心臟MRI診斷兒童急性心肌炎

張 丁，趙 鑫，尚紅磊，陸 林，廖俊杰，崔書紅，岳 翔，邢慶娜，張小安

(鄭州大學(xué)第三附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，河南 鄭州 450051)

心肌炎為擴(kuò)張型心肌病的重要原因，與兒童心臟性猝死相關(guān)[1-2]。心內(nèi)膜心肌活檢(endomyocardial biopsy, EMB)是診斷心肌炎的金標(biāo)準(zhǔn)，但具有侵入性，且存在抽樣誤差[3]，而根據(jù)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)診斷心肌炎尚無特異性血清學(xué)指標(biāo)[4]。心臟MRI(cardiac MRI, CMRI)可評(píng)估心室大小及其功能、通過心肌組織定量技術(shù)評(píng)估炎癥變化[5]，為診斷兒童急性心肌炎(acute myocarditis, AMC)的重要方法。2018年“路易斯湖標(biāo)準(zhǔn)”基于T1相關(guān)成像的T1 mapping[T1值升高、細(xì)胞外容積(extra cellular volume, ECV)增加]和釓對(duì)比劑延遲強(qiáng)化成像(late gadolinium enhancement, LGE)及基于T2相關(guān)成像的T2信號(hào)比(≥2.0)、T2 mapping(T2值升高)而提出CMR診斷AMC 標(biāo)準(zhǔn)[6]，上述T1、T2相關(guān)成像指標(biāo)同時(shí)存在一項(xiàng)陽性即可為診斷AMC提供參考[7-8]。本研究觀察CMR診斷兒童AMC的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2021年8月—2022年3月于鄭州大學(xué)第三附屬醫(yī)院就診的36例AMC患兒(AMC組)；年齡<18歲；均符合《兒童心肌炎診斷建議(2018年版)》[9]診斷AMC標(biāo)準(zhǔn)，并于發(fā)病1個(gè)月內(nèi)接受心電圖、心肌酶、超聲心動(dòng)圖及CMRI，且無先天性心臟病或遺傳代謝性疾病。以22例因非特異性心臟癥狀或胸部不適就診患兒為對(duì)照組，其中心律失常12例、胸痛2例、自主神經(jīng)功能紊亂5例、血管迷走性暈厥(血管抑制型)3例，均無結(jié)構(gòu)性心臟病及明顯心血管疾病史。排除既往有心肌梗死、非缺血性心肌病或其他急性或慢性心臟病及CMRI禁忌證者。本研究獲醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號(hào)：2022-251-01)，檢查前監(jiān)護(hù)人均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 對(duì)年齡<8歲且無法配合檢查者予靜脈注射苯巴比妥5～10 mg/kg體質(zhì)量鎮(zhèn)靜，并采用膈肌導(dǎo)航減少呼吸運(yùn)動(dòng)偽影。采用GE Signal Pioneer 3.0T MR儀行心臟掃描。參數(shù)：黑血脂肪抑制雙反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列T2WI，TR 1 700 ms，TE 85.97 ms，TI 192 ms，F(xiàn)OV 300 mm×300 mm，矩陣256×174，層厚6 mm，層間距2 mm，F(xiàn)A 107°；初始T1 mapping，采用改進(jìn)Look-Locker反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列分別于心尖段、中間段和基底段短軸層面進(jìn)行掃描，TR 3.2 ms，TE 1.4 ms，F(xiàn)OV 300 mm×300 mm，矩陣128×128，層厚6 mm，層間距2 mm，F(xiàn)A 35°；LGE，以流率0.9～1.5 ml/s注射對(duì)比劑釓噴坦酸銨0.2～0.3 mmol/kg體質(zhì)量后，延遲5 min采集左心室短軸、二腔心及四腔心切面圖像，TR 5.3 ms，TE 2.4 ms，F(xiàn)OV 300 mm×270 mm，矩陣160×128，層厚8 mm，層間距2 mm，F(xiàn)A 20°。

1.3 圖像分析 由2名具有10年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像科副主任醫(yī)師分析圖像，意見存在分歧時(shí)經(jīng)討論達(dá)成一致；觀察T2WI左心室短軸切面顯示心肌水腫情況，于心肌水腫區(qū)域手動(dòng)勾畫包含全層心肌的類圓形ROI，于同層面信號(hào)均勻的骨骼肌區(qū)域勾畫3個(gè)大小與心肌ROI接近的ROI(圖1)，分別測(cè)量其信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算心肌T2信號(hào)比，即心肌T2信號(hào)強(qiáng)度/骨骼肌信號(hào)強(qiáng)度均值，T2信號(hào)比≥2.0為陽性。LGE以出現(xiàn)延遲強(qiáng)化為陽性。采用后處理軟件CVI42分別于心尖段、中間段及基底段初始T1 mapping原始圖上手動(dòng)勾畫左心室心內(nèi)外膜輪廓并校正(圖2)，軟件自動(dòng)生成其初始T1值，取其均值作為最終結(jié)果。

圖1 于T2WI上勾畫心肌(1)及骨骼肌(2、3、4)ROI的示意圖

圖2 于中間段初始T1 mapping原始圖上勾畫心內(nèi)外膜輪廓示意圖 (綠色線為心外膜，紅色線為心內(nèi)膜)

1.4 超聲評(píng)估左心室功能 采用GE Voluson E8超聲診斷儀于左心室長(zhǎng)軸切面進(jìn)行掃查，并評(píng)估心功能，包括左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricle ejection fraction, LVEF)和左心室舒張末期容積(left ventricle end-diastolic volume, LVEDV)。

1.5 血清學(xué)檢測(cè) 采集清晨空腹靜脈血，以化學(xué)發(fā)光免疫分析法測(cè)定肌酸激酶同工酶(creatine kinase-MB, CK-MB)和N末端B型鈉尿肽前體(N-terminal pro-B-type natriuretic peptide, NT-proBNP)；所用試劑盒均購(gòu)自基蛋生物科技股份有限公司，按說明書操作進(jìn)行檢測(cè)。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 24.0及MedCalc 19.6.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation efficient, ICC)及Kappa檢驗(yàn)分析觀察者間評(píng)估T2信號(hào)比、初始T1值及LGE陽性結(jié)果的一致性：ICC/Kappa<0.40為一致性差，0.40～0.59為一致性一般，0.60～0.74為一致性良好，≥0.75為一致性好；以Shapiro-Wilk檢驗(yàn)分析定量資料的正態(tài)性，以±s表示符合正態(tài)分布者，以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不符合者，采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或Mann-WhitneyU檢驗(yàn)進(jìn)行比較。以χ2檢驗(yàn)比較計(jì)數(shù)資料。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線，計(jì)算曲線下面積(areas under the curve, AUC)，評(píng)價(jià)T2比、初始T1值及其聯(lián)合診斷AMC的效能，并以DeLong檢驗(yàn)比較其AUC差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 組間一般資料比較 組間患兒年齡、性別、臨床表現(xiàn)、心電圖及心功能差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)；AMC組CK-MB及NT-proBNP均高于對(duì)照組(P均<0.05)。見表1。

表1 AMC與非心肌炎患兒一般資料比較

2.2 組間CMR參數(shù)比較 觀察者間評(píng)估心肌T2信號(hào)比及初始T1值結(jié)果的一致性均好(ICC=0.79、0.86，P均<0.05)，評(píng)估LGE陽性結(jié)果的一致性良好(Kappa=0.65，P<0.05)。AMC組心肌T2信號(hào)比及初始T1值明顯高于對(duì)照組(P均<0.05)，LGE陽性占比亦高于對(duì)照組(P<0.001)。見表2及圖3、4。

圖3 AMC組患兒，4歲，AMC A、B.T2WI(A)及初始T1 mapping偽彩圖(B)示左心室中間段心肌信號(hào)彌漫性增高，T2信號(hào)比為2.48，初始T1值為1 516 ms； C.LGE未見明顯強(qiáng)化 (色帶代表T1值) 圖4 對(duì)照組患兒，12歲，心律失常 A～C.心臟T2WI(A)、初始T1 mapping偽彩圖(B)及LGE圖(C)示左心室心肌無明顯異常，T2信號(hào)比為1.81，初始T1值為1 261 ms (色帶代表T1值)

表2 AMC與非心肌炎患兒CMRI參數(shù)比較

2.3 CMRI參數(shù)的診斷效能 ROC曲線顯示，T2信號(hào)比、初始T1值及其聯(lián)合診斷兒童AMC的AUC分別為0.754、0.858及0.902，聯(lián)合診斷的AUC高于T2信號(hào)比(Z=2.162，P=0.036)，其余兩兩AUC差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見表3及圖5。

圖5 單一CMRI參數(shù)及其聯(lián)合參數(shù)診斷兒童AMC的ROC曲線

表3 CMRI參數(shù)診斷兒童AMC的效能

3 討論

目前無創(chuàng)性診斷兒童AMC尚無明確標(biāo)準(zhǔn)。本研究對(duì)36例AMC患兒行CMRI，結(jié)果顯示基于AMC路易斯湖標(biāo)準(zhǔn)的CMRI定量、半定量及定性參數(shù)可用于診斷兒童AMC。

本研究中AMC組與對(duì)照組臨床表現(xiàn)、心電圖及超聲心動(dòng)圖表現(xiàn)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與CORNICELLI等[9]的結(jié)果相似，可能原因在于心電圖對(duì)AMC的特異性較低，其中最敏感的AMC表現(xiàn)——ST段抬高或T波倒置僅見于半數(shù)以下心肌炎患者[10]，且心電圖異常在部分心肌炎患兒可呈一過性。超聲心動(dòng)圖診斷AMC同樣缺乏特異性，但可用于排除其他可能導(dǎo)致心力衰竭的心臟解剖結(jié)構(gòu)異常[2]，對(duì)評(píng)估少量心包積液亦較CMRI更有優(yōu)勢(shì)。在實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)方面，目前無單一血清學(xué)標(biāo)記物可確診心肌炎[11]。本研究中AMC組CK-MB及NT-proBNP均較對(duì)照組升高，提示患兒出現(xiàn)心肌損傷，可與CMRI結(jié)果相佐證。

本研究AMC組T2信號(hào)比明顯高于對(duì)照組，提示AMC患兒出現(xiàn)心肌水腫，心肌間質(zhì)靜水壓升高，壓迫毛細(xì)血管床，可引起心肌變性壞死[12]。LUETKENS等[13]報(bào)道，以T2信號(hào)比診斷成人AMC的特異度為94%。本研究以T2信號(hào)比診斷兒童AMC的AUC為0.754，低于聯(lián)合參數(shù)，取2.01為截?cái)嘀禃r(shí)，其診斷特異度為90.90%。分析本組診斷特異度略低的原因，一方面，兒童檢查時(shí)序鎮(zhèn)靜、無法配合呼吸運(yùn)動(dòng)而使圖像存在一定偽影；另一方面，相比成人，兒童心肌較薄，識(shí)別心肌病變時(shí)可能有所遺漏；另外，本研究根據(jù)心肌與骨骼肌信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算T2信號(hào)比，圖像中骨骼肌存在偽影時(shí)，該比值或許并不能準(zhǔn)確反映心肌水腫[14]。

初始T1值可檢測(cè)組織水腫、蛋白質(zhì)沉積、脂質(zhì)或鐵質(zhì)沉積等病理生理過程[15]。本研究AMC組初始T1值顯著高于對(duì)照組，與成人相關(guān)研究結(jié)果[15]一致；推測(cè)細(xì)胞水腫、炎癥和心肌細(xì)胞壞死均為AMC的特征，均可能在疾病早期延長(zhǎng)心肌T1弛豫時(shí)間，且心肌鈉和鉀含量及其分布變化可能影響質(zhì)子自由運(yùn)動(dòng)而延長(zhǎng)T1弛豫時(shí)間[16]。本研究以初始T1值診斷兒童AMC的AUC為0.858，與聯(lián)合參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與樣本量較小有關(guān)；但其敏感度達(dá)91.70%，提示可在一定程度上降低兒童AMC漏診率。另外，本研究AMC組LGE陽性占比高于對(duì)照組，提示AMC患兒出現(xiàn)急性期心肌細(xì)胞灶狀壞死，對(duì)于臨床診斷和選擇治療方案具有重要意義[17]。本研究以T2信號(hào)比聯(lián)合初始T1值診斷兒童AMC的AUC達(dá)0.902，敏感度為97.20%，即二者聯(lián)合可明顯提高診斷兒童AMC的效能；對(duì)無法行增強(qiáng)CMRI時(shí)，聯(lián)合初始T1 mapping與T2WI不失為診斷兒童AMC的簡(jiǎn)單有效的方法。

綜上所述，CMRI可有效診斷兒童AMC。本研究的主要局限性：①樣本量小，且AMC患兒無組織病理學(xué)結(jié)果；②僅針對(duì)mapping參數(shù)中的初始T1值加以分析，有待積累更多病例進(jìn)一步觀察。