MR特征追踪技术评价急性心肌炎患者左心房功能

尹晨旺，鲁 琳*，史宇静，张 振，高艺源

(1.广州中医药大学深圳临床医学院，广东 深圳 518116；2.深圳市龙岗中心医院医学影像科，广东 深圳 518116)

急性心肌炎是年轻人心源性猝死的主要原因，亦是导致扩张型心肌病的重要基础病因[1]。即使左心室射血分数维持正常，急性心肌炎患者也会存在与左心房功能直接相关的左心室舒张功能障碍[2]，故分析左心房功能有助于提高心肌炎的诊断准确性。心脏MR特征追踪(cardiac MR feature tracking， CMR-FT)技术现已广泛用于临床[3]， 可提供心肌炎风险分层的新指标[4-5]。本研究采用CMR-FT定量评估急性心肌炎患者左心房功能改变，观察左心房应变参数诊断急性心肌炎的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2019年2月—2020年12月28例于深圳市龙岗中心医院临床确诊的急性心肌炎患者(病例组)，男24例，女4例，年龄13～68岁，平均(36.9±16.1)岁；均参照2013年欧洲心脏病学会诊断标准诊断心肌炎，排除先天性心脏病、非缺血性心肌病、心脏瓣膜疾病、冠心病及高血压性心脏病患者。以同期26名健康志愿者为对照组，男22名，女4名，年龄19～65岁，平均(36.9±11.6)岁，均无心血管相关疾病史。本研究经院伦理委员会批准(2020ECPJ025)，检查前受检者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Philips Ingenia 1.5T MR仪或Siemens Prisma 3.0 T MR仪配备表面相控阵心脏线圈和心电门控装置，行心脏扫描；扫描前进行屏气运动训练。分别采用回顾性心电门控及平衡稳态自由进动(balanced steady state free precession, b-SSFP)序列采集两腔心长轴、四腔心长轴及左心室短轴电影图像，TR 2.8 ms，TE 1.39 ms，FA 60°，FOV 350 mm×350 mm，矩阵176×147，层厚8 mm，层数8～10层。

1.3 图像分析 由2名具有5年心脏MRI诊断经验的副主任医师分析左心室功能参数，意见不一致时经协商决定。将数据导入CVI42软件(Circle Cardiovascular imaging， Canada)，应用软件自动追踪技术于所有层面左心室短轴电影图像上勾画左心室心内外膜(包含乳头肌及腱索)，并手动校正，获得经体表面积(body surface area, BSA)修正的左心室舒张末期容积指数(left ventricular end-diastolic volume index, LVEDVI)、左心室收缩末期容积指数(left ventricular end-systolic volume index, LVESVI)、每搏输出量指数(stroke volume index, SVI)、左心室质量指数(left ventricular mass index, LVMI)、心脏指数(cardiac index, CI)及左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)。以2名医师测量的均值作为最后结果。

采用Qstrain软件(Medis Suite3.2, Netherlands)分析左心房容积及应变参数，于左心室舒张末期及收缩末期两腔心和四腔心长轴电影图像上避开左心耳和肺静脉勾画左心房轮廓(图1A～1D)，软件自动生成左心房容积、应变及应变率曲线(图1E～1G)，重复测量3次，取平均值。采用双平面法计算经BSA修正的左心房最大容积指数(left atrium maximum volume index, LAVImax)、左心房收缩前容积指数(left atrium pre-systolic volume index, LAVIpre-ac)及左心房最小容积指数(left atrium minimum volume index, LAVImin)，计算左心房总排空分数(total emptying fraction, EFtotal)、被动排空分数(passive emptying fraction, EFpassive)及主动排空分数(active emptying fraction, EFactive)，公式：EFtotal=(LAVmax-LAVmin)/LAVmax×100%；EFpassive=(LAVmax-LAVpre-ac)/LAVmax×100%；EFactive=(LAVpre-ac-LAVmin)/LAVmax×100%。取两腔心及四腔心长轴图像所获应变参数的平均值作为左心房应变参数，包括代表左心房储存功能的总应变(total strain, εs)及正向应变率峰值(peak positive strain rate, SRs)、代表左心房管道功能的被动应变(passive strain, εe)及早期负向应变率峰值(peak early negative strain rate, SRe)和代表左心房泵血功能的主动应变(active strain, εa)及晚期负向应变率峰值(peak late negative strain rate, SRa)。取2名医师测量结果的均值进行分析。

图1 基于CMR-FT评估左心房容积及应变示意图 A、B.分别为两腔心、四腔心层面左心室舒张末期左心房特征追踪示意图； C、D.分别为两腔心、四腔心层面左心室收缩末期左心房特征追踪示意图； E.左心房容积曲线； F.左心房应变曲线； G.左心房应变率曲线

于2组中随机各选取10名受试者，由上述医师之一于2周后再次分析左心房容积及应变参数，用于评价观察者内测量一致性。

1.4 统计学分析 采用SPSS 26.0统计分析软件。以±s表示计量资料，采用独立样本t检验进行组间比较。对计数资料行χ2检验。采用受试者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲线分析，计算相应曲线下面积(area under the curve, AUC)，评价组间差异具有统计学意义的左心房容积和应变参数诊断急性心肌炎的效能。采用组内相关系数(intra-class correlation coefficients, ICC)评价2名医师间及同名医师先后测量结果的一致性，ICC>0.5为一致性较差，0.5≤ICC<0.8为一致性中等，ICC≥0.8为一致性较好。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 组间一般临床资料比较 2组间一般资料差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1。

表1 病例组与对照组一般资料比较

2.2 组间左心功能参数比较 病例组LVESVI大于对照组(P=0.046)，其余参数差异组间均无统计学意义(P均>0.05)，见表2。

表2 病例组与对照组左心功能参数比较

2.3 组间左心房容积及应变参数比较 观察者内及观察者间测量左心房容积及应变参数结果的一致性均较好(ICC分别为0.92～0.99和0.86～0.96，P均<0.001)。病例组EFtotal、EFpassive、εs、εe、SRe均显著小于对照组(P均<0.05)，组间左心房容积指数、EFactive、εa、SRs、SRa差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表3。

表3 病例组与对照组左心房容积和应变参数比较

2.4 ROC曲线分析各参数诊断急性心肌炎的价值 ROC曲线显示，EFtotal、EFpassive、εs、εe及SRe的AUC分别为0.70、0.69、0.77、0.81及0.75。以22.35%为εe的临界值，其诊断敏感度75.00%，特异度73.00%，见表4及图2。

表4 各参数诊断急性心肌炎的ROC曲线分析结果

图2 左心房各参数诊断急性心肌炎的ROC曲线

3 讨论

左心房功能对于诊断心血管疾病及评估预后具有重要作用[6]。基于超声心动图斑点追踪技术的既往研究[7]结果表明，左心房容积及应变参数可用于评估左心房功能,且左心房应变参数比传统心房功能参数更敏感。近年来，CMR发展迅速，CMR-FT可应用常规CMR电影序列分析左心房应变及应变率等，以定量评估左心房功能[8]。HUBER等[9]发现，左心房应变参数与心肌纤维脂肪重塑程度密切相关，有助于指导临床决策。CHIRINOS等[10]的研究结果表明，左心房储存及管道应变参数可用于独立预测心力衰竭住院及死亡事件风险。应用CMR-FT技术研究心血管疾病左心房力学有助于进一步了解疾病生理病理机制，提高诊断及评估预后的准确性[10]。

本研究结果显示，急性心肌炎患者EFtotal、EFpassive、εs、εe及SRe均低于正常人，表明其左心房储存和管道功能受损，与既往研究[11-12]结果相符合。早期心力衰竭时，心房储存功能降低是一种补偿机制；而管道功能降低受左心室舒张功能影响，可能是左心室舒张功能障碍的早期标志[6,13-14]。KHOO等[15]发现，与对照组相比，LVEF正常的心肌炎患者E/e'显著升高，提示存在左心室舒张功能受损。本研究急性心肌炎患者LVEF正常而左心室容积增大，表明LVEF反映心功能早期受损的敏感性不高；而病例组被动应变及应变率均显著低于对照组，提示LVEF正常的心肌炎患者已存在左心室舒张功能障碍，表明左心房应变参数对预测心肌炎患者早期心功能损伤有一定价值。

临床诊断心肌炎时，采用CMR可无创评估心脏功能及心肌组织病理改变。传统路易斯湖标准基于定性或半定量技术评估心肌炎所致心肌组织变化，具有一定局限性[16]。近年来，T1 mapping、T2 mapping技术发展迅速，为定量评估心肌炎病理学改变提供了有效手段；结合传统路易斯湖标准能进一步提高诊断心肌炎的准确性[1]。而CMR-FT作为一项简单且重复性高的定量技术，无须加扫特定序列就可提供心肌炎早期诊断的新指标[5]。既往研究[11-12]报道，左心房SRe为诊断急性心肌炎的最佳参数，其敏感度和特异度分别为83%和80%；对于左心室功能保留的心肌炎患者，左心房SRe参数结合延迟强化参数、左心室整体长轴应变诊断效能更佳[11]。本研究ROC曲线显示，左心房应变参数(εs、εe和SRe)与左心房容积功能参数(EFtotal和EFpassive)的诊断效能均较佳，推测可能与本研究样本量较小、性别构成比差异较大或所用后处理软件不同有关。

综上所述，急性心肌炎患者即使左心室收缩功能正常，左心房亦已存在储存和管道功能受损；CMR-FT技术定量评估左心房应变功能有助于早期诊断急性心肌炎。本研究存在的局限性：①样本量小；②采用心室应变分析模块评估左心房应变参数，其准确性需进一步验证；③未对左心室舒张功能进行分析；④以不同MR仪采集图像，但研究[17]结果显示 CMR-FT分析以1.5T和3.0T MR仪扫描获得的2组数据结果的一致性良好。