縱向弛豫時間成像技術對急性病毒性心肌炎影像特征的定量研究

劉新峰 趙細輝 熊真亮 王榮品 宋輝 楊艷 田野

貴州省人民醫院1放射科，3心內科（貴陽550002）；2貴州省智能醫學影像分析與精準診斷重點實驗室（貴陽550002）

急性病毒性心肌炎（acute viral myocarditis，AVMC）是由病毒引起的心肌組織的局限或彌散性炎癥，該病預后較差，可反復遷延發展為擴心病、心力衰竭［1-2］等嚴重心臟疾病，尤其在青少年中易引起猝死，但早期干預、治療，大多數患者均能治愈。當病毒侵犯心肌組織時會引起心肌細胞的水腫、壞死、細胞間隙擴大、心肌纖維化等病理改變。以往的影像檢查主要是從形態、功能方面對其進行診斷，提供給臨床的價值有限。最近出現的T1 Mapping 技術可以通過定量分析心肌組織的T1 值，來反映心臟病變的病理生理（水腫、壞死、纖維化等）微觀改變，通過計算細胞外容積分數（extracellularvolume fraction，ECV）值定量細胞外間質的變化，但在AVMC 中研究少有報道。實驗室檢查方面［3］，肌鈣蛋白I（troponin I，cTnI）是診斷心肌炎損傷準確性較高的指標，高于心肌酶譜診斷效能。因此本文利用T1 Mapping 技術與ECV 對AVMC 影像特征進行定量研究，并就AVMC 的T1值與cTnI 相關性進行探討。

1 對象與方法

1.1 研究對象回顧性收集我院2016年1月至2019年2月治療的AVMC 患者41 例，男20 例，女21 例，平均年齡（41.88 ± 15.03）歲，所有患者診斷診斷符合中華醫學會并結合歐洲心臟病學會制定的診斷標準［4］；招募17 例健康志愿者做對照組（男8 例，女9 例），與病例組性別及年齡差異無統計學意義，平均年齡（40.82 ± 17.19）歲，志愿者選取標準：（1）無MR 檢查的絕對及相對禁忌證；（2）經相關檢查（體格檢查、超聲、心電圖等）無心臟及其他疾患。所有受檢者均于MR檢查前1 天進行實驗室檢查，并記錄cTnI 水平及血細胞比容。

1.2 研究方法采用西門子1.5T Aera MR 掃像儀及18 通道體線圈進行掃描，掃描前要對被檢查者講解掃描過程中注意事項。先采集常規序列及標準兩腔及四腔層面，再以此為定位像采集心臟左室短軸圖像，短軸層面采集3 層，分別位于左室心底、心中、心尖部；然后采用改良Look-Locker MOLLI 序列對心臟短軸圖像逐層復制行增強前T1 Mapping 掃描。經肘靜脈注入Gd-DTPA，劑量為0.2 mmol/kg，流量以1 ～1.5 mL/s，注射對比劑10 min 后采集增強后的T1 Mapping 及延遲強化圖像。

掃描參數：增強前T1 Mapping 序列：TR 324.96 ms，TE 1.12 ms，TI 209 ms，層厚8 mm，FOV 360 mm × 306 mm，偏轉角35°，帶寬（band width）1 085 Hz。增強后T1 Mapping 序列：TR 395.96 ms，TE 1.12 ms，TI 280 ms，層厚8 mm，FOV 360 mm ×306 mm，偏轉角35°，帶寬（band width）1 085 Hz。

1.3 圖像分析、測量圖像分析、測量采用雙盲法，兩位高年資主治醫師對掃描圖像進行單獨分析、測量，然后取測量結果平均值（圖1）。（1）對增強前心肌、血池T1 值測定，先將增強前T1 Mapping圖像輸入到西門子后處理工作站，對短軸位心底部、心中部、心尖部采用人工勾畫方式測量心肌、血池T1 值，結果取3 次測量平均值。（2）再將增強后T1 Mapping 圖像輸入到后處理工作站，同樣方法測量增強后心底部、心中部、心尖部心肌及血池T1 值。（3）將測得數據記錄整理并通過以下公式計算ECV 值：ECV=（1/MT1post-1/MT1pre）/（1/BT1post-1/BT1pre）×（1-HCT）（注：MT1post=心肌增強后T1值MT1pre=心肌增強前T1值BT1post=血池增強后T1 值BT1pre=血池增強前T1 值HCT=血細胞比容）。

1.4 統計學方法統計學分析在SPSS 19.0 軟件完成，計量資料采用均數±標準差表示，采用獨立樣本t 檢驗分別比較病例組與對照組心底部、心中部、心尖部增強前后T1 值、cTnI 及ECV 值的差異，采用Pearson 檢驗對病例組心底部、心中部、心尖部增強前T1 值與cTnI 做相關性分析。取P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 心臟MR 檢查結果對照組延遲強化無明顯異常，病例組28 例未出現延遲強化，13 例患者有延遲強化共22 處，主要位于前間壁、下壁、下側壁等，強化較淡，均未累及心內膜。病例組心底部、心中部、心尖部心肌增強前T1 值均大于對照組，增強后T1 值均小于對照組，病例組cTnI 值明顯高于對照組（均P＜0.05，表1），病例組ECV 值均大于對照組（均P＜0.05，表2）。

2.2 病例組增強前T1 值與cTnI 相關性病例組心底部、心中部、心尖部增強前T1 值與cTnI 呈正相關（r 值分別為0.84、0.81、0.83，均P＜0.001）。

表1 兩組受檢者增強前后心肌T1 值及cTnI 資料對比Tab.1 Comparison of T1 values of pre and post myocardial enhancement and cTnI_data in two groups ±s

表1 兩組受檢者增強前后心肌T1 值及cTnI 資料對比Tab.1 Comparison of T1 values of pre and post myocardial enhancement and cTnI_data in two groups ±s

組別病例組對照組t 值P 值心底部T1（ms）增強前1 268.44±107.59 1 046.29±81.22 7.64＜0.001增強后387.75±29.55 435.16±59.04-3.15 0.005心中部T1（ms）增強前1 290.91±111.47 990.48±88.75 9.87＜0.001增強后384.07±34.82 442.75±32.82-5.94＜0.001心尖部T1（ms）增強前1 260.30±96.89 986.77±62.82 10.71＜0.001增強后381.43±30.54 436.68±33.52-6.10＜0.001 cTnI（μg/L）0.955±0.396 0.003±0.001 15.39＜0.001

表2 兩組受檢者心底部、心中部、心尖部ECV 值資料對比Tab.2 Comparisons of ECV values between the two groups in the bottom，center and apex of the heart ±s，%

表2 兩組受檢者心底部、心中部、心尖部ECV 值資料對比Tab.2 Comparisons of ECV values between the two groups in the bottom，center and apex of the heart ±s，%

組別病例組對照組t 值P 值心底部41.54±6.49 24.56±5.87 9.32＜0.001心中部41.05±7.28 24.63±4.29 10.66＜0.001心尖部42.39±9.40 25.36±4.47 7.12＜0.001

3 討論

3.1 T1 Mapping 技術的原理20 世紀末，科研人員最初利用標準的Look-Locker 序列在自由呼吸狀態下進行T1 Mapping 掃描，圖像受呼吸、心臟運動影響大，而且無法達到在像素水平對心肌T1 值定量測量。目前應用最普遍的是改良的MOLLI 序列，其原理是采集連續多個心動周期不同反轉時間點一組圖像，經過配準、校正等后處理技術得到心臟偽彩圖，圖像的每個像素由T1 值進行編碼，因此，可以基于體素水平定量分析心肌T1 值的差異［5-7］。該序列具有圖像采集時間短，受心臟、呼吸運動影響小等優勢。除外之外，T1 Mapping 參數圖還可以通過飽和恢復技術采集，由于其縱向磁化矢量不損失而精準度較高，但易出現偽影，可重復性差，目前應用不大。因此，本研究采用改良的MOLLI 序列對急性病毒性心肌炎進行評價。

3.2 T1 Mapping 技術在AVMC 中的應用T1 Mapping 作為一種基于像素水平的定量技術，對心肌梗死的梗死核心區、梗死周圍區心肌活性的評價研究較多［8］，但對AVMC 的影像特征定量研究開展不多。T1 值是心肌組織的固有屬性，T1 值長短是由心肌細胞及細胞間質成分、含量（如水、脂肪、蛋白質、電解質）等決定的。本研究對照組心底部、心中部、心尖部層面心肌增強前T1 值均在1 000 ms 左右，與以往研究基本相同［9-10］。病毒性心肌炎是由柯薩奇病毒B 組、腺病毒、腸道病毒等引起心肌炎癥，病程在3 個月內稱為急性病毒性心肌炎［11］。當病毒開始犯心肌組織時，就會使細胞膜通透性發生改變，心肌細胞含水量增加及鈉離子和鉀離子在細胞內外重新分布，引起心肌T1值增加［12］，當注入造影劑后，釓劑在病變組織中代謝時間增加，釓濃度上升使質子的馳豫加快，T1 值就會下降，所以病變組增強后T1 值低于對照組。本研究中病例組心底部、心中部、心尖部心肌增強前T1 值明顯高于對照組，增強后T1 值低于對照組，與AVMC 早期病理變化相對應。也與國內外文獻報道具有較好的一致性，王海鵬［13］利用T1 Mapping 技術評估心肌炎潛在心肌危害性，劉鋼等［14］利用T1 Mapping 技術對65 例心肌炎患者定量研究心肌纖維化，得出病例組增強前T1 值明顯高于對照組，增強后T1 值低于對照組。LUETKENS 等［15］研究證實急性心肌炎患者首次檢查時增強前T1與正常對照組有顯著差異，但在后期隨訪中發現隨著時間延長，兩組之間的差異逐漸縮小。

當病毒持續侵犯心肌組織數天后就會引起細胞的溶解壞死，心肌間質對細胞的壞死作出反應進行修復性纖維化（主要為Ⅲ型膠原纖維增生）［16］。MR 延遲強化反映的是細胞的壞死和纖維化，所以部分患者已經出現了MR 延遲強化。ECV 是指細胞間質占心肌組織的體積分數，ECV值大小可以反映心肌纖維化嚴重程度。既往文獻［7］報道正常人的ECV 值約25%～27%，本研究對照組ECV 值為25%左右，具有較好一致性。病例組ECV 值均大于對照組，這主要是由于心肌間質膠原纖維等增多造成細胞外間隙擴大，引起ECV值升高。此外，王海鵬［13］的研究表明T1 Mapping聯合ECV 可以發現常規MR 檢查表現正常心肌的彌漫性心肌損傷，而且在慢性心肌炎中，ECV 值及增強后T1 與左室射血分數具有顯著相關性。

3.3 心肌增強前T1值與心肌損傷標志物關系肌鈣蛋白是由cTnC、cTnT 和由cTnI 3 個亞單位組成蛋白復合物［17］，cTnT 和由cTnI 是心肌細胞特有，分為結合和游離兩種形式存在，當心肌發生急性炎性損傷時，細胞膜通透性增加，早期游離cTnI 就會跨膜流出，導致血清中cTnI 含量增加，心肌損傷繼續加重時，肌鈣蛋白就會分解，結合型cTnI 也會進入血清。相關研究表明在血清心肌酶譜及心肌損傷標志物中，cTnI 在診斷性心肌炎方面比其他指標具有更高的準確性［3］。本研究中病變組心底部、心中部、心尖部增強前T1 值與cTnI 成正相關，這表明心肌炎性損傷越嚴重，細胞膜通透性越大，細胞水腫越嚴重，增強前T1 值延長越明顯，同時，細胞膜通透性增加，cTnI 跨膜滲漏就會越多，血清中cTnI 濃度越大。

本研究是對心底部、心中部、心尖部整體層面心肌T1 值的定量分析來反映AVMC 微觀病理改變，這為下一步按節段研究心肌病變提供了技術支持及資料對比，同時，本研究對心肌T1 值與cTnI 做了相關性研究，為進一步了解AVMC 病理生理機制提供研究方向，我們將在下一步研究中，對心肌T1 值與其他心肌損傷標志物做相關性做分析。但本研究屬于探索性研究，樣本量偏少，未進行亞組（延遲強化陰性、陽性）對比分析，存在一定不足。另外，本研究是在西門子1.5T MR 下完成的，對于不同品牌如飛利浦、GE 等、不同場強（1.5T、3.0T）下心肌測量值是否有所差異，我們將在以后的研究中逐步完成對分析。

T1 Mapping 作為一種新興的磁共振定量技術，它能夠通過定量分析心肌T1 值來反映心臟損傷的病理生理變化，為疾病的早期診斷、精準治療及隨訪評估提供影像支持。隨著技術的發展和研究的深入，T1 Mapping 的應用將會更加廣泛，為臨床的診療提供更有價值信息。