心肌炎患者超声三维斑点追踪成像测得的左心室心肌应变与心肌纤维化的相关性

迟文 徐洪高 金霞萍

心肌炎是指心肌组织发生炎症反应，引起心肌组织充血、水肿、坏死及纤维化等一系列病理改变，可导致心律失常、心力衰竭，甚至心源性猝死[1]。因此，早期评估患者的心肌损伤状态有着重要意义。心脏磁共振成像（cardiac magnetic resonance imaging，CMRI）钆延迟强化序列（late gadolinium enhancement，LGE）能准确分析心肌纤维化程度[2]。超声三维斑点追踪成像（three-dimensional speckle tracking echocardiography，3D-STE） 能定量分析心肌在立体空间中的运动状态，通过测定心肌应变参数准确评估心肌运动及功能状态[3]。本研究运用3D-STE 评估心肌炎患者左心室心肌应变功能，联合CMRI 的LGE 评估患者心肌纤维化程度，探讨左心室心肌应变参数与心肌纤维化的相关性，现将结果报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象 选择2018年1月至2021年1月在杭州市临平区第一人民医院收治确诊的心肌炎患者65 例（观察组），男41 例，女24 例，年龄20～65（44.84±11.79）岁。根据LGE 阳性节段数数量分为LGE 阴性亚组（LGE 阳性节段数=0，27 例）和LGE阳性患者[LGE1～3 亚组（LGE 阳性节段数1～3）17例和LGE＞3 亚组（LGE 阳性节段数＞3）21 例]。另选择同期健康体检者30 例为对照组，男18 例，女12 例，年龄22～67（46.23±12.52）岁。两组对象一般资料比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表1。纳入标准：（1）均符合心肌炎诊断标准[4]；（2）X线冠状动脉（下称冠脉）造影或CT 冠脉成像检查阴性。排除标准：（1）CMRI 检查禁忌证或无法配合检查；（2）对比剂过敏；（3）CMRI 图像质量差；（4）疑似先天性心脏病、风湿性心脏病、冠心脏病、高血压性心脏病、严重心律不齐、心脏瓣膜疾病等。本研究经本院医学伦理委员会批准（批准文号：ky201700019）。两组对象均签署知情同意书。

表1 两组对象一般临床资料比较

1.2 方法

1.2.1 3D-STE 分析 采用荷兰飞利浦公司Philips iE33 彩色多普勒超声诊断仪，S5-1 探头或X5-1 探头（频率均为1～5 MHz）行3D-STE 分析。首先使用S5-1 探头行常规超声心动图检查，测定常规参数。再使用X5-1 探头采集并存储左心室全容积动态图像。将三维全容积图像导入Tom Tec 工作站，系统自动计算获得左心室整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）、整体径向应变（global radial strain，GRS）、整体圆周应变（global circumferential strain，GCS）等左心室心肌应变参数。

1.2.2 CMRI 分析 采用荷兰飞利浦公司Philips Ingenia 型号3.0 T 超导MRI 扫描仪行CMRI 分析。使用平衡式快速梯度回波序列，采用心脏标准层面采集分析，静脉注射对比剂Gd-DTPA 约8～10 min 后进行扫描，选取合适图像，手动勾画左心室心内膜面与心外膜面，通过系统软件自动计算获得CMRI 左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）。LGE 强化的心肌信号高于正常心肌平均信号6 个标准差阈值时，判定LGE 阳性，记录LGE 阳性节段数。

1.3 统计学处理 使用SPSS 20.0 统计软件，计量资料以表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t 检验。计数资料比较采用χ2检验。相关性分析使用Spearman 秩相关。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组对象左心室心肌应变参数及LVEF 比较见表2。

由表2 可见，观察组GLS、GRS、GCS 绝对值均明显低于对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；两组对象LVEF比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

表2 两组对象左心室心肌应变参数及LVEF 比较（%）

2.2 3 个亚组的左心室心肌应变参数比较 见表3。

由 表3 可 见，LGE ＞3 亚 组、LGE1 ～3 亚 组GLS、GRS、GCS 绝对值均明显低于LGE 阴性亚组，LGE＞3 亚组GLS、GRS、GCS 绝对值均明显低于LGE1～3 亚组，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。

表3 3 个亚组的左心室心肌应变参数比较（%）

2.3 LGE 阳性患者心肌应变参数与LGE 阳性节段数的相关性分析 见图1。

由图1 可见，LGE 阳性患者左心室心肌应变参数GLS、GRS、GCS 绝对值与LGE 阳性节段数均呈负相关（r=-0.86、-0.75、-0.79，均P＜0.05）。其中GLS 与LGE 阳性节段数的相关性最高。

图1 整体纵向应变（GLS）、整体径向应变（GRS）、整体圆周应变（GCS）绝对值与钆延迟强化序列（LGE）阳性节段数的相关性

3 讨论

心肌炎是一种较为常见的心血管疾病，虽然心肌炎的病因和发病机制呈多样性，但心肌炎的主要病理生理学机制基本相同，包括早期炎性细胞浸润、心肌细胞水肿、损伤、坏死及后期心肌纤维化、瘢痕形成等[5]。轻度心肌炎症发生时，心肌细胞可在3～4周得到恢复，但如果病因持续存在，纤维化及瘢痕组织形成，则可造成心力衰竭或猝死等严重并发症。因此，尽早评估患者心肌功能状态，实施相应治疗，有助于防止病情恶化，改善预后。

CMRI 作为一种无创性影像学检查，集形态、功能、灌注以及分子成像于一体，不仅能评估心脏结构功能，而且能反映心肌组织存在的病理改变[6]。其中LGE 能特异性反映心肌组织变性坏死，是评估心肌纤维化的重要指标，在预测心肌炎预后方面具有重要价值[7]。本研究结果显示，观察组的LVEF 与对照组比较，差异无统计学意义，提示LVEF 指标在早期识别局部心肌功能受损方面作用有限。这与Aquaro等[8]研究结果相一致。LVEF 指标反映左心室整体心功能，而早期局部心肌功能障碍时，邻近心肌可通过牵拉作用及拖带效应等代偿机制来维持整体心功能处于正常水平，致使LVEF 在心脏疾病中晚期才发生明显变化。同时CMRI 检查具有一定局限性，包括费用高、耗时长，需要注射对比剂，不适用于金属支架或起搏器植入者等。

3D-STE 作为一种全新的超声新技术，能准确测量心肌在立体空间中的变形程度，并通过应变参数进行表示。心肌应变包括整体纵向、径向以及周向3 个方向的应变，分别是指心肌纤维在长轴方向的长短变化，向心性收缩的厚度变化及在短轴方向的长短变化[9]。本研究结果显示，观察组GLS、GRS、GCS 绝对值均明显低于对照组。提示3D-STE 心肌应变参数能更早、更敏感地评估心肌炎患者左心室心肌功能状态。本研究中，LGE＞3 亚组、LGE1～3亚组GLS、GRS、GCS 绝对值均明显低于LGE 阴性亚组，LGE＞3 亚组GLS、GRS、GCS 绝对值均明显低于LGE1～3 亚组，进一步提示3D-STE 心肌应变参数不仅是评估左心室整体及局部功能的良好指标，而且能间接反映心肌纤维化程度。在致炎因子刺激作用下，心肌细胞发生水肿、变性、渗出、坏死及纤维化等病理改变，导致心肌顺应性、弹性及应变能力下降，心肌收缩功能下降[10]。

本研究结果显示，LGE 阳性患者左心室心肌应变参数GLS、GRS、GCS 绝对值与LGE 阳性节段数均呈负相关，提示3D-STE 心肌应变参数随着心肌纤维化程度加重而下降，即心肌应变能力下降。其中GLS 与LGE 阳性节段数的相关性最高，提示GLS能更有效反映患者的心肌纤维化程度，具有更高的临床应用价值。

综上所述，3D-STE 能够准确反映心肌炎患者的心肌功能状态，并能间接反映心肌纤维化程度，其中GLS 与心肌纤维化程度的相关性最高，具有重要的临床应用价值。