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临床研究
多参数心脏磁共振在低龄儿童急性心肌炎中的诊断和短期随访价值
冯占起 尚红磊 廖俊杰 殷星 沈艳勇 鲁钰 李思柯 张晓雪 王长浩 赵鑫

Cite this article as FENG Z Q, SHANG H L, LIAO J J, et al. Diagnostic and short-term follow-up value of multi-parameter cardiac magnetic resonance in young children with acute myocarditis[J]. Chin J Magn Reson Imaging, 2024, 15(5): 126-133.本文引用格式冯占起, 尚红磊, 廖俊杰, 等. 多参数心脏磁共振在低龄儿童急性心肌炎中的诊断和短期随访价值[J]. 磁共振成像, 2024, 15(5): 126-133. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2024.05.020.


[摘要] 目的 探讨多参数心脏磁共振(cardiac magnetic resonance, CMR)在低龄儿童急性心肌炎诊断和短期随访中的应用价值。材料与方法 前瞻性分析2022年1月至2024年2月就诊于我院的60例8岁以下的急性心肌炎患儿和30例对照组儿童。收集所有受试者的临床资料和CMR数据[包括左心室心肌的初始T1值、心肌细胞外容积百分数(extracellular volume fraction, ECV)、T2值、T2信号比值、晚期钆增强(late gadolinium enhancement, LGE)情况]。使用受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线评价单一和联合参数的诊断效能,并计算曲线下面积(area under the curve, AUC)、敏感度、特异度和准确度。采用配对检验比较低龄急性心肌炎患儿初诊和随访时的CMR数据。结果 急性心肌炎组的初始T1值、ECV值、T2值、T2信号比值和LGE阳性病例数均显著高于对照组(P均<0.001)。初始T1值、ECV值、T2值、T2信号比值的最佳截断值分别为1 232.50 ms、30.50%、53.50 ms、1.75。初始T1值、T2值、T2信号比值的AUC(分别为0.917、0.889、0.839)均高于其他单一参数,但三者之间无显著差异(P均>0.05),其中初始T1值的敏感度和准确度最高,分别为81.7%和83.3%。2018版路易斯湖标准(Lake Louise Criteria, LLC)、排除ECV的2018LLC、初始T1值联合T2值的AUC(分别为0.933、0.917、0.892)均高于其他联合参数,但三者之间无显著差异(P均>0.05),其中2018LLC的敏感度和准确度最高,分别为90.0%和92.2%。与初诊时相比,短期随访时初始T1值、ECV值、T2值、T2信号比值、LGE累及心肌节段数和符合2018LLC的病例数总体上均降低(P均<0.05)。结论 多参数CMR可作为诊断低龄儿童急性心肌炎的有效方法,在短期随访时能够监测患儿治疗后的病情变化。
[Abstract] Objective To explore the value of multi-parameter cardiac magnetic resonance (CMR) in the diagnosis and short-term follow-up of acute myocarditis in young children.Materials and Methods A total of 60 children with acute myocarditis under eight years old and 30 children in the control group who attended our hospital from January 2022 to February 2024 were prospectively analyzed. Clinical information and CMR data [including native T1 value, extracellular volume fraction (ECV), T2 value, T2 signal ratio, and late gadolinium enhancement (LGE) of the left ventricle myocardium] of all subjects were collected. The diagnostic efficacy of single and combined parameters was evaluated using the receiver operating characteristic (ROC) curve, and the area under the curve (AUC), sensitivity, specificity, and accuracy were calculated. The paired test was used to compare the CMR data of young children with acute myocarditis at initial diagnosis and follow-up.Results The native T1 value, ECV value, T2 value, T2 signal ratio, and LGE-positive cases were significantly higher in the acute myocarditis group than in the control group (all P<0.001). The optimal cut-off values of the native T1 value, ECV value, T2 value, and T2 signal ratio were 1 232.50 ms, 30.50%, 53.50 ms, and 1.75, respectively. The AUCs of the native T1 value, T2 value, and T2 signal ratio (0.917, 0.889 and 0.839, respectively) were higher than those of other single parameters, but there was no significant difference between the three parameters (all P>0.05), with the native T1 value having the highest sensitivity and accuracy of 81.7% and 83.3%, respectively. The AUCs of the 2018 Lake Louise Criteria (LLC), the 2018LLC excluding ECV, and the native T1 value combined with the T2 value (0.933, 0.917 and 0.892, respectively) were higher than other combined parameters, but there was no significant difference between the three parameters (all P>0.05), with 2018LLC having the highest sensitivity and accuracy of 90.0% and 92.2%, respectively. Compared with the initial diagnosis, the native T1 value, ECV value, T2 value, T2 signal ratio, the number of myocardial segments involved in LGE, and the number of cases consistent with 2018LLC were overall lower at short-term follow-up (all P<0.05).Conclusions Multi-parameter CMR can be used as an effective method to diagnose acute myocarditis in young children and monitor the changes in children's condition after treatment during the short-term follow-up.
[关键词] 急性心肌炎;儿童;诊断;随访;心脏磁共振;路易斯湖标准;磁共振成像
[Keywords] acute myocarditis;children;diagnosis;follow-up;cardiac magnetic resonance;Lake Louise Criteria;magnetic resonance imaging

冯占起    尚红磊    廖俊杰    殷星    沈艳勇    鲁钰    李思柯    张晓雪    王长浩    赵鑫 *  

郑州大学第三附属医院医学影像科,郑州 450052

通信作者:赵鑫,E-mail:zdsfyzx@zzu.edu.cn

作者贡献声明::赵鑫设计本研究的方案,对稿件重要内容进行了修改;冯占起起草和撰写稿件,收集、分析和解释本研究数据;尚红磊、殷星、廖俊杰、沈艳勇、鲁钰、李思柯、张晓雪、王长浩收集、分析或解释本研究的数据,并对稿件重要内容进行了修改;尚红磊获得了河南省医学科技攻关计划联合共建项目资助;全体作者都同意发表最后的修改稿,同意对本研究的所有方面负责,确保本研究的准确性和诚信。


基金项目: 河南省医学科技攻关计划联合共建项目 LHGJ20190381
收稿日期:2024-01-28
接受日期:2024-04-29
中图分类号:R445.2  R542.2 
文献标识码:A
DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2024.05.020
本文引用格式冯占起, 尚红磊, 廖俊杰, 等. 多参数心脏磁共振在低龄儿童急性心肌炎中的诊断和短期随访价值[J]. 磁共振成像, 2024, 15(5): 126-133. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2024.05.020.

0 引言

       急性心肌炎通常是指病程小于1个月的心肌炎症性疾病[1, 2],可以由感染性和非感染性病因引起,其中病毒性心肌炎最为常见[3, 4, 5]。急性心肌炎的临床表现轻重不一,可以从无明显症状到心力衰竭甚至猝死,是儿童扩张性心肌病和心源性猝死的重要原因。我国儿童心肌炎的发病率尚不明确,文献报道儿童急性心肌炎在日本儿童群体中的年发病率约为3/100 000[1],由于部分患儿发病隐匿,儿童心肌炎的真实发病率和患病率可能被低估[6]。近年来随着新型冠状病毒(Corona Virus Disease 2019, COVID-19)肺炎[7]、COVID-19 mRNA疫苗[8]、白血病化疗药物[9]和免疫检查点抑制剂[10]等致病因素增多,儿童心肌炎的临床就诊率呈上升趋势。心内膜心肌活检(endomyocardial biopsy, EMB)是确诊急性心肌炎的“金标准”,但有创性和阴性检查率偏高限制了它的临床应用[3, 11, 12],而常规辅助检查(如心电图、血清学指标、超声心动图等)又缺乏特异性,因此儿童急性心肌炎的临床诊断具有很大挑战性。

       心脏磁共振(cardiac magnetic resonance, CMR)具有多序列、多参数、多平面扫描的优势,能够定量或定性分析心肌组织特征,从而无创评估心肌的炎性病理改变和心功能[4, 13]。2009年美国心脏病学会杂志(Journal of the American College of Cardiology, JACC)发布了CMR诊断心肌炎的路易斯湖标准(Lake Louise Criteria, LLC)[14],2018年LLC引入了mapping定量参数[15]。更新后的LLC在成人急性心肌炎中的应用价值已得到充分验证[15, 16, 17],而关于儿童心肌炎的相关研究较少且大多集中在大龄儿童[18, 19],目前国内外尚缺乏CMR在低龄儿童(≤8岁)急性心肌炎中的临床研究数据。2021年美国心脏协会(American Heart Association, AHA)在《儿童心肌炎的诊断和管理声明》中指出了CMR的重要价值[4],然而我国的儿童心肌炎诊疗指南或建议尚未明确将2018LLC纳入主要临床诊断依据。因此,本研究旨在探讨多参数CMR在低龄儿童急性心肌炎中的诊断和短期随访价值,为临床诊疗和相关研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究对象

       前瞻性纳入2022年1月至2024年2月就诊于郑州大学第三附属医院的60名急性心肌炎患儿(急性心肌炎组)和与之性别、年龄相匹配的30名非心肌炎患儿(对照组)。对照组是健康体检儿童或接受CMR检查以排除冠状动脉异常或心肌病的健康儿童。在缺乏病理金标准的情况下,本研究参照文献中的研究方法[16, 20, 21],采用最终出院诊断作为急性心肌炎的诊断标准。急性心肌炎组纳入标准:(1)年龄≤8岁;(2)符合中国《儿童心肌炎诊断建议(2018年版)》的临床表现、实验室及心电图等诊断依据[22];(3)CMR检查在发病后1个月内进行;(4)无其他可能影响心肌的心血管疾病。对照组纳入标准:(1)年龄≤8岁;(2)无既往心肌炎病史及其他可能影响心肌的心血管疾病;(3)超声心动图及磁共振检查无异常。急性心肌炎组和对照组共同排除标准:(1)具有CMR检查禁忌证;(2)具有其他影响心肌的全身性疾病;(3)临床资料及CMR数据不完整;(4)CMR图像质量不能满足诊断和后处理要求。

       本研究遵守《赫尔辛基宣言》,经郑州大学第三附属医院伦理委员会批准,批准文号:2022-251-01,全体受试者的监护人均签署了知情同意书。

1.2 临床资料采集

       所有受试者的临床资料在收集、整理过程中均进行加密处理,以保护受试者的隐私。收集所有受试者的年龄、性别等一般资料,以及入院时的平均心率、心电图和超声心动图结果[左心室射血分数(left ventricular ejection fractions, LVEF)、左心室短轴缩短率(left ventricular fractional shortening, LVFS)]、实验室检查结果[氨基末端B型利钠肽原(N-terminal pro-B-type natriuretic peptide, NT-proBNP)、高敏肌钙蛋白T(high-sensitivity troponin T, hs-TnT)或心肌肌钙蛋白I(cardiac troponin I, cTnI)、肌酸激酶同工酶(creatine kinase-MB, CK-MB)、肌酸激酶同工酶质量(CK-MB mass)、CMR检查前后3天内的血红细胞比容(hematocrit, HCT)]等资料。收集急性心肌炎组的病原学诊断结果和从发病到CMR检查的时间间隔。

1.3 CMR图像采集

       所有CMR图像均使用美国GE公司生产的3 T磁共振扫描仪(SIGNA, Pioneer)和16通道体部线圈进行采集。所有受试者均采用咪达唑仑注射液0.03~0.05 mg/(kg·h)联合盐酸右美托咪定注射液5~7 µg/(kg·h)持续静脉滴入进行镇静,采用心电触发技术、自由呼吸模式扫描,并使用运动校正减少呼吸运动伪影。扫描序列和参数如下:(1)左心室短轴位T2WI脂肪抑制黑血序列。从心底部到心尖部扫描5~8层,层厚8 mm,层间距2 mm,视野(field of view, FOV)330 mm×330 mm,矩阵256×174,重复时间(repetition time, TR)为2倍的R-R间隔时间,回波时间(echo time, TE)86 ms,反转角(flip angle, FA)107°。(2)左心室短轴位T2 mapping序列。扫描范围包括心尖部、心中部和基底部层面,共5~8层,层厚8 mm,层间距2 mm,FOV 330 mm×330 mm,矩阵128×128,TR为2倍的R-R间隔时间,TE 11 ms,FA 20°。(3)晚期钆增强(late gadolinium enhancement, LGE)序列。使用高压注射器(Tenessee-XD,上海欧利奇医疗器械有限公司,德国)以流率1.0~2.0 mL/s静脉注射0.20 mmol/kg钆喷酸葡胺注射液(北陆药业股份有限公司,北京,中国),延迟约5~10 min后开始扫描,短轴位扫描范围、层数与T2WI序列一致,二腔心、三腔心(左心室流出道)及四腔心分别扫描1~2层,层厚8 mm,层间距2 mm,FOV 340 mm×340 mm,矩阵192×192,TR 5.4 ms,TE 2.5 ms,FA 20°。(4)左心室短轴位T1 mapping序列。增强前采用改进的Look-Locker反转恢复序列(modified Look-Locker inversion recovery, MOLLI)扫描初始T1 mapping图像,扫描范围、层数、层厚、层间距与T2 mapping序列一致,FOV 320 mm×320 mm,矩阵128×128,TR 3.1 ms,TE 1.3 ms,FA 35°;延迟约10~12 min后采用相同序列扫描增强后T1 mapping图像。

1.4 图像分析

       使用CVI42软件(版本5.16.1,Circle cardiovascular imaging,加拿大)对图像进行分析。由两名具有5年以上CMR诊断经验的影像科医师(职称分别为主治医师和副主任医师)分析图像,两者意见不一致时,则由一名10年以上CMR诊断经验的主任医师会诊得出结论,所有分析者对临床病史和诊断不知情。LGE序列以左心室心肌出现视觉可见的非缺血性分布的高信号为阳性,依据AHA推荐的左心室心肌17节段划分法[23],记录患儿随访前后LGE累及心肌节段数量(图1)。在T2WI脂肪抑制序列上分析左心室心肌水肿和心包积液情况,当心肌存在视觉可见的高信号水肿区域时,于心肌高信号处手动勾画3个类椭圆形感兴趣区(region of interest, ROI),并于同层面距离心肌较近且信号均匀的骨骼肌区域勾画1个相似的ROI,计算心肌与骨骼肌信号强度比值的平均值,即T2信号比值;当心肌无视觉可见的水肿区域时,则在心尖部、心中部和基底部层面分别随机勾画3个形状大小相近的ROI,并于同层面距离心肌较近且信号均匀的骨骼肌区域勾画1个相似的ROI,最后计算T2信号比值的平均值(图2)。在T1 mapping序列上于心尖部、心中部及基底部层面手动勾画左心室心内膜(不包含乳头肌)和心外膜轮廓,逐相位进行调整,避开乳头肌和粗大的肌小梁勾画血池,软件拟合出T1 map图并计算左心室心肌的平均T1值(包括初始T1值和增强后T1值);输入受试者的HCT,软件拟合出心肌细胞外容积百分数(extracellular volume fraction, ECV)map图并计算左心室心肌的平均ECV值。使用同样的方法根据T2 mapping序列拟合出T2 map图并计算左心室心肌的平均T2值。本研究采用心内膜向外、心外膜向内分别偏移10%的方法最大限度减少血池和心包脂肪的部分容积效应[24]。所有勾画均避开有伪影的心肌,以减少其对测量结果的影响。

图1  LGE累及心肌节段分析示意图。1A:AHA推荐的左心室心肌17节段划分法示意图,红色圈代表短轴位基底部层面(共6个心肌节段),黄色圈代表短轴位心中部层面(共6个心肌节段),蓝色圈代表短轴位心尖部层面(共4个心肌节段),黑色区域代表心尖(第17节段);1B:1名4岁急性心肌炎患儿的LGE图像,图中黄色直线将心中部层面心肌划分为6个节段,其中有2个节段显示LGE阳性(红箭)。
图2  计算T2信号比值时勾画ROI的示意图。2A:当心肌存在视觉可见的水肿区域时勾画ROI的示意图,蓝色圈1~3为心肌水肿区的ROI,蓝色圈4为同层面骨骼肌的ROI;2B:当心肌无视觉可见的心肌水肿时勾画ROI的示意图,蓝色圈1~3为随机勾画的心肌ROI,蓝色圈4为同层面骨骼肌的ROI。AHA:美国心脏协会;LGE:晚期钆增强;ROI:感兴趣区。
Fig. 1  Schematic diagram of LGE analysis of involved myocardial segments. 1A: Schematic diagram of the AHA-recommended 17-segment division of the left ventricular myocardium, with the red circle representing the basal-short-axis slice (6 myocardial segments in total), the yellow circle representing the mid-short-axis slice (6 myocardial segments in total), the blue circle representing the apical-short-axis slice (4 myocardial segments in total), and the black area representing the apical segment (17th); 1B: A mid-short-axis slice image of the LGE sequence of a 4-year-old child with acute myocarditis, in which the yellow line divides the myocardium into six segments, two segments showing positive LGE (indicated by red arrows).
Fig. 2  Schematic diagram of the ROIs outlined when calculating the T2 signal ratio. 2A: Schematic representation of ROIs sketched when visually visible areas of edema are present in the myocardium, with blue circles 1-3 being ROIs for areas of myocardial edema, and blue circle 4 being ROIs for the same slice of skeletal muscle; 2B: Schematic diagram of the ROIs outlined when there is no visually visible area of myocardial edema in the myocardium, with the blue circles 1-3 being the randomly outlined ROIs of the myocardium and blue circle 4 being the ROI for the same slice of the skeletal muscle. AHA: American Heart Association; LGE: late gadolinium enhancement; ROI: region of interest.

1.5 统计学分析

       使用SPSS 26.0软件(IBM,Armonk,美国)、MedCalc软件(版本22.018,https://www.medcalc.org/)和R语言(版本4.3.1,https://www.r-project.org/)进行统计分析和绘图。采用Kolmogorov-Smirnov检验和Shapiro-Wilk检验分别对两组定量数据进行正态性检验,服从正态分布的定量数据以均数±标准差表示,差异性比较使用两独立样本t检验或校正t检验;不服从正态分布的定量数据以中位数(上下四分位数)表示,差异性比较使用Mann-Whitney U检验。定性数据采用频数(百分比)表示,差异性比较使用卡方检验或Fisher精确概率法。配对数据的比较使用配对t检验(符号秩检验)或二项分布计算精确P值。使用受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线评价单一和联合参数的诊断效能,根据Youden指数计算单一参数的最佳截断值。ROC曲线下面积(area under the curve, AUC)的差异性比较使用DeLong检验。参考既往研究方法[25],随机选取20例急性心肌炎组患儿和10例对照组儿童的CMR图像,两名医师对图像进行独立分析,对分析结果(包括左心室心肌LGE是否阳性、T2信号比值、初始T1值、ECV值和T2值)进行观察者间一致性分析,定性数据LGE结果采用Kappa一致性检验,Kappa值<0.20、0.20≤Kappa值<0.40、0.40≤Kappa值<0.60、0.60≤Kappa值<0.80、0.80≤Kappa值<1.00的一致性分别为较差、一般、中等、较强、强;其他定量数据采用组内相关系数(inter-class correlation coefficient, ICC)进行一致性检验,ICC<0.50、0.50≤ICC<0.75、0.75≤ICC<0.90、ICC≥0.90的一致性分别为较差、中等、较好、极好。两名医师对17例随访患儿初诊时LGE累及的心肌节段数进行独立评估,采用ICC对评估结果进行一致性检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

       两组患儿的性别、年龄、平均心率、心电图异常病例数和左心室功能(LVEF和LVFS)无明显差异(P>0.05)。急性心肌炎组NT-proBNP、hs-TnT或cTnI、CK-MB、CK-MB mass升高的病例数均高于对照组(P均<0.05),详见表1。有3例(5%)急性心肌炎患儿的LVEF和LVFS低于正常(即LVEF<55%、LVFS<28%[26])。有2例(3.3%)因暴发性心肌炎收入儿童重症监护病房治疗,经对症治疗、免疫治疗和机械循环生命支持等综合治疗后病情好转。有22例(36.7%)临床诊断为病毒性心肌炎。所有心肌炎患儿在心肌炎发病后30天内完成CMR检查,中位时间为9天,其中有17例(28.3%)超过14天,2例(3.3%)达30天。

表1  急性心肌炎组和对照组的临床资料和CMR数据比较
Tab. 1  Comparison of clinical information and CMR data between the acute myocarditis and the control group

2.2 CMR参数的差异性分析和一致性检验

       与对照组相比,急性心肌炎组的CMR参数测量值总体上均显著升高(P<0.001),详见表1图3~4。急性心肌炎组T2WI脂肪抑制图像上有40例(66.7%)可以观察到局灶或弥漫性高信号。有23例(38.3%)急性心肌炎患儿出现LGE阳性(对照组0例,P<0.001)。急性心肌炎组有7例(11.7%)出现少量心包积液,与对照组相比差异无统计学意义(P>0.05)。观察者间一致性分析显示:关于左心室心肌LGE分析结果的一致性强(Kappa值=0.92,P<0.001);测量初始T1值、T2值、ECV值、T2信号比值和分析LGE累及心肌节段数的一致性均为较好或极好(ICC=0.88、0.90、0.79、0.81、0.91,P均<0.001)。

图3  男,5岁,临床诊断为急性心肌炎。3A~3C:左心室短轴位T1 map、ECV map、T2 map图像示心中部层面心肌信号弥漫性增高,以前壁和前侧壁为著,初始T1值、ECV值、T2值分别为1275 ms、33%、55 ms;3D:左心室短轴位T2WI脂肪抑制图像示心中部层面前壁、前侧壁信号明显增高,T2信号比值为1.95。
图4  女,7岁,临床诊断为心律失常。4A~4D:短轴位T1 map、ECV map、T2 map、T2WI脂肪抑制图像未见异常信号,各参数对应的测量值分别为1134 ms、28%、51 ms、1.60。ECV:心肌细胞外容积百分数;LGE:晚期钆增强;2018LLC:2018版路易斯湖标准。
Fig. 3  A 5-year-old boy was clinically diagnosed with acute myocarditis. 3A-3C: The short-axis T1 map, ECV map, and T2 map images of the left ventricle show diffusely increased myocardial signal in the middle slice, with a predominance of the anterior and anterior lateral walls. The value of the native T1, ECV, and T2 are 1275 ms, 33%, and 55 ms, respectively; 3D: The short-axis T2WI fat-suppressed image showed that the signals of the anterior and anterior lateral walls of the left ventricular middle slice significantly increased, and the T2 signal ratio value is 1.95.
Fig. 4  A 7-year-old girl was clinically diagnosed with arrhythmia. 4A-4D: There is no abnormal signal in the T1 map, ECV map, T2 map, and T2WI fat-suppressed image of the short axis. The corresponding measured values of each parameter are 1134 ms, 28%, 51 ms, and 1.60, respectively. ECV: extracellular volume fraction; LGE: late gadolinium enhancement; 2018LLC: the 2018 version of the Lake Louise Criteria.

2.3 CMR单一和联合参数对低龄儿童急性心肌炎的诊断效能

       单一参数中,初始T1值、T2值、T2信号比值诊断低龄儿童急性心肌炎的AUC分别为0.917、0.889、0.839,DeLong检验显示三者之间差异无统计学意义(初始T1值vs. T2值:P=0.483,初始T1值vs. T2信号比值:P=0.102;T2值vs. T2信号比值:P=0.313);以相应的最佳截断值作为诊断标准时,初始T1值的敏感度和准确度最高,分别为81.7%和83.3%,特异度为86.7%。LGE的敏感度最低(38.3%),特异度最高(100.0%)(表2图5A)。

       根据2018版LLC的诊断标准将CMR参数进行联合,结合最佳截断值对所有受试者进行诊断,绘制联合参数的ROC曲线。在联合参数中,2018LLC、排除ECV的2018LLC、初始T1值联合T2值的AUC分别为0.933、0.917、0.892,DeLong检验显示三者之间差异无统计学意义(2018LLC vs.排除ECV的2018LLC:P=0.474;2018LLC vs.初始T1值联合T2值:P=0.119;排除ECV的2018LLC vs.初始T1值联合T2值:P=0.078),但2018LLC的敏感度和准确度更高,分别为90.0%和92.2%(表2图5B)。

图5  CMR单一参数(5A)和联合参数(5B)的ROC曲线。CMR:心脏磁共振;ROC:受试者工作特征;AUC:曲线下面积;ECV:心肌细胞外容积百分数;LGE:晚期钆增强;2018LLC:2018版路易斯湖标准。
Fig. 5  ROC curves for CMR single (5A) and combined (5B) parameters. CMR: cardiac magnetic resonance imaging; ROC: receiver operating characteristic; AUC: area under the curve; ECV: extracellular volume fraction; LGE: late gadolinium enhancement; 2018LLC: the 2018 version of the Lake Louise Criteria.
表2  CMR单一和联合参数对低龄儿童急性心肌炎的诊断效能
Tab. 2  The diagnostic efficacy of CMR single and combined parameters for acute myocarditis in young children

2.4 低龄儿童急性心肌炎的CMR短期随访结果

       初诊后有17例(28.3%)急性心肌炎患儿在1~6(3.71±1.65)个月进行了CMR随访复查,随访时患儿的临床症状基本消失,心肌酶检查结果全部正常化,随访前后CMR参数值对比见表3。与初诊时相比,初始T1值、ECV值、T2值、T2信号比值和符合2018LLC的病例数均显著降低(P均<0.001)。随访时有4例(23.5%)患儿的LGE完全消失,两组差异无统计学意义(P>0.05);但LGE累及心肌节段数整体上有所下降,差异具有统计学意义(P<0.05)。有1例患儿因急性心肌炎复发再次入院,CMR参数值均有不同程度的升高,LGE累及心肌节段数亦增加。

表3  低龄急性心肌炎患儿初诊和随访复查时的CMR参数对比
Tab. 3  Comparison of CMR parameters between initial diagnosis and follow-up in young children with acute myocarditis

3 讨论

       本研究基于CMR参数构建ROC曲线来评价多参数CMR在低龄儿童急性心肌炎中的诊断价值,通过对比随访前后CMR参数值来探讨其在低龄儿童急性心肌炎中的短期随访价值。结果发现,加入mapping定量参数的2018LLC的AUC为0.933,其敏感度和准确度最高;与初诊时相比,随访时初始T1值、ECV值、T2值、T2信号比值、LGE累及心肌节段数和符合2018LLC的病例数总体上均降低。既往研究多关注CMR在成人和大龄儿童急性心肌炎中的应用,本研究发现多参数CMR在低龄儿童(≤8岁)急性心肌炎的诊断和短期随访中具有一定价值,为CMR在低龄儿童急性心肌炎中的应用和推广提供参考。

3.1 CMR单一参数对低龄儿童急性心肌炎的诊断效能分析

       初始T1值对细胞内、外自由水含量增加和心肌纤维化较为敏感,因此可以通过测量心肌组织的T1弛豫时间对心肌炎进行评价;而ECV值则可定量反映细胞外水肿和心肌纤维化。相比于通过视觉评估T2WI序列的水肿高信号,T2信号比值为半定量值,在一定程度上减少了阅片者的主观性,但当骨骼肌同时发生炎症时,定量测定心肌T2弛豫时间的T2值则更具优势[15, 27]。此外,LGE可以反映心肌的坏死、纤维化以及心肌细胞外间隙的急性水肿[15]

       本研究发现以≥1.75作为截断值时,T2信号比值的敏感度高于通过视觉观察水肿高信号的敏感度,而初始T1值、T2值的敏感度、特异度和准确度均高于T2信号比值。尽管初始T1值的AUC为0.917,但其作为独立参数诊断急性心肌炎缺乏足够的特异性,因为多种疾病(如淀粉样变性、结节病等)均可导致心肌T1值的增加,因此需要在临床背景下进行多参数的综合诊断[19]。本研究计算出的最佳截断值与其他同类研究存在差异[18, 19],造成这种异质性的主要原因:一方面可能是不同研究的扫描设备、参数、对比剂和后处理软件有所不同,既往研究表明这些因素均可影响CMR参数[4, 28];另一方面可能是研究对象的年龄和性别构成不同[25, 29]。未来开展多中心、大数据研究以达成CMR专家共识或指南对于低龄儿童心肌炎的精准诊断具有重要意义。与KOTANIDIS等[16]和ISAAK等[19]的研究结果一致,本研究中ECV值的诊断效能偏低。一方面既往的研究发现ECV值与心肌纤维化之间具有强相关性[30],因此ECV值在轻症或急性期(心肌无或较少发生纤维化)可能正常,而重症或慢性期可能会增加;另一方面从ECV的计算公式[28]可以看出其对增强前后T1 mapping图像的匹配度要求很高,运动(呼吸、心跳、身体移动)和心律失常都会影响图像的配准以及曲线拟合,因此低龄儿童自由呼吸式扫描可能会影响其诊断效能。未来随着自由呼吸下多层图像采集[31]和三维成像[32]等技术的不断应用可能会提升ECV在低龄儿童心肌炎中的诊断效能。2017年国际心血管磁共振协会(Society for Cardiovascular Magnetic Resonance, SCMR)在共识声明中指出,计算ECV的HCT需要在采集图像前立即或在24 h内获取[28],但严格的时间限制可能会造成临床诊疗过程中采血次数增多,考虑到儿科临床工作的特殊性,本研究采用了检查前后3天内的静脉血HCT,SU等[33]的研究表明与CMR检查不在同一天的HCT仍然可用于ECV的测定,近期的一项国内研究也表明CMR检查前后7天内的HCT仍可用于计算ECV[34]。本研究中定性参数LGE的AUC仅为0.692,与WANG等[35]的研究结果一致,可能是以下原因所致:第一,可能是因为本研究急性心肌炎患儿的病情相对较轻;第二,镇静状态下扫描对LGE序列的图像质量可能有负面影响;第三,可能是低龄儿童的血液循环速度个体差异较大,延迟扫描时间很难准确把握,从而导致部分患儿的病变难以显示,因此低龄儿童LGE序列的延迟扫描时间可能需要进一步探索和研究。

3.2 CMR联合参数对低龄儿童急性心肌炎的诊断效能分析

       联合参数中2018LLC诊断低龄儿童急性心肌炎的敏感度和准确度最高,但2018LLC、排除ECV的2018LLC、初始T1值联合T2值的AUC差异无统计学意义(P<0.05),可能是样本量较小、选择偏倚所致。与ISAAK等[19]的研究结果一致,本研究发现初始T1联合T2值的诊断效能与2018LLC相当,这一结果为非增强CMR诊断低龄儿童急性心肌炎的深入研究提供了可能,未来随着影像组学和深度学习等技术的融合应用[36],可能给钆对比剂过敏和严重肾功能不全的患儿带来希望。ECV值在低龄儿童心肌炎中的诊断效能偏低,且应用难度较大,再加上排除ECV的2018LLC和2018LLC的诊断效能相当,可能为低龄儿童急性心肌炎初诊时CMR扫描方案的选择提供新的思路。

3.3 CMR对低龄儿童急性心肌炎的短期随访价值分析

       与初诊时相比,17例急性心肌炎患儿短期随访时的初始T1值、ECV值、T2值、T2信号比值、LGE累及心肌节段数和符合2018LLC的病例数总体上均降低(P<0.05),表明CMR能够监测低龄儿童急性心肌炎治疗后的病情变化。随访复查时,有6例患儿的ECV值仍高于截断值,首先可能是由于ECV值反映细胞外容积的变化,心肌间质水肿和纤维化均可以造成细胞外容积的增大,进而导致ECV值的增大,随着时间的延长,心肌水肿可以吸收消退,但纤维化不可逆,最终导致随访时ECV值仍高于正常值;其次,ECV值对增强前后mapping图像的匹配度要求很高,自由呼吸式扫描的测量值与真实值之间可能有一定误差。随访时有4例急性心肌炎患儿的LGE高信号完全消失,并且LGE累及心肌节段数整体上有所下降,一方面可能是因为初诊时LGE不仅代表心肌的坏死和纤维化,而且还反映了水肿和充血区域,随着时间的推移这些区域可能会恢复或减少[37];另一方面可能是心肌微瘢痕随着时间的推移而缩小,超出了CMR的分辨率[38]。AQUARO等[39]也发现约56%的成人急性心肌炎LGE可在半年后完全消失或范围缩小,而半年后持续存在的LGE与不良预后相关。因此,随访时影像医师详细描述LGE累及心肌节段的变化情况对临床评估预后具有重要价值。由于永久性心肌纤维瘢痕可能是室性心律失常或心源性猝死的触发因素,因此相比于急性心肌炎初诊时LGE的预后价值[40],随访时持续存在的LGE也具有一定研究价值。但遗憾的是,本研究中只对患儿进行了短期随访研究,CMR对低龄儿童急性心肌炎的长期随访价值仍需要进一步探索。

3.4 本研究的局限性

       本研究还存在一些局限性:首先,本研究是一项单中心对照研究,样本量较小,可能存在选择偏倚;其次,本研究中急性心肌炎的诊断标准采用临床诊断,而非病理金标准“心内膜心肌活检”;最后,本研究随访复查的患儿较少,未来需要更大队列的深入研究。

4 结论

       综上所述,多参数CMR对低龄儿童急性心肌炎具有良好的诊断效能,并且能够在短期随访时监测患儿治疗后的病情变化,为CMR在低龄儿童心肌炎中的临床应用和研究提供参考。

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