MR特征追蹤技術評價急性心肌炎患者左心房功能

尹晨旺，魯 琳*，史宇靜，張 振，高藝源

(1.廣州中醫藥大學深圳臨床醫學院，廣東 深圳 518116；2.深圳市龍崗中心醫院醫學影像科，廣東 深圳 518116)

急性心肌炎是年輕人心源性猝死的主要原因，亦是導致擴張型心肌病的重要基礎病因[1]。即使左心室射血分數維持正常，急性心肌炎患者也會存在與左心房功能直接相關的左心室舒張功能障礙[2]，故分析左心房功能有助于提高心肌炎的診斷準確性。心臟MR特征追蹤(cardiac MR feature tracking， CMR-FT)技術現已廣泛用于臨床[3]， 可提供心肌炎風險分層的新指標[4-5]。本研究采用CMR-FT定量評估急性心肌炎患者左心房功能改變，觀察左心房應變參數診斷急性心肌炎的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2019年2月—2020年12月28例于深圳市龍崗中心醫院臨床確診的急性心肌炎患者(病例組)，男24例，女4例，年齡13～68歲，平均(36.9±16.1)歲；均參照2013年歐洲心臟病學會診斷標準診斷心肌炎，排除先天性心臟病、非缺血性心肌病、心臟瓣膜疾病、冠心病及高血壓性心臟病患者。以同期26名健康志愿者為對照組，男22名，女4名，年齡19～65歲，平均(36.9±11.6)歲，均無心血管相關疾病史。本研究經院倫理委員會批準(2020ECPJ025)，檢查前受檢者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Philips Ingenia 1.5T MR儀或Siemens Prisma 3.0 T MR儀配備表面相控陣心臟線圈和心電門控裝置，行心臟掃描；掃描前進行屏氣運動訓練。分別采用回顧性心電門控及平衡穩態自由進動(balanced steady state free precession, b-SSFP)序列采集兩腔心長軸、四腔心長軸及左心室短軸電影圖像，TR 2.8 ms，TE 1.39 ms，FA 60°，FOV 350 mm×350 mm，矩陣176×147，層厚8 mm，層數8～10層。

1.3 圖像分析 由2名具有5年心臟MRI診斷經驗的副主任醫師分析左心室功能參數，意見不一致時經協商決定。將數據導入CVI42軟件(Circle Cardiovascular imaging， Canada)，應用軟件自動追蹤技術于所有層面左心室短軸電影圖像上勾畫左心室心內外膜(包含乳頭肌及腱索)，并手動校正，獲得經體表面積(body surface area, BSA)修正的左心室舒張末期容積指數(left ventricular end-diastolic volume index, LVEDVI)、左心室收縮末期容積指數(left ventricular end-systolic volume index, LVESVI)、每搏輸出量指數(stroke volume index, SVI)、左心室質量指數(left ventricular mass index, LVMI)、心臟指數(cardiac index, CI)及左心室射血分數(left ventricular ejection fraction, LVEF)。以2名醫師測量的均值作為最后結果。

采用Qstrain軟件(Medis Suite3.2, Netherlands)分析左心房容積及應變參數，于左心室舒張末期及收縮末期兩腔心和四腔心長軸電影圖像上避開左心耳和肺靜脈勾畫左心房輪廓(圖1A～1D)，軟件自動生成左心房容積、應變及應變率曲線(圖1E～1G)，重復測量3次，取平均值。采用雙平面法計算經BSA修正的左心房最大容積指數(left atrium maximum volume index, LAVImax)、左心房收縮前容積指數(left atrium pre-systolic volume index, LAVIpre-ac)及左心房最小容積指數(left atrium minimum volume index, LAVImin)，計算左心房總排空分數(total emptying fraction, EFtotal)、被動排空分數(passive emptying fraction, EFpassive)及主動排空分數(active emptying fraction, EFactive)，公式：EFtotal=(LAVmax-LAVmin)/LAVmax×100%；EFpassive=(LAVmax-LAVpre-ac)/LAVmax×100%；EFactive=(LAVpre-ac-LAVmin)/LAVmax×100%。取兩腔心及四腔心長軸圖像所獲應變參數的平均值作為左心房應變參數，包括代表左心房儲存功能的總應變(total strain, εs)及正向應變率峰值(peak positive strain rate, SRs)、代表左心房管道功能的被動應變(passive strain, εe)及早期負向應變率峰值(peak early negative strain rate, SRe)和代表左心房泵血功能的主動應變(active strain, εa)及晚期負向應變率峰值(peak late negative strain rate, SRa)。取2名醫師測量結果的均值進行分析。

圖1 基于CMR-FT評估左心房容積及應變示意圖 A、B.分別為兩腔心、四腔心層面左心室舒張末期左心房特征追蹤示意圖； C、D.分別為兩腔心、四腔心層面左心室收縮末期左心房特征追蹤示意圖； E.左心房容積曲線； F.左心房應變曲線； G.左心房應變率曲線

于2組中隨機各選取10名受試者，由上述醫師之一于2周后再次分析左心房容積及應變參數，用于評價觀察者內測量一致性。

1.4 統計學分析 采用SPSS 26.0統計分析軟件。以±s表示計量資料，采用獨立樣本t檢驗進行組間比較。對計數資料行χ2檢驗。采用受試者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲線分析，計算相應曲線下面積(area under the curve, AUC)，評價組間差異具有統計學意義的左心房容積和應變參數診斷急性心肌炎的效能。采用組內相關系數(intra-class correlation coefficients, ICC)評價2名醫師間及同名醫師先后測量結果的一致性，ICC>0.5為一致性較差，0.5≤ICC<0.8為一致性中等，ICC≥0.8為一致性較好。P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 組間一般臨床資料比較 2組間一般資料差異均無統計學意義(P均>0.05)，見表1。

表1 病例組與對照組一般資料比較

2.2 組間左心功能參數比較 病例組LVESVI大于對照組(P=0.046)，其余參數差異組間均無統計學意義(P均>0.05)，見表2。

表2 病例組與對照組左心功能參數比較

2.3 組間左心房容積及應變參數比較 觀察者內及觀察者間測量左心房容積及應變參數結果的一致性均較好(ICC分別為0.92～0.99和0.86～0.96，P均<0.001)。病例組EFtotal、EFpassive、εs、εe、SRe均顯著小于對照組(P均<0.05)，組間左心房容積指數、EFactive、εa、SRs、SRa差異均無統計學意義(P均>0.05)，見表3。

表3 病例組與對照組左心房容積和應變參數比較

2.4 ROC曲線分析各參數診斷急性心肌炎的價值 ROC曲線顯示，EFtotal、EFpassive、εs、εe及SRe的AUC分別為0.70、0.69、0.77、0.81及0.75。以22.35%為εe的臨界值，其診斷敏感度75.00%，特異度73.00%，見表4及圖2。

表4 各參數診斷急性心肌炎的ROC曲線分析結果

圖2 左心房各參數診斷急性心肌炎的ROC曲線

3 討論

左心房功能對于診斷心血管疾病及評估預后具有重要作用[6]。基于超聲心動圖斑點追蹤技術的既往研究[7]結果表明，左心房容積及應變參數可用于評估左心房功能,且左心房應變參數比傳統心房功能參數更敏感。近年來，CMR發展迅速，CMR-FT可應用常規CMR電影序列分析左心房應變及應變率等，以定量評估左心房功能[8]。HUBER等[9]發現，左心房應變參數與心肌纖維脂肪重塑程度密切相關，有助于指導臨床決策。CHIRINOS等[10]的研究結果表明，左心房儲存及管道應變參數可用于獨立預測心力衰竭住院及死亡事件風險。應用CMR-FT技術研究心血管疾病左心房力學有助于進一步了解疾病生理病理機制，提高診斷及評估預后的準確性[10]。

本研究結果顯示，急性心肌炎患者EFtotal、EFpassive、εs、εe及SRe均低于正常人，表明其左心房儲存和管道功能受損，與既往研究[11-12]結果相符合。早期心力衰竭時，心房儲存功能降低是一種補償機制；而管道功能降低受左心室舒張功能影響，可能是左心室舒張功能障礙的早期標志[6,13-14]。KHOO等[15]發現，與對照組相比，LVEF正常的心肌炎患者E/e'顯著升高，提示存在左心室舒張功能受損。本研究急性心肌炎患者LVEF正常而左心室容積增大，表明LVEF反映心功能早期受損的敏感性不高；而病例組被動應變及應變率均顯著低于對照組，提示LVEF正常的心肌炎患者已存在左心室舒張功能障礙，表明左心房應變參數對預測心肌炎患者早期心功能損傷有一定價值。

臨床診斷心肌炎時，采用CMR可無創評估心臟功能及心肌組織病理改變。傳統路易斯湖標準基于定性或半定量技術評估心肌炎所致心肌組織變化，具有一定局限性[16]。近年來，T1 mapping、T2 mapping技術發展迅速，為定量評估心肌炎病理學改變提供了有效手段；結合傳統路易斯湖標準能進一步提高診斷心肌炎的準確性[1]。而CMR-FT作為一項簡單且重復性高的定量技術，無須加掃特定序列就可提供心肌炎早期診斷的新指標[5]。既往研究[11-12]報道，左心房SRe為診斷急性心肌炎的最佳參數，其敏感度和特異度分別為83%和80%；對于左心室功能保留的心肌炎患者，左心房SRe參數結合延遲強化參數、左心室整體長軸應變診斷效能更佳[11]。本研究ROC曲線顯示，左心房應變參數(εs、εe和SRe)與左心房容積功能參數(EFtotal和EFpassive)的診斷效能均較佳，推測可能與本研究樣本量較小、性別構成比差異較大或所用后處理軟件不同有關。

綜上所述，急性心肌炎患者即使左心室收縮功能正常，左心房亦已存在儲存和管道功能受損；CMR-FT技術定量評估左心房應變功能有助于早期診斷急性心肌炎。本研究存在的局限性：①樣本量小；②采用心室應變分析模塊評估左心房應變參數，其準確性需進一步驗證；③未對左心室舒張功能進行分析；④以不同MR儀采集圖像，但研究[17]結果顯示 CMR-FT分析以1.5T和3.0T MR儀掃描獲得的2組數據結果的一致性良好。