心臟磁共振鑒別兩種常見類型心肌淀粉樣變性的初步探索

廖旋，曾牧，張嘉敏，劉軍

作者單位：中南大學湘雅二醫(yī)院放射科，長沙 410011

淀粉樣變性(amyloidosis)是一種累及多系統(tǒng)的病變，主要的病理機制是細胞外間質(zhì)不溶性纖維蛋白的沉積。目前已知有40種蛋白可以導致淀粉樣變性，其中有8種可以不同程度的累及心臟，臨床最常見的類型主要包括免疫球蛋白輕鏈型心肌淀粉樣變性(cardiac light-chain amyloidosis，AL-CA)和轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白型心肌淀粉樣變性(cardiac transthyretin-related amyloidosis，ATTR-CA)[1]。淀粉樣變性的預后與受累的臟器及淀粉樣物質(zhì)的類型有關，其中心臟受累是與淀粉樣變性預后最相關的預測因素[2]，有研究表明，AL-CA與診斷后6個月內(nèi)超過50%的病死率相關，而ATTR-CA預后相對較好，2年生存率可達98%～100%[3]，因此，通過了解心肌淀粉樣變性(cardiac amyloidosis，CA)分型有助于預測患者的預后情況。此外，AL-CA和ATTR-CA治療并不相同，自體干細胞移植和類似于多發(fā)性骨髓瘤的抗?jié){細胞治療是AL-CA的治療方法，而ATTR-CA的治療選擇則包括原位肝移植(僅家族性ATTR)，以及轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白(transthyretin，TTR)四聚體(雙氟尼柳、氯苯唑酸)和使用RNA干擾治療(帕西蘭)減少肝臟中重新合成TTR的藥物[4]。因此，在臨床工作中，了解CA的常見分型對治療具有一定的指導作用。

目前，臨床對于CA的分型有如下方法：免疫組化、蛋白質(zhì)組質(zhì)譜、99Tcm-DPD/HMDP/PYP閃爍成像等。如果懷疑為ATTR-CA，還需進行DNA分析，以確定潛在的TTR突變[5]。然而，這些檢查手段非常昂貴，并且需要自費，許多患者由于無法承擔昂貴的費用而放棄診療。因此，亟需一種新的較為便捷的方法來鑒別兩者。近年來，心臟磁共振成像(cardiac magnetic resonance，CMR)迅速發(fā)展，在許多心臟疾病的診斷中提供了重要的參考價值[6]，國內(nèi)外相關研究也表明CMR是一種重要的無創(chuàng)診斷CA的方法[7-8]。國外部分學者針對CMR在CA分型中的價值也進行了研究，Dungu等[9]研究了97例CA，發(fā)現(xiàn)透壁性延遲強化(late gadolinium enhancement，LGE)能 夠 鑒 別AL-CA和ATTR-CA，并且ATTR-CA的LGE范圍相對于AL-CA更廣泛。另一項定量分析[10]，即細胞外容積(extracellular volume，ECV)的研究，則表明在ATTR-CA組淀粉樣物質(zhì)沉積更加廣泛。盡管國外已經(jīng)有部分研究開始探索CMR在CA分型中的作用，但是其研究結果仍然存在爭議。因此，本研究的主要目的是探討CMR在CA分型中的價值。

1 材料與方法

1.1 研究對象

收集2015年8月至2020年4月疑似CA，并于中南大學湘雅二醫(yī)院進行CMR檢查的患者69例，通過剛果紅染色和免疫組織化學染色診斷CA及其類型。根據(jù)以下標準納入[11]：(1)經(jīng)心外組織進行剛果紅和免疫組織化學染色診斷為淀粉樣變性；(2)經(jīng)超聲和CMR證實出現(xiàn)心臟受累。排除標準包括嚴重心律失常、心血管疾病家族史、繼發(fā)性高血壓、嚴重瓣膜心臟病、糖尿病、惡性腫瘤，以及無完整的臨床資料者。在69例患者中，有3例診斷為肥厚型心臟病，2例診斷為糖尿病心肌病，64例診斷為CA，其中4例因圖像質(zhì)量不佳或無完整的臨床資料被排除，3例因嚴重高血壓或嚴重心律失常被排除，最終納入57例，其中AL-CA37例，ATTR-CA 20例。本研究為回顧性研究，經(jīng)過中南大學湘雅二醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準(批準文號：2019086)，免除受試者知情同意。

1.2 儀器與方法

所有受試者均在3.0 T掃描儀(MAGNETOM Skyra，Siemens Healthcare，Erlangen，Germany)上進行CMR，采用18通道體表線圈，配合無線矢量心電圖門控板。掃描序列包括左心室短軸、左心室兩腔和四腔長軸視圖的電影序列，以及注藥前T1 mapping和注藥后的T1 mapping。分別采用真實穩(wěn)態(tài)自由進動快速成像序列(true fast imaging with steady precession，true FISP)和改良的Look-Locker反轉(zhuǎn)恢復序列方法(the modified look-locker inversion recovery，MOLLI)(具體參數(shù)詳見表1)。注射劑量為0.2 mmol/kg，注射藥物為釓噴酸葡胺(Dimeglumine Gadopentetate，Gd-DTPA)，在注藥前和注藥后15 min進行LGE成像。LGE成像采集平面為左心室短軸兩腔(三個層面包括：基底段、中間段、心尖段)、左心室長軸四腔、左心室兩腔。

表1 不同序列的具體參數(shù)Tab.1 Specific parameters for different sequences

1.3 圖像分析

1.3.1 功能特征

將獲得的所有原始CMR DICOM數(shù)據(jù)導入商用后處理軟件CVI 42(Circle Cardiovascular Imaging，Calgary，Alberta，Canada，version 5.9.3)，獲取相關應變參數(shù)和常規(guī)心功能參數(shù)。將一系列電影圖像導入3D模塊，并連續(xù)短軸切片上半自動繪制心內(nèi)膜和心外膜輪廓，手動標記左、右心室邊界點，從而計算左室整體收縮功能包括左室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)、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)、每搏輸出量(stroke volume，SV)、心肌質(zhì)量指數(shù)(myocardial mass index，MMI)。之后將左心室兩腔、左心室長軸四腔和左心室短軸一系列圖像導入組織追蹤模塊(tissue tracking module)，獲得相關應變參數(shù)，包括3D徑向應變(radical strain rate，RS)、周向應變(circumferential strain rate，CS)和縱向應變(longitudinal strain rate，LS)。以“平均心尖段LS/CS/RS-平均基底段LS/CS/RS”計算左心室基底段到心尖段的各項應變梯度差；再計算LV-LS的相對心尖縱向應變(relative apical sparing of longitudinal strain，RAS LS)，計算公式如下：心尖段LS平均值/(基底段LS平均值+中間段LS平均值)。上述心內(nèi)膜和心外膜的繪制及修正均由2名具有3年CMR診斷經(jīng)驗的主治醫(yī)師完成。

1.3.2 組織學特征

LGE圖像通過視覺進行評估，如果大于正常心肌信號的四倍標準差，認為LGE陽性，同時，采用QALE(query amyloid late enhancement)評分作為LGE的半定量評價方法[9]。整體ECV及各節(jié)段ECV計算公式如下。ECV=( 1?HCT)×

公式中，T1BloodPre、T1MyoPre、T1BloodPost、T1MyoPost分別為增強前后血液和心肌的T1測量值。通過血常規(guī)獲得紅細胞比容值(hematocrit，HCT)。

1.4 統(tǒng)計學分析

使用SPSS v25.0(IBM，Armork，New York，USA)進行統(tǒng)計分析。通過Shapiro-Wilk檢驗了解數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布。符合正態(tài)分布的計量資料，用均值和標準差表示；不符合正態(tài)分布的計量資料采用中位數(shù)和四分位間距。計數(shù)資料以頻數(shù)表示。服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用兩樣本t檢驗，不服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用Mann-WhitneyU檢驗。計數(shù)資料采用卡方檢驗。P＜0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 一般臨床資料及CMR基本參數(shù)差異分析

AL-CA組與ATTR-CA組的一般臨床及CMR參數(shù)分析見表2，AL-CA組的血清游離κ鏈高于ATTR-CA組，差異有統(tǒng)計學意義(U=249.00，P=0.04)，而在年齡(t=0.66，P=0.51)、性別(χ2=1.05，P=0.31)、實驗室檢查、紐約心臟病學會(New York Heart Association，NYHA)心功能分級(χ2=2.41，P=0.49)、基本CMR參數(shù)兩組間差異無統(tǒng)計學意義(P均＞0.05)。

表2 免疫球蛋白輕鏈型心肌淀粉樣變性和轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白型心肌淀粉樣變性的人口統(tǒng)計學特征Tab.2 Demographic characteristics between cardiac light-chain amyloidosis and cardiac transthyretin-related amyloidosis

2.2 不同類型心肌淀粉樣變性的LGE特點

AL-CA組與ATTR-CA組的LGE特點結果見表3，右心室LGE(χ2=12.10，P=0.00)、心房LGE(χ2=16.34，P=0.00)、透壁性LGE(χ2=12.98，P=0.00)、QALE評分(χ2=128.50，P=0.00)均高于AL-CA組，差異均有統(tǒng)計學意義(P均＜0.05)，而在心內(nèi)膜下LGE兩組間差異無統(tǒng)計學意義(χ2=0.07，P=0.79)。

表3 免疫球蛋白輕鏈型心肌淀粉樣變性和轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白型心肌淀粉樣變性兩組的延遲強化特點Tab.3 Late gadolinium enhancement characteristics of cardiac light-chain amyloidosis(AL-CA)and cardiac transthyretin-related amyloidosis

2.3 不同類型心肌淀粉樣變性的ECV值

AL-CA組與ATTR-CA組的ECV結果見表4，ATTR-CA組在基底段ECV值(t=-2.51，P=0.02)、中間段ECV值(t=-2.13，P=0.04)、平均ECV值(t=-2.15，P=0.04)均高于AL-CA組，差異均有統(tǒng)計學意義(P均＜0.05)，在心尖段ECV值兩組間差異無統(tǒng)計學意義(t=-1.47，P=0.15)。

表4 免疫球蛋白輕鏈型心肌淀粉樣變性和轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白型心肌淀粉樣變性兩組的細胞外容積(±s)Tab.4 The value of extracellular volume between cardiac light-chain amyloidosis and cardiac transthyretin-related amyloidosis(±s)

表4 免疫球蛋白輕鏈型心肌淀粉樣變性和轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白型心肌淀粉樣變性兩組的細胞外容積(±s)Tab.4 The value of extracellular volume between cardiac light-chain amyloidosis and cardiac transthyretin-related amyloidosis(±s)

注：AL-CA：免疫球蛋白輕鏈型心肌淀粉樣變性；ATTR-CA：轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白型心肌淀粉樣變性；ECV：細胞外容積。

組別AL-CA(25例)ATTR-CA(17例)基底段ECV 0.61±0.10 0.70±0.13中間段ECV 0.57±1.11 0.64±0.12心尖段ECV 0.52±0.12 0.59±0.14 ECV平均值0.57±0.10 0.65±0.13 t值P值-2.51 0.02-2.13 0.04-1.47 0.15-2.15 0.04

2.4 不同類型心肌淀粉樣變性的3D應變分析

AL-CA組與ATTR-CA組的整體、基底段、中間段及心尖段的各應變參數(shù)分析結果見表5，ATTR-CA組的左室心肌整體(t=2.97，P=0.00)及基底段(t=3.43，P=0.00)、中間段(U=200.50，P=0.00)、心尖段(t=2.38，P=0.02)LS均高于AL-CA組，差異均有統(tǒng)計學意義(P均＜0.05)。AL-CA和ATTR-CA的 左 室 心 肌 整 體(U=243.50，P=0.06)及基底段(U=315.00，P=0.53)、中間段(U=294.50，P=0.32)、心尖段(U=254.5，P=0.09)RS差異無統(tǒng)計學意義，AL-CA和ATTR-CA的左室心肌整體(t=1.45，P=0.15)及基底段(t=0.52，P=0.60)、中間段(t=1.02，P=0.31)、心尖段(t=1.70，P=0.09)CS差異無統(tǒng)計學意義，兩組在RAS-LS之間差異無統(tǒng)計學意義(U=254.5，P=0.09)(圖1，2)。

圖1 免疫球蛋白輕鏈型心肌淀粉樣變性和轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白型心肌淀粉樣變性兩組縱向應變率、軸向應變率、徑向應變率16節(jié)段牛眼圖。圖A、B、C分別為免疫球蛋白輕鏈型心肌淀粉樣變性(AL-CA)左心室縱向應變率(LS)、軸向應變率(CS)、徑向應變率(RS)的16節(jié)段牛眼圖，圖D、E、F分別為轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白型心肌淀粉樣變性(ATTR-CA)左心室縱向應變率(LS)、軸向應變率(CS)、徑向應變率(RS)的16節(jié)段牛眼圖 圖2 免疫球蛋白輕鏈型心肌淀粉樣變性和轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白型心肌淀粉樣變性兩組整體縱向應變率、整體軸向應變率、整體徑向應變率應變曲線圖。圖A、B、C分別未免疫球蛋白輕鏈型心肌淀粉樣變性(AL-CA)左心室整體縱向應變率(GLS)、整體軸向應變率(GCS)、整體徑向應變率(GRS)的應變曲線圖，圖D、E、F分別為轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白型心肌淀粉樣變性(ATTR-CA)左心室整體縱向應變率(GLS)、整體軸向應變率(GCS)、整體徑向應變率(GRS)的應變曲線圖Fig.1 Bull's eye diagram of radial strain,circumferential strain and longitudinal strain rate at 16 segments in cardiac light-chain amyloidosis and cardiac transthyretin-related amyloidosis.Bull's-eye diagram of longitudinal strain(LS),circumferential strain(CS)and radial strain(RS)rate at 16 segments in cardiac light-chain amyloidosis(AL-CA)are showed in the figure A,B and C.Bull's-eye diagram of longitudinal strain(LS),circumferential strain(CS)and radial strain(RS)rate at 16 segments in cardiac transthyretin-related amyloidosis(ATTR-CA)were showed in the figure D,E and F.Fig.2 Strain diagram of global radial strain,circumferential strain and longitudinal strain rate in cardiac light-chain amyloidosis and cardiac transthyretin-related amyloidosis.Strain diagram of global longitudinal strain(GLS),circumferential strain(GCS)and radial strain(GRS)rate in cardiac light-chain amyloidosis(AL-CA)were showed in the figure A,B and C.Strain diagram of global longitudinal strain(GLS),circumferential strain(GCS)and radial strain(GRS)rate in cardiac transthyretin-related amyloidosis.were showed in the figure D,E and F.

表5 免疫球蛋白輕鏈型心肌淀粉樣變性和轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白型心肌淀粉樣變性的3D應變分析Tab.5 3D strain analysis of cardiac light-chain amyloidosis and cardiac transthyretin-related amyloidosis

3 討論

CA是淀粉樣物質(zhì)沉積于心肌間質(zhì)引起間質(zhì)纖維化，致使心肌順應性下降，出現(xiàn)舒張功能受限，疾病后期心肌重塑，出現(xiàn)收縮功能障礙的一種疾病[12]。筆者通過CMR對AL-CA和ATTR-CA進行分析，發(fā)現(xiàn)ATTR-CA的LGE范圍、ECV值均高于AL-CA組，左室心肌整體和各節(jié)段的LS均高于AL-CA組。但是在左室心肌整體和各節(jié)段的RS、CS以及基本心功能參數(shù)方面，AL-CA和ATTR-CA之間差異沒有統(tǒng)計學意義。

CMR現(xiàn)已成為一個強大的成像技術，它能夠提供詳細的病灶信息，如位置、室壁肥厚、心肌水腫、心肌纖維化或心肌間質(zhì)變化、心臟運動、瓣膜反流等等情況[13]。而在CA中，通過LGE能可視化淀粉樣物質(zhì)分布情況，通過打藥前和打藥后的T1 mapping以及ECV值的測量可以定量反映心肌淀粉樣蛋白負荷情況，通過心肌應變分析可以了解整體以及局部心肌收縮功能的變化[14]。我們通過CMR檢查發(fā)現(xiàn)ATTR-CA組的LGE范圍、ECV值均顯著高于AL-CA組，提示ATTR-CA組出現(xiàn)更廣泛的淀粉樣物質(zhì)沉積；左室心肌整體和局部的LS均顯著高于AL-CA組，提示ATTR-CA組左室心肌收縮功能優(yōu)于AL-CA組。目前認為淀粉樣變性的心肌功能障礙的機制可能是多因素的，包括心肌組織中淀粉樣蛋白的細胞外沉積導致組織結構的機械破壞，以及原纖維或原纖維前蛋白的蛋白質(zhì)毒性導致炎癥、活性氧產(chǎn)生，從而出現(xiàn)心肌細胞的凋亡和自噬，這甚至可以在纖維蛋白沉積之前就發(fā)現(xiàn)。這些病變破壞了正常的心臟結構，最終導致心力衰竭的發(fā)生[15-17]。本研究中ATTR-CA的淀粉樣物質(zhì)沉積更明顯，但心功能卻相對較好，提示淀粉樣物質(zhì)沉積的機械作用和對心肌細胞的直接毒性作用與CA的不同類型有關，同時，間接提示淀粉樣物質(zhì)對心肌細胞的毒性作用要大于淀粉樣物質(zhì)沉積的機械作用。既往的臨床證據(jù)也支持淀粉樣物質(zhì)在心臟損傷中的作用并不相同，Rapezzi等[18]研究不同類型CA的NT-proBNP差異，發(fā)現(xiàn)AL-CA的淀粉樣物質(zhì)負荷明顯低于ATTR-CA，但血清中氨基末端腦鈉肽前體(N-terminal pro-brain natriuretic peptide，NT-pro BNP)的濃 度卻是ATTR-CA組的5倍，并且，相比ATTR-CA組，AL-CA組的預后更差。Suhr等[19]通過測量肌鈣蛋白I(cardiac troponin I，cTnI)和肌鈣蛋白T(cardiac troponin T，cTnT)提出淀粉樣甲狀腺轉(zhuǎn)運蛋白對心肌細胞的損害小于免疫球蛋白輕鏈。

本研究將LGE按照部位進行細分，并采用QALE的半定量評分系統(tǒng)對LGE進行細致評估，以了解ATTR-CA和AL-CA兩組的LGE特征。為了準確、定量評估淀粉樣物質(zhì)的負荷情況，還進行了ECV值的測量。筆者發(fā)現(xiàn)，ATTR-CA和AL-CA均存在左心室LGE，ATTR-CA的 右心室LGE、心 房LGE、透 壁性LGE均 較AL-CA更明顯，并且QALE評分亦顯著高于AL-CA。此外，ATTR-CA組ECV值也顯著高于AL-CA組。這些結果與Dungu等[9]和Fontana等[10]的研究結果基本一致。釓對比劑是一種細胞外示蹤劑，既往研究表明在CA中，LGE與細胞外間隙的增高有良好相關性[20]。而ECV是反映細胞外容積的一個參數(shù)，其變化可以間接反映心肌間質(zhì)的變化，在CA中，其可以反映心肌淀粉樣物質(zhì)的負荷情況。盡管大量研究表明ECV的升高是由于淀粉樣物質(zhì)沉積所致，但Fontana等[10]提出ATTR-CA中ECV值升高不僅是淀粉樣物質(zhì)沉積所致，還存在心肌細胞的肥大，而在AL-CA中僅由于淀粉樣物質(zhì)沉積所致。這種情況可能提示在ATTR-CA出現(xiàn)了代償性的心肌肥大，從而導致ECV值的升高，并且這種心肌代償在一定程度上改善了心功能，從而表現(xiàn)為ATTR-CA的各種應變參數(shù)高于AL-CA。此外，兩組在心內(nèi)膜下LGE之間差異并無統(tǒng)計學意義，盡管目前認為心內(nèi)膜下LGE是診斷CA特異性較高的強化模式[21]，但我們的研究表明其并不能作為一個CA分型的標志物。

本研究的局限性在于三個方面，一是樣本量較少；二是CA是通過心外活檢(皮膚或腎臟)確診的，但非心肌組織活檢結合心臟影像學檢查來診斷CA已達成共識[22]。第三，我們并未對兩組病例進行隨訪，未進行預后分析，未來將對這些病例進行追蹤從而了解影像學參數(shù)與預后之間的關系。

綜上所述，CMR在CA分型中存在一定價值。ATTR-CA組在LGE范圍、QALE評分以及ECV值均顯著高于AL-CA組，但是對于左室心肌局部或整體LS卻高于AL-CA組。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。