TI-scout图像评估轻链型心肌淀粉样变延迟强化的价值

伍馨怡,王慧敏,杨粤龙,刘辉*

［1.华南理工大学 医学院,广东 广州 510006;2.南方医科大学 附属广东省人民医院 (广东省医学科学院) 放射科,广东 广州 510080］

轻链型心肌淀粉样变性(light chain cardiac amyloidosis,AL-CA)是指错误折叠的单克隆免疫球蛋白轻链沉积于心肌细胞外间质导致心脏结构和功能破坏的浸润性心肌病［1-2］。基于心脏磁共振成像(cardiovascular magnetic resonance,CMR)评估延迟强化(late gadolinium enhancement,LGE)能使淀粉样变性蛋白在心肌内的沉积可视化［3］,心内膜下弥漫性LGE、透壁型 LGE与患者预后不良有关［4-5］,因此在临床诊疗中识别LGE存在以及LGE类型对患者诊疗决策至关重要。

LGE扫描常用序列包括2D分段反转恢复(inversion recovery,IR)或相位敏感反转恢复 (phase-sensitive inversion-recovery,PSIR)［6］。目前临床广泛应用的PSIR序列减少了正常心肌最佳反转时间(inversion time,TI)设置的依赖性,使图像更加稳健且独立于技术员经验性操作。然而基于PSIR图像识别LGE有其局限性:一方面心内膜下LGE与血池分界欠清,易造成“假阴性”诊断。另一方面,血池信号、“慢血流运动伪影”可“伪装”成心内膜下LGE,造成“假阳性”诊断［7-8］。此外,虽然PSIR扫描对合理设置反转时间(inversion time,TI)敏感性减低,但是TI不足导致图像质量较差,从而影响阅片者诊断信心及诊断准确性也是一个不可忽视因素［3］。

TI即从反转脉冲施加到信号采集时刻的时间,应该合理设置以使正常心肌信号为零。“scout”即是“搜寻”之意。CMR扫描中“TI scout”则是技术员扫描常用来搜寻设置合理TI的电影序列,采集的系列图像对应心肌信号不同的零化程度［6,9］。目前,TI-scout并未常规用于异常心肌评估,但是它提供了正常、异常心肌不同钆动力学信息,在一定程度上有助于心脏淀粉样变、肥厚型心肌病等疾病诊断［1,2,10-14］。最近研究表明,TI-scout图像可增强异常心肌LGE的识别,在诊断模棱两可的情况下,其有助于诊断心内膜下LGE、乳头肌LGE等［10］。因此,本研究旨在定性比较TI-scout图像与PSIR图像识别LGE诊断性能的差异,评估TI-scout图像识别AL-CA病变心肌LGE的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

本研究回顾性收集广东省人民医院2016年7月至2022年7月接受心脏MRI检查评估AL-CA患者129例。在本中心系统性淀粉样变患者会由血液科、心内科、肾内科、放射科、病理科、神经内科等组成MDT团队家进行诊断、治疗。AL-CA诊断综合了临床实验室生物学指标、超声心动图、CMR特征［1-2,15］。纳入标准:①通过心内膜活检或者心肌外其他组织(主要为肾、皮下脂肪、骨髓、唇腺、肝、腓肠神经、皮肤等)活检证实为免疫球蛋白轻链沉积,临床诊断为AL-CA;②心脏受累的标准满足CMR提示室间隔或者左室室壁厚度>12 mm(无其他原因),或在无肾功能不全及心房颤动时氨基末端脑钠肽前体(NT-proBNP)>332 ng/L。排除标准:①肥厚型心肌病、主动脉瓣狭窄、主动脉缩窄、高血压等其他原因引起的室壁肥厚;②图像质量欠佳,不能满足影像评估要求。本研究得到了广东省人民医院伦理委员会的批准(伦理审批号:KY-Q-2021-130-02),对书面知情同意的要求予以豁免。

1.2 CMR 图像采集

所使用的检查仪器为3.0T超高场磁共振扫描仪(Ingenia,Philips Medical Systems,Best,the Netherlands)及体线圈、心电、呼吸检测设备。在外周静脉注入0.2 mmol/kg对比剂钆喷酸葡胺注射液(广州康臣药业公司)10 min后,使用改良Lock-Locker反转恢复序列(modified lock-locker inversion recovery,MOLLY)在心室中间部短轴平面采集TI-scout系列图像(图1),主要参数为FOV:240～350 mm;层厚,8 mm;TR:23.58 ms;TE:1.11 ms;翻转角:30°;以24或25 ms的增量(取决于心率)从64～762 ms采集心室中间部短轴TI-scout图像。技术员选择心肌信号最低时的TI作为正常心肌过零点的时间,随后进行PSIR图像采集,主要参数为FOV:240 mm×240 mm,TI:350 ms,TR:6.00 ms,TE:3.00 ms,层厚:8 mm,翻转角:25°。标准PSIR图像包含整个心室在内的左心室短轴切面、左心室两腔心切面、三腔心切面和四腔心切面。

A:TI-scout图像显示LGE阴性患者血池达零点时间(血池信号最低,蓝色方框)早于心肌达零点时间(心肌信号最低,红色方框);PSIR图像未见LGE。B:TI scout图像显示LGE阳性患者心肌达零点时间(红色方框,箭头)早于血池达零点时间(蓝色方框);PSIR图像心肌存在透壁型LGE

1.3 图像分析

每例患者通过结合全部CMR图像(标准PSIR图像、电影序列、Mapping序列)多切面、多方位综合评估最终诊断是否存在LGE及LGE类型。然后基于TI scout图像定性分析LGE,如血池达零点(信号最低,即变黑)时相在前,心肌达零点在后,则表明患者无LGE(图1A);如果患者存在心肌达零点时相早于血池或等于血池达零点时相(图1B),则表明患者存在LGE,并将LGE类型被分为心内膜下LGE、透壁型LGE、局灶斑片型LGE［3,16］。短轴PSIR图像则是在短轴视图上选择TI-scout图像相同切面定性分析LGE存在与否及LGE类型。根据既往研究,定性比较患者TI-scout图像和短轴PSIR图像诊断性能,即定性比较每一位患者两种图像LGE强化程度差异与LGE范围差异［10］,TI-scout图像诊断性能与PSIR图像相比分为以下4种情况:①优于;②互补;③相等;④差于。“优于”定义为TI scout图像诊断LGE强化程度与范围与最终诊断吻合,而短轴PSIR图像伪影较多,诊断LGE强化程度与范围与最终诊断有所偏差;“互补”定义为需通过两种图像相互佐证、互为补充识别病变心肌LGE程度及范围类型,单独通过TI-scout图像或短轴PSIR图像评估不能明确诊断LGE范围;“相等”定义为两种图像诊断的LGE程度及范围一致。“差于”定义为TI-scout图像诊断LGE范围差于PSIR图像。上述评估由两名具有3年和5年心血管影像诊断经验的医师进行,若两名评估者间出现结果不一致,则由两位阅片者共同协商,重新评估后进行决断。

1.4 统计学分析

采用SPSS 26.0统计软件分析数据。正态分布连续变量采用均数±标准差表示,计数资料以例数和百分比(%)表示,组间比较采用卡方检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

129例AL-CA患者中,男性 72 例(70.5%),年龄(59.9±9.1)岁,其中LGE阴性患者27名和LGE阳性患者102名。由表1-2可见,患者TI-scout图像与短轴PSIR图像诊断性能存在差异。在LGE阴性患者中,74%病例通过TI-scout图像有助于LGE阴性的诊断(P=0.046),差异有统计学意义,其中59%患者通过两种图像诊断效能可互补,15%病例TI-scout图像诊断性能优于短轴PSIR图像。在LGE阳性患者中,65%患者通过TI scout图像有助于病变心肌LGE识别(P=0.01),其中35%患者通过两种图像诊断效能互补,30%患者TI-scout图像诊断性能优于短轴PSIR图像。

表1 TI-scout图像与PSIR图像诊断性能比较Table 1 Diagnostic performance of TI scout versus PSIR images n(%)

表2 不同LGE类型的TI-scout图像与PSIR图像诊断性能比较Table 2 Diagnostic performance of TI-scout versus PSIR images in different LGE types n(%)

基于TI-scout图像可增强识别AL-CA患者不同的LGE类型。33%(15/46)心内膜下LGE(图3)、28%(9/32)透壁型LGE(图4)、29%(7/24)局灶斑片型LGE患者基于TI-scout图像诊断性能优于短轴PSIR图像。值得注意的是互补诊断比例都较高,在26%心内膜下LGE、44%透壁型LGE、42%局灶斑片型LGE(图2) 患者中两种图像诊断性能为互补。综上,65%透壁型LGE阳性患者TI scout图像有助于识别LGE类型,其中,72%为透壁型LGE。59%心内膜下LGE、71%局灶斑片型LGE患者通过TI-scout图像可增强识别LGE。

TI-scout图像显示心内膜下LGE心肌达零点时间(红色方框,箭头)早于血池达零点时间(蓝色方框);PSIR图像显示心内膜下LGE与血池分界欠佳,易造成“假阴性”诊断

TI-scout图像显示左心室中间部下侧壁异常心肌达零点时间(红色方框)早于血池(蓝色方框),与短轴PSIR图像上显示累及下侧壁的可疑LGE相似

TI-scout图像显示透壁型LGE心肌达零点时间(红色方框)早于血池(蓝色方框);而短轴PSIR图像只显示了心内膜下LGE,低估病变心肌范围及严重程度

3 讨论

随着医学诊断技术的发展,心肌病的诊断方法越来智能［17］。然而,CMR识别LGE仍是确定淀粉样变性心脏受累最成熟的方法,灵敏度和特异度接近85%～90%,此技术方法需要静脉注射钆(Gd)造影剂,并在注射后至少延迟10 min成像,通常使用IR序列来抑制正常心肌信号以实现正常心肌和病变心肌之间的最佳对比度［1-2,5,18］。目前临床广泛应用PSIR序列进行LGE扫描,该序列同样是IR序列在一次反转脉冲中,在两个心动周期(R-R间期)采集两次信号,即采集了两个不同TI时间的图像。最终,PSIR扫描得到3种类型图像:在两个RR间期采集的2次信号得到2个M图(模数幅度图),用第2个M图校正第1个M图的相位信息,可以得到校正实图(corrected real,CR)。其中CR图为校正真图,其获得最佳的信噪比和对比噪声比进行LGE分析［6,19-20］。因此,基于PSIR图像的评估减少了正常心肌最佳反转时间设置的依赖性,使图像更加稳健且独立于技术员经验性操作［3,20-21］。

“TI-scout”是CMR中用于搜寻心肌达零点时最佳反转时间的技术,常采用Look-Locker序列扫描,该序列扫描多个期相(即在多个不同的TI时间采集信号),得到不同反转时间TI的多种对比度图像(图1)［2,9］。临床中常规采集的系列图像可用视觉定性或图形绘制的方法,评估心肌、血池信号随时间延长的变化,并且将心肌组织信号最低的TI值设置为正常心肌组织的过零点时间［22］。虽然TI-scout图像未纳入临床常规应用评估异常心肌,但因其可提供正常心肌、异常心肌、血池异常钆动力学信息而被人们逐渐关注并应用。White等［23］通过评估心肌和血池到达零点类型可快速确认心脏淀粉样变性诊断,提示TI 定性评估可作为 LGE 发现的辅助手段。Pandey等［24］在一项13名心脏淀粉样变性患者的小型回顾性研究中报告TI scout序列检出CA患者的特征是心肌到达零点时间早于或等于血池到达零点时间。在此基础上NAM等［13］利用TI scout序列探索了一个新的CMR参数——TI 间期(血池与心肌达零点时间间隔)可用于区分心脏淀粉样变和肥厚型心肌病。而本研究回顾性分析发现TI-scout图像有助于AL-CA患者病变心肌LGE识别。与短轴PSIR图像相比,TI-scout图像提升了LGE范围及类型的诊断效能。这一发现与既往研究相符,Bannan等［10］2021年发表在JCMR研究表明涉及心内膜下LGE、细微LGE时,利用TI-scout图像更容易察觉细微病变心肌LGE。PSIR图像中,心内膜下LGE、局灶斑片状LGE与血池、正常心肌对比度欠佳,而TI scout图像则能在另一角度显示心内膜下LGE、细微斑片状LGE等异常心肌病变。

既往研究表明,弥漫性心内膜下LGE是AL-CA最常见LGE类型,而透壁型LGE死亡风险明显增大［5,11,17-18,23］。因此评估LGE类型,即评估严重程度并对患者进行风险分层,对拟定治疗方案、改善预后十分重要。通常情况下,AL-CA患者因淀粉样蛋白弥漫性沉积在心肌,导致在检查中很难获得正常心肌的最佳反转时间［2-3,24］,PSIR图像不能突出异常心肌强化特征,将出现“假阴性”诊断。本研究通过定性比较TI-scout 图像与PSIR图像识别LGE范围,发现TI-scout图像可直接提供钆动力学异常信息,从而有效识别心内膜下LGE、透壁性LGE,准确评估患者病变的严重程度。此外,值得注意的是本研究发现在LGE类型识别中TI scout 图像与短轴PSIR图像互补的比例不少,这也说明TI scout图像与PSIR图像联合应用时可明确临床模棱两可的诊断。

目前TI-scout成像广泛应用于正常心肌最佳反转时间的设置,本研究提出了TI-scout图像在识别轻链型心肌淀粉样变患者心肌损害的新应用和解释。临床应用中,TI-scout图像既不需要额外的扫描也不需要复杂的心肌信号后处理软件计算;同时其为多时相、短间隔连续系列图像,较容易观察到心肌和血池信号连续变化,进一步增强其在实践中的适用性及可操作性。

综上,本研究回顾性分析表明,在AL-CA患者中TI-scout图像可增强病变心肌LGE识别。在临床实践中通过观察TI-scout图像并与PSIR图像相结合评估AL-CA,可提高病变识别的准确性。

本研究存在以下局限性:(1)本研究为单中心、回顾性研究,样本量不大,但考虑到AL-CA为罕见病,该数据样本收集已实属难得。(2)通过对两组图像视觉比较,定性地评估TI scout图像和短轴PSIR图像的诊断性能,但未能有病理活检相佐证;本研究TI scout图像的作用与既往文献一致［10,12］,即在评估病变心肌LGE弥补了PSIR图像不足,从而提高了LGE成像诊断性能。(3)基于回顾性分析的TI-scout图像只有左心室中间部单层短轴切面,未来研究中为了更准确定量评估TI-scout图像诊断性能,需要使用预定义扫描方案(包括多方位切面)进行前瞻性研究。

作者贡献声明

伍馨怡:提出研究思路,设计实验、统计分析数据,撰写论文;王慧敏:统计分析数据、修改论文;杨粤龙:统计分析数据,修改论文;刘辉:提出研究思路和框架,修改论文。

利益冲突声明

本研究未受到企业、公司等第三方资助,不存在潜在利益冲突。