磁共振組織追蹤技術(shù)定量評估急性心肌炎左室心肌應(yīng)變

陳海霞 蔣瑾， 蒲紅 李開朗

1遵義醫(yī)學院（貴州遵義563000）；2四川省醫(yī)學科學院·四川省人民醫(yī)院（成都 610000）

急性心肌炎是一種心肌的炎癥性疾病，臨床表現(xiàn)多樣化。發(fā)病機制多為病原菌直接或與機體的免疫反應(yīng)共同作用引起心肌的損害；還有一些生物介質(zhì)（細胞因子和NO等）介導的心肌損害和微血管損傷。共同病理改變?yōu)樾募〖毎[、充血、變性及壞死；都可導致心肌組織結(jié)構(gòu)和功能改變；若得不到及時診斷和治療，流行病學研究得出約20%的患者最終可發(fā)展為擴張性心肌病、慢性心力衰竭等［1］。心臟磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）成像已成為診斷和評估急性心肌炎最全面、最準確的檢查方法［2］。近年來，心臟磁共振組織追蹤（cardiac magnetic resonance?tissue tracking technology，CMR?TT）技術(shù)的應(yīng)變分析已廣泛應(yīng)用在臨床研究和實踐中；對心血管疾病的診斷、治療及預后評估有很好的價值［3］。本研究應(yīng)用磁共振組織追蹤技術(shù)定量評估急性心肌炎左室心肌應(yīng)變的臨床價值。

1 對象與方法

1.1研究對象以2016年1月至2018年1月四川省醫(yī)學科學院·四川省人民醫(yī)院住院診治的急性心肌炎患者30例為病例組，納入標準：符合2013年歐洲心臟病年會（ESC）提出臨床診斷心肌炎的標準：包括臨床癥狀、心電圖、超聲心動圖、血清心肌損傷標志物；病例組均在臨床癥狀開始出現(xiàn)的14 d內(nèi)完成心臟磁共振檢查。排除標準：先天性心臟病、心律失常、非缺血性心肌病、心瓣膜病、高血壓性心臟病、風濕性心臟病、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病。收集同期健康志愿者25例為正常對照組，所有健康志愿者超聲心動圖和心電圖檢查未見異常；且患者均無心血管相關(guān)疾病。本研究經(jīng)我院醫(yī)學倫理委員會批準。所有受試者接受心臟MRI掃描前均簽署知情同意書。

1.2檢查方法采用西門子Aera1.5T磁共振對研究對象行心臟磁共振掃描，2個4通道線圈和6通道脊柱線圈，為了檢測患者的心臟及呼吸情況，采用ECG心電門控，檢查前對研究對象進行呼吸訓練，胸前貼磁共振兼容的心電電極。采集左室短軸、左室長軸（左室長軸兩腔心及四腔心）電影序列圖像。掃描參數(shù)：偏轉(zhuǎn)角=62°，TR=49.76 ms，TE=1.29 ms，F(xiàn)OV=192 mm × 192 mm，矩陣 =192×174。一般采集8～10個層面。

1.3圖像分析和后處理

1.3.1心功能數(shù)據(jù)分析采用Argus心臟后處理軟件對左室短軸位兩腔心層面電影圖像通過3D進行測量及計算，在左心室收縮末期及舒張末期手動勾畫心內(nèi)膜及心外膜輪廓，乳頭肌及肉柱算入心室血池內(nèi)，從而得到左室舒張末期容積（left ventricular end diastolic volume，LVEDV）、左室收縮末期容積（left ventricular end systolic volume，LVESV）、左室每搏輸出量（left ventricular stroke volume，LVSV）、心輸出量（cardiac output，CO）以及經(jīng)體表面積修正的相應(yīng)指數(shù)；左室射血分數(shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）。

1.3.2應(yīng)變及應(yīng)變率分析將左室長軸、左室短軸電影序列原始圖像導入CVI42軟件，采用Tissue Tracking程序的3D模型，對圖像進行分析，手動勾畫出心內(nèi)膜及心外膜輪廓，乳頭肌及肉柱算入心室血池內(nèi)，根據(jù)美國心臟病協(xié)會（AHA）左室16節(jié)段模型分析，自動計算出各節(jié)段的應(yīng)變及應(yīng)變率，取各節(jié)段應(yīng)變及應(yīng)變率的平均值作為左室心肌整體應(yīng)變及應(yīng)變率；包括：整體徑向應(yīng)變（global radial strain，GRS）、整體周向應(yīng)變（global circumferential strain，GCS）、整體縱向應(yīng)變（global longitudinal strain，GLS）及其應(yīng)變率（strain rate，SR）。

1.4統(tǒng)計學方法采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析；計量資料用x±s表示，數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布；比較兩組間左室心功能參數(shù)及應(yīng)變參數(shù)采用兩獨立樣本t檢驗；比較病例組左心室射血分數(shù)≥55%與正常對照組應(yīng)變參數(shù)采用兩獨立樣本t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1兩組間臨床基本資料及心功能參數(shù)比較病例組30例，平均年齡（27.6±10.6）歲，其中男20例（66.67%），女10例（33.33%）。正常對照組25例，平均年齡（28.7±9.0）歲，其中男18例（72%），女7例（28%）。兩組間年齡、BSA、LVEDV、LVEDV index、LVSV、LVSV index、CO、CI差異均無統(tǒng)計學意義（均P≥0.05）。病例組LVEF小于正常對照組；病例組LVESV、LVESV index大于正常對照組，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。見表1。

表1 兩組臨床基本資料及心功能參數(shù)比較Tab.1 Clinical data and cardiac function parameters ±s

項目性別（男/女，例）年齡（歲）BSA（m2）LVEF（%）LVEDV（mL）LVEDV index（mL/m2）LVESV（mL）LVESV index（mL/m2）SV（mL）SV index（mL/m2）CO（L/min）CI［L/（min·m2）］病例組20/10 27±10 1.75±0.18 50.72±11.46 127.39±29.08 74.95±19.07 63.49±23.89 37.54±15.29 63.95±18.61 37.41±10.77 4.99±1.77 2.90±0.95正常對照組18/7 28±9 1.71±0.22 59.11±4.87 114.42±29.25 67.98±16.48 47.38±15.41 28.15±8.59 67.03±15.11 39.83±8.73 5.48±1.40 3.27±0.89 P值0.679 0.534 0.001 0.122 0.173 0.007 0.010 0.524 0.386 0.279 0.162

2.2兩組間應(yīng)變及應(yīng)變率比較病例組心肌整體RS、CS、LS、RSR、CSR、LSR均小于正常對照組，差異均有統(tǒng)計學意義（P均＜0.05）。見表2，圖1。

表2 兩組應(yīng)變參數(shù)比較Tab.2 Strain parameters ±s

表2 兩組應(yīng)變參數(shù)比較Tab.2 Strain parameters ±s

GRS（%）GCS（%）GLS（%）GRSR（L/s）GCSR（L/s）GLSR（L/s）病例組29.99±10.16-15.39±2.86-14.33±2.78 2.04±0.66-0.92±0.21-0.84±0.22正常對照組40.97±10.03-19.39±2.49-16.60±3.20 3.05±1.04-1.19±0.25-1.08±0.29 P值＜0.001＜0.001 0.01＜0.001＜0.001 0.002

2.3病例組LVEF≥55%與正常對照組應(yīng)變及應(yīng)變率比較病例組LVEF≥55%者11例，正常對照組25例，盡管LVEF保留，但病例組GCS、GRSR、GCSR小于正常對照組，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。兩組間GRS、GLS、GLSR差異均無統(tǒng)計學意義（均P≥0.05）。見表3。

表3 病例組LVEF≥55%與正常對照組應(yīng)變參數(shù)比較Tab.3 Comparison of strain parameters between patients with LVEF≥55%and control group ±s

表3 病例組LVEF≥55%與正常對照組應(yīng)變參數(shù)比較Tab.3 Comparison of strain parameters between patients with LVEF≥55%and control group ±s

GRS（%）GCS（%）GLS（%）GRSR（L/s）GCSR（L/s）GLSR（L/s）LVEF≥55%34.23±9.56-17.16±1.61-15.92±2.73 2.42±0.58-1.00±0.10-0.92±0.18正常對照組40.97±10.03-19.39±2.49-16.60±3.20 3.05±1.04-1.19±0.25-1.08±0.29 P值0.06 0.003 0.52 0.025 0.002 0.069

2.4左室心肌應(yīng)變的一致性檢驗從急性心肌炎組隨機選擇20例患者由另一名醫(yī)師重新勾畫心肌輪廓，再次對圖像進行心肌應(yīng)變分析。結(jié)果顯示整體心肌應(yīng)變在觀察者間具有很好的一致性；GRS：ICC=0.979，95%CI：0.946 ～ 0.992；GCS：ICC=0.979，95%CI：0.947 ～ 0.987；GLS：ICC=0.968，95%CI：0.920～0.987。整體心肌應(yīng)變率在觀察者間具有較好的一致性；GRSR：ICC=0.79，95%CI：0.742～ 0.817；RCSR：ICC=0.818，95%CI：0.741 ～ 0.856；GLSR：ICC=0.802，95%CI：0.723 ～ 0.878。

3 討論

圖1 患者女28歲急性心肌炎Fig.1 Acute myocarditis in a 28?year?old female

心功能參數(shù)已成為評價心臟疾病嚴重程度、療效和危險分層的關(guān)鍵［4］；射血分數(shù)是公認評價心室整體收縮功能的參數(shù)，但它不能提供心肌局部的收縮功能，并且對心臟早期受損缺乏敏感性［5］。心肌應(yīng)變參數(shù)被認為是比LVEF更敏感的參數(shù)，已被證實是心臟收縮期功能障礙的早期指標［6-7］。心肌應(yīng)變參數(shù)包括心肌應(yīng)變、應(yīng)變率等；心肌應(yīng)變是指心肌組織在指定時間內(nèi)相對于原始形狀的形變程度，心肌應(yīng)變率是指單位時間內(nèi)心肌收縮的應(yīng)變值，反映不同方向心肌變形率；有徑向、縱向、周向3個心肌運動方向；徑向是指心肌向心性收縮厚度的變化；縱向是指長軸方向心肌纖維長短的變化；周向是指短軸方向心肌纖維長短的變化。CMR?TT技術(shù)不需要特定的掃描序列，是一項操作簡單、無創(chuàng)的對心肌形變進行定量分析的方法［8］。CMR?FT技術(shù)分析心肌應(yīng)變與心肌標記成像及超聲斑點追蹤成像技術(shù)相似；心肌標記成像被認為是測量心肌應(yīng)變的“金標準”，近來多位學者報道CMR?TT技術(shù)分析應(yīng)變與心肌標記成像分析應(yīng)變之間有高度的一致性［9-10］。CMR?TT技術(shù)因其采集成像時間短、可重復性高已逐漸被用來評價心肌形變［11］。

本研究結(jié)果顯示，急性心肌炎組心肌整體RS、CS、LS均小于正常對照組（均P＜0.05），提示急性心肌炎心肌收縮應(yīng)變值明顯受損。LUETKENS等［7］利用CMR?TT技術(shù)分析急性心肌炎患者的心肌應(yīng)變參數(shù)，與健康志愿者對比，急性心肌炎患者各應(yīng)變值降低，尤其是CS、LS，本研究結(jié)果與該研究結(jié)果基本一致。其可能的原因是急性心肌炎心肌細胞發(fā)生水腫、充血、變性或壞死的病理改變，將會導致心肌組織整體和局部的形變。LEITMAN等［12］研究發(fā)現(xiàn)心肌節(jié)段有無水腫、變性或壞死與應(yīng)變參數(shù)變化存在相關(guān)性；受累節(jié)段數(shù)越多，應(yīng)變值越低。

本研究得出急性心肌炎組心肌整體RSR、CSR、LSR均小于正常對照組（均P＜0.05），提示急性心肌炎患者心肌收縮應(yīng)變率受損。應(yīng)變率（SR）與心肌收縮功能有關(guān)，與左室搏出量關(guān)系更密切；它克服了心臟整體運動和臨近心肌節(jié)段的被動牽拉對室壁運動速度的影響，被認為是能夠真正反映室壁運動情況，應(yīng)變率更有助于預測心血管疾病的預后［13-15］。

本研究發(fā)現(xiàn)即使LVEF≥55%的急性心肌炎患者整體CS、RSR、CSR均小于正常對照組（均P＜0.05），提示心肌應(yīng)變值的變化要早于LVEF值的變化，心肌應(yīng)變是心肌早期受損的指標；其可能的機制是射血分數(shù)表示整體收縮功能，心肌應(yīng)變表示心肌整體及節(jié)段的形變，能更準確、更敏感的反映心肌早期受損。ANDRE等［16］采用CMR?FT技術(shù)分析研究發(fā)現(xiàn)，即使在LVEF≥55%的急性心肌炎患者，與正常對照組相比應(yīng)變值減少，尤其是CS、LS，分別為［LS：（-20.0±4.8）%與（-23.8±3.1）%，P ＜ 0.01；RS：（27.7 ± 5.5）%與（37.9± 7.6）%，P ＜0.000 1］，與本研究結(jié)果相似。KOSTAKOU等［17］應(yīng)用CMR?FT技術(shù)在疑似心肌炎中發(fā)現(xiàn)，在射血分數(shù)正常的情況下，仍可鑒別健康正常組與病例組。LEE等［18］研究CMR?TT技術(shù)在42例急性心肌炎患者中預測不良結(jié)局，隨訪時間為41個月，得出RS降低的患者預后往往不佳。

綜上分析，CMR?TT技術(shù)作為一項新技術(shù)，能夠定量評估急性心肌炎患者左室心肌應(yīng)變，因其操作簡單、無創(chuàng)、可重復性高，不需要特定的掃描序列而廣泛運用于臨床。相比左室射血分數(shù)，心肌應(yīng)變是心肌早期受損的指標；早期識別急性心肌炎患者受損情況，有助于指導臨床治療及改善預后。