鄧巧，余劉玉，徐源蔚，徐紫謙，李為昊，孫家瑜，陳玉成*

1.四川大學(xué)華西醫(yī)院放射科，四川 成都 610041；2.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，四川 南充 637001；3.四川大學(xué)華西醫(yī)院心內(nèi)科，四川 成都 610041；*通信作者 陳玉成 chenyucheng2003@126.com

特發(fā)性炎性肌病（idiopathic inflammatory myopathy，IIM）由一組罕見的異質(zhì)性自身免疫性疾病組成，其常見亞型有多發(fā)性肌炎（polymyositis，PM）和皮肌炎（dermatomyositis，DM）[1-2]，IIM的發(fā)病率約為（5.4～21.5）/10萬[3-4]。IIM患者以骨骼肌、皮膚等受累為主要臨床表現(xiàn)，也可損害肺、腎臟、心臟等內(nèi)臟，其中心臟不良事件是IIM患者死亡的主要危險因素[5]，然而，僅約10%的IIM患者有臨床心臟受累癥狀，75%以上的患者為亞臨床心臟受累[2]，臨床對本病心臟受累早期診斷存在挑戰(zhàn)。因此，早期發(fā)現(xiàn)IIM患者心臟異常非常重要。

心臟磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）是臨床評估心血管異常的重要無創(chuàng)方法，能為患者提供重要的預(yù)后信息[6-7]，基于常規(guī)磁共振電影成像的應(yīng)變分析可以探測亞臨床心功能受累患者心臟整體和局部運動功能[8-9]異常。形變配準(zhǔn)算法（deformation registration algorithm，DRA）技術(shù)是在電影圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)行后處理，通過從像素到像素間追蹤心肌在整個心動周期中的位移，其整體和分層應(yīng)變分析有較好的復(fù)現(xiàn)性[10-11]。分層應(yīng)變有助于了解左心室不同肌層受損情況，為臨床早期診斷及干預(yù)心功能障礙提供有力依據(jù)，而亞臨床心功能受累的IIM患者左心室分層應(yīng)變特征尚不明確，有待進(jìn)一步探索。因此，本文基于心臟磁共振DRA應(yīng)變技術(shù)評估左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）保留的IIM患者左心室心肌分層應(yīng)變特征，并探討分層應(yīng)變特征在IIM患者亞臨床心臟損害中的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性納入2016年1月—2017年12月于四川大學(xué)華西醫(yī)院確診為既往無已知心血管疾病且射血分?jǐn)?shù)保留的PM/DM患者37例（研究組），所有患者均符合歐洲神經(jīng)肌肉中心研討會的PM或DM納入標(biāo)準(zhǔn)[12]。同時納入37例年齡、性別和心血管危險因素（如高血壓、糖尿病和吸煙）相匹配的健康志愿者作為對照，所有受檢者均完成CMR。排除標(biāo)準(zhǔn)：患有已知心血管疾病（如冠心病、心肌病、先天性心臟病、瓣膜性心臟病等）史；臨床心力衰竭或無癥狀LVEF降低（LVEF＜50%）的患者和志愿者；CMR過程中出現(xiàn)明顯心律失常的受檢者；有CMR禁忌證。本研究經(jīng)本院倫理委員會批準(zhǔn)（批號：2016355），所有受檢者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用西門子Tim Trio 3.0T MR掃描儀，專用心臟32通道相控陣線圈。檢查前對患者進(jìn)行呼氣末屏氣訓(xùn)練，患者取仰臥位，結(jié)合呼吸及心電門控，掃描序列使用穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動電影成像，掃描方位：從心臟基底部到心尖的連續(xù)短軸位及2、3、4腔長軸位。電影序列主要掃描參數(shù)：視野320～340 mm，TR 3.4 ms，TE 1.3 ms，翻轉(zhuǎn)角50°，矩陣256×144，層厚8 mm，時間分辨率42 ms。重建期相25。

1.3 圖像后處理分析

1.3.1 常規(guī)心功能測量 常規(guī)心功能分析使用專業(yè)后處理軟件Qmass 8.1。分別在心室收縮末期及舒張末期短軸電影圖像上手動勾畫左心室心肌內(nèi)、外膜邊界，乳頭肌和肌小梁排除在外。軟件自動計算左心室舒張末期容積、左心室收縮末期容積、LVEF、左心室心肌質(zhì)量，左心室容積指數(shù)和心肌質(zhì)量指數(shù)分別計算為左心室容積與體表面積的比值以及左心室心肌質(zhì)量與體表面積的比值。

1.3.2 左心室心肌應(yīng)變分析 將電影圖像導(dǎo)入基于DRA原型應(yīng)變分析的專用軟件TrufiStrain 2.0（Siemens），分別在心室短軸基底、中部、心尖層面及4腔長軸圖像上勾畫心內(nèi)外膜邊界，軟件自動追蹤至整個心動周期。徑向應(yīng)變參數(shù)及周向應(yīng)變參數(shù)在短軸位上獲取，縱向應(yīng)變參數(shù)在長軸位上獲取，依據(jù)所占心肌比例的33.3%及66.6%兩條線將心肌分為內(nèi)膜下、中層、外膜下3層，分別獲得3個方向的分層應(yīng)變值（圖1）；周向應(yīng)變跨壁梯度（CSGendo-epi）計算為心肌內(nèi)膜與外膜之間的應(yīng)變差；縱向應(yīng)變梯度（LSGbase-apex）計算為基底到心尖之間的應(yīng)變差[10,13]。具體應(yīng)變參數(shù)：整體徑向應(yīng)變（global radial strain，GRS）、整體周向應(yīng)變（global circumferential strain，GCS）、整體縱向應(yīng)變（global longitudinal strain，GLS），以及GRS、GCS、GLS對應(yīng)內(nèi)膜、中層、外膜應(yīng)變（CS/RS/LSsub-endo/mid/sub-epi）、周向應(yīng)變梯度（CSGendo-epi）、縱向應(yīng)變梯度（LSGbase-apex）。

圖1 心肌分層示意圖。A：左心室內(nèi)膜下心肌偽彩圖；B：左心室中層心肌偽彩圖；C：左心室外膜下心肌偽彩圖

1.3.3 重復(fù)性驗證 由2名具有3年以上心臟后處理經(jīng)驗的中級職稱技師采用盲法進(jìn)行測量。其中1名操作者對所有受檢者圖像進(jìn)行圖像后處理，間隔1個月左右在所有受檢者中抽取20例進(jìn)行組內(nèi)重復(fù)性測量；另1名操作者對此20例受檢者進(jìn)行組間重復(fù)性測量。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 21.0及MedCalc 13軟件，正態(tài)分布的連續(xù)變量以±s表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；非正態(tài)分布的連續(xù)變量以M（Q1，Q3）表示。計數(shù)資料以例（%）表示，采用χ2檢驗或Fisher精確概率法比較。采用受試者工作特征（ROC）曲線分析整體應(yīng)變和梯度應(yīng)變參數(shù)對PM/DM的診斷效能。一致性檢驗以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）及組間變異系數(shù)（COV）表示。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 臨床特點 37例患者中，PM 16例、DM 21例，其中男19例、女18例，年齡31～79歲，平均（48±13）歲。PM/DM患者的平均LVEF為（64.1±7.4）%。兩組受檢者年齡、體重指數(shù)、心率等差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。35例（95%）對稱性四肢無力，24例（65%）患有皮疹，29例（54%）肌痛，14例（38%）吞咽困難，14例（38%）肺部纖維化。6例（16%）CMR延遲強化陽性。35例CMR檢查時接受類固醇治療，18例（49%）接受氨甲蝶呤治療，10例（27%）和15例（41%）分別接受環(huán)磷酰胺和氯喹治療。

表1 研究組與對照組一般資料比較（±s）

表1 研究組與對照組一般資料比較（±s）

項目研究組（n=37）對照組（n=37）t值P值年齡（歲） 48±13 48±13 0.120 0.905體重指數(shù)（kg/m2）22.8±3.0 23.1±2.9－0.4400.658收縮壓（mmHg） 120.6±13.9 122.5±14.4 －0.552 0.583舒張壓（mmHg）77.9±7.5 79.6±8.1－0.9130.364心率（次/min） 76.5±9.7 74.1±7.2 4.628 0.381

2.2 左心室常規(guī)功能及整體應(yīng)變參數(shù) 研究組與對照組LVEDVi、左心室收縮末期容積指數(shù)、左心室心肌質(zhì)量指數(shù)、LVEF比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P均＞0.05），研究組GRS、GCS和GLS絕對值低于對照組（P＜0.001），見表2。

表2 研究組與對照組常規(guī)功能參數(shù)及整體應(yīng)變參數(shù)比較（±s）

表2 研究組與對照組常規(guī)功能參數(shù)及整體應(yīng)變參數(shù)比較（±s）

注：LVEF為左心室射血分?jǐn)?shù)，GRS為整體徑向應(yīng)變，GCS為左心室周向應(yīng)變，GLS為左心室縱向應(yīng)變

參數(shù)研究組（n=37）對照組（n=37）t值P值左心室舒張末期容積指數(shù)（ml/m2）76.7±13.1 71.7±10.8 1.178 0.185左心室收縮末期容積指27.3±7.7 25.6±7.6 1.009 0.753數(shù)（ml/m2）LVEF（%） 64.1±7.4 64.1±6.9 －0.031 0.975左心室心肌質(zhì) 量 指 數(shù)48.7±9.4 48.8±8.3 0.969－0.039（g/m2）GRS（%） 35.6±9.9 40.4±9.0 －2.144 0.035 0.018 GLS（%） －13.7±2.2 －14.9±2.1 2.435 0.017 GCS（%）－16.5±2.9－17.9±2.2 2.432

2.3 左心室分層應(yīng)變及應(yīng)變梯度 研究組基底平面RSsub-endo顯著低于對照組（P=0.015），而左心室中部、心尖層面的RSsub-endo以及3個層面的RSmid、RSepi差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。對于周向應(yīng)變，研究組心室3個平面的CSsub-endo均低于對照組（P均＜0.05），而左心室3個平面的CSmid及CSepi差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P均＞0.05）。在縱向應(yīng)變中，與對照組比較，研究組基底部LSsub-endo、LSmid、LSepi均較低（P均＜0.05）。而心室中部和心尖部的內(nèi)膜下、中層、外膜下差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）。研究組CSGendo-epi、LSGbase-apex低于對照組（P＜0.001），見表3。

表3 研究組與對照組各分層應(yīng)變參數(shù)及應(yīng)變梯度比較（±s）

表3 研究組與對照組各分層應(yīng)變參數(shù)及應(yīng)變梯度比較（±s）

注：RSsub-endo為內(nèi)膜下徑向應(yīng)變，RSmid為中層徑向應(yīng)變，RSepi為外膜徑向應(yīng)變，CSsub-endo為內(nèi)膜下周向應(yīng)變，CSmid為中層周向應(yīng)變，CSepi為周向外膜應(yīng)變，LSsub-endo為內(nèi)膜下縱向應(yīng)變，LSmid為中層縱向應(yīng)變，LSepi為外膜徑向應(yīng)變

參數(shù)研究組（n=37）對照組（n=37）t值P值心室基底層面分層應(yīng)變RSsub-endo 28.0±10.1 33.8±9.6－2.493 0.015 RSmid 38.3±12.8 43.3±9.6－1.875 0.065 RSepi 41.2±13.3 46.4±9.9－1.891 0.063 CSsub-endo －17.3±3.9－20.8±2.4 4.575＜0.001 CSmid －16.5±3.3－17.6±2.0 1.725 0.090 CSepi －14.0±3.2－14.3±1.8 0.399 0.692 LSsub-endo －20.0±5.7－24.9±3.5 4.381＜0.001 LSmid －22.2±3.4－24.8±3.7 3.148 0.002 LSepi －22.4±2.7－24.1±3.7 2.260 0.027心室中部分層應(yīng)變RSsub-endo 39.9±13.9 42.2±13.1－0.733 0.466 RSmid 41.0±13.1 46.7±12.5－1.927 0.058 RSepi 40.2±13.8 44.7±11.4－1.515 0.134 CSsub-endo －18.1±4.0－19.9±3.0 2.232 0.029 CSmid －15.7±3.6－16.8±2.6 1.481 0.143 CSepi －13.4±3.4－13.7±2.4 0.292 0.771 LSsub-endo －11.2±3.7－12.5±4.6 1.248 0.203 LSmid －10.9±3.7－12.4±4.7 1.485 0.142 LSepi －12.0±4.2－12.1±5.3 0.144 0.886心尖分層應(yīng)變RSsub-endo 36.4±13.0 32.9±12.7 1.168 0.244 RSmid 39.6±14.2 38.0±12.6 0.503 0.617 RSepi 39.7±14.1 39.2±11.9 0.166 0.868 CSsub-endo －19.9±5.3－23.1±4.1 2.901 0.005 CSmid －18.4±4.2－19.9±3.6 1.584 1.118 CSepi －15.8±3.9－16.7±3.3 1.090 0.280 LSsub-endo －13.8±4.1－13.1±3.1－0.803 0.425 LSmid －13.0±4.1－12.5±3.5－0.586 0.560 LSepi －11.6±3.9－11.4±3.6－0.239 0.812應(yīng)變梯度CSGendo-epi 4.0±1.7 6.4±1.5－6.269＜0.001 LSGbase-apex 6.0±6.1 12.3±4.7－4.929＜0.001

2.4 整體應(yīng)變值和應(yīng)變梯度值的診斷效能 GRS、GCS、GLS、CSGendo-epi、LSGbase-apex鑒別PM/DM與對照組的ROC曲線下面積分別為0.606、0.646、0.630、0.855、0.776，其中CSGendo-epi曲線下面積最大，LSGbase-apex次之（圖2）。分別將對照組GRS、GCS、GLS、CSGendo-epi、LSGbase-apex值的95%界值作為參考值（GLS為27.33%，GCS為13.68%，GLS為11.38%，CSGendo-epi為3.49%，LSGbase-apex為3.39%）進(jìn)行比較，結(jié)果顯示8例（22%）PM/DM患者的GRS、GCS和GLS低于95%界值；17例（46%）和14例（38%）PM/DM患者的CSGendo-epi和LSGbase-apex分別低于95%界值。

圖2 各應(yīng)變參數(shù)鑒別PM/DM的ROC曲線。GCS為整體周向應(yīng)變，GRS為整體徑向應(yīng)變，GLS為整體縱向應(yīng)變，LSGbase-apex為縱向基底-心尖應(yīng)變梯度，CSGendo-epi為周向內(nèi)-外膜應(yīng)變梯度

2.5 可重復(fù)性驗證 觀察者內(nèi)及觀察者間具有較好的一致性（ICC均＞0.95，表4）。

表4 各應(yīng)變參數(shù)組間及組內(nèi)一致性驗證

3 討論

本研究基于CMR的DRA應(yīng)變分析探討亞臨床心臟受累的PM/DM患者心肌分層應(yīng)變特征，獲得以下重要發(fā)現(xiàn)：首先，在LVEF保留的情況下，與對照組比較，PM/DM患者的整體應(yīng)變值降低；其次，在PM/DM患者中，周向和縱向的心肌力學(xué)受損在基底層的心內(nèi)膜下層最為明顯，其中以周向的內(nèi)膜下應(yīng)變受損最為明顯。與對照組比較，PM/DM患者的CSGendo-epi、LSGbase-apex顯著降低，且分層應(yīng)變梯度對PM/DM患者有較好的診斷效能。

3.1 IIM患者整體應(yīng)變值改變 PM/DM主要累及橫紋肌，其主要病理改變?yōu)榧±w維腫脹，橫紋肌變性、壞死、消失，肌漿透明化，肌纖維細(xì)胞核增多，肌肉內(nèi)炎癥細(xì)胞浸潤等慢性、非化膿性改變[14-15]。而心肌細(xì)胞屬于有橫紋的不隨意肌，PM/DM病變的心臟受累表現(xiàn)主要有心律不齊、心肌特異性炎癥、肌無力性心功能不全等[16]。盡管LVEF為心功能評估的重要指標(biāo)，且在心血管疾病預(yù)后評價中具有重要作用，但隨著檢查及后處理技術(shù)的發(fā)展，部分患者射血分?jǐn)?shù)正常的情況下存在心肌力學(xué)機(jī)制異常改變[17]。CMR應(yīng)變評估可以早期評估高血壓性心臟病[18]、肥厚性心肌病[19]、心臟淀粉樣變[20]等疾病早期心臟力學(xué)改變，且可以作為射血分?jǐn)?shù)保留性心力衰竭不良心血管事件的重要預(yù)測因子[21]。本研究納入無臨床心力衰竭癥狀及射血分?jǐn)?shù)保留的IIM患者，觀察PM/DM患者發(fā)生臨床心功能衰竭之前心肌力學(xué)在CMR中的表現(xiàn)，與健康對照組相比，PM/DM患者整體徑向、周向、縱向應(yīng)變值顯著降低，與以往研究結(jié)果一致[22-23]。PM/DM心肌細(xì)胞受累時，不僅心肌本身舒縮異常（橫紋肌受損）[24]，而且心肌細(xì)胞受損纖維化或細(xì)胞間質(zhì)增加均可使心肌細(xì)胞對交感神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的反應(yīng)性降低，最終導(dǎo)致心肌細(xì)胞對Ca2+的攝取能力降低，從而導(dǎo)致心肌力學(xué)機(jī)制異常改變[25]。本研究隊列中PM/DM患者LVEF正常，GRS、GCS、GLS均顯著減低，提示PM/DM患者在射血分?jǐn)?shù)降低之前存在心肌力學(xué)機(jī)制改變，整體應(yīng)變參數(shù)可早于LVEF察覺PM/DM患者心肌運動異常。

3.2 IIM患者分層應(yīng)變結(jié)果 Buckberg等[26]研究發(fā)現(xiàn)，心臟由復(fù)雜的、獨特方向走行的心肌纖維螺旋纏繞組成，且內(nèi)外心肌纖維走行不同，這種特殊的結(jié)構(gòu)便于心臟做扭轉(zhuǎn)運動，完成血液循環(huán)。通過分析不同疾病狀態(tài)下心肌分層運動特征，便于了解不同疾病心臟受累的病理機(jī)制。既往研究中，應(yīng)用超聲心動圖對自身免疫性疾病患者進(jìn)行分層應(yīng)變測量，但缺乏與正常受檢者的比較[27]。本研究中，與正常對照組相比，PM/DM患者最明顯的心肌應(yīng)變損傷發(fā)生在基底心內(nèi)膜下，表現(xiàn)為基底內(nèi)膜下周向應(yīng)變和縱向應(yīng)變降低；另外，兩組周向內(nèi)-外膜應(yīng)變梯度、縱向基底-心尖應(yīng)變梯度均存在顯著差異。既往在使用斑點追蹤超聲心動圖的多層應(yīng)變研究中，發(fā)現(xiàn)蒽環(huán)類藥物治療后的兒童癌癥患者[28]和法洛四聯(lián)癥修復(fù)術(shù)后患者中[29]，心肌應(yīng)變損傷從心內(nèi)膜延伸到心外膜以及存在從心底到心尖的梯度差異。對于IIM患者，可能由于疾病累及心臟造成心肌特異性炎癥及繼發(fā)和加速冠狀動脈粥樣硬化引起心內(nèi)膜下改變[24]。

3.3 應(yīng)變參數(shù)的診斷效能 ROC曲線分析結(jié)果顯示，在GCS、GRS、GLS、CSGendo-epi及LSGbase-apex中，CSGendo-epi具有最佳診斷效能（曲線下面積0.855），其次為LSGbase-apex（曲線下面積0.776）。在觀察心肌力學(xué)機(jī)制異常改變時，應(yīng)變梯度能更好地詮釋心肌復(fù)雜的運動機(jī)制，以往研究顯示：跨壁應(yīng)變梯度有助于理解心肌運動機(jī)制，且跨壁應(yīng)變梯度比整體應(yīng)變參數(shù)的穩(wěn)健性更好[13]。從基底到心尖的應(yīng)變梯度規(guī)律同樣具有一定的臨床意義，如心臟淀粉樣變等表現(xiàn)出縱向從基底到心尖遞增的應(yīng)變梯度，即心尖保留的特點[30-31]。此外，在該研究中，以健康志愿者應(yīng)變參數(shù)GCS、GRS、GLS、CSGendo-epi、LSGbase-apex的95%界值作為參考，發(fā)現(xiàn)PM/DM患者的CSGendo-epi和LSGbase-apex超過健康對照組對應(yīng)應(yīng)變參數(shù)95%界值的病例數(shù)分別占46%和38%，而GRS、GCS、GLS均占22%，同樣表明CSGendo-epi、LSGbase-apex的診斷效能優(yōu)于GCS、GRS、GLS，分層應(yīng)變分析中的應(yīng)變梯度參數(shù)在評估亞臨床心功能受累時具有獨特的價值。

3.4 研究的局限性 首先，這是一項無預(yù)后結(jié)果數(shù)據(jù)的橫斷面研究，因此這些參數(shù)在理解PM/DM患者心力衰竭或心臟事件進(jìn)展方面的價值仍需確定。其次，本研究樣本量較小，需要進(jìn)行額外的研究以確認(rèn)研究結(jié)果。最后，盡管TrufiStrain軟件與特征跟蹤和斑點跟蹤應(yīng)變軟件顯示出優(yōu)越的重復(fù)性和更好的相關(guān)性，但目前仍然缺乏與tagging及Dense序列的驗證。

綜上所述，PM/DM患者基底部心內(nèi)膜下應(yīng)變低于對照組；CS跨壁應(yīng)變梯度和LS縱向應(yīng)變梯度對PM/DM患者亞臨床心肌功能障礙的檢出率高于整體應(yīng)變。該發(fā)現(xiàn)有助于早期識別PM/DM患者的心肌功能障礙。