国内外研究发现,新型冠状病毒(coronavirus dis⁃ease 2019,COVID-19)感染可以累及心血管系统｡在感染期间,全身炎症､内皮损伤､低氧血症､凝血功能障碍､发热和电解质失衡等多种因素会造成心肌细胞损伤,并可能诱发心肌炎等并发症[1-6]｡多模态心脏磁共振技术(cardiac magnetic resonance,CMR)是发现心肌损伤最为敏感的无创影像检测方法之一,具有较高的便利性､安全性､可测量性及精确度[7-8]｡目前关于多模态CMR功能､组织､灌注等量化影像学评价应用于新型冠状病毒感染相关心肌损伤的临床研究报道较少｡本研究旨在探讨多模态CMR定量参数的影像学评价在新型冠状病毒感染患者早期心肌损伤中的应用价值｡

1、资料与方法

1.1 一般资料

前瞻性选取阜阳市第二人民医院2022年12月至2023年2月67例诊断为新型冠状病毒感染肺炎并伴有相关心肌炎症状患者作为研究对象｡所有研究对象均为新型冠状病毒感染普通型,其中男性28例､女性39例,年龄21~86岁,平均(38.66±8.57)岁;身体质量指数(bodymassindex,BMI)19.2~24.7 kg/m2;出现心悸等心脏感染症状至接受CMR检查的时间为7~11 d｡另招募15例非心肌炎志愿者作为对照(进行CMR检查),男性12例､女性3例,年龄20~53岁,平均(33.72±8.64)岁,BMI18.9~23.1 kg/m2｡纳入标准:①诊断和分类依据《新型冠状病毒感染诊疗方案(试行第十版)》[9]中的确诊及临床分类标准;②通过超声心动图､心电图和心肌酶检查结合临床诊断证实出现心肌炎性改变,临床症状表现为14 d内出现乏力､心绞痛､心悸､气促等;③冠状动脉造影阴性｡排除标准:①无法完全配合或存在CMR禁忌证的患者;②入院前1个月发生心肌梗死､脑梗死､中风､心脏外科手术､多脏器功能障碍､癌症等｡该研究已由阜阳市第二人民医院伦理道德委员会核准(批号:20220413002)｡

1.2 临床资料

收集所有患者的性别､年龄､基本病史等资料｡于住院24 h内抽取血液样本,检测血液中乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)､肌酸激酶同工酶(creatine kinase isoenzyme,CK-MB)等心肌酶谱水平和血常规｡后视患者病情及检查结果决定是否再行心肌酶和血常规检测,并对以上各项指数进行统计｡心肌损伤定义为心肌损伤标志物心肌肌钙蛋白I(car⁃diac Troponin I,cTnI)或心肌肌钙蛋白T(cardiac tropo⁃ninT,cTnT)至少有一次升高超过第99百分位上限[10]｡

1.3 图像分析与定量测量

1.3.1 CMR磁共振扫描方案

采用德国Siemens Skyra 3.0TMR扫描仪｡①心脏功能成像:确定长轴(四腔心,二腔心,三腔心)和短轴位,使用真实稳态自由进动序列进行呼吸末屏气扫描,参数:视野(field of vision,FOV)340 mm×360 mm､重复时间(Repetition Time,TR)3.3 ms､回波时间(Echo Time,TE)1.1 ms､层厚8 mm､层间距1.5 mm､反转角55°;②纵向弛豫时间定量成像(T1 mapping):初始T1mapping和增强T1mapping扫描具有同样的定位和参数,均基于Look-Locker逆转恢复序列改进而来,采用“5-3-3”方案(以秒为单位)进行左心室三层短轴层面(基底段､心中间段以及心尖段)扫描,参数FOV 330 mm×360 mm､TR 3.8 ms､TE 1.3 ms､层厚8 mm､反转角33°;③延迟增强:用Gd-AMSI(钆特酸注射液,恒瑞药业)以0.15 mmol/kg推注,11~15min后用2D相位敏感的反转恢复序列分别于短轴和四腔心与两腔心收集数据,参数:FOV 340 mm×320mm､TR 5.2 ms､TE 1.2 ms､层厚8 mm､反转角55°｡

1.3.2 CMR图像处理与分析

CMR图像分析包括整体LV功能､形态体积分析以及组织特征｡所有软件描记均由在CMR领域有2年以上工作经验的医师使用CVI425.2版(Circle,加拿大)执行｡利用左心室功能模块中短轴3D模块进行左心室自动分割｡所得指标包括左心室舒张末期容积(left ventricular end-diastolic volume,LVEDV)､左心室舒张末期容积指数(left ven⁃tricular end diastolic volume index,LVEDVi)､左心室收缩末期容积(left ventricular end-systolic volume,LVESV)､左心室收缩末期容积指数(left ventricular end systolic volume index,LVESVi)､左室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)､左心室峰值射血率(left ventricular peak ejection rate,LVPER)､左心室每搏输出量(left ventricular stroke volume,LVSV)､左心室每搏输出量指数(left ventricular stroke volume index,LVSVi)､左心室峰值充盈率(left ventricular peak filling rate,LVPFR)和左心室容积(leftventricularvolume,LV)｡LV容积定义为从二尖瓣顶点到环面的扫描范围,包含乳头肌,基底部层面包围心室心肌超过50%时,可认为位于左心室,否则认为位于左心房[11]｡

1.3.3 心肌组织分析

心肌组织分析包括定量参数左心室整体心肌初始T1值,利用组织剖析模块定量评价延迟强化(late gadolinium enhancement,LGE)｡在短轴LGE图像的每一层面上,将大小为20 mm2左右的感兴趣区域(region of interest,ROI)置于远端心肌上,测得信号强度｡在每个层面中扫描获得LGE图像范围,通过公式自动计算LGE的质量与总LV质量的比值[12]｡由2名具有CMR临床经验的放射科医师检查LGE的范围,必要时进行细微的手动调整｡见图1､2｡

图1 健康人心脏磁共振显示

注:男性,20岁,健康志愿者｡A.T2WI脂肪抑制像,未见异常信号;B.LGE心肌未见明显延迟强化;C.T2mapping图像,心肌T2值(32±6)ms;D.NativeT1mapping图像,心肌T1值(1 132±83)ms;E.延迟强化T1mapping图像,心肌T1值(662±37)ms;F.ECV图像,ECV值(22±7)%｡

图2 新型冠状病毒感染心肌炎患者心脏磁共振显示

1.3.4 综合分析左右心室的功能与容积

CVI42软件自动定义短轴图像中左､右心室的收缩末期和舒张末期,以及各层面中的LV心内膜和心外膜及RV心内膜｡乳头肌纳入LV容积,经人工调整后对左心室内外边缘及房室内部边缘进行精确跟踪描记,获得LVEDV､LVESV､LVSV､LVEF､左心室心输出量(left ventricularcardiacoutput,LVCO)､左心室心脏指数(left ventricular cardiac index,LVCI)､心率(heart rate,HR)､舒张末期左心室质量(left ventricular mass enddiastolic,LVMED)､收缩末期左心室质量(left ventricu⁃lar mass end-systolic,LVMES)､左室舒张末期容积/体表面积(leftventricularend-diastolicvolume/bodysur⁃face area,LVEDV/BSA)､左室收缩末期容积/体表面积(leftventricularend-systolicvolume/bodysurfacearea,LVESV/BSA)､左心室每搏输出量/体表面积(left ven⁃tricular stroke volume/body surface area,LVSV/BSA)､舒张末期左心室质量/体表面积(1eftventricularmass/body surface area end-diastolic,LVM/BSAED)､收缩末期左心室质量/体表面积(left ventricular mass/body sur⁃face area end-systolic,LVM/BSAES)､右心室舒张末期容积(right ventricular end-diastolic volume,RVEDV)､右心室收缩末期容积(right ventricular end-systolic vol⁃ume,RVESV)､右心室每搏输出量(rightventricular stroke volume,RVSV)､左心室射血分数(right ventricu⁃lar ejection fraction,RVEF)､右心室心输出量(right ven⁃tricular cardiac output,RVCO)､右心室心脏指数(right ventricular cardiac index,RVCI)､右室舒张末期容积/体表面积(right ventricular end-diastolic volume/body sur⁃face area,RVEDV/BSA)､右室收缩末期容积/体表面积(right ventricular end-systolic volume/body surface area,RVESV/BSA)､右心室每搏输出量/体表面积(right ven⁃tricular stroke volume/body surface area,RVSV/BSA)｡

1.4 统计学方法

使用SPSS 24.0软件对数据资料进行分析｡符合正态分布的计量资料以表示,组间比较用t检验,不符合正态分布的计量资料采用M(QR)表示,组间比较采用独立样本Mann-Whitney U检验｡相关性采用Pearson相关分析｡对新型冠状病毒感染相关心肌炎的预测评估采用受试者工作特征(receiver op⁃erating characteristic,ROC)曲线分析｡以P<0.05为差异有统计学意义｡

2、结果

2.1 两组患者CMR指标和心肌酶的差异

观察组的初始T1､LVESV､LVEDV､CK-MB､LDH等指标均高于对照组,相对峰信号强度及心脏灌流曲线下面积的比值低于对照组(P<0.05)｡见表1｡

2.2 CMR参数与心肌酶谱关系

Pearson相关分析显示,LV ESV､LV EDV､Global NativeT1与LDH､CK-MB呈正相关,而相对峰值信号强度和心肌灌注曲线下面积比与LDH､CK-MB呈负相关(P<0.05)｡见表2｡

2.3 CMR参数单项及联合检测对新型冠状病毒感染心肌炎的评价效能

以受检者是否为新型冠状病毒感染相关心肌炎作为状态变量,以Global NativeT1､LV EDV､LVESV､心肌灌注曲线下面积比､相对峰值信号强度及联合检测作为检验变量绘制ROC曲线,结果显示LVEDV､Global NativeT1､LVESV､相对峰值信号强度､心肌灌注曲线下面积(Area Under Curve,AUC)分别为0.692､0.974､0.711､0.701､0.716,预测新型冠状病毒感染心肌炎均具有一定准确性｡所有指标联合检测的AUC值为0.943,灵敏度为86.70%,特异度为100.00%,优于CMR参数单独测定｡见图3,表3｡

3、讨论

新型冠状病毒感染除引起肺部损伤之外还会引起其他肺外脏器(如心脏､肝脏､肾脏､眼等)的损伤,相关炎症性心肌损伤的临床症状多无明显特异性,既往主要采用肌酶､cTnI等检测方法,但存在特异性差､诊疗难度大等问题[13-15]｡CMR除常规的心脏形态学､功能学及延迟心肌强化之外,加入了T1/T2mapping等多模态参数成像,在评价心脏功能的同时,可对纤维化及出血水肿等心肌组织学改变进行定量分析,对心肌损害的高危评估有较大的价值[16-18]｡

早期在新型冠状病毒感染康复者随访中发现,CMR纵向T1mapping定量参数中ECV值升高,提示可能存在潜在的心肌损伤[19]｡本研究发现,部分存在持续性心动过速等症状的心肌炎患者,其CMR无明显LGE和心肌T2值升高,仅表现为T1值明显升高,常规T2WI脂肪抑制像显示心包积液及双侧胸膜腔少量积液｡常规T2WI图像高､低信号反应心肌组织的病变差异,T2mapping的数值被用来定量分析,有研究认为心肌T2值似乎是COVID-19患者中普遍存在的CMR成像生物标志物,也是心肌损伤的最佳预测因子[20-21]｡本研究典型CMR表现为基底部间隔壁心外膜下斑片状T2WI脂肪抑制像高信号及延迟强化;定量分析结果显示,病变区Native T1值､ECV值､T2值升高,均符合路易斯湖心肌炎主要诊断标准(图2);此外,部分病例CMR表现为基底部心外膜下弧形线条状强化,易与右室乳头肌血池间隙相混淆,应通过连续层面观察和心肌应变检测进行鉴别;LGE技术可评价心脏病变部位及范围,并定量化反映病变区域的病理变化,通常提示心肌水肿和坏死｡本组病例多表现为室间隔心外膜下心肌条状､斑片状强化以及右室插入部心肌中层斑片状强化灶,表明患者正处于心肌炎症损伤的急性期｡

通过健康对照组与新型冠状病毒感染心肌炎观察组的比较发现,两组在结构､功能和应变方面存在差异,观察组存在左室扩张､左室功能受损和应变降低,这与之前的一些研究结果[22]相似;心脏超声LVEF是最常见的LV功能参数,但其不能检测早期LV功能障碍,而新冠病毒感染引起的过度免疫反应会损伤心肌组织,从而影响到早期心脏的收缩和舒张功能,因此选择合适的方法来评估早期LV功能障碍非常重要[23-25]｡本研究CMR定量分析评价性能良好,可用于检测射血分数保留性心肌炎患者早期LV功能障碍｡

表1 两组受检者CMR参数及心肌酶水平比较

表2 CMR参数与心肌酶水平相关性分析

虽然多模态CMR可以检测亚临床LV功能障碍,但其仍然需要标准化,因为定量分析值可能受到空间分辨率､时间分辨率､后处理软件(算法)的影响,未来应该对多模态CMR定量分析进行更多的临床研究｡本研究发现LVEDV､LVESV､心肌灌注曲线下面积比值､相对峰值信号强度､初始T1与CK-MB和LDH水平相关,CK-MB和LDH水平的变化与疾病严重程度和预后不良有关,提示多模态CMR可以作为评价新型冠状病毒感染心肌炎患者病情及预后的有效手段｡

本研究局限性包括总体样本量较少,需多中心纳入更多患者并随访进一步研究;患者CMR检查的时间不完全一致,可能观察疾病的变化有一定偏移;缺少患者治愈出院后随访的影像学资料,无法详细评估患者预后;对照组年龄较观察组小｡

综上所述,多模态联合检测明显优于CMR参数单独评估,其灵敏度与特异度较好,表明多模态CMR定量参数与功能参数在新型冠状病毒感染的心肌损伤早期评估中具有较好的应用价值｡

表3 CMR参数单项及联合检测对新冠病毒感染心肌炎的评估效能

图3 CMR参数单项联合检测评估新冠病毒感染心肌炎的ROC曲线

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基金资助:安徽省卫生健康科研项目(编号:AHWJ2022c007); 阜阳市科技局科技攻关项目(编号:FK202028153);阜阳市科技局重点研发项目(编号:FYZDYF2023LCYX043)~~;

文章来源:马玉龙,王海涛,鹿静雅,等.多模态CMR在新型冠状病毒感染相关心肌炎中的应用价值[J].安徽医学,2024,45(07):842-848.