心脏MRI诊断肌营养不良心肌病研究进展

刘 慧，杨志刚，郭应坤，许华燕*

(1.四川大学华西第二医院放射科 出生缺陷与相关妇儿疾病教育部重点实验室，四川 成都 610041；2.四川大学华西医院放射科，四川 成都 610041)

肌营养不良症是一类包含多种亚型的异质性疾病，表现为控制运动的骨骼肌进行性无力和变性，随年龄增长逐渐累及心肌。目前心脏相关疾病已成为肌营养不良症患者死亡的首要原因。利用有效手段早期发现心脏受累，对心肌病变范围和程度进行定量评估，可为早期临床治疗提供重要依据，并有利于改善患者预后。心脏MRI(cardiac MRI, CMRI)是一种多参数、多角度、多序列的成像方式，具有高空间分辨率、高时间分辨率和无辐射等优势，可定量分析心脏功能及组织结构改变。本文对近年来CMRI主要技术，包括心脏电影、延迟强化(late gadolinium enhancement, LGE)、T2加权黑血序列、T2 mapping、增强前T1 mapping(native T1 mapping)、细胞外容积(extracellular volume， ECV)、心肌应力等在早期诊断肌营养不良心肌损伤方面的进展进行综述。

1 概述

肌营养不良症是一类包含多种亚型的异质性疾病，最早由Duchenne和Gowers于19世纪初提出，表现为控制运动的骨骼肌进行性无力和变性，也可累及心肌[1]。至今为止，已发现30余种类型肌营养不良症，包括Duchenne肌营养不良症(Duchenne muscular dystrophy， DMD)、Becker肌营养不良症(Becker muscular dystrophy， BMD)、肌强直型、肢带型、面肩肱型、眼咽型和Emery-Dreifuss营养不良型等[2]。

DMD和BMD是肌营养不良症最常见的两种类型，占所有肌营养不良的80%以上[3]，是与X连锁有关的等位基因疾病，其本质都是位于X染色体上的DMD基因发生缺失、重复或突变；该基因由编码肌营养蛋白的79个外显子组成，二者的区别是DMD的功能蛋白完全缺乏，BMD只有部分功能蛋白缺乏[4]；基因异常导致肌营养蛋白合成减少，细胞内钙含量增加，肌纤维膜受损并肌纤维退化，最终导致纤维化和肌肉被脂肪替代[4]。DMD和BMD肌营养不良仅见于男性患者，约1/3 500～1/5 000男性新生儿患有DMD，BMD发病率低于DMD，约为1/11 500～1/19 000[5]。既往DMD和BMD患儿往往逐渐丧失运动能力，并在十余岁时死于呼吸衰竭。随着现代医疗技术的发展，夜间通气治疗、脊柱稳定治疗和类固醇治疗的应用，此类患者的生存年龄可延长到30岁左右，心脏相关疾病已成为其死亡的首要原因[6-7]。

2 临床表现与心肌损害

喂养困难、激酶增高和肌肉无力为DMD患儿的主要临床表现[8]，步态变化(如延迟步态、爬楼梯困难等)则为最常见症状，一般发生在2～5岁。研究[9]表明，DMD患儿在婴幼儿期运动功能既已受损，通常在10～12岁时出现步行障碍，10～20岁期间其典型特征是逐渐出现心肌损伤和呼吸功能减退；且其认知能力、注意力及智力均可存在不同程度的缺陷。

BMD病情严重程度与功能性肌营养不良蛋白的缺失量相关，可能表现为轻微肢体无力，症状可持续至成年或晚年。与DMD不同，BMD患者不存在认知障碍[10]，心肌损害则可发生在任何年龄阶段[11]。DMD心肌损害呈隐匿性进展，6岁时约25%患儿会出现心功能障碍，10岁时59%，18岁以后则可超过90%[7]。此外，6岁以下DMD患儿约25%具有亚临床心脏损害，常表现为心动过速；心电图改变是心脏受累的最初表现，以Ⅲ或Ⅴ6导联Q波、PR间期缩短、Ⅴ1导联S波最为常见[12]。

3 影像学检查

3.1 超声心动图 超声心动图可观察左心室收缩和舒张功能，评估肺动脉压力和局部心肌异常等，但难以在病变早期发现心脏结构和运动异常，同时由于不同检查医师的经验、技术水平不同，分析过程中可能存在较大差异；对患者合并胸壁异常或脊柱侧弯时声窗受限，也给诊断带来困难。

3.2 心肌核素检查99Tcm-MIBI G-MPI可在超声参数显示心肌正常的情况下发现心肌灌注缺损早期改变[13]。但心肌核素检查空间分辨率低、检查时间长、检查成本高昂，且具有一定辐射，使得其广泛开展存在一定困难。

3.3 CMRI CMRI是多参数、多角度、多序列的成像方式，具有高空间分辨率、高时间分辨率和无辐射等优势，可定量分析心肌整体和局部功能，具有较高的准确率和可重复性，目前已成为研究心脏结构和功能的金标准[14]。

3.3.1 心脏电影成像 心脏电影成像是基于梯度回波序列的成像技术，不仅可观察心脏结构，还能观察整个心动周期中心肌的运动情况，定量测量心功能。一项对88名BMD患者的研究[15]显示，约有26%的BMD患者的左心室射血分数(left ventricular ejection fraction， LVEF)明显降低。Florian等[16]的研究也显示约有44%的BMD患者伴有左心室收缩功能下降。定量测量心功能可评估病情严重程度，LVEF小于45%提示肌营养不良患者预后较差。

3.3.2 LGE成像 LGE成像可反映DMD患者心肌纤维化的部位和程度[17]。研究[18]显示，肌营养不良患者心肌LGE阳性区域与心肌活检所示纤维化区域一致，均位于左心室后基底部心外膜下。Olivieri等[19]的研究获得了类似结果，在平均年龄为14.4岁的20例DMD患者中，12例(60%)表现出LGE，且均局限于左心室侧壁。

LGE与肌营养不良患者年龄、左心室内径、左心室功能、窦性心动过速及室性心动过速等有显著相关性[20]：<10岁患儿中，LGE阳性约17%，10～15岁患儿中LGE的阳性率约34%，>15岁者LGE阳性率约59%[21]。左心室功能降低患者LGE阳性率约84%，而LVEF保留患者中，LGE阳性率仅为30%[21]。透壁性LGE更是DMD/BMD预后不良的独立危险因子[16]。

3.3.3 T2WI 心肌水肿是心肌损伤的首发表现，可见于任何病因导致的心肌损伤。T2加权黑血序列成像主要采用STIR序列，流动的血液和脂肪可被抑制而呈低信号，水肿心肌则表现为高信号。但T2-STIR易受多种因素干扰产生伪影。T2 mapping对运动伪影不敏感，同时可定量评价心肌水肿程度，被认为是目前测量心肌水肿的最佳手段[22]。Mavrogeni等[23]发现12岁以上DMD患儿心肌T2弛豫时间显著延长。Wansapura等[24]采用黑血双自旋回波方法获得左心室短轴平面的自旋回波图像，发现LVEF大于55%但应力下降DMD患者的T2弛豫时间与正常对照组有明显差异，且左心室中间部周向应力与T2弛豫时间呈正相关(r=0.51，P<0.05)，提示DMD早期心肌组织结构异常往往伴随着亚临床心功能下降，而T2弛豫时间可发现DMD病变早期心肌水肿改变。

3.3.4 T1 mapping 心肌组织水肿和纤维化所致细胞外间隙增大可使心肌组织T1弛豫时间延长。T1 mapping可定量测量T1值，客观地反映病变心肌的信号改变[25]，通过测量病变心肌增强前T1(native T1)值、增强后T1值及血细胞比容，可计算出心肌ECV，从而对显示困难的小病灶进行定量分析。研究[15]显示，与正常对照组比较，BMD患者T1值[(1 183±60)ms vs. (1 164±22)ms]、T2值 [(47.5±4.5)ms vs.(45.6±3.4)ms]及ECV值(0.282±0.050 vs. 0.231±0.027)均显著升高(P<0.05)，同时T1、T2及ECV与LVEF均呈负相关(r=-0.79、-0.70、-0.71，P均<0.001)。DMD患者T1值和ECV值较正常对照组亦明显增高[19,26]，且LGE阳性DMD患者的native T1值[19]和ECV[26]均显著高于LGE阴性患者。

3.3.5 心肌组织应力 MR心肌应力分析可对心肌轴向、径向及周向三个方向上的运动峰值、达峰时间及运动速率进行定量分析，早期识别心肌损伤造成的心肌运动异常，具有自动化、稳定性好等优势[27]；与评估左心功能的传统指标LVEF相比，心肌应力在发现左心室收缩功能障碍方面更敏感。即使LVEF正常[28]和LGE阴性的肌营养不良患者[29]，其心肌应力也较正常人出现显著下降，并且随着年龄增长逐步下降[28]。Siegel等[30]的研究还发现左心室应力分析可区分LGE阳性和LGE阴性肌营养不良患者，甚至在不使用对比剂的情况下也可预测LGE阳性节段心肌。

4 展望

肌营养不良心肌病最终会导致心力衰竭、致死性心律失常等。早期进行标准的心衰治疗可以延缓左心室收缩功能障碍。利用有效手段早期发现心脏受累，对心肌病变范围和程度进行定量评估，是检查的重要目的。CMRI可在病变早期发现亚临床心脏损伤，为提前干预和改善预后提供重要帮助；还可定量测量左心室容积、LVEF等指标，在标准化治疗和新方案评估方面具有显著优势。