儿童心肌病精准诊断新进展

(1 青岛市妇女儿童医院，青岛大学附属妇女儿童医院心脏中心，山东 青岛 266034； 2 首都医科大学附属北京安贞医院)

儿童心肌病是一组异质性很强的心肌疾病[1]，但其发病情况缺乏可靠的数据。美国新英格兰和西南部地区儿童心肌病注册数据库资料显示其年发病率为1.13/10万，芬兰1980—1991年小于20岁的人群中特发性心肌病的年发病率为0.65/10万，澳大利亚1987—1996年10岁以下人群中原发性心肌病的年发病率为1.24/10万[2-3]；在小儿原发性心肌病中，扩张型心肌病(DCM)的发病率最高，其年发病率约为(6～10)/10万[4]。国内缺乏儿童心肌病的流行病学的资料，尚无儿童心肌病的确切发病率；2016年中华医学会儿科学分会心血管学组儿童心肌病精准诊治协作组调查了国内16家医院2006—2016年1 823例心肌病住院患儿，发现儿童心肌病占同期儿科住院患儿的0.1%。

近年来，随着分子生物学、遗传学、医学信息学和基因诊断技术突飞猛进发展，越来越多的儿童心肌病患儿得以明确病因，诊断也越来越精准化。2013年，国际上一些临床心脏病、心脏移植、遗传学和心脏影像学专家联合提出了一种新的心肌病分类法——MOGE(S)分类法，即心肌病表型-基因型对应分类法[5]，该分类方法将心肌病精准诊断的结果成功应用到了心肌病的分类。小儿心肌病的病因、诊断、治疗和预后与成人有很大不同，但遗憾的是国内外缺乏有关儿童心肌病精准诊断的相关研究。本文对近年来儿童心肌病的相关精准诊断技术研究进展给予了全面评价，旨在为今后儿童心肌病的精准诊断的研究提供方向。

1 超声心动图

超声心动图检查是儿童心肌病精准诊断的一线手段，已被临床广泛应用，可方便地显示心脏形态结构，并准确、无创和全面评估心脏功能[6]；且随着新的超声技术的快速发展，其更能全面精确评估心肌病患儿心肌整体和局部运动功能[7]。但易受操作者经验影响,重复性相对较差，且不能准确地提供病因学诊断依据。

超声心动图可评价左心室收缩功能，其临床常用指标为左心室射血分数(LVEF)，但其所用计算方法存在着一定的局限性，超声对评价无心室重构者及健康儿童LVEF值较准确[6-8]；但是否能够准确测量心肌病病人的LVEF受到质疑。有研究显示，严重心功能不全时，二维超声测定的LVEF与临床心功能分级和脑钠肽间的相关性差[7]。超声斑点跟踪技术(STI)是研究心肌整体及局部组织运动的超声新技术，以二维灰阶成像为基础，可对纵向、径向及圆周方向上心肌运动进行准确跟踪，进而得到大量关于心肌结构力学的运动参数，可准确从多个方向反映心肌的运动[6-9]。因此，理论上STI技术可以精准评价心肌病患者心肌不同方向上的运动特性，为临床正确评价心肌功能提供准确的信息；但STI也有其局限性，如评价心室肌应变时，图像质量影响其追踪测量，在二维超声图像不清晰情况下，其成像的准确性会受到限制。由于右心室几何构型以及超声视窗等问题，超声心动图检查尚不能完美地评估右心室功能，尤其是对右心室几何构型和形态可能发生巨大变化的儿童心肌病患者；目前所用右心室射血分数和右心室Tei指数均不能全面、准确地反映右心室功能的真实状态[6-9]，因此需要深入开发超声心动图评估右心室功能的新超声诊断技术。实时三维和四维超声的出现，为准确测量心脏功能提供了新契机，但一方面这些技术的成熟度尚需进一步提高，同时其在临床中的应用尚未全面推开；另一方面临床研究也发现，由于心肌病患者的心脏往往极度扩大，实时三维容积成像时，心腔常不能被完整地包络，致使图像测量存在误差[10]。因此，如何准确、简便、快速、无创地评价心肌病患儿的心脏功能，仍然是儿科心血管病医生和超声医师需要解决的一个重要问题。

由于不同年龄小儿超声心动图的测定值变化较大，相同年龄小儿受遗传、种族、性别、身高、体质量、生长速度、生活习惯和疾病等影响也存在差异，这些因素大大影响了测定结果的判断和比较。为此，美国超声心动图协会(ASE)儿科和先天性心脏病委员会制定了小儿超声心动图定量分析指南，建议小儿超声心动图定量测定结果采用经年龄、身高以及体表面积等标准化转换的Z值进行表达，且首选体表面积[9,11]，此为儿童心肌病心脏形态结构和功能的精确评估和比较提供了一种较为理想的方法。国内小儿超声心动图测量指标Z值的计算多采用国外公式，尚缺乏小儿超声心动图定量分析指南或共识，缺乏适合国情的、权威的小儿超声心动图测量指标Z值计算方法。

2 心脏磁共振(CMR)

CMR可通过多参数、多平面、多序列成像同时对心脏解剖结构、运动功能、血流灌注和组织特性进行“一站式”评估，其在心肌病病因诊断、危险分层及预后判断上具有独特价值，已成为成人心肌病最理想的无创检查手段[12]。尽管发达国家CMR在心肌病中的应用已非常普遍，各种新的序列技术及临床研究成果日新月异[13]，但国内CMR因受设备投入、技术规范、专业人才以及临床认识等多因素的制约，尚未广泛应用。2015年中华医学会心血管病学分会牵头制定了心肌病磁共振成像临床应用中国专家共识[14]。

儿童心肌病患儿多不配合，需要镇静或麻醉后检查；对于新生儿及婴幼儿等体质量较小的心肌病患儿，需使用较小的体素以达到足够的空间分辨率；也可通过增大矩阵，缩小扫描野，缩小层厚等调节手段获取满意的图像质量；年龄越小，心率越快，伴有心肌病变时心率每分钟超过100次，因此应给予充足的纵向信号回复时间，数据采集时间间隔应从每1～2个心动周期增加至3～4个心动周期，并通过减少快速因子来缩短采集持续时间；儿童心肌病患儿呼吸快且不平稳，需采用自由呼吸门控触发或“导航回波”追踪膈肌运动等技术进行扫描[15]。即使采用上述方法可有效提高CMR扫描图像的质量，但做出的图像仍有一定的伪影存在或图像质量不如成人，影响了CMR在儿童心肌病中的应用。国内尚未制定儿童心肌病磁共振成像检查的相关共识或指南，因此需要广大儿科心血管病医师和影像科医生投入更多的研究精力，尽早开展多中心、大样本、规范的儿童心肌病患者CMR扫描研究，为尽快制定国内儿童心肌病磁共振成像检查共识或指南提供中国自己的临床证据。

不同类型儿童心肌病CMR特点如下：①心内膜弹力纤维增生症[16-17]：磁共振平扫无特异性表现，最常见左心室增大；但增强扫描可见心内膜延迟强化，乳头肌、腱索及二尖瓣等结构可受累。②肥厚性心肌病[14]：CMR特征性改变是心肌异常肥厚，可呈节段状或弥漫性增厚，诊断标准为舒张末期室壁厚度≥15 mm，或者肥厚室壁与正常室壁厚度比值≥1.5；左心室前游离壁基底部及其相邻的室间隔前部是最常见的受累部位；通过左心室流出道三腔心电影序列可动态观察左心室流出道有无狭窄，心脏瓣膜运动情况(二尖瓣前叶在收缩早期向室间隔靠拢，即SAM征)及该部位血流动力学的特点；肥厚性心肌病可以出现各种不同的强化类型以及受累层面。③DCM[18-19]：CMR影像学征象为左心室或者左右心室均扩大，室壁厚度一般较均匀，心肌信号为中等强度信号，伴随心室壁的广泛变薄，收缩幅度降低，射血分数明显减低，伴有不同程度的左心室游离壁肌小梁增粗、增多、增厚，常可见二尖瓣关闭不全；增强扫描心肌中层强化是DCM的特征，并以此作为与缺血性心肌病的鉴别诊断依据之一。④限制型心肌病(RCM)[20]：CMR表现以右心室受累或双室受累为主，心房明显扩张，房室瓣关闭不全，心尖闭塞，心室舒张明显受限，但心室收缩功能正常或接近正常；增强扫描心肌可有延迟强化。⑤致心律失常性右心室发育不良(ARVC)[21-22]：CMR电影可见到右心室流出道膨隆、扩张，心室壁变薄，心室节段性功能异常；三尖瓣下区域心室壁可发现特征性的局部皱缩，尤其在收缩期更加明显，此时可出现“手风琴”征；扩张变薄的心肌发生脂肪变性时，其T1WI图像呈高信号，压脂序列可分辨其性质；但心外膜脂肪垫和心室肌壁脂肪化有时难以区分，目前已不将此作为ARVC的主要诊断标准；增强扫描右心室壁可见广泛的延迟强化，多为透壁性。⑥心室肌致密化不全[23-24]：CMR电影序列可见心室肌小梁粗厚、间隙加深，隐窝内有流动的血液，而心外膜下心肌较相邻正常心肌变薄，病变主要位于以左心心尖部位为中心的区域；舒张末期非致密化心肌和致密化心肌的比值(NC/C)>2.3～2.5；当心肌存在坏死、纤维化时，增强扫描可有延迟强化并能显示肌小梁中的血栓；新生儿及婴幼儿心室肌致密化不全患者增强扫描心肌无延迟强化表现。

3 先天性代谢缺陷(IEM)筛查

儿童心肌病的病因与成人不尽相同，诊断儿童心肌病时要注意IEM。IEM占心肌病病因的5%，在明确病因的儿童心肌病中占11%～34%[25]；虽然IEM所占比例不大，但若病因明确，针对具体病因采取相应治疗方案，可收到较好疗效，甚至有些儿童心肌病可能会完全逆转。2013年中华医学会儿科学分会心血管学组与中华儿科杂志编辑委员会组织制定了儿童心肌病遗传代谢性病因的诊断建议[26]，此为儿童心肌病代谢性病因的筛查和精准诊断提供了依据。

IEM的发生率在活产儿至少为1/2 500，且种类繁多；同一种代谢缺陷可引起不同的心肌病类型，而同一种心肌病亦可由不同的代谢缺陷引起，如肥厚型心肌病(HCM)可由糖代谢障碍或者脂肪酸代谢障碍等引起，而脂肪酸代谢障碍可以造成DCM或HCM[25-26]，此为儿童心肌病的精准诊断带来困惑。联合应用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)以及气相色谱-质谱(GC-MS)是诊断IEM的主要的手段[26],但其局限性是临床医生需注意的。迄今为止发现的IEM已超过1 000种，而目前被认识的导致新生儿期起病者仅约有100多种，因此IEM的诊断以及筛查技术需要进一步提高。新生儿期起病的IEM病情凶险，对于入院短期内即发生死亡者，应积极开展“代谢性尸检”[27]，留取少量血样和尿样，以便明确死因，为儿童心肌病诊治积累代谢性资料。

4 基因检测

随着现代分子遗传学技术的快速发展，尤其二代测序技术(NGS)的出现和成熟，心肌病遗传学研究取得了巨大进展，并促进了心肌病诊治理念的更新[28-29]。开展心肌病基因检测，探索心肌病精准诊断以指导治疗和危险分层管理，已逐渐被大家接受和重视。2011年美国节律学会/欧洲心脏节律学会发布了国际首部《遗传性心脏离子通道病与心肌病基因检测专家共识》[30]，随之中华医学会心血管病学分会也发布了《遗传性心脏离子通道病与心肌病基因检测中国专家共识》[31]；2013年中华医学会儿科学分会心血管学组亦首次制定了《儿童心肌病基因检测建议》[32]，这些共识和建议为儿童心肌病的精准诊断提供了具体指导。

目前已证实39种基因突变可导致遗传性心肌病(表1)，如HCM约有23种基因突变1 000多个突变位点，DCM约有30多种基因突变，ARVC约有8种基因突变，而心室肌致密化不全约有15种基因突变[33-35]。尽管遗传学技术的进展极大地提高了儿童心肌病潜在病因的识别能力，但儿童心肌病以散发为主，病因复杂，临床表型异质性强，因此为儿童心肌病的精准诊断带来了挑战。儿童遗传性心肌病临床表型有时相互重叠，如某些婴儿型HCM和DCM在形态学上均可以表现为心室腔扩大；早期HCM在有明显心肌肥厚出现前可表现为单纯舒张功能障碍而与RCM相似；同时，儿童心肌病致病基因亦可以相互重叠(表1)[36-38]，例如肌小节基因突变与HCM、DCM、RCM以及左心室肌致密化不全(LVNC)的发病相关，Z-盘基因与DCM以及HCM发病均相关，TTN既是DCM最常见的突变基因，同时也发现其与致心律失常型右心室心肌病发病相关[33-35]。由于心肌病致病基因缺乏特异性，在临床表型不典型时，候选基因检测或常规心肌病检测芯片较难提供精确、特异性的诊断，此时可考虑采用全外显子组基因测序，将大大提高儿童早期、罕见、不典型心肌病的精准诊断水平。同时，对因病情危重而快速死亡或猝死的心肌病患儿，应积极开展“基因性尸检”，留取血样，以明确死因，为儿童心肌病诊治积累遗传学资料。

NGS带来了大数据，但也带来了新的挑战；一次基因检测可得到上百万个突变，如何解决海量数据临床级别致病突变的分析成为儿童心肌病基因诊断的关键问题之一[39-40]。人群中普遍存在基因变异，这些变异并不一定致病，但这些变异的存在可能会对基因筛查诊断的结果产生干扰；当在有临床表型的个体中发现基因突变时，很难确定该突变是致病突变或为正常变异。随着大量遗传性心肌病相关基因和突变的报道，很多突变仅在少数散发先证者中被发现，缺乏严格的遗传证据支持，造成突变致病性难以被确定。这些介于良性突变和致病突变之间的突变被定义为临床意义未明的变异(VUS)[40]。如何明确区分VUS和致病突变是基因筛查诊断的另一关键问题。因此，大力开展儿童心肌病基因检测多中心联合研究、开展严格规范的VUS遗传学验证研究、建立大样本人群基因突变数据库及突变位点危害性数据库，最终建立儿童心肌病遗传-临床表型动态数据库，及时修订或制定规范的、具有可操作性的儿童心肌病基因检测解读和处理指南或共识，将为儿童心肌病的精准诊断提供强有力的工具。

表1 遗传性心肌病相关基因

基因NGS虽然给儿童心肌病的精准诊断提供了强有力的手段，但从通过测序生成的海量数据中分析寻找致病基因耗时长，极容易遗漏，如何快速、准确地在海量测序数据中明确致病基因而为儿童心肌病的快速精准诊断提供依据，成为目前亟待解决的重要问题之一。目前，国内极少数单位已经或正在开发海量基因测序数据致病基因筛查快速分析软件，可将数据分析时间缩短到24 h～7 d，但其准确性尚需大样本的临床验证。随着第三代基因测序技术——单分子测序技术的出现，DNA测序无需经过PCR扩增而实现对每一条DNA分子的单独测序，此有望成为临床分子诊断的重要技术手段和主要发展方向，尤其在基因组测序、甲基化研究、突变鉴定这三个方面上较NGS更能为心肌病患儿提供快速、精准、全面的基因数据。

儿童心肌病先证者致病基因突变的发现将为其家庭成员是否存在致病基因突变的诊断提供依据。对儿童心肌病先证者家族成员进行基因检测具有重要意义，检测阴性的家族成员可排除该病，免于长期的临床评估和随访观察，特别是儿童；基因检测阳性可发现早期无症状家族成员，有利于预后判断和早期干预[33,41]。但遗传性心肌病具有遗传异质性，多种因素会影响其预后，包括环境、修饰基因、感染和免疫等，不单独取决于某个特定基因或特定突变。即使在同一家系中携带同一突变的个体也可出现不同的临床表型和预后，因此家系的研究对致病基因的研究更为重要。因此，如何通过基因型对个体的临床预后进行精准预测是基因筛查诊断应用于临床的一大困境。近年来发现识别遗传修饰子可能是儿童心肌病遗传学研究中的另一个极其重要的方向，此对于鉴定同一家族成员的表型异质性可能具有极大帮助；开展儿童心肌病遗传修饰子的鉴定可能是迈向个性化和精准化医疗的重要一步，但需要开发和使用新的序列捕获技术[33]。

总之，儿童心肌病的精准诊断尚有诸多问题需要解决，面临极大挑战。但随着目前各种诊断技术的快速发展和人们对儿童心肌病认识水平的提高，儿童心肌病的精准诊断水平必将快速提高，从而真正做到精准诊断和精准治疗。