刘新峰 马海彦 王荣品 曾宪春 刘江勇 王少彧 王丽慧熊真亮

1贵州省人民医院放射科（贵阳550002）；2贵州省智能医学影像分析与精准诊断重点实验室（贵阳550002）；3西门子医疗系统有限公司磁共振事业部（上海201318）；4贵州大学计算机与应用科学学院（贵阳550002）

病毒性心肌炎（virus myocarditis，VMC）主要由呼吸道病毒、肠道病毒感染等引起的心肌组织的非特异性炎症，其病理改变包括心肌组织水肿、变性、坏死及纤维化等，病变形式可为局限性，亦可为弥漫性［1］，目前大多数可治愈，但少部分患者易因诊断不明确、病情反复诱发慢性心肌炎、心力衰竭等［2］，目前常规诊断方法主要是从临床表现、心电图、超声并结合实验室检查综合诊断，但这些诊断方法并不能从心肌炎病理生理微观改变进行分析。T1值是心肌的固有属性，新近出现的纵向弛豫时间定量（T1 mapping）成像可以对心肌T1 值进行精准测量［3］，从而在微观领域对患者病理变化进行评估。因此，本研究利用T1 mapping对急性VMC组织特征进行研究并对其的诊断效能进行探讨。

1 对象与方法

1.1 研究对象 回顾性收集2016年7月至2018年6月在在我院根据临床症状、心电图、MR、实验室检查临床诊断为急性VMC 并住院治疗的患者27 例，其中男15 例，女12 例，年龄18～71 岁，平均（43.96 ± 15.88）岁，招募性别及年龄无差异健康志愿者14 例（男女各7 例），年龄19～69 岁，平均（42.17 ± 16.87）岁。所有患者临床发病时或发病前1～3 周均有病毒感染史，经实验室检查均查找到相关病毒，给予相应的心肌炎治疗措施，结合住院观察及出院随访，均取得良好的治疗效果，依据中华医学会及参阅欧洲放射学诊断标准［4］，“凡不具备VMC 确诊依据（未做心内膜活检），应给予必要的治疗或随诊，根据病情变化，确诊或除外心肌炎”来确诊为急性病毒性心肌炎。纳入标准［5］：（1）经询问无磁共振检查禁忌证；（2）经体格检查及实验室检查等排除贫血、心脏疾病及肝肾疾患等。本研究经我院伦理委员批准实施。

1.2 研究方法 扫描在西门子1.5Aera 磁共振成像仪下完成，线圈采用18 通道体线圈，采用磁共振自带心电门控板，受检者取仰卧位，扫描前对其行屏气训练并告知扫描过程中的注意事项。扫描序列包括：冠矢横状定位像，标准两腔、四腔、短轴位、增强前后T1 mapping 图像及延迟序列。短轴位采集5～7 层，采用改良Look⁃Locker MOLLI（Modified Look⁃Locker inversion recovery，MOLLI）序列逐层复制进行增强前T1 mapping 扫描。经肘静脉以流量1～1.5 mL/s 注入Gd⁃DTPA（江苏恒瑞），剂量为0.2 mmol/kg，记录时间，待注射对比剂完成10 min 后行增强后的T1 mapping 及延迟扫描，扫描参数见表1。

表1 增强前后T1mapping 序列扫描参数Tab.1 Scanning parameters of T1mapping sequences for pre and post enhancement

1.3 图像后处理及计算 测量由两位高年资主治医师采用双盲法分析测量，取其平均值：（1）先将增强前心肌图像输入到Syngo MRWP 后处理工作站，对短轴位图像采用人工勾画方式逐层测量心肌T1 值，取其平均值作为心肌T1 值，同样方法测量血池平均T1 值（图1a⁃c）；（2）再将增强后图像输入到后处理工作站，同样方法测量增强后心肌T1值及血池T1 值（图1d）。

图1 T1 mapping 图像结果Fig.1 Image results T1 mapping

细胞外容积分数（myocardial extracellular vol⁃ume fraction，ECV）值计算，将测得心肌、血池T1值输入以下公式：ECV=（1/MT1post⁃1/MT1pre）/（1/BT1post⁃1/BT1pre）×（1⁃HCT）［6］。MT1post=心肌增强后T1 值，MT1pre=心肌增强前T1 值，BT1post=血池增强后T1 值，BT1pre=血池增强前T1 值，HCT=血细胞比容。

1.4 统计学方法 采用SPSS 19.0 软件进行统计分析，计量资料采用均数±标准差表示，采用独立样本t检验分别比较病例组与对照组心肌增强前后平均T1 值及ECV 值的差异，构建受试者工作特征（ROC）曲线，分析增强前T1、ECV 区分病例组与对照组的曲线下面积（AUC）并计算增强前T1、ECV 区分两组的敏感性、准确性等。以P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 病例组与对照组基本测量资料比较 心肌增强 前 后T1 值 分 别 为（1 276.64 ± 141.01）ms 和（382.71±39.17）ms，心肌增强前平均T1值大于对照组，增强后平均T1 值均小于对照组，病例组ECV 值（48.15±8.52）%大于对照组（均P＜0.05），见表2。

表2 对照组、病例组增强前后T1 值及ECV 值资料对比Tab.2 Comparison of T1 value of pre and post myocardial enhancement and ECV value in control group and case group

2.2 增强T1、ECV 值诊断效能评价 通过计算约登指数（灵敏度与特异度之和减1）获得最佳截点，增强前心肌平均T1 值、ECV 最佳截点分别为1 101.5 ms、37.5%，其区分病例组与对照组的AUC值分别为0.931、0.970（图2），增强T1 鉴别急性心肌炎组与对照组敏感性、特异性及准确性分别为88.9%、92.9%、92.7%，ECV 值鉴别急性心肌炎组与对照组敏感性、特异性及准确性均在90%以上，分别为92.6%、92.9%、95.1%。

图2 ROC 曲线图Fig.2 The ROC curves for distinguishing the two groups

3 讨论

3.1 T1 mapping 原理 T1mapping 技术大都利用平衡稳态自由进动技术，通过反转或饱和脉激发后，在不同心动周期同一时相不同的反转或恢复时间下采集信号，利用函数计算出相应的T1 恢复曲线，进而得到T1 值［7⁃8］。本研究采用改良的MOLLI 序列采集图像，逐体素均由T1 值进行编码，因此，可以基于体素水平对心肌的组织特征进行分析。而且改良的MOLLI 序列较标准的Look⁃Locker 序列扫描时间明显缩短，并可减轻因呼吸、心律失常等引起的伪影。

3.2 T1 mapping 及ECV 技术在急性病毒性心肌炎应用 T1值是心肌组织的固有属性，未注入对比剂前心肌组织纵向驰豫时间称为增强前T1 值，其数值反映的是心肌细胞及细胞外间质成分及含量。当心肌细胞发生炎性损伤时，细胞膜通透性改变，心肌细胞就会出现水肿，同时细胞间质胶原成分也会增加，增强前T1值就会相应增加［9］。本研究中心肌增强前平均T1 值为（1 276.64 ± 141.01）ms，明显高于对照组，这与国内外研究具有较好的一致性。刘钢等［5］比较了25 例急性心肌炎患者与25 例志愿者，急性心肌炎组各节段T1 值大于志愿者组，JULIANE 等［10］利用T1 mapping 技术定量分析急性心肌炎组、心肌炎愈合期与正常组指出，急性心肌炎组短轴位初始T1 值大于健康组，心肌炎愈合期与健康组初始T1 值无明显差异性。BOH⁃NE 等［11］研究进一步比较了长轴位心肌增强前T1值，急性心肌炎组高于对照组。另外，本研究增强后心肌平均T1 值小于对照组，增强后心肌T1 值是注射造影剂间隔10 min 后采集心肌T1 值，一般情况，造影剂因在病变组织中存留时间延长而排空延迟，造影剂使邻近质子的驰豫加快，T1 值相应下降。但增强后心肌T1 值受受检者肾功、脂肪含量、血细胞比容及造影剂类型等影响较大，因此，国内外学者进一步研究了ECV。

ECV 是一种基于T1 mapping 技术的更加稳定的定量指标，其定义为细胞外间质容积与心肌组织容积的比值，采用百分比表示［12］。它降低了序列、场强、血细胞比容等对T1 值影响。研究表明［13］包括心肌水肿、淀粉样病变、心肌纤维化在内的引起细胞外间隙增宽的病变都可以引起ECV 值增加。目前，ECV 主要临床用来鉴别急慢性心肌梗死，定量分析肥厚型心肌病、扩张型心肌病等，在急性病毒性心肌炎研究较少。病毒性心肌炎病理改变包括炎性细胞浸润、心肌细胞及间质水肿、坏死，纤维化等。病毒侵犯第1 天就会引起心肌水肿，在病变2～3 周，水肿达到高峰，后期可引起纤维化病变。因此，本研究急性心肌炎组受心肌水肿、心肌间质胶原纤维增加的影响，平均ECV 值明显大于对照组。

3.3 T1 mapping 及ECV 技术在急性病毒性心肌炎中的诊断效能 目前对急性病毒性心肌炎的诊断，心内膜心肌活检具有有确定性意义，但操作较复杂，有一定的危险性，国内外医院均极少开展。新近出现的T1 mapping 技术可以定量分析心肌炎性损伤程度，对于急性病毒性心肌炎诊断具有一定的价值。BOHNEN 等［14］采用T1 mapping 技术前瞻性研究急性心肌炎病理生理机制结果表明，增强前T1 值、ECV 值区分心肌炎和健康对照组AUC可达0.97、0.93，而且该技术还可以用来鉴别心肌炎急性期、愈合期。刘钢等［15］采用T1 mapping、T2 mapping 技术联合诊断急性心肌炎敏感性、准确性为90.5%、95.5%；FERREIRA 等［16］定量分析心肌炎患者纤维化研究指出，T1 mapping 技术诊断准确性优于T2WI、LGE，也达90%以上，远高于T2WI、EGE、LGE 技术联合诊断急性心肌炎的准确性［17］；RADUNSKI 等［18］对ECV 技术联合LGE 诊断心肌炎也做了相关研究，其准确性在90%以上。本研究采用增强前心肌平均T1 值鉴别急性心肌炎组与对照组敏感性、特异性及准确性分别为88.9%、92.9%、92.7%，ECV 值鉴别急性病毒性心肌炎组与对照组敏感性、特异性及准确性也在90%以上，而且该方法操作简单，无辐射，仅需一次MR 检查就能实现，大大缩短了临床诊断周期，因此T1 map⁃ping 技术在诊断急性病毒性心肌炎中具有较大诊断价值。

本研究不足之处在于样本量偏小，未进行横断面分析，如性别、年龄是否与心肌T1 值有关，而且本研究主要采用心肌平均T1 值进行分析，未对更为精确的17 节段段进行分析，另外，本研究由于是采用兴趣区法测量T1 值，可能会受到部分容积效应（心肌血池交界等）的影响，精准度略有下降。同时，本研究仅对增强前T1 值及ECV 值诊断急性VMC 诊断效能分别进行了计算，未对联合两种方法的诊断进行统计学分析。下一步将加大样本量的收集，对急性心肌炎进行更为细致、精准的研究。

T1 mapping 和ECV 技术的临床应用已经开展一段时间，它为我们研究病变的组织特征提供了新的定量手段，可以对病变部位细胞内及细胞间质病理过程进行监测，为疾病的早期诊断、有效治疗及疗效评估提供依据。随着新技术进一步研究，如采用压缩感知技术T1 mapping 序列可以大大减少扫描时间，对心律不齐及无法屏气的患者检查成为可能，3D mapping 技术可一次扫描采集整个心脏数据，进而从整体对病变的分布及组织特征进行分析等，因此，随着科技的发展，T1 map⁃ping 和ECV 技术将在临床的应用将会更加广泛，更加精准。