多模態(tài)心臟磁共振成像在急性病毒性心肌炎中的臨床價(jià)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(yī)院, 1. 醫(yī)學(xué)影像科, 2. 心血管內(nèi)科, 廣東 深圳, 518000;3. 吉林大學(xué)白求恩第一醫(yī)院 醫(yī)學(xué)影像科, 吉林 長(zhǎng)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(xiàn)輕重不一，輕者可無(wú)自覺(jué)癥狀，重者表現(xiàn)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(tài)心臟磁共振成像(CMR)是一種操作安全、可重復(fù)性高的無(wú)創(chuàng)檢查手段，提高了VMC診斷的準(zhǔn)確度和安全性，但影像學(xué)特征與實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)尚缺乏橫向研究結(jié)果[3]。本研究對(duì)急性病毒性心肌炎(AVM)進(jìn)行多模態(tài)CMR檢查, AVM早期診斷方面的研究與心肌損傷程度的影像學(xué)定量檢測(cè)的結(jié)合分析為本病提供更多診斷信息，有助于臨床構(gòu)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(yī)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(duì)照組。觀察組男33例，女27例; 年齡25～45歲，平均(35.66±8.57)歲。對(duì)照組男21例，女19例，年齡24～45歲，平均(35.72±8.64)歲，均無(wú)心血管疾病，體格檢查無(wú)異常，心電圖及超聲心動(dòng)圖正常。2組受檢者性別、年齡比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。納入標(biāo)準(zhǔn): ① 符合AVM診斷標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)心電圖、超聲心動(dòng)圖及心肌酶學(xué)、心內(nèi)膜心肌活檢等手段確診，且表現(xiàn)出新發(fā)(14 d內(nèi))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(xiàn)前1～3周內(nèi)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(dòng)脈造影、CT冠狀動(dòng)脈成像檢查結(jié)果呈陰性者。

排除標(biāo)準(zhǔn): 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(jìn)和克山病、結(jié)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(fā)的心臟損傷等患者; ③ 惡性腫瘤者; ④ 嚴(yán)重心、肝、肺、腎功能障礙者; ⑤ 幽閉恐懼癥者; ⑥ 對(duì)比劑過(guò)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(dǎo)型磁共振成像儀(Verio, 德國(guó)西門(mén)子公司)對(duì)心臟進(jìn)行掃描，最大梯度場(chǎng)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(mén)控采用磁共振兼容的無(wú)線矢量心電門(mén)控板。掃描方案: ① 心臟形態(tài)功能成像，常規(guī)心臟定位、心臟形態(tài)和心臟電影掃描。采用平衡穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)序列，掃描參數(shù)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(duì)比劑前和對(duì)比增強(qiáng)15 min內(nèi)掃描，掃描序列采用運(yùn)動(dòng)自動(dòng)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(zhuǎn)角35 °, 層厚6 mm, GRAPPA加速因子2。③ 定量T2 Mapping使用飽和度準(zhǔn)備, T2準(zhǔn)備射頻擾相梯度回波序列，并應(yīng)用3D、自由呼吸掃描模式。參數(shù)設(shè)置T2準(zhǔn)備時(shí)間為0 ms、25 ms、45 ms, 重復(fù)時(shí)間為3.3 ms, 回波時(shí)間為1.0 ms, 矩陣為256×256, 反轉(zhuǎn)角為 18 °, 采集層面同T1 Mapping成像。④ 首過(guò)灌注成像。高壓注射器靜脈團(tuán)注細(xì)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(qiáng)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(shè)備及掃描序列、參數(shù)。

采集3 mL受試者清晨空腹靜脈血, 3 000轉(zhuǎn)/min離心15 min, 取上層血清-80 ℃冷存待檢。采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)檢測(cè)待測(cè)樣本中白細(xì)胞介素-6(IL-6)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)水平，試劑盒購(gòu)自北京科杰生物技術(shù)有限公司，由專(zhuān)業(yè)人員嚴(yán)格參照試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作。

1.3 圖像分析、定量測(cè)量

1.3.1 心臟形態(tài)功能分析: 采用設(shè)備自備的Syngo. Via軟件包對(duì)心功能進(jìn)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(diào)整軟件的默認(rèn)期相為最大收縮末期及舒張末期，如有需要進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。軟件自動(dòng)描記左心室內(nèi)膜與心外膜，手動(dòng)調(diào)整軟件識(shí)別錯(cuò)誤的地方。根據(jù)美國(guó)心臟病協(xié)會(huì)17節(jié)段分析法，測(cè)量各節(jié)段室壁厚度。軟件自動(dòng)將左室收縮末容積(LVESV)、左室舒張末容積(LVEDV)、射血分?jǐn)?shù)(EF)、心輸出量(CO)和心肌質(zhì)量(MM)等心功能參數(shù)輸出。

1.3.2 心肌首過(guò)灌注分析: 依據(jù)美國(guó)心臟病協(xié)會(huì)心肌17段分型方法，繪制除心尖外的心尖部側(cè)壁、間壁、前壁、下壁，基底部，中間部前側(cè)壁、下壁、前間壁、前壁、下間壁、下側(cè)壁等16個(gè)節(jié)段心肌及左心室血池層面時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度的心肌灌注曲線，并記錄心肌灌注曲線下面積比、相對(duì)峰值信號(hào)強(qiáng)度和達(dá)峰時(shí)間等灌注參數(shù)。根據(jù)曲線下面積比值所代表的各節(jié)段心肌灌注情況，將觀察組異常灌注曲線分成灌注減低區(qū)(總體灌注曲線下面積比31%～44%)和灌注缺損區(qū)(總體灌注曲線下面積比<31%)，對(duì)照組灌注正常區(qū)為總體灌注曲線下面積比>44%[4]。

1.3.3 磁共振成像參數(shù)成像圖像分析: 將圖像載入離線工作站，采用商業(yè)化軟件包(Syngo Verio 3.0)分別對(duì)圖像進(jìn)行分析，依據(jù)美國(guó)心臟病協(xié)會(huì)心肌17段分型方法，描記并測(cè)量每一段心肌平均T1、T2值。測(cè)量時(shí)，盡量避開(kāi)可能出現(xiàn)部分容積效應(yīng)接近心內(nèi)、心外膜區(qū)域及左心室血池。

1.3.4 延遲增強(qiáng)圖像分析: 將延遲增強(qiáng)圖像載入離線工作站，應(yīng)用商業(yè)化軟件包進(jìn)行分析，以平均左室信號(hào)強(qiáng)度及6SD值作為閾值。依據(jù)美國(guó)心臟病協(xié)會(huì)心肌17節(jié)段分型方法，定性判斷并記錄每一節(jié)段心肌是否存在延遲強(qiáng)化病灶，并自動(dòng)計(jì)算磁共振成像延遲強(qiáng)化成像(LGE)體積及LGE占左心室質(zhì)量百分比。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié) 果

2.1 2組受檢者CMR參數(shù)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(zhì)量百分比、IL-6、TNF-α水平均高于對(duì)照組，達(dá)峰時(shí)間長(zhǎng)于對(duì)照組，而EF、CO、心肌灌注曲線下面積比、相對(duì)峰值信號(hào)強(qiáng)度均低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05), 見(jiàn)表1。

表1 2組受檢者CMR參數(shù)及炎性因子水平比較

2.2 CMR參數(shù)與炎性因子關(guān)系

Pearson相關(guān)分析結(jié)果顯示, LVEDV、LVESV、MM、達(dá)峰時(shí)間、平均T1值、平均T2值、LGE體積、LGE占左心室質(zhì)量百分比均與IL-6、TNF-α呈正相關(guān)，而EF、CO、心肌灌注曲線下面積比、相對(duì)峰值信號(hào)強(qiáng)度均與IL-6、TNF-α呈負(fù)相關(guān)(P<0.05), 見(jiàn)表2。

表2 CMR參數(shù)與炎性因子相關(guān)性分析

2.3 CMR參數(shù)單項(xiàng)及聯(lián)合檢測(cè)對(duì)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(duì)峰值信號(hào)強(qiáng)度、達(dá)峰時(shí)間、平均T1值、平均T2值、LGE體積、LGE占左心室質(zhì)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(zhǔn)確性。

將CMR各參數(shù)放入Logistic回歸模型中，以回歸系數(shù)計(jì)算聯(lián)合檢測(cè)數(shù)值。聯(lián)合檢測(cè)=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(duì)峰值信號(hào)強(qiáng)度×(0.318/0.103)+達(dá)峰時(shí)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(zhì)量百分比×(-6.230/0.103)。ROC曲線顯示，聯(lián)合檢測(cè)AUC為0.943, 敏感度、特異度分別為86.70%、100.00%, 均高于CMR各參數(shù)單項(xiàng)檢測(cè)，提示聯(lián)合檢測(cè)的診斷價(jià)值較高，見(jiàn)圖1、表3。

A: LVEDV、LVESV、MM、達(dá)峰時(shí)間、平均T1值、平均T2值、LGE體積、LGE占左心室質(zhì)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(duì)峰值信號(hào)強(qiáng)度及聯(lián)合檢測(cè)診斷AVM的ROC曲線圖。圖1 CMR參數(shù)單項(xiàng)及聯(lián)合檢測(cè)診斷AVM的ROC曲線

表3 CMR參數(shù)單項(xiàng)及聯(lián)合檢測(cè)對(duì)AVM的診斷效能

3 討 論

AVM臨床表現(xiàn)缺乏特異性，臨床中多采用肌鈣蛋白(cTnI)和心肌酶譜來(lái)評(píng)估心肌損傷程度，是VMC診斷、病情發(fā)展、預(yù)后評(píng)估的重要手段，但該類(lèi)指標(biāo)易受其他因素影響，持續(xù)時(shí)間短，且特異性低，給臨床診斷和治療帶來(lái)一定困難[5]。因此，尋找一種簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)、準(zhǔn)確度高的檢查方式對(duì)AVM的早期診斷尤為重要[6]。

3.0 T磁共振成像的廣泛應(yīng)用、梯度場(chǎng)切換率提升和多通道技術(shù)日趨完善擴(kuò)展了CMR檢查的臨床運(yùn)用范疇[7]。多模態(tài)CMR具有多方位成像、良好軟組織對(duì)比和高空間分布率等特點(diǎn)，除了常用的心臟形態(tài)、功能、心肌延遲強(qiáng)化等成像技術(shù)外，還增加了首過(guò)灌注成像(MPI)及磁共振參數(shù)成像(T1/T2 Mapping), 使得CMR檢查不但能評(píng)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(xiǎn)區(qū)域評(píng)估方面顯示出極大優(yōu)勢(shì)[8-9]。

MR延遲強(qiáng)化成像(LGE)可以顯示纖維化位置、范圍，定性評(píng)估心肌情況，利用后處理軟件可以對(duì)局灶纖維化體積及左心室占比進(jìn)行定量測(cè)量。磁共振參數(shù)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(dòng)周期時(shí)相相同而反轉(zhuǎn)時(shí)間(T1)不同下采集圖像，借助心肌各個(gè)體素T1值進(jìn)行定量測(cè)定，反映心肌T1值的差異，與常規(guī)T1W1比較, T1 Mapping無(wú)需與正常心肌信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，心臟T1 Mapping平掃T1值>5 SD即提示AVM。T2 Mapping成像通過(guò)T2時(shí)間穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)序列(SSFP)的設(shè)定，以不同T2時(shí)間產(chǎn)生不同T2W1, 并依據(jù)擬合參數(shù)方程獲知各圖像像素，以高低信號(hào)反映回波時(shí)間差異，實(shí)現(xiàn)量化分析T2值[11-12]。

本研究結(jié)果顯示, AVM患者的LVEDV、LVESV、MM、達(dá)峰時(shí)間、平均T1值、平均T2值、LGE體積、LGE占左心室質(zhì)量百分比、IL-6、TNF-α水平等指標(biāo)均高于健康人群, EF、CO、心肌灌注曲線下面積比、相對(duì)峰值信號(hào)強(qiáng)度均低于健康人群，原因?yàn)椴《靖腥拘募〖?xì)胞并大量增殖，損傷心肌，宿主免疫反應(yīng)過(guò)程中，病毒特異T細(xì)胞攻擊心肌細(xì)胞，加劇心肌細(xì)胞損傷，對(duì)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(duì)峰值信號(hào)強(qiáng)度、達(dá)峰時(shí)間、平均T1值、平均T2值、LGE體積、LGE占左心室質(zhì)量百分比等均與IL-6、TNF-α水平相關(guān)，而IL-6、TNF-α水平變化與病情嚴(yán)重程度及不良預(yù)后相關(guān)[14], 提示多模態(tài)CMR能用于評(píng)估AVM患者病情嚴(yán)重程度及預(yù)后情況。此外, ROC曲線顯示, CMR各參數(shù)對(duì)AVM均具有一定診斷價(jià)值，且各參數(shù)聯(lián)合檢測(cè)的診斷價(jià)值更高(AUC=0.943, 敏感度、特異度為86.70%、100.00%), 提示多模態(tài)CMR檢查可用于AVM的早期診斷。綜上所述，多模態(tài)CMR可快速、準(zhǔn)確地診斷出AVM, 臨床價(jià)值較高。