超聲心動(dòng)圖檢查是兒童心肌病精準(zhǔn)診斷的一線手段，已被臨床廣泛應(yīng)用，可方便地顯示心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)，并準(zhǔn)確、無創(chuàng)和全面評(píng)估心臟功能[6]；且隨著新的超聲技術(shù)的快速發(fā)展，其更能全面精確評(píng)估心肌病患兒心肌整體和局部運(yùn)動(dòng)功能[7]。但易受操作者經(jīng)驗(yàn)影響,重復(fù)性相對(duì)較差，且不能準(zhǔn)確地提供病因?qū)W診斷依據(jù)。

超聲心動(dòng)圖可評(píng)價(jià)左心室收縮功能，其臨床常用指標(biāo)為左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)，但其所用計(jì)算方法存在著一定的局限性，超聲對(duì)評(píng)價(jià)無心室重構(gòu)者及健康兒童LVEF值較準(zhǔn)確[6-8]；但是否能夠準(zhǔn)確測(cè)量心肌病病人的LVEF受到質(zhì)疑。有研究顯示，嚴(yán)重心功能不全時(shí)，二維超聲測(cè)定的LVEF與臨床心功能分級(jí)和腦鈉肽間的相關(guān)性差[7]。超聲斑點(diǎn)跟蹤技術(shù)(STI)是研究心肌整體及局部組織運(yùn)動(dòng)的超聲新技術(shù)，以二維灰階成像為基礎(chǔ)，可對(duì)縱向、徑向及圓周方向上心肌運(yùn)動(dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確跟蹤，進(jìn)而得到大量關(guān)于心肌結(jié)構(gòu)力學(xué)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，可準(zhǔn)確從多個(gè)方向反映心肌的運(yùn)動(dòng)[6-9]。因此，理論上STI技術(shù)可以精準(zhǔn)評(píng)價(jià)心肌病患者心肌不同方向上的運(yùn)動(dòng)特性，為臨床正確評(píng)價(jià)心肌功能提供準(zhǔn)確的信息；但STI也有其局限性，如評(píng)價(jià)心室肌應(yīng)變時(shí)，圖像質(zhì)量影響其追蹤測(cè)量，在二維超聲圖像不清晰情況下，其成像的準(zhǔn)確性會(huì)受到限制。由于右心室?guī)缀螛?gòu)型以及超聲視窗等問題，超聲心動(dòng)圖檢查尚不能完美地評(píng)估右心室功能，尤其是對(duì)右心室?guī)缀螛?gòu)型和形態(tài)可能發(fā)生巨大變化的兒童心肌病患者；目前所用右心室射血分?jǐn)?shù)和右心室Tei指數(shù)均不能全面、準(zhǔn)確地反映右心室功能的真實(shí)狀態(tài)[6-9]，因此需要深入開發(fā)超聲心動(dòng)圖評(píng)估右心室功能的新超聲診斷技術(shù)。實(shí)時(shí)三維和四維超聲的出現(xiàn)，為準(zhǔn)確測(cè)量心臟功能提供了新契機(jī)，但一方面這些技術(shù)的成熟度尚需進(jìn)一步提高，同時(shí)其在臨床中的應(yīng)用尚未全面推開；另一方面臨床研究也發(fā)現(xiàn)，由于心肌病患者的心臟往往極度擴(kuò)大，實(shí)時(shí)三維容積成像時(shí)，心腔常不能被完整地包絡(luò)，致使圖像測(cè)量存在誤差[10]。因此，如何準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便、快速、無創(chuàng)地評(píng)價(jià)心肌病患兒的心臟功能，仍然是兒科心血管病醫(yī)生和超聲醫(yī)師需要解決的一個(gè)重要問題。

由于不同年齡小兒超聲心動(dòng)圖的測(cè)定值變化較大，相同年齡小兒受遺傳、種族、性別、身高、體質(zhì)量、生長(zhǎng)速度、生活習(xí)慣和疾病等影響也存在差異，這些因素大大影響了測(cè)定結(jié)果的判斷和比較。為此，美國(guó)超聲心動(dòng)圖協(xié)會(huì)(ASE)兒科和先天性心臟病委員會(huì)制定了小兒超聲心動(dòng)圖定量分析指南，建議小兒超聲心動(dòng)圖定量測(cè)定結(jié)果采用經(jīng)年齡、身高以及體表面積等標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換的Z值進(jìn)行表達(dá)，且首選體表面積[9,11]，此為兒童心肌病心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的精確評(píng)估和比較提供了一種較為理想的方法。國(guó)內(nèi)小兒超聲心動(dòng)圖測(cè)量指標(biāo)Z值的計(jì)算多采用國(guó)外公式，尚缺乏小兒超聲心動(dòng)圖定量分析指南或共識(shí)，缺乏適合國(guó)情的、權(quán)威的小兒超聲心動(dòng)圖測(cè)量指標(biāo)Z值計(jì)算方法。

2 心臟磁共振(CMR)

CMR可通過多參數(shù)、多平面、多序列成像同時(shí)對(duì)心臟解剖結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)功能、血流灌注和組織特性進(jìn)行“一站式”評(píng)估，其在心肌病病因診斷、危險(xiǎn)分層及預(yù)后判斷上具有獨(dú)特價(jià)值，已成為成人心肌病最理想的無創(chuàng)檢查手段[12]。盡管發(fā)達(dá)國(guó)家CMR在心肌病中的應(yīng)用已非常普遍，各種新的序列技術(shù)及臨床研究成果日新月異[13]，但國(guó)內(nèi)CMR因受設(shè)備投入、技術(shù)規(guī)范、專業(yè)人才以及臨床認(rèn)識(shí)等多因素的制約，尚未廣泛應(yīng)用。2015年中華醫(yī)學(xué)會(huì)心血管病學(xué)分會(huì)牽頭制定了心肌病磁共振成像臨床應(yīng)用中國(guó)專家共識(shí)[14]。

兒童心肌病患兒多不配合，需要鎮(zhèn)靜或麻醉后檢查；對(duì)于新生兒及嬰幼兒等體質(zhì)量較小的心肌病患兒，需使用較小的體素以達(dá)到足夠的空間分辨率；也可通過增大矩陣，縮小掃描野，縮小層厚等調(diào)節(jié)手段獲取滿意的圖像質(zhì)量；年齡越小，心率越快，伴有心肌病變時(shí)心率每分鐘超過100次，因此應(yīng)給予充足的縱向信號(hào)回復(fù)時(shí)間，數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔應(yīng)從每1～2個(gè)心動(dòng)周期增加至3～4個(gè)心動(dòng)周期，并通過減少快速因子來縮短采集持續(xù)時(shí)間；兒童心肌病患兒呼吸快且不平穩(wěn)，需采用自由呼吸門控觸發(fā)或“導(dǎo)航回波”追蹤膈肌運(yùn)動(dòng)等技術(shù)進(jìn)行掃描[15]。即使采用上述方法可有效提高CMR掃描圖像的質(zhì)量，但做出的圖像仍有一定的偽影存在或圖像質(zhì)量不如成人，影響了CMR在兒童心肌病中的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)尚未制定兒童心肌病磁共振成像檢查的相關(guān)共識(shí)或指南，因此需要廣大兒科心血管病醫(yī)師和影像科醫(yī)生投入更多的研究精力，盡早開展多中心、大樣本、規(guī)范的兒童心肌病患者CMR掃描研究，為盡快制定國(guó)內(nèi)兒童心肌病磁共振成像檢查共識(shí)或指南提供中國(guó)自己的臨床證據(jù)。

不同類型兒童心肌病CMR特點(diǎn)如下：①心內(nèi)膜彈力纖維增生癥[16-17]：磁共振平掃無特異性表現(xiàn)，最常見左心室增大；但增強(qiáng)掃描可見心內(nèi)膜延遲強(qiáng)化，乳頭肌、腱索及二尖瓣等結(jié)構(gòu)可受累。②肥厚性心肌病[14]：CMR特征性改變是心肌異常肥厚，可呈節(jié)段狀或彌漫性增厚，診斷標(biāo)準(zhǔn)為舒張末期室壁厚度≥15 mm，或者肥厚室壁與正常室壁厚度比值≥1.5；左心室前游離壁基底部及其相鄰的室間隔前部是最常見的受累部位；通過左心室流出道三腔心電影序列可動(dòng)態(tài)觀察左心室流出道有無狹窄，心臟瓣膜運(yùn)動(dòng)情況(二尖瓣前葉在收縮早期向室間隔靠攏，即SAM征)及該部位血流動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)；肥厚性心肌病可以出現(xiàn)各種不同的強(qiáng)化類型以及受累層面。③DCM[18-19]：CMR影像學(xué)征象為左心室或者左右心室均擴(kuò)大，室壁厚度一般較均勻，心肌信號(hào)為中等強(qiáng)度信號(hào)，伴隨心室壁的廣泛變薄，收縮幅度降低，射血分?jǐn)?shù)明顯減低，伴有不同程度的左心室游離壁肌小梁增粗、增多、增厚，?？梢姸獍觋P(guān)閉不全；增強(qiáng)掃描心肌中層強(qiáng)化是DCM的特征，并以此作為與缺血性心肌病的鑒別診斷依據(jù)之一。④限制型心肌病(RCM)[20]：CMR表現(xiàn)以右心室受累或雙室受累為主，心房明顯擴(kuò)張，房室瓣關(guān)閉不全，心尖閉塞，心室舒張明顯受限，但心室收縮功能正?；蚪咏?；增強(qiáng)掃描心肌可有延遲強(qiáng)化。⑤致心律失常性右心室發(fā)育不良(ARVC)[21-22]：CMR電影可見到右心室流出道膨隆、擴(kuò)張，心室壁變薄，心室節(jié)段性功能異常；三尖瓣下區(qū)域心室壁可發(fā)現(xiàn)特征性的局部皺縮，尤其在收縮期更加明顯，此時(shí)可出現(xiàn)“手風(fēng)琴”征；擴(kuò)張變薄的心肌發(fā)生脂肪變性時(shí)，其T1WI圖像呈高信號(hào)，壓脂序列可分辨其性質(zhì)；但心外膜脂肪墊和心室肌壁脂肪化有時(shí)難以區(qū)分，目前已不將此作為ARVC的主要診斷標(biāo)準(zhǔn)；增強(qiáng)掃描右心室壁可見廣泛的延遲強(qiáng)化，多為透壁性。⑥心室肌致密化不全[23-24]：CMR電影序列可見心室肌小梁粗厚、間隙加深，隱窩內(nèi)有流動(dòng)的血液，而心外膜下心肌較相鄰正常心肌變薄，病變主要位于以左心心尖部位為中心的區(qū)域；舒張末期非致密化心肌和致密化心肌的比值(NC/C)>2.3～2.5；當(dāng)心肌存在壞死、纖維化時(shí)，增強(qiáng)掃描可有延遲強(qiáng)化并能顯示肌小梁中的血栓；新生兒及嬰幼兒心室肌致密化不全患者增強(qiáng)掃描心肌無延遲強(qiáng)化表現(xiàn)。

3 先天性代謝缺陷(IEM)篩查

兒童心肌病的病因與成人不盡相同，診斷兒童心肌病時(shí)要注意IEM。IEM占心肌病病因的5%，在明確病因的兒童心肌病中占11%～34%[25]；雖然IEM所占比例不大，但若病因明確，針對(duì)具體病因采取相應(yīng)治療方案，可收到較好療效，甚至有些兒童心肌病可能會(huì)完全逆轉(zhuǎn)。2013年中華醫(yī)學(xué)會(huì)兒科學(xué)分會(huì)心血管學(xué)組與中華兒科雜志編輯委員會(huì)組織制定了兒童心肌病遺傳代謝性病因的診斷建議[26]，此為兒童心肌病代謝性病因的篩查和精準(zhǔn)診斷提供了依據(jù)。

IEM的發(fā)生率在活產(chǎn)兒至少為1/2 500，且種類繁多；同一種代謝缺陷可引起不同的心肌病類型，而同一種心肌病亦可由不同的代謝缺陷引起，如肥厚型心肌病(HCM)可由糖代謝障礙或者脂肪酸代謝障礙等引起，而脂肪酸代謝障礙可以造成DCM或HCM[25-26]，此為兒童心肌病的精準(zhǔn)診斷帶來困惑。聯(lián)合應(yīng)用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)以及氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)是診斷IEM的主要的手段[26],但其局限性是臨床醫(yī)生需注意的。迄今為止發(fā)現(xiàn)的IEM已超過1 000種，而目前被認(rèn)識(shí)的導(dǎo)致新生兒期起病者僅約有100多種，因此IEM的診斷以及篩查技術(shù)需要進(jìn)一步提高。新生兒期起病的IEM病情兇險(xiǎn)，對(duì)于入院短期內(nèi)即發(fā)生死亡者，應(yīng)積極開展“代謝性尸檢”[27]，留取少量血樣和尿樣，以便明確死因，為兒童心肌病診治積累代謝性資料。

4 基因檢測(cè)

隨著現(xiàn)代分子遺傳學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其二代測(cè)序技術(shù)(NGS)的出現(xiàn)和成熟，心肌病遺傳學(xué)研究取得了巨大進(jìn)展，并促進(jìn)了心肌病診治理念的更新[28-29]。開展心肌病基因檢測(cè)，探索心肌病精準(zhǔn)診斷以指導(dǎo)治療和危險(xiǎn)分層管理，已逐漸被大家接受和重視。2011年美國(guó)節(jié)律學(xué)會(huì)/歐洲心臟節(jié)律學(xué)會(huì)發(fā)布了國(guó)際首部《遺傳性心臟離子通道病與心肌病基因檢測(cè)專家共識(shí)》[30]，隨之中華醫(yī)學(xué)會(huì)心血管病學(xué)分會(huì)也發(fā)布了《遺傳性心臟離子通道病與心肌病基因檢測(cè)中國(guó)專家共識(shí)》[31]；2013年中華醫(yī)學(xué)會(huì)兒科學(xué)分會(huì)心血管學(xué)組亦首次制定了《兒童心肌病基因檢測(cè)建議》[32]，這些共識(shí)和建議為兒童心肌病的精準(zhǔn)診斷提供了具體指導(dǎo)。

目前已證實(shí)39種基因突變可導(dǎo)致遺傳性心肌病(表1)，如HCM約有23種基因突變1 000多個(gè)突變位點(diǎn)，DCM約有30多種基因突變，ARVC約有8種基因突變，而心室肌致密化不全約有15種基因突變[33-35]。盡管遺傳學(xué)技術(shù)的進(jìn)展極大地提高了兒童心肌病潛在病因的識(shí)別能力，但兒童心肌病以散發(fā)為主，病因復(fù)雜，臨床表型異質(zhì)性強(qiáng)，因此為兒童心肌病的精準(zhǔn)診斷帶來了挑戰(zhàn)。兒童遺傳性心肌病臨床表型有時(shí)相互重疊，如某些嬰兒型HCM和DCM在形態(tài)學(xué)上均可以表現(xiàn)為心室腔擴(kuò)大；早期HCM在有明顯心肌肥厚出現(xiàn)前可表現(xiàn)為單純舒張功能障礙而與RCM相似；同時(shí)，兒童心肌病致病基因亦可以相互重疊(表1)[36-38]，例如肌小節(jié)基因突變與HCM、DCM、RCM以及左心室肌致密化不全(LVNC)的發(fā)病相關(guān)，Z-盤基因與DCM以及HCM發(fā)病均相關(guān)，TTN既是DCM最常見的突變基因，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)其與致心律失常型右心室心肌病發(fā)病相關(guān)[33-35]。由于心肌病致病基因缺乏特異性，在臨床表型不典型時(shí)，候選基因檢測(cè)或常規(guī)心肌病檢測(cè)芯片較難提供精確、特異性的診斷，此時(shí)可考慮采用全外顯子組基因測(cè)序，將大大提高兒童早期、罕見、不典型心肌病的精準(zhǔn)診斷水平。同時(shí)，對(duì)因病情危重而快速死亡或猝死的心肌病患兒，應(yīng)積極開展“基因性尸檢”，留取血樣，以明確死因，為兒童心肌病診治積累遺傳學(xué)資料。

NGS帶來了大數(shù)據(jù)，但也帶來了新的挑戰(zhàn)；一次基因檢測(cè)可得到上百萬(wàn)個(gè)突變，如何解決海量數(shù)據(jù)臨床級(jí)別致病突變的分析成為兒童心肌病基因診斷的關(guān)鍵問題之一[39-40]。人群中普遍存在基因變異，這些變異并不一定致病，但這些變異的存在可能會(huì)對(duì)基因篩查診斷的結(jié)果產(chǎn)生干擾；當(dāng)在有臨床表型的個(gè)體中發(fā)現(xiàn)基因突變時(shí)，很難確定該突變是致病突變或?yàn)檎Ｗ儺?。隨著大量遺傳性心肌病相關(guān)基因和突變的報(bào)道，很多突變僅在少數(shù)散發(fā)先證者中被發(fā)現(xiàn)，缺乏嚴(yán)格的遺傳證據(jù)支持，造成突變致病性難以被確定。這些介于良性突變和致病突變之間的突變被定義為臨床意義未明的變異(VUS)[40]。如何明確區(qū)分VUS和致病突變是基因篩查診斷的另一關(guān)鍵問題。因此，大力開展兒童心肌病基因檢測(cè)多中心聯(lián)合研究、開展嚴(yán)格規(guī)范的VUS遺傳學(xué)驗(yàn)證研究、建立大樣本人群基因突變數(shù)據(jù)庫(kù)及突變位點(diǎn)危害性數(shù)據(jù)庫(kù)，最終建立兒童心肌病遺傳-臨床表型動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，及時(shí)修訂或制定規(guī)范的、具有可操作性的兒童心肌病基因檢測(cè)解讀和處理指南或共識(shí)，將為兒童心肌病的精準(zhǔn)診斷提供強(qiáng)有力的工具。

表1 遺傳性心肌病相關(guān)基因

基因NGS雖然給兒童心肌病的精準(zhǔn)診斷提供了強(qiáng)有力的手段，但從通過測(cè)序生成的海量數(shù)據(jù)中分析尋找致病基因耗時(shí)長(zhǎng)，極容易遺漏，如何快速、準(zhǔn)確地在海量測(cè)序數(shù)據(jù)中明確致病基因而為兒童心肌病的快速精準(zhǔn)診斷提供依據(jù)，成為目前亟待解決的重要問題之一。目前，國(guó)內(nèi)極少數(shù)單位已經(jīng)或正在開發(fā)海量基因測(cè)序數(shù)據(jù)致病基因篩查快速分析軟件，可將數(shù)據(jù)分析時(shí)間縮短到24 h～7 d，但其準(zhǔn)確性尚需大樣本的臨床驗(yàn)證。隨著第三代基因測(cè)序技術(shù)——單分子測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)，DNA測(cè)序無需經(jīng)過PCR擴(kuò)增而實(shí)現(xiàn)對(duì)每一條DNA分子的單獨(dú)測(cè)序，此有望成為臨床分子診斷的重要技術(shù)手段和主要發(fā)展方向，尤其在基因組測(cè)序、甲基化研究、突變鑒定這三個(gè)方面上較NGS更能為心肌病患兒提供快速、精準(zhǔn)、全面的基因數(shù)據(jù)。

兒童心肌病先證者致病基因突變的發(fā)現(xiàn)將為其家庭成員是否存在致病基因突變的診斷提供依據(jù)。對(duì)兒童心肌病先證者家族成員進(jìn)行基因檢測(cè)具有重要意義，檢測(cè)陰性的家族成員可排除該病，免于長(zhǎng)期的臨床評(píng)估和隨訪觀察，特別是兒童；基因檢測(cè)陽(yáng)性可發(fā)現(xiàn)早期無癥狀家族成員，有利于預(yù)后判斷和早期干預(yù)[33,41]。但遺傳性心肌病具有遺傳異質(zhì)性，多種因素會(huì)影響其預(yù)后，包括環(huán)境、修飾基因、感染和免疫等，不單獨(dú)取決于某個(gè)特定基因或特定突變。即使在同一家系中攜帶同一突變的個(gè)體也可出現(xiàn)不同的臨床表型和預(yù)后，因此家系的研究對(duì)致病基因的研究更為重要。因此，如何通過基因型對(duì)個(gè)體的臨床預(yù)后進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)是基因篩查診斷應(yīng)用于臨床的一大困境。近年來發(fā)現(xiàn)識(shí)別遺傳修飾子可能是兒童心肌病遺傳學(xué)研究中的另一個(gè)極其重要的方向，此對(duì)于鑒定同一家族成員的表型異質(zhì)性可能具有極大幫助；開展兒童心肌病遺傳修飾子的鑒定可能是邁向個(gè)性化和精準(zhǔn)化醫(yī)療的重要一步，但需要開發(fā)和使用新的序列捕獲技術(shù)[33]。

總之，兒童心肌病的精準(zhǔn)診斷尚有諸多問題需要解決，面臨極大挑戰(zhàn)。但隨著目前各種診斷技術(shù)的快速發(fā)展和人們對(duì)兒童心肌病認(rèn)識(shí)水平的提高，兒童心肌病的精準(zhǔn)診斷水平必將快速提高，從而真正做到精準(zhǔn)診斷和精準(zhǔn)治療。