MR心肌应变在暴发性心肌炎初步应用及与心肌水肿相关性分析

李浩杰 朱慧 杨朝霞 夏黎明

由于急性心肌炎症状、体征多样性，临床上准确诊断较难。根据临床、组织学、超声心动图和血流动力学的不同，将心肌炎分为暴发性心肌炎（fulminant myocarditis，FM）和非暴发性急 性心 肌炎［1］。暴发性心肌炎起病急，病情进展迅速，患者很快出现血液动力学异常及严重心律失常，早期病死率高，而早期诊疗可显著提高生存率［2-4］。心内膜活检作为诊断心肌炎金标准，因存在取样误差、并发症多，临床应用受限［5］。 心脏磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）在评估心脏形态、功能及心肌组织学特征成像有明显优势，对于早期诊断心肌炎、鉴别诊断及预后评估有重要价值［6-11］。心肌应变可评估疾病早期心肌局部及整体功能异常，且具有较高可重复性，可为疾病诊断及预后提供较多信息［12,13］。 T1mapping、T2mapping技术可定量评估心肌潜在及弥漫性水肿，提高急性心肌炎诊断准确性［6,14］。

目前，文献关于CMR在暴发性心肌炎应用较少，而心肌应变及定量Mapping技术在暴发性心肌炎临床价值未知。本研究评估心肌应变在暴发性心肌炎诊断价值及探讨其与心肌水肿相关性。

资料与方法

1.一般资料

回顾性分析2017年6月～2019年4月本院心内科拟诊FM患者临床及CMR影像资料。患者入选标准［15］：（1）新发急性心肌炎临床症状，包括乏力、气促、胸痛、胸闷、发热等；（2）短期内迅速发生急性心力衰竭；（3）有严重的血液动力学障碍，需要大剂量血管加压剂维持；（4）需要机械循环支持，包括主动脉球囊反搏或体外膜肺；（5）选择性冠脉造影排除冠状动脉疾病。排除标准：（1）具有明确磁共振检查禁忌证；（2）严重心律失常或不能配合患者；（3）幽闭恐惧症或对磁共振对比剂过敏患者。

健康对照组：在CMR上并无明显结构性心脏疾病，心肌损伤标志物及心电图正常。

2.检查方法

所有受试者均在 3.0 T MR（Magnetom Skyra，Siemens Healthcare，Erlangen，Germany）进行检查，采用18通道体部线圈，心电门控触发扫描。

CMR扫描序列如下：（1）心脏电影：在长轴（四腔心，两腔心及三腔心）及短轴位采用真实稳态自由进动快速序列进行扫描。主要参数：层厚8mm，翻转角 55°，TR37.68ms，TE 1.39 ms。（2）水肿序列：采用三反转黑血T2WI在左室短轴上进行采集。参数如下，TR为 2倍 RR间期；TE 80 ms；翻转角160°，层厚 8 mm。 （3）增强前、后 T1mapping 序列采用改良运动校正Look-Locker反转恢复序列进行成像，位置包括一个四腔长轴和三个短轴层面（基底、中间和心尖段）。参数如下：TE 1.12 ms，TR 2.7ms，翻转角 35°，像素大小 1.41 mm×1.41mm×5mm，层厚 5 mm；（4）T2mapping成像采用 T2准备多回波梯度序列，主要参数：TR300ms，TE 为 0、24、55ms，翻转角 12°，扫描位置与 T1mapping相同。（5）延迟增强：按 0.2 mmol/kg推注 Gd-DTPA 7～10 min后采用2D相位敏感反转恢复序列在左心室短轴及四腔心、两腔心层面进行采集。参数如下：层厚6 mm，TE 1.43 ms，TI 220～350 ms，翻转角 55°。

3.图像分析

左心室射血分数（left ventricle ejection fraction，LVEF），左心室舒张末容积指数，左心室收缩末容积指数，左心室心肌质量指数，每搏输出量等参数由Siemens Argus软件分析得出。

评估心肌水肿：采用水肿比（edema ratio，ER），心肌ER=心肌信号强度/骨骼肌（以背阔肌或胸肌为标准）信号强度，ER≥2.0定义为心肌水肿阳性［16］。

在心脏专用后处理CVI42软件半自动测量左室16个节段整体T2及增强前后T1值。经过红细胞容积校正ECV值计算是在增强前和后T1mapping上在心内膜和心外膜进行轮廓测量。红细胞容积在CMR检查当天获取。

LGE质量及占整个左心室心肌百分比采用CVI42软件分析，人工手动在短轴LGE图像上勾画心内膜及心外膜，LGE质量以高于远处正常心肌信号值5倍标准差进行统计。

在CVI42软件上进行左心室心肌应变分析，包括整体峰值收缩期圆周应变（circumferential strain，CS）、径向应变（radial strain，RS）和纵向应变（longitudinal strain，LS）及相应应变率，整体应变是取左心室16个节段的峰值应变平均值。

4.统计学分析

采用SPSS 22软件进行统计学分析，计数资料用（%）表示，采用平均值±标准差表示。计数资料采用卡方检验分析，定量参数值进行Kolmogorov-Smirnov方差齐性检验，采用独立样本t检验（方差齐时）或Mann-Whitney U检验（方差不齐时）进行比较分析。心肌应变与心肌水肿进行Spearman相关性分析。采用ROC分析心肌应变鉴别暴发性心肌炎与对照组诊断效能，根据最大约登指数得出最佳诊断截断值、敏感度及特异度。P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.一般临床资料

表1 一般临床资料

FM患者均在病情稳定时急性期接受CMR检查，从出现症状到接受CMR扫描平均时间约10 d。29例临床诊断FM（男14例，女15例，年龄15～72岁，平均37±16岁），及健康志愿者19人（男7例，女12例，年龄22～53岁，平均31±10岁）纳入研究（表1）。26例患者治疗上接受主动脉球囊反搏，8例接受体外膜肺治疗。

2.CMR结果

与对照组相比，FM 患者 LVEF（47.8±11.4比62.1±4.8，P<0.001）及 CO（4.1±1.4 比 5.3±1.4，P<0.05）明显减低。此外，暴发性心肌炎组室间隔增加（10.6±1.7 mm 比 7.8±1.4 mm，P<0.001），明显高于对照组（表 2）。

心肌应变分析，FM组RS（26.3±8.4比 39.0±5.7，P<0.001）、CS（-16.2±3.8 比-20.9±1.8，P<0.001）、LS（-12.8±3.6 比 -17.7±1.6，P<0.001）及CSR（-0.9±0.2 比-20.9±1.8，P<0.05）明显低于对照组，而RSR及LSR在两组之间无明显统计学差异（表 2）。

心肌炎性水肿评估：96%患者出现心肌水肿，受累心肌T2WI上信号增高（图1a、2a），而正常对照组心肌信号未见升高（图3a）。FM患者心肌水肿率、整体 T1（图 1b、2b）、T2（图 1c、2c）、ECV 值较对照组（图 3b、3c）明显升高（表 2）。FM 患者 LGE以中外层心肌强化著（图1d、2d），心肌 LGE平均质量16.5 g，占总心肌质量32.1%，而对照组心肌未见明显强化（图3d）。

3.心肌应变与心肌水肿相关性分析

图 4显示 CS与心肌 T1、ECV及 T2值之间存在 明 显 正 相 关 性 （T1：r=0.415，P<0.05；ECV：r=0.724，P<0.001；T2：r=0.469，P<0.05），RS 与 ECV 之间存在明显负相关（r=-0.497，P<0.05）。心肌应变与LGE质量及百分比无明显相关性。

表2 CMR结果

表3 CMR心肌应变参数值诊断效能

图1 男，55岁，暴发性心肌炎。a)短轴位T2WI上左心室心肌弥漫性信号增高（ER为2.2）；b)短轴位T1mapping上心肌 T1值明显升高（T1为1480 ms）；c)短轴T2mapping上心肌T2值明显升高（T2为50 ms）；d)短轴位LGE上心肌中层见条片强化，室间隔累及为著 图 2 女，45岁，暴发性心肌炎。a)短轴位T2WI上室间隔外层心肌信号增高（ER为2.1）；b)短轴位T1mapping上心肌 T1值明显升高（T1为 1456 ms）；c)短轴位T2mapping上心肌T2值升高（T2为48 ms）；d)短轴位LGE上室间隔中外层条片状强化 图 3 女，34，正常志愿者。a)短轴位T2WI上左心室心肌信号未见升高（ER为 1.5）；b)短轴位T1mapping上心肌 T1值为 1180 ms；c)短轴位 T2mapping上心肌 T2为 38 ms；d)短轴位LGE上心肌未见强化 图 4 CS、RS与心肌水肿参数（T1、ECV及T2）相关性折线图

4.心肌应变诊断效能

从表3中看出在鉴别FM与对照组、CS、LS及RS值诊断效能较高，AUC值分别为 0.875、0.883与0.899。CS与RS诊断效能均高于CSR（P<0.05）。

讨 论

本研究探讨磁共振心肌应变在FM患者临床应用价值，发现FM患者心肌圆周、长轴及径向应变值较对照组均明显减低，其中圆周及径向应变与定量心肌水肿参数存在明显相关性，心肌应变能较准确诊断FM。

FM患者在行CMR检查时临床症状虽然已改善，部分患者LVEF恢复正常，但患者整体心肌应变值减低，与前人研究结果相似。André等［17］发现急性心肌炎患者整体峰值 CS、LS及 RS明显减低，而对于保留的射血分数患者，LS和RS也明显减低。Baeßler等［18］证明急性心肌炎患者长轴应变及圆周应变减小，而右心室基底段圆周应变率增加。FM患者心肌CS、RS及LS值均减低，与心肌水肿、坏死范围较广、程度较重有关。左心室心肌主要由外斜，中环及内纵三层心肌组成，功能上分为内、外螺旋肌及中层环形肌两类，螺旋肌主要缩短长径，环形肌缩短横径。FM心肌损伤较广，易累及全层心肌，导致在长径及横径上舒缩受损，CS、RS及LS减低。而文献报道［13］，对于保留射血分数非FM主要累及外层螺旋肌，内层纵行心肌受累较轻，因此径向收缩减低不明显。

T1及T2mapping能较准确评估心肌弥漫性炎性水肿［19］。 本组中，FM 组心肌 T1、ECV 及 T2值均明显升高，且心肌水肿受累节段数较多，说明患者心肌水肿、坏死范围及程度严重。本研究发现CS与所有心肌水肿定量参数（T1、ECV及 T2）呈正相关，其中与ECV相关性较高，而RS只与ECV呈中度负相关。这与前人研究结果相似，Luetkens等［13］发现急性心肌炎患者 LS及 CS与心肌 T1、T2值呈明显相关性，而RS与心肌水肿相关性较弱。在另一项研究中发现心脏彩超得出纵向应变与CMR上心肌水肿相关［20］。FM患者RS与ECV呈负相关性，原因在于本组患者心肌炎性水肿程度重、范围广，细胞外间隙扩大，ECV值明显升高，左室内层心肌也受累，导致RS也明显减低。上述研究结果表明，心肌应变不仅较敏感检测心功能异常，且能间接量化急性心肌炎中的心肌水肿。在CMR检查有限的情况下，心脏彩超心肌应变分析不仅能对疑似心肌炎患者进行初步评估，而且还能用于急性心肌炎的随访。

本组中心肌应变参数值鉴别诊断效能均较高，表明心肌应变能为疑似诊断FM提供较多信息。Luetkens等［13］报道CMR长轴应变诊断急性心肌炎准确性较高，AUC值为0.790，敏感度与特异度分别为81%与71%。对于急性心肌炎，心肌应变除了具有诊断价值外，还可能有助于危险度分级。在Lee等［21］研究中发现RS能预测急性心肌炎患者主要不良心血管事件。因此，结合CMR心肌应变分析可进一步增强心肌炎患者预后评估。

本研究局限性：（1）本组中FM患者较少，需要后续纳入更多病例进一步研究证实；（2）回顾性分析，存在选择偏倚。（3）纳入临床及CMR诊断为FM，但缺乏心肌炎诊断金标准“心内膜活检”，无法进行心肌组织病理学验证。（4）没有设立其他心肌炎为对照。

FM患者心肌应变值均明显减低，鉴别诊断效能较高，其中圆周及径向应变与心肌水肿存在明显相关性。心肌应变能提供较多信息，对于FM诊断具有较高价值。