急性心肌炎的CMR应用进展

曾国飞 梁仁容

急性心肌炎是心肌对许多应激性因素的非特异性反应，包括继发感染性疾病、化学药物损伤（如化疗药物）、自身免疫性疾病、心肌梗死等，其中以病毒感染引起的病毒性心肌炎最为常见[1]。病毒性心肌炎是全身性病毒感染常见的并发症，超过50%的流感病人有心电图（ECG）改变，表明心肌受累[2]。急性心肌炎的临床症状表现多样、轻重悬殊，轻者可无症状或仅表现为疲劳、心悸，重者可出现暴发性心源性休克甚至心源性猝死。同时，心肌炎也常被全身其他症状所掩盖，易被临床忽视或误诊。虽然目前没有针对急性心肌炎特效治疗方法，但早期明确诊断急性心肌炎具有重要的临床意义，病人可以及时接受规范化治疗从而改善预后，同时可避免其他可能有创的甚至加重病情的排他性检查，尤其是用以排除冠心病的冠状动脉造影术或者心脏负荷实验等。

目前临床常用的急性心肌炎的诊断技术均有不同程度的局限性。ECG是心脏疾病最常用的检查方法，但对急性心肌炎的诊断特异性不强且极不敏感[3]。超声心动图可用于了解心脏运动与功能的情况，大多数急性心肌炎病人早期左室功能表现正常，当发展为慢性心肌炎或者重症心肌炎时可能会出现运动与功能异常，因此超声心动图对急性心肌炎不敏感、特异性也不强[4]。心肌肌钙蛋白对心肌损伤非常敏感，但对炎症没有特异性，并且缺乏病变部位的相关信息[5]。心内膜活检可实现病理诊断，是急性心肌炎诊断的金标准，但其敏感性极低，且为有创性检查，术后并发症极为严重，手术费用昂贵，目前的指南建议仅用于伴有血流动力学不稳定的急性不明原因心力衰竭的病人[6]。而心脏MR（cardiovascular magnetic resonance,CMR）成像对急性心肌炎诊断特异性强、敏感性高，具有无创性，在临床诊断不明确及辅助检查特异性不强的情况下，是非常实用的检查方法。

1 常规CMR

MRI具有空间分辨力高、可重复性好、诊断一致性强、可实现功能成像及定量分析等特点，可作为心肌疾病诊断的“金标准”[7]。CMR不仅能够提供形态和功能的信息，还能对组织构成成分进行定量分析，实现分子水平的检测。MRI对游离水（如水肿）敏感，使得CMR在诊断急性心肌炎方面具有独特的应用价值。增强CMR可显示心肌不可逆性的损伤，如坏死和瘢痕，其中心肌钆延迟增强成像（late gadoliniumenhancement，LGE）是目前评价瘢痕应用最广泛的技术，已被证实其评价效能与病理活检高度一致，延迟强化范围的检测对于评估心肌病变的预后具有重要的意义[8]。

2009年，MRI诊断心肌炎国际共识小组提出了MRI心肌炎诊断标准，即路易斯湖标准（Lake Louise criteria，LLc），该方案推荐将心肌水肿、心肌充血及心肌坏死等3项指标作为CMR诊断心肌炎的标准，可采用T2WI评估心肌水肿情况，T1WI结合增强扫描评估心肌充血情况及LGE评估心肌坏死情况。对于临床可疑心肌炎病人，满足LLc中3个指标的2个指标即可诊断为心肌炎，其诊断准确度约80%[9]。Matthias等[10]回顾性分析了75例疑似急性心肌炎病人的资料，对比采用LLc与临床标准分析CMR对心肌炎的诊断价值，结果发现29例按临床标准诊断为急性心肌炎病人，CMR均能有效诊断；按临床标准诊断不明确的46例病人中有27例 （59%）CMR表现为阳性。因此，CMR能有效诊断急性心肌炎，可避免病人进行有创的冠状动脉造影、心肌活检或其他不适宜检查。Biesbroek等[11]分析47例急性心肌炎病人CMR影像资料时发现，9例（19%）病人存在除急性心肌炎外的其他病变，其中最为常见的是心肌梗死（7例），因此CMR对于病人的诊疗方案选择、预后评估等具有重要的临床价值。

LLc被广泛应用于急性心肌炎的研究中[12-14]。Daniel等[13]对27例接受秋水仙碱治疗的心肌炎病人进行CMR疗效评估发现，17例（63%）病人心肌水肿改变完全缓解，而未接受秋水仙碱治疗的病人中仅8例（38%）病人心肌水肿得到缓解，研究表明在有关心肌炎治疗的随机试验中，应优先考虑CMR检查。Amira等[14]研究发现治疗肠炎的特效药美沙拉嗪可诱发严重的心脏不良反应，而CMR可对该不良反应进行早期诊断。

LLc尚存在一些局限性，例如易受主观因素影响而出现漏诊或误诊，不能对各种类型的心肌炎进行分型，易混淆心肌炎所致的心肌水肿与其他诱发心肌水肿的病变，且对心肌炎进展特别是慢性心肌炎演变阶段评价性能较低等[15-16]。 综合多项研究[17-18]结果，CMR诊断心肌炎的敏感度为60%～85%，特异度为68%～90%，诊断准确度接近80%，符合心肌炎诊断规律，但阴性预测值（70%）有待进一步提高。

2 CMR新技术

近年随着MRI技术的发展，特别是T1mapping和T2mapping技术的应用，心肌的T1值、T2值及细胞外容积分数（extracellular volume fraction，ECV）值可以直接被量化。目前，T1、T2和ECV值不仅被认为是诊断心肌病的强有力的生物标志物，而且也是监测治疗和预测预后的指标。同时，心肌应变分析、扩散张量成像（DTI）、T2*WI等实验序列也逐渐应用于临床，这些技术对心肌炎的早期诊断、疗效评估、预后等均表现出特有的优势。

2.1 mapping技术 mapping序列的主要优点在于能对异常心肌进行定量客观评估。传统的基于信号强度的CMR技术也有涉及到非参数定量的序列，如心肌炎诊断中常用的双反转恢复、三反转恢复及快速反转恢复序列等，这些序列可采用基于兴趣区或基于阈值的方法进行半定量分析，但仅限于评估弥漫性心肌变化，如心肌水肿或弥漫性纤维化[19]。相比之下，T1mapping和T2mapping是参数定量序列，能够提供组织特异性T1和T2值。在相同扫描条件下，mapping技术测值稳定、可重复性好，可与正常参考值进行比较且不会受主观因素或单纯视觉评估信号强度的限制。同时，mapping技术采集数据较为简单，病人单次屏气即可实现检查，无需注射对比剂即可实现初始 T1（native T1）、T2值的测量，如果采用增强检查，还可获得ECV值。native T1、T2和ECV值是CMRmapping技术获得的代表性参数[20]。

native T1反映的是心肌细胞和细胞外间质的水组成或局部分子环境，心肌炎的病理过程主要表现为细胞水肿，通常会引起T1值的改变。Vanessa等[21]通过对比60例疑似急性心肌炎病人和50名正常人的CMR影像资料发现，心肌炎病人native T1值较正常人群显著升高，采用T1＞990 ms为阈值诊断心肌炎的敏感度为90%，特异度为88%；与T2WI和LGE相比，nativeT1成像对心肌炎也具有较高的诊断准确性和较高的阳性及阴性预测值，可以更好地检测心肌异常。Jeremy等[22]研究发现，native T1成像可以区分心肌炎的急性期和恢复期，当病人native T1值呈明显下降，逐渐与正常人群T1值接近时，提示心肌炎进入恢复期，其预后相对较好。

ECV值是指细胞外间质容积占整个心肌容积的百分比，只与心肌细胞外间质的状态改变相关，反映心肌组织内在的生理特性，不受扫描技术、磁场强度、肾脏功能等因素影响，联合native T1和对比后T1可获得该值。当心肌发生炎性反应时，心肌细胞膜通透性发生改变，细胞内因含水量增加而表现为水肿，同时间质内的胶原成分也会相应增加，因此急性心肌炎病人的ECV值较正常人群明显升高。Roller等[23]研究了104例心肌炎病人CMR检测各参数的准确性，结果发现包括native T1，对比后T1、T2值，ECV和T2WI信号强度比等所有量化参数中，ECV诊断急性心肌炎准确度最高。Martin等[24]通过对比分析心肌炎病人与正常人的ECV值变化特点，发现心肌炎病人ECV值与正常人心肌的ECV值没有重叠，两者相差极大；ECV成像可定量显示在LGE像上没有确切表现的弥漫性纤维化和轻微心肌异常；因此，ECV成像对心肌炎的诊断具有很高的敏感性与特异性。

T2mapping序列是另一种非对比定量成像技术，该序列能够客观量化心肌水肿，对运动伪影、表面线圈不均匀性和心内膜下血流不敏感，适用于评估急性心肌炎病人的心肌水肿程度。Pan等[25]研究发现，采用飞利浦Achieva 3.0 TTX多源MRI行心肌T2mapping序列能有效区分急性心肌炎和近期发作的心肌梗死，对于急性或者活动性心肌炎，以T2＞60 ms的敏感性最高。Puntmann等[26]研究表明，与任何单个CMR参数或LLc相比，使用T2mapping全局心肌应变参数可提高诊断性能，能将LLc的诊断准确度从64%提高到94%。T2mapping序列能够对急性心肌炎定位、预测，在评估心肌炎和可逆性损伤方面较为敏感。Bohnen等[27]研究认为，联合native T1和T2能够区分急性和治愈的心肌炎，LGE和ECV的结合对于区分心肌炎急性期和慢性期具有诊断价值，综合上述技术整体评估诊断急性心肌炎的敏感度和特异度可达95%和93%，明显优于LLc评估。

2.2 心肌应变分析 CMR心肌应变分析是用于评价心肌应变的一种后处理技术，该类技术可用于定量评估心肌变形信息，其中以特征追踪（feature tracking，FT）技术为代表。FT常用的评价指标包括整体周向应变 （global circumferential strain，GCS）与整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS），可多方位评估整体和局部心肌应变，同时还可对心肌扭转、非同步运动、舒张功能等功能方面进行评估[28]。Bettina等[29]通过回顾性分析67例疑似急性心肌炎病人与17名年龄和性别匹配的健康受试者的CMR资料发现，左心室GCS和GLS均与左心室射血分数显著相关，且应变参数比左室射血分数变化更敏感，可及时反映左室收缩功能变化，结合GCS可将LLc的诊断准确度从67%提高到91%；同时，GCS较GLS具有更好的再现性，并且与标记衍生参数（代表心肌应变分析的金标准）的一致性更好。由于心肌病变均可表现为不同程度的心肌收缩功能变化，因此心肌应变分析对心肌炎症的诊断无特异性，但是可以在左心室射血分数出现异常之前提供关于细微的收缩或舒张功能障碍的附加信息，有利于评估心肌炎病人的远期预后及危险分层[30]。

2.3 DTI DTI是基于水分子扩散运动的成像技术，能够从分子水平提示心脏疾病状态下心肌微观结构改变。DTI可获得水分子平均扩散率的相关数据，以表观扩散系数(ADC)及平均扩散率（mean diffusivity，MD）进行量化；还能根据部分各向异性分数（fractional anisotropic，FA）测量水的扩散各向异性程度，通过扩散测量来表征结构重塑，可用于评估心肌炎心肌纤维重塑情况。研究表明，急性心肌炎心肌MD值增高、FA值降低，与心肌的炎症范围明显相关[31]。Olivier等[32]通过活体猪研究发现，心肌炎模型猪心肌FA图上的低信号区与增强MRI上的高信号纤维化区相对应，但范围小于T2WI或ADC图上的高信号区，ADC值增高而FA值没有减少的区域提示区域心肌功能可恢复，ADC值增高而FA值减少的区域则代表细胞完整性丧失，提示相应心肌功能不可恢复，这是导致增强MRI信号增强的原因之一。由此可见，DTI可准确评估心肌水肿时心肌结构变化特点，对心肌炎病人疗效与预后评估具有重要临床价值。然而，心脏DTI需要在毫米级的相干运动背景下探测微米级的非相干运动，目前的MRI设备进行可靠成像仍具有极大挑战性，同时，如何通过DTI检查准确区分心肌炎或其他原因引起的心肌水肿尚待进一步研究。

2.4 T2*WI T2*WI是基于含铁化合物的顺磁性作用导致局部磁场的不均匀而成像，信号变化可反映组织内铁的代谢情况，实现分子水平的定量分析。能够实现T2*值测量的序列即T2*mapping序列，该序列无需使用对比剂，当机体出现铁沉积时，常表现为T2*值的减小。病理研究[1]发现，当病毒感染小鼠心肌时，心肌细胞和一些巨噬细胞的铁代谢会发生改变，其内可出现铁沉积。在排除局部心肌微出血及其他已知的病理生理事件后，可通过T2*WI观察铁沉积存在与否及铁沉积的量间接评估病毒性心肌炎，有利于病毒性心肌炎的诊断及疗效评估。Xavier等[33]通过柯萨奇病毒（CVB3）诱导小鼠构建心肌炎模型，发现病毒诱导的损伤心肌组织内存在顺磁性铁沉积现象，T2*WI技术对于相应损伤组织的显示具有极高的敏感度。目前该技术的研究仅限于动物实验，肠病毒性心肌炎病人的心脏组织损伤是否也存在铁超载还需进一步研究。此外，病毒性心肌炎病人与非感染性心肌炎病人的T2*值差异将成为一个研究热点。

3 小结

CMR在疑似急性心肌炎病人中具有独特的应用价值[34]。LLc仍然是CMR诊断心肌炎的基础，以mapping 技术（T1、T2、ECV）为代表的新技术有望进一步提高其诊断精度。综合目前研究，推荐将T2WI、T1WI心肌首过灌注、LGE、native T1值、ECV 值、T2值作为疑似心肌炎病人CMR必检序列或参数，其余实验性的新技术或新方法可作为补充。随着研究的深入以及经验的积累，心血管MRI已成为无创性诊断急性心肌炎病人的主要方式，并在心肌炎预后评估、疗效评价等方面作用突出。