張璋，張寧男楠

綜述

心臟磁共振評價肺性高血壓的臨床應(yīng)用與研究進展

張璋，張寧男楠△

摘要：肺高血壓（PH）預(yù)后較差，對PH早期確診、病因分類、合理干預(yù)及密切隨訪可防止右心衰竭，挽救患者生命。心臟核磁共振（CMR）在評估心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能等方面具有獨特的優(yōu)勢，已成為臨床診斷和監(jiān)測PH的重要影像學手段。本文旨在綜述CMR在評估PH方面的具體臨床應(yīng)用及研究進展。

關(guān)鍵詞：磁共振成像；高血壓，肺性；心室功能，右

肺性高血壓（pulmonary hypertension，PH）是一種病理生理學異常狀態(tài)，可涉及多種臨床癥狀，使很多心血管系統(tǒng)疾病和呼吸系統(tǒng)疾病的病情復(fù)雜化。當前PH的診斷標準是，在靜息狀態(tài)下使用侵入性右心導管（right heart catheterization，RHC）測量平均肺動脈壓（mean pulmonary artery pressure，mPAP）≥25 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）。靜息狀態(tài)下，正常人mPAP為（14±3）mmHg，正常上限值約為20 mmHg；mPAP在21～24 mmHg的人群有發(fā)展為PH的風險［1］。此外，結(jié)合 RHC多種測量指標，如肺動脈楔壓（pulmonary capillary wedge pressure，PCWP）、肺血管阻力（pulmonary vascular resistance，PVR）、舒張 壓 力梯度（diastolic pressure gradient，DPG）等，可以對PH做出更加具體的診斷，包括：（1）前毛細血管型PH（Pre-capillary PH）。mPAP≥25 mmHg且PCWP≤15 mmHg。（2）后毛細血管型PH （Post-capillary PH）。mPAP≥25 mmHg且 PCWP>15 mmHg。（3）孤立后毛細血管型PH（Isolated post-capillary PH，Ipc-PH）。DPG<7 mmHg和/或PVR≤3WU。（4）前后毛細血管復(fù)合型PH（Combined post-capillary and pre-capillary PH，Cpc-PH）。DPG≥7 mmHg和/或PVR>3WU［2-3］。世界肺高血壓論壇（World Symposium of Pulmonary Hypertension，WSPH）根據(jù)病因?qū)H分為 5種類型，包括：（Ⅰ）肺動脈高壓（pulmonary arterial hypertension，PAH）；（Ⅱ）左心疾病相關(guān)性PH（PH due to left heart disease）；（Ⅲ）慢性肺病或缺氧性疾病所致的PH（PH due to lung diseases/hypoxaemia）；（Ⅳ）慢性血栓栓塞性PH（chronic thromboembolic pulmonary hypertension，CTEPH）；（Ⅴ）由多種未知因素導致的PH（PH with unclear/ multifactorial mechanisms）。RHC分類與WSPH分類的關(guān)系被認為是（1）Pre-capillary PH的病因主要是Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；而（2）～（4）的病因主要是Ⅱ和Ⅴ［1，4-5］。

一般來說，患者需遵循PH標準診斷流程才能明確診斷，經(jīng)一系列檢查方可獲得診斷的病因分類以指導治療和評估預(yù)后。多種影像學檢查方法在診斷及鑒別診斷中起到了舉足輕重的作用：超聲心動是首選的無創(chuàng)篩查診斷方法；肺通氣灌注（ventilation-perfusion，V/Q）顯像有利于排除CTEPH；CT肺血管造影（computed tomographic pulmonary angiography，CTPA）適用于CTEPH并發(fā)現(xiàn)肺栓塞；腹部超聲可發(fā)現(xiàn)門脈高壓等［6-7］。影像學檢查不僅在PH診斷、病因篩查中起著重要作用，在評估療效和隨訪中也有著重要的指導意義。然而面對諸多影像學方法，臨床醫(yī)生亟需一種可無創(chuàng)評估PH患者的心臟形態(tài)和功能、體肺循環(huán)血液動力學狀態(tài)、肺血管情況等進行綜合評估的影像學方法。心臟核磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）正是以其在評估心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能方面的優(yōu)勢，成為無創(chuàng)診斷、評估及監(jiān)測PH的理想方法［8-9］。因此，本文旨在綜述CMR診斷和評估PH患者的臨床應(yīng)用及研究進展。

基金項目：國家自然科學基金資助項目（81301217）；天津市應(yīng)用基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計劃重點項目（14JCZDJC57000）

作者單位：天津醫(yī)科大學總醫(yī)院醫(yī)學影像科（郵編300052）

作者簡介：張璋（1982），男，博士，主治醫(yī)師，講師，主要從事心胸影像診斷研究

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審校者及通訊作者E-mail：znnn2010@sina.com

PH患者CMR的完整掃描應(yīng)包括：定位像、心臟形態(tài)掃描［黑血成像（black blood imaging）、心臟電影成像（Cine cardiac MRI）］、肺動脈掃描［相位對比（contrast-phase，PC），如懷疑肺栓塞患者應(yīng)進行MR肺動脈造影（MR pulmonary angiogrphy，MRPA）和 MR肺灌注成像（MR pulmonary perfusion，MRPP）］、如懷疑心肌病變，應(yīng)行延遲對比增強檢查（Late gadolinium enhancement，LGE）。下面將分別進行闡述。

1　定位像

定位像的掃描和觀察易被忽視，其掃描應(yīng)在屏氣狀態(tài)下完成，可選擇短回波時間（echo time，TE）的平衡穩(wěn)態(tài)自由進動序列（balanced steady-state free precession，b-SSFP），如GE公司的FIESTA和西門子公司的True FISP等。在定位像上應(yīng)注意觀察肺及肺大血管的情況，對嚴重的間質(zhì)肺纖維化、CTEPH患者有一定的檢出率［10］。

2　黑血成像

黑血成像技術(shù)采用心電門控雙反轉(zhuǎn)恢復(fù)快速自旋回波序列消除血流信號，可較清晰地觀察心臟腔室、大血管管壁與血液之間的邊界。有學者發(fā)現(xiàn)，當收縮期肺動脈壓力（systolic pulmonary arteria pressure，sPAP）＞70 mmHg，肺動脈血流會出現(xiàn)“慢血流現(xiàn)象（slow flow phenomenon）”并產(chǎn)生偽影。如果在主肺動脈近端分支出現(xiàn)“慢血流現(xiàn)象”將提示患者預(yù)后不良、病死率增加［11］。

3　心臟電影成像

心臟電影對于評價左心室（left ventricle，LV）、右心室（right ventricle，RV）形態(tài)及功能具有重要意義，一般使用b-SSFP，該類序列采用較短的重復(fù)時間（repetition time，TR）和較大的反轉(zhuǎn)角度，平衡梯度場并重新磁化射頻脈沖，明顯提高了血池與心肌的對比度，圖像呈現(xiàn)“水亮、血亮、脂肪亮”的特點，并可以通過門控采集捕捉完整的心動周期，得到一系列真實跳動的心臟圖像。RV的形態(tài)學改變可有心肌肥厚（>7 mm），心腔擴張，小梁增粗、增多，右心房擴張，三尖瓣反流，室間隔變平甚至向LV弓形凸出［12］。

3.1心室腔的形態(tài)、功能評估CMR評估心室不需要解剖學假設(shè)，不受體型、肺疾病、胸壁畸形的影響，具有較高的可重復(fù)性、較低的變異率。在短軸位圖像，在舒張末期與收縮末期時相上連續(xù)手動描記收縮末期與舒張末期所有圖像的LV、RV心內(nèi)膜與心外膜輪廓。RV容積應(yīng)包括RV流出道容積，而室間隔（interventricular septal，IVS）應(yīng)屬于LV的一部分，乳頭肌和小梁也作為心室腔的一部分，可以計算出一系列用于評估心室形態(tài)的CMR指標，如：收縮末期容積（end-

systolic volume，ESV）、舒張末期容積（end-diastolic volume，EDV）、右室面積變化百分比（percentage of right ventricular area change，%RVAC）、每搏輸出量（stroke volume，SV）、心輸出量（cardiac output，CO）及射血分數(shù)（ejection fraction，EF），其中LV、RV非比值指標均應(yīng)除以體表面積（body surface area，BSA）進行校正，BSA估算公式為：BSA（m2）=0.006 1×身高（cm）+0.012 8×體質(zhì)量（kg）-0.152 9。一些PH患者與正常對照的研究顯示，PH患者RVEDV與RVESV較正常對照增加，反映RV擴張；患者RVSV及RVCO降低、RVEF下降說明心室收縮功能受損。由于肺循環(huán)阻力增加及RVCO減少而導致LV回心血量減少，LVEDV和LVESV減小，LV峰值充盈率下降［3，10，13］。此外，三尖瓣環(huán)收縮期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）也可作為評估RV長軸運動功能的指標，與RVEF具有較好的相關(guān)性，并有較好的可重復(fù)性。有研究報道，TAPSE與RV收縮功能及后負荷相關(guān)，TAPSE<18 mm的PH患者組的死亡風險較TAPSE≥18 mm組明顯增加且預(yù)后較差，當TAPSE<15 mm提示預(yù)后更差［14］。

3.2心肌的形態(tài)功能評估評價心肌的常用CMR指標包括：舒張末期心肌質(zhì)量（myocardial mass，MM）和心室質(zhì)量指數(shù)（ventricular mass index，VMI），VMI即為舒張末期RVMM 與LVMM的比值。乳頭肌和小梁作為心室腔的一部分，但其質(zhì)量不包括在心肌質(zhì)量的計算范圍之內(nèi)。MM也應(yīng)除以BSA進行校正，得到RVMMI（RV myocardial mass index）和LVMMI（LV myocardial mass index）。PH患者的肺動脈阻力增加使RV壓力負荷增大，進而RV代償性肥大，RVMMI明顯高于正常人，但PH患者LVMMI與正常人無顯著差異，可能是由于PH是肺循環(huán)系統(tǒng)疾病，最先累及RV，部分患者LV功能仍保留。另有研究證實，VMI與mPAP具有較好的相關(guān)性，VMI可為PH患者提供較準確的肺動脈壓力評估［15］。有學者提出使用VMI=0.6作為臨界值診斷PH的敏感度和特異度可達84%和71%，VMI>0.7的PH患者的2年生存率明顯減低［16］。

3.3IVS形態(tài)功能評估正常人心臟LV壓力遠高于RV壓力，IVS凸向RV，LV呈圓形。而隨著PH病情的進展，RV壓力逐漸升高，IVS逐漸變成扁平狀，LV變形，即“D”形，當RV舒張壓高于LV舒張壓5 mmHg，則會出現(xiàn)IVS向左弓形突出（leftward ventricular septal bowing，LVSB），即呈現(xiàn)出以右心為主導狀態(tài)。單純通過IVS的3種類型對PH進行判斷遠遠不足，因此有學者提出了收縮末期離心率（Systolic eccentricity index，sEI）、舒張末期離心率（Diastolic eccentricity index，dEI）及曲率（Interventricular septum curvature，CIVS）［17-18］。分別在收縮末期和舒張末期，在LV短軸位中間層面使用IVS的腔內(nèi)直徑除以垂直于IVS的腔內(nèi)直徑，得到sEI和dEI。在短軸位中間層面，在LV舒張末期以IVS插入部兩點及IVS中點，三點所在的圓的半徑為IVS半徑（RIVS），IVS曲率CIVS=1/RIVS；同理，LV游離壁（free wall，F(xiàn)W）半徑為IVS插入部兩點與FW中點所在的圓的半徑，記為RFW，F(xiàn)W曲率CFW=1/RFW，IVS與FW曲率比Cratio=CIVS/CFW。sEI、dEI、Cratio是評價心臟形態(tài)學改變的重要指標。有研究發(fā)現(xiàn)Cratio可以準確預(yù)測sPAP，且與PH的嚴重性密切相關(guān)，隨著PH病程延長，Cratio更多反映的是LV收縮壓減低，而不是RV壓力升高［19］。

此外，心包、瓣膜病和反流、心肌病、先天性心臟病、心肌梗死也可以在CMR電影序列上發(fā)現(xiàn)并進行評估［20］。

4　PC

通過在主肺動脈干開口水平放置興趣區(qū)（region of interest，ROI）可以測量RV流至肺動脈主干的血流，并得到一系列血流動力學指標，如正向流速（forward flow）、逆行流速（retrograde flow）、平均流速（average velocity）、峰值速度（peak velocity），可繪制成“時間-速度”曲線，計算曲線下面積可得RVSV和RVCO。PC法的血流分析不受三尖瓣反流的影響，因而能更精確地反映PH患者的RV功能。另外通過公式順應(yīng)性（compliance）=（最大截面積-最小截面積）/最小截面積×100%計算出主肺動脈順應(yīng)性。有研究證明PH患者肺血管阻力增加會導致血管硬度增加、管腔擴張及流速減低等，PH患者主肺動脈峰值血流速度、平均血流速度均下降，SV和CO下降，這些因素將進一步增高血管阻力，PH患者肺動脈壓力升高牽拉血管壁，使可擴張的膠原纖維減少，管壁僵硬，可造成最大、最小截面積均增大，順應(yīng)性下降［21］。有研究發(fā)現(xiàn)，肺動脈主干流速、面積可用來預(yù)測肺動脈壓力，使用平均流速臨界值（11.7 cm/s）和最小橫截面積（6.6 cm2），均可較準確地診斷PH［22］。另有研究使用肺動脈血管的相對面積變化（relative area change，RAC）計算肺動脈剛度（stiffness），并發(fā)現(xiàn)肺動脈剛度與肺血管阻力（pulmonary vascular resistance，PVR）有一定的相關(guān)性，PVR的升高常伴順應(yīng)性的大幅度降低［23］。也有學者使用3D PC序列發(fā)現(xiàn)PH患者具有較高的震蕩剪切指數(shù)（oscillating shear index，OSI）和較低的血管壁剪切應(yīng)力（wall shear stress，WSS）［24］。

5　MRPA

MRPA可為CTEPH類型PH患者提供直接證據(jù)，在碘對比劑過敏的PH患者中有較好的應(yīng)用前景。MRPA一般采用三維擾相梯度回波序列實現(xiàn)，團注入釓對比劑可以有效縮短血液的T1弛豫時間，可在較短時間內(nèi)獲得空間分辨率較高的圖像。MRPA可清楚地顯示肺動脈7～8級分支及其內(nèi)部的栓子，但對小血管及細微病變顯示欠佳，其敏感度不及CTPA［25］。在MRPA上還應(yīng)注意觀察肺梗死、肝靜脈回流、奇靜脈反流、下腔靜脈擴張、胸腔積液等［26］。

6　MRPP

通常使用T1加權(quán)梯度回波成像序列完成，使用雙筒注射器靜脈注射釓對比劑（0.05～0.1 mmol/kg），速度約2～4 mL/s，緊跟生理鹽水10 mL注射。單次屏氣10～20 s（單個時相約1 s）以獲得10～30套肺動脈、肺實質(zhì)、肺靜脈的首過圖像，可以多時相、多角度地觀察，能夠顯示肺動脈栓塞的灌注缺損區(qū)和低灌注區(qū)，特別是MRPP對段及段以遠的肺動脈栓塞均有較高的診斷價值。肺動脈期能夠顯示主肺動脈及段級以上肺動脈內(nèi)的充盈缺損，肺實質(zhì)期時能顯示栓塞動脈的供血區(qū)血流減少，而周圍肺實質(zhì)灌注正常。MRPP可通過繪制“時間-信號”曲線分析肺動脈、肺實質(zhì)的血液動力學

狀態(tài)［25，27］。

7　LGE

靜脈緩慢注射釓對比劑后10～15 min，使用T1加權(quán)反轉(zhuǎn)恢復(fù)梯度回波序列采集圖像。對比劑容易滲透至壞死心肌、瘢痕、纖維化等異常心肌組織周圍，受損心肌的廓清率明顯降低，致局部對比劑的濃度增加，縮短T1弛豫時間，形成延遲增強。PH患者的延遲增強一般發(fā)生在RV插入部并向室間隔延伸，不常累及RV和LVFW［28］。推測其原因可能是插入部心肌受到的機械應(yīng)力較大，同時RV壓力增高，導致此處心肌更易發(fā)生纖維化、心肌排列紊亂、炎癥反應(yīng)等。有研究證實，發(fā)生插入部延遲增強的PH患者提示預(yù)后較差，但仍缺乏充足證據(jù)作為PH預(yù)測預(yù)后的獨立因素［29-30］。

8　無創(chuàng)性預(yù)測肺血流動力學和評估預(yù)后

RHC測量肺血流動力學指標（如mPAP）是PH診斷和隨訪的關(guān)鍵指標，使用無創(chuàng)的CMR方法計算mPAP和PVR仍然是CMR的挑戰(zhàn)。許多前期研究發(fā)現(xiàn)，RVEF、RVESV、RVEDV、RVA與mPAP之間有良好的相關(guān)性，很多學者開始嘗試使用RVMMI、VMI、RVAC、Cratio平均速度等CMR指標來評估 mPAP［31-32］。Swift等［22，31-32］研究提出 mPAP能夠使用-4.6+（interventricular septal angle×0.23）+（VMI×16.3）的多元回歸公式來預(yù)測，并進而使用mPAP計算PVR。

盡管有很多治療PH的有效方案，但PH仍然具有較高的發(fā)病率和死亡率。公認的提示預(yù)后不良的指標有：CO減低、右心房壓力升高，PVR升高、混合靜脈氧飽和度降低。很多研究指出，CMR衍生的RVEDV、CO、RVEF、RAC等指標對PH患者的治療后風險分層和治療反應(yīng)有重要意義［33-35］。

9　局限性

CMR也有其固有的局限性，不適用于金屬植入物及幽閉恐懼癥的患者。檢查時間長、屏氣頻繁，因此心肺功能嚴重受損、無法配合屏氣的患者不能完成檢查。

綜上所述，CMR能夠無創(chuàng)、準確地提供PH患者LV、RV形態(tài)和功能信息，評估肺動脈、肺實質(zhì)狀況，發(fā)現(xiàn)心肌組織改變，評估血流動力學狀態(tài)，CMR對PH患者的診斷分類、病情監(jiān)測、療效評估及預(yù)后判斷有重要指導意義。

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（2016-02-02收稿2016-02-16修回）

（本文編輯李鵬）

中圖分類號：R445.2

文獻標志碼：A

DOI：10.11958/20160051

The clinical application and research progress of cardiac magnetic resonance imaging estimation for pulmonary hypertension

ZHANG Zhang，ZHANG Ningnannan△
Radiology Department,Tianjin Medical University General Hospital,Tianjin 300052,China△Revisor and Corresponding AuthorE-mail：znnn2010@sina.com

Abstract:Pulmonary hypertension(PH)is a progressive disorder characterized by abnormally elevated blood pressure of the pulmonary circulation.PH progresses rapidly to right ventricular(RV)failure and even death without treatment. Cardiac magnetic resonance(CMR)is an accurate and reproducible tool for the assessment of RV morphology and function, which plays an important role in the prognosis of patients with PH.The aim of this study is to review the clinical application and research progress of CMR in evaluation of PH.

Key words:magnetic resonance imaging；hypertension,pulmonary；ventricular function,right