新型冠狀病毒肺炎心血管并發癥的影像學研究進展

張天悅 吳興強 陳天武 李睿

新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）可直接侵犯心血管系統，造成危重病人的心肌生物標志物水平增加，加重心臟病病人的心力衰竭，進而病死率升高[1]。COVID-19 病人發生心血管并發癥往往與預后不良有關，早期診斷、早期干預有望改善病人預后。心臟 MR（cardiovascular magnetic resonance， CMR）、超聲心動圖、CT 血管成像等無創性影像檢查在診斷病人心肌損害、評估心血管損害程度和判斷預后方面發揮著重要的作用。本文就COVID-19 引起的心血管并發癥的病理機制及影像學表現予以綜述。

1 COVID-19 心血管并發癥的病理機制

相對于其他病毒感染，COVID-19 心血管并發癥的死亡風險高，但具體病理生理機制尚不明確[2]。目前研究[1-3]認為心血管系統損傷潛在發病機制主要包括：①病毒直接損傷。新型冠狀病毒（SARSCoV-2）通過刺突蛋白與人體內血管緊張素轉換酶-2 受體結合，由此進入心肌細胞并破壞心肌細胞。同時，心臟產生的肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）與c-Me（tT 淋巴細胞上的一種HGF 受體）相結合可引發初始T 淋巴細胞移至心臟，隨后病毒抗原通過抗原呈遞細胞激活T 淋巴細胞。這一過程引發CD8+T 淋巴細胞移至心肌細胞，并通過細胞介導的細胞毒性引起心肌炎癥，直接導致心肌損傷。②細胞因子風暴。病毒感染會使病人免疫反應失調，引起促炎性細胞因子的過度釋放、巨噬細胞和粒細胞的聚集，從而發生全身性的嚴重炎癥，導致心肌損傷；而全身炎癥誘導的細胞因子釋放也是導致COVID-19 相關的嚴重并發癥和高死亡率的主要原因之一。COVID-19 病人的心肌生物標志物水平、C 反應蛋白和降鈣素原水平較高，也表明心肌損傷與炎癥反應相關。③缺氧介導及心肌氧供需失衡。病毒還可引起低氧血癥和血管收縮，導致心肌供氧不足。機體感染SARS-CoV-2 后，代謝增加，心臟負荷加大，心肌氧需求量存在供需不匹配，亦會導致病人持續性的心肌缺血，加重心肌損傷。④凝血異常。由COVID-19 觸發的凝血異常也可能導致深靜脈血栓形成、肺栓塞等。

此外，使用較高的呼氣末正壓引起肺動脈壓力和肺血管阻力增加，導致右心室后負荷增大、低氧性肺血管收縮和肺栓塞的疊加，也可能進一步加重病人心臟損傷[4]。

2 COVID-19 心血管并發癥的影像學表現

2.1 心肌炎 CMR 能直觀地觀察到心肌的病理改變及組織學特性，是目前無創性檢測和診斷心肌炎的金標準，能夠動態追蹤心肌充血、水腫、壞死和纖維化全過程。以T2WI 為代表的水成像序列能夠觀察心肌水腫的變化，增強后的T1WI 能夠反映心肌充血的變化，心肌延遲強化（late gadolinium enhancement，LGE）能夠檢測急性心肌細胞壞死、局灶性纖維化和瘢痕形成。2018 年，路易斯湖標準納入的CMR mapping 技術能夠量化局灶性和彌漫性心肌改變，在心肌病和心肌炎評價方面有很大優勢；T2mapping 可以識別急性心肌水腫，排除活動性炎癥的敏感度可達89%，而平掃T1值增加則提示急性心肌炎癥、血管擴張、心肌充血和心肌間質間隙的增大，其陰性預測值高達92%；細胞外容積分數（extracellular volume，ECV）也能檢測到細胞外間隙的擴張，與LGE 成像相比，ECV 可以檢測到整體較輕的病變過程，如彌漫性水腫和纖維化[5]。

COVID-19 在大多數情況下會累及心肌，引起心肌細胞和間質水腫、心肌血管床擴張，導致心肌充血和毛細血管滲漏、心肌細胞膜損傷和壞死、炎性細胞浸潤，最終膠原蛋白沉積形成間質纖維化和替代性瘢痕[2]。研究[6-7]表明COVID-19 病人主要的CMR 表現為彌漫性心肌炎，也與實驗室檢查結果相符。Esposito 等[6]分析 10 例 COVID-19 病人發現，COVID-19 心肌炎癥的典型特征為彌漫性心肌水腫，主要表現為左心室心肌T2信號彌漫性升高。Ojha 等[7]對 199 例 COVID-19 病人研究分析發現，心肌炎（40.2%）是病人最常見的CMR 表現，主要表現為心肌 T2mapping 值升高。Chen 等[8]納入 25 例COVID-19 病人，發現22 例病人的平掃T1值和24例病人的T2值均高于正常對照組，并且所有病人的ECV 高于正常對照組，提示心肌水腫是COVID-19病人的常見心血管并發癥。此外，CMR 也可監測到COVID-19 病人的心肌纖維化，主要表現為心肌LGE 陽性，最常見于心外膜下（81%）和左室下壁的基底部和心中部[8]。

CMR 檢查也可檢測康復的COVID-19 病人的心肌損傷。Rajpal 等[9]納入26 例已康復的COVID-19 運動員病人，發現8 例表現為心肌LGE 陽性但不伴T2值升高，提示陳舊性心肌瘢痕形成。Kotecha等[10]納入148 例恢復期的重癥COVID-19 病人，均伴有肌鈣蛋白升高，其中40 例表現為心外膜或肌壁間LGE，且近三分之一病人與活動期心肌炎表現一致，近三分之二者與心肌炎治愈后的表現相符。Huang 等[11]研究發現康復后COVID-19 病人平掃T1、T2值和 ECV 值均顯著升高，T2高信號多位于室間隔基底部和肌壁間、前壁、前外側壁和下壁；研究還發現，與急性病毒性心肌炎相比，COVID-19 病人心肌水腫的范圍更廣，并且右室功能障礙也可能與右室心肌炎癥有關。Puntmann 等[12]納入100 例康復后的COVID-19 病人，CMR 顯示60 例病人出現持續的心肌炎癥（平掃T1、T2值異常），并且與既往病情、急性疾病的嚴重程度和總體病程以及最初診斷的時間無關。Li 等[13]發現中度及重度COVID-19 病人康復后ECV 分別為29.7%、31.4%，均高于健康對照組 ECV（25.0%）。Wang 等[14]報道了 44 例康復后的COVID-19 病人，其中13 例病人出現LGE，并且LGE 病變均分布在心肌中層和心外膜下。

2.2 心臟結構及功能改變 COVID-19 可引起心臟的結構及功能改變，常累及右心，表現為右心室的異常擴張及功能障礙。Fox 等[15]對10 例COVID-19 病人進行尸檢，發現這些病人均存在心臟肥大，且右心室擴張程度大于左心室。Li 等[16]在一項納入120 例COVID-19 病人的研究中，利用超聲心動圖檢測出18 例病人存在右心室擴張。Pagnesi 等[17]分析了200 例COVID-19 病人的超聲心動圖，結果顯示COVID-19 病人多表現為右心室擴張，其中29 例發生了右室功能障礙。右室功能障礙也是病人預后不良的預測因子之一。Moody 等[18]對164 例COVID-19 病人進行超聲隨訪（中位隨訪時間為31 d），發現66 例病人死亡，其中30 例右心室功能降低。Szekely 等[19]納入 100 例 COVID-19 病人行超聲心動圖檢查發現，病人右室功能隨著病情的惡化而惡化，其中包括右室舒張及收縮末期面積增加。另外，在肌鈣蛋白升高的重癥COVID-19 病人中，右室收縮功能下降與全因死亡率存在獨立關聯[18]。

COVID-19 也可累及左心，引起左心室形態及功能改變。Barman 等[20]分析 90 例 COVID-19 病人的超聲心動圖特征，結果顯示COVID-19 病人左室內徑較對照組明顯增大 [分別為（47.30±5.8）mm、（44.9±3.8）mm]。Xu 等[21]分析 102 例 COVID-19 病人的超聲心動圖發現，42 例病人合并左室舒張功能障礙。Puntmann 等[12]發現COVID-19 病人左室射血分數較健康對照組降低（分別為56%、60%），左室容量及左室質量增大。

同時，COVID-19 病人也能發生心肌亞臨床功能障礙。Li 等[13]分析40 例COVID-19 病人的CMR檢查結果發現，28 例病人的左室整體縱向應變低于正常臨界值。Krishnamoorthy 等[22]發現COVID-19病人的左室整體縱向應變（-11.93±4.2）、右室整體應變（-16.1±7.2）和游離壁應變（-16.6±8.2）均較正常降低。Wang 等[14]研究表明與LGE 陰性的COVID-19 病人相比，LGE 陽性病人的右室周向應變（9.4±3.4）和縱向應變（-7.8±4.0）均顯著降低；與正常對照組相比，LGE 陽性病人的左室周向應變也降低（-15.1±10.3）。Baycan 等[23]對 100 例 COVID-19 病人的超聲心動圖結果評估發現，COVID-19 重癥病人的左室整體縱向應變和右室縱向應變明顯低于輕癥病人和對照組，心肌損傷、左室整體縱向應變及右室縱向應變是COVID-19 病人死亡率的獨立預測因素。Li 等[16]分析120 例COVID-19 病人的超聲心動圖結果，發現右室整體縱向應變＜23%是病人死亡的獨立預測因子。

2.3 靜脈血栓及肺栓塞 COVID-19 病人由于長時間臥床、高凝狀態、活動性炎癥和彌漫性血管內凝血傾向，發生深靜脈血栓形成、肺栓塞等的風險明顯增加，尤其以肺動脈高壓及血栓形成最為常見[3]。Pagnesi 等[24]分析了 28 例 COVID-19 病人的超聲心動圖檢查結果，發現重癥病人的肺動脈高壓發生率明顯高于輕癥病人，表明肺動脈收縮壓與疾病嚴重程度存在相關性。Szekely 等[19]通過超聲心動圖檢查發現COVID-19 病人肺動脈血流加速時間縮短，肺阻力增加。Pagnesi 等[17]也證實更嚴重的SARS-CoV-2 感染與肺動脈高壓（收縮期肺動脈壓＞35 mmHg）發生有關。此外，COVID-19 病人的肺栓塞發生率也顯著增加，以肺動脈高壓病人更為明顯[25]。Scardapane 等[26]分析了 43 例 COVID-19 病人的CT 血管成像，發現15 例病人存在肺栓塞。Grillet等[27]分析了100 例COVID-19 病人的胸部增強CT檢查結果，也發現肺栓塞的發生率顯著增加（23%）。Poyiadji 等[28]報道COVID-19 病人的肺栓子多發生于肺部感染嚴重的區域，即大多發生在肺葉分支，而肺動脈中央很少發現。

COVID-19 感染也易發生深靜脈血栓。Zhang等[29]發現在 143 例 COVID-19 住院病人中，66 例病人存在深靜脈血栓。Alcoberro 等[30]通過CMR 檢查發現竇性心律正常且雙室功能正常的無癥狀病人存在由COVID-19 引起的右心房內大血栓。Afari等[31]也報道了1 例伴有Ⅱ型糖尿病、高血壓和高脂血癥的61 歲女性病人患COVID-19 后，其D-二聚體顯著升高，超聲心動圖及CT 血管成像可見右室及主動脈內血栓形成。因此，心臟內血栓形成也可能是COVID-19 病人肺栓塞的原因之一。

2.4 冠狀動脈改變 COVID-19 病人不僅可發生心肌炎、肺栓塞或深靜脈血栓等并發癥，也可因斑塊破裂、冠狀動脈痙攣或微血栓而引發急性心肌梗死[32-33]。Theocharis 等[34]對 20 例 COVID-19 病人的冠狀動脈CT 血管成像結果的評估發現，12 例病人左冠狀動脈系統受累，其中9 例病人左冠狀動脈主干和前降支擴張。此外，COVID-19 病人也常發生非梗阻性冠狀動脈心肌梗死，可能與病人發生冠狀動脈微循環障礙有關[35]。

2.5 心包積液及心包炎 COVID-19 病人還可出現心外結構異常，如心包積液、心包炎等[14，18-19]。Brito等[36]分析54 例學生運動員的超聲心動圖和CMR 檢查結果發現，有19 例病人發生心包延遲強化，并伴有心包積液。Blagojevic 等[37]報道了1 例心電圖ST段升高、冠狀動脈造影正常的51 歲COVID-19 病人，超聲心動圖顯示其心包后外側高回聲，局部心包積液極少，最后診斷為急性心包炎。因此，盡管心包炎不是COVID-19 的常見并發癥，但若出現典型臨床癥狀時也應及時考慮。

3 小結

COVID-19 可累及心血管系統，而一旦發生心血管疾患，病人死亡率及遠期不良事件發生率明顯升高。無創性影像學檢查在診斷COVID-19 心血管系統受累（尤其是心肌炎）和改善預后方面具有較大的潛在價值。超聲心動圖可用于快速評估心臟形態和功能異常；CMR 可以進一步評價心肌組織學改變，為判斷預后提供額外的信息；CT 可以幫助準確識別冠狀動脈及大血管異常。因此，合理使用影像學檢查方法，及時、準確地評估病人心臟受累情況，制定合理的治療策略，對改善病人預后至關重要。