心脏MRI评估肺动脉高压病人严重程度及预后的临床价值

王　蒙　张　璋　杨振文　李　东　于铁链　杨　帆

心脏MRI评估肺动脉高压病人严重程度及预后的临床价值

王蒙1张璋1杨振文2李东1于铁链1杨帆1

目的肺动脉高压（PAH）是一种恶性进展性疾病，预后较差，最终可引起右心功能衰竭而致死亡。早期明确PAH诊断有利于进行早期合理干预以防止右心功能衰竭。心脏MR（CMR）成像已成为无创诊断、评估及监测PAH的理想方法。本研究旨在进一步探讨CMR成像指标与PAH病人病情严重程度和预后之间的关系，揭示CMR成像在评估PAH的重要价值。方法收集天津医科大学总医院经右心导管（RHC）确诊的PAH病人47例，男2例，女45例，平均（41.09±11.76）岁，对其行心脏电影MRI（cine-MRI）扫描及影像分析，测量并计算出常规左、右心功能相关指标。对病人进行随访，随访终点为发生不良事件，对基线资料 （RHC和CMR相关指标）进行Pearson相关性分析，根据随访结果采用Kaplan-Meier法绘制ROC曲线并做生存分析。结果在基线水平，CMR成像心功能指标与平均肺动脉压具有良好的相关性。与未发生不良事件组相比，发生不良事件组的右心室射血分数（RVEF）、三尖瓣环收缩期位移（TAPSE）、左心室每搏输出量指数（LVSVI）均较低，心室质量指数（VMI）较高（P＜0.05）。使用ROC曲线分析病人是否发生不良事件的结果显示，VMI的曲线下面积（AUC）最大为0.819，其敏感度及特异度分别为69.2%、85.3%；RVEF、TAPSE敏感度较高（84.5%），LVSVI特异度较高（91.2%）。据ROC曲线获得的临界值分组并进行Kaplan-Meier生存曲线结果显示：RVEF＜30.15%、TAPSE＜15.8 mm、LVSVI＜29.08 mL/m2及VMI＞0.76组不良事件的发生率明显增加。结论RVEF、TAPSE、LVSVI降低及VMI升高提示PAH病情较重，发生不良事件的可能性较大。使用CMR计算的心功能指标可用于PAH病人的严重程度及预后的评估和预测。

磁共振成像；高血压；肺；心室功能，右

DOI:10.19300/j.2016.Z4210

肺动脉高压（pulmonary arterial hypertension，PAH）由于小肺动脉原发病变或其他相关疾病导致的肺血管阻力进行性增高所致，是一种孤立性肺动脉血压增高而肺静脉压力正常的恶性进展性疾病，现已成为严重威胁人类身心健康的常见疾病［1］。其诊断标准为：在静息状态下，使用右心导管（right heart catheterization，RHC）测得的平均肺动脉压（mean pulmonary artery hypertension，mPAP）≥25 mmHg （1 mmHg=0.133 kPa），肺动脉楔压（pulmonary artery wedge pressure，PAWP）≤15 mmHg，肺血管阻力（pulmonary vascular resistance，PVR）＞3 Wood单位（Wood units，WU）［2］。心脏磁共振 （cardiac magnetic resonance，CMR）成像以其在评估心脏形态结构、功能方面的优势已经成为无创诊断、评估及监测PAH的理想方法［3］。本研究的目的是进一步探讨CMR指标与PAH病人严重程度及预后的关系，揭示CMR在临床评估PAH中的重要价值。

1　材料与方法

1.1研究对象根据2013年美国心脏病学院（American College of Cardiology）制定的PAH诊断标准［2］，收集天津医科大学总医院2012年1月—2014 年12月期间经RHC检查确诊的PAH病人共47例，男2例，女45例，年龄16～63岁，平均（41.09± 11.76）岁，心率（81.91±9.86）次/min。其中，特发性PAH（idiopathic PAH，IPAH）13例、结缔组织病相关性PAH 23例、先天性心脏病相关性PAH 11例，心功能分级（Ⅰ+Ⅱ/Ⅲ+Ⅳ）为30/17。同时排除了慢性肺血栓栓塞性肺高压、心脏瓣膜病及慢性阻塞性肺疾病等其他心肺疾病的病人。本研究通过医院伦理委员会批准，以上受试者均符合MRI检查标准并对此项研究知情、同意。

1.2影像采集采用GE 1.5 T Twin-speed Infinity with ExciteⅡ超导型MR扫描设备 （GE Healthcare，Milwaukee，WI，USA），主要使用二维快速稳态进动采集 （fast imaging employing steady-state acquisition，FIESTA）序列，8通道心脏相控阵线圈，应用呼吸和心电门控。采用 FIESTA序列获得左室（left ventricle，LV）、右室（right ventricle，RV）长轴二腔心位、四腔心位及短轴位电影MRI（cine-MRI）影像。FIESTA序列短轴位成像参数为：TR/TE min full/min full，翻转角45°，带宽125 kHz，视野（FOV）35 cm× 35 cm，矩阵224×224，扫描层厚/层间距8/0 mm，NEX=1，获取9～13层面的影像，每层扫描时相为20，覆盖整个心室。根据受试者心率不同，每层影像采集期间需呼气末屏气8～15 s。以上全部检查时间约30 min。

1.3影像分析将CMR扫描影像传输至GE AW 4.3 MRI工作站 （Advantage Windows version 4.3；GE Healthcare，Milwaukee，WI，USA），应用Report Card 3.7软件进行数据分析。在短轴位FIESTA Cine-MRI影像上，连续手动描记LV、RV收缩末期与舒张末期所有影像的心内膜与心外膜轮廓。使用软件自动计算出LV、RV舒张末期容积 （end diastolic volume，EDV）、收缩末期容积（end systolic volume，ESV）、搏出量（stroke volume，SV）、心输出量（cardiac output，CO）、射血分数（ejection fraction，EF）及舒张末期心肌质量（myocardial mass，MM）。LV、RV各指标均除以体表面积（body surface area，BSA）进行校正，即记为 EDVI、ESVI、SVI、CI、MMI。心 室 质 量 指 数（ventricular mass index，VMI）为舒张末期LVMM与RVMM的比值，其中BSA估算公式为：BSA（m2）= 0.006 1×身高（cm）+0.012 8×体质量（kg）-0.152 9。三尖瓣环收缩期位移 （tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）即在标准四腔心位FIESTA影像，分别测量RV收缩末期及舒张末期三尖瓣环到心尖的距离，TAPSE则为两者之差 （图1）。以上所有CMR指标由2位放射科医生 （CMR工作经验分别为3年和6年）进行双盲测量并取平均值。

1.4RHC检测血流动力学指标对所有病人在基线水平进行常规RHC检查，测量并计算mPAP、收缩期肺动脉压力（systolic pulmonary arteria pressure，sPAP）、舒张期肺动脉压力（diastolic pulmonary arteria pressure，dPAP）、PAWP、PVR等。

1.5随访及分组采用电话及门诊随访的形式记录终点事件及发生时间。随访日期截止为2016年1月，随访终点为发生不良事件。根据2015 ESC/ERS肺高血压诊断及治疗指南［4］，PAH不良事件包括：发生右心功能衰竭表现、症状恶化、心功能恶化、血流动力学指标恶化等。并根据终点事件发生与否，将所有入组病人分为未发生不良事件组和发生不良事件组。

图1　FIESTA心脏四腔心位图上测量RV TAPSE。A收缩末期；B舒张末期

1.6统计学方法采用SPSS 17.0统计软件对数据进行统计学分析，正态分布计量资料以±s表示。对CMR与RHC测得的符合正态分布的指标采用Pearson相关系数（r）进行线性相关分析。未发生不良事件组和发生不良事件组的RHC及CMR指标采用两独立样本t检验进行比较。采用受试者操作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线确定上述t检验有统计学意义的指标用于区分是否发生不良事件的临界值。采用Kaplan-Meier法绘制观察指标不同水平下的生存曲线，P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1研究对象的基线指标分析47例PAH病人的RHC测量指标，mPAP为（58.74±15.85）mmHg、sPAP为（90.34±21.88）mmHg、dPAP为（34.85±12.51）mmHg、mRAP为（7.28±3.99）mmHg；PVR为（17.56±11.48）WU、PAWP为（9.89±3.19）mmHg，肺循环血流量（Qp）为（3.82±3.19）L/min，体循环血流量（Qs）为（4.41± 1.86）L/min。表1为基线水平的CMR指标与RHC压力指标之间的相关性分析结果，其中RVMMI、VMI、RVEF、LVSVI与RHC压力指标（mPAP、sPAP、 dPAP）之间均具有较好的相关性（P＜0.05）。

表1　47例PAH病人基线CMR指标与mPAP、sPAP、dPAP的Pearson相关性分析

2.2ROC曲线确定指标临界值本组病例未发生不良事件组34例，发生不良事件组共13例。发生不良事件组的CMR指标中，RVEF、TAPSE、LVSVI均较低（RVEF：P=0.004；TAPSE：P=0.006；LVSVI：P= 0.043），VMI较高（P＜0.001），详见表2、3。使用“是否发生不良事件”作为诊断标准进行ROC分析RVEF、TAPSE、LVSVI及VMI等指标，结果显示VMI的ROC曲线下面积（area under the curve，AUC）最大为0.819，其敏感度及特异度分别为69.20%、85.30%；而RVEF、TAPSE敏感度较高，同为84.6%，LVSVI特异度较高为91.20%（见表4）。

2.3生存曲线分析据ROC曲线确定的临界值进行分组，行Kaplan-Meier生存曲线分析各指标在“发生不良事件”的预测能力，结果显示分别在RVEF＜30.15%（χ2=4.434，P=0.035）、TAPSE＜15.8 mm （χ2=6.384，P=0.012）、LVSVI＜29.08 mL/m2（χ2=20.467，P=0.000）及 VMI＞0.76（χ2=8.789，P=0.003）的情况下，不良事件的发生率明显增加（见图2）。

表2　随访两组的RHC指标比较

表3　随访两组的CMR指标比较

图2　Kaplan-Meier生存分析。RVEF（A）、TAPSE（B）、LVSVI（C）和VMI（D）预测不良事件发生

表4　ROC曲线确定CMR指标的临界值

3　讨论

PAH作为一种恶性进展性疾病，预后差，最终会引起右心功能衰竭［5］而致病人死亡。尽管对其认识逐渐深入，治疗手段也不断更新，但目前PAH的生存率仍较低，美国REVEAL［6］调查统计了2006—2009年入组的2 635例PAH病人，其1、3、5年的生存率分别为85%、68%、57%。因此，及时、准确地监测PAH病人病情和评估预后对临床治疗策略的制定和实施、改善预后和降低死亡率具有重要意义。尽管超声心动图作为临床可疑PAH的一线筛查工具，但因其受固有局限性的影响，准确率受限。RHC虽为PAH确诊金标准，但为有创检查，难以将其作为常规随访手段。CMR评估心室结构和功能无需几何假设、可重复性强，已成为无创性评估PAH的重要方法［7］。本研究显示，在基线水平CMR多项心功能指标与RHC的mPAP、sPAP、dPAP具有良好的相关性，进一步证实了PAH病人心功能与肺血流动力学之间的密切关系，其中RVMMI、VMI与肺动脉压力指标具有较好的相关性，Swift等［8］的研究证实CMRI测量的VMI可对PAH病人进行较准确的mPAP评估。

通过对病人的随访，有13例病人发生不良事件。其与未发生不良事件组相比，RVEF、TAPSE、LVSVI均显著降低，VMI则明显增高，提示发生不良事件PAH病人的LV、RV功能更差，病情更加严重。RVEF、TAPSE、LVSVI和VMI分别从RV、LV形态和功能角度上反映了与病人病情和预后密切相关的因素，在提示PAH的病情和远期预后中发挥重要作用。

3.1RVEF目前CMR已成为准确评估RVEF的金标准［9］，能够准确反映RV功能。Corona-Villalobos等［10］研究结果指出RVEF≤40%的PAH病人预后不良。本研究显示发生不良事件组RVEF显著降低，生存分析结果显示RVEF＜30.15%组预后较差，不良事件的发生率较高，使RVEF诊断临界范围进一步精确。此外，有研究证实传统的平面平衡放射性核素血管造影术测得的RVEF对于PAH病人预后也具有重要价值［11］。

3.2TAPSETAPSE可用于评估RV长轴运动功能，其可重复性好，并与RVEF有较好的相关性，已成为超声心动图和CMR的重要指标。有研究［12］报道，TAPSE与 RV收缩功能及后负荷相关。TAPSE＜18 mm的 PAH病人组的死亡风险较TAPSE＞18 mm组增加近6倍，且预后较差，特别当TAPSE＜15 mm提示预后更差。与本研究结果相近，即TAPSE＜15.8 mm组发生不良事件的风险增加，生存率降低。Corona-Villalobos等［10］研究也指出CMR测得TAPSE＜18 mm是预后独立预测因素，与体积测量CMR指标相比，TAPSE作为二维参数具有更高的时效性及可重复性。另外还有研究表明TAPSE 与LV不同步有关［13］。

3.3LVSVI 在PAH病人RV功能受损的同时，LV功能也会受到影响。PAH病人RV扩张、心肌肥厚，并通过心室间直接的相互作用，压迫LV影响其充盈，因此LVSV随之减低。当LV与RV失衡时，心功能则进一步减低。本研究显示VMI明显增加，表明病人LV与RV失衡时病情较重。3.4VMIVMI与RHC得到的血流动力学参数mPAP、sPAP、dPAP有较好的相关性，与国外一些研究结果相一致［10，14］。在预测病人不良事件发生的ROC分析中发现，VMI的AUC最大，其敏感度及特异度分别为69.2%、85.3%。Hagger等［14］将VMI用于诊断，以VMI=0.56作为临界值，得出诊断PH的阳性预测值和阴性预测值分别为 88%、100%；以VMI=0.7作为临界值分别为100%、53%，并指出VMI＞0.7者的两年生存率明显减低。本研究结果显示，VMI＞0.76组比VMI＜0.76组不良事件的发生率明显升高，与报道结果相近

综上所述，CMR能够无创、准确、客观地提供PAH病人LV、RV形态、心功能信息。本研究证实了CMR获得的心功能指标与PAH病情严重程度有关，RVEF、TAPSE、LVSVI和VMI是影响PAH预后的重要因素，对病情监测、疗效评估及预后判断有一定指导意义。

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（收稿2016-01-25）

Evaluation of pulmonary arterial hypertension severity and prognosis by using the cardiac magnetic resonance：a clinical study

WANG Meng1，ZHANG Zhang1，YANG Zhenwen2，LI Dong1，YU Tielian1，YANG Fan1.1 Department of Radiology，2 Department of Cardiovascular Disease，Tianjin Medical University General Hospital，Tianjin 300052，China

ObjectivePulmonary arterial hypertension（PAH）is a progressive malignant disease and has poor prognosis，ultimately leading to right heart failure and even death if untreated.Early diagnosis is in favor of early intervention to prevent right heart failure.Cardiac magnetic resonance（CMR）imaging has been regarded as an ideal tool to diagnose，assess and monitor patients with PAH non-invasivily.The aim of this study was to further investigate the relationship between CMR parameters and PAH patient severity and prognosis，revealing the important value of CMR in assessing PAH.Methods CMR was performed in 47 PAH patients whose diagnosis had been confirmed with right heart catheterization（RHC）in Tianjin Medical University General Hospital.CMR images were post-processed and the left and right ventricular function parameters were calculated.Patients were followed up until to the occurrence of adverse events.The relationship between baseline CMR and RHC parameters was evaluated with Pearson coefficient，and the follow-up outcome was studied with ROC curves and Cox regression survival analysis.ResultsAt baseline，the CMR measurement have a strong correlation with the mPAP.At follow-up，compared to No Adverse Event Group，the RVEF，TAPSE，and LVSVI were significantly decreased in the Adverse Event Group，while the VMI was significantly increased in the Adverse Event Group（P＜0.05）.The ROC analysis identified the VMI had the highest AUC value（AUC=0.819）predicting adverse event，with a sensitivity of 69.2%and a specificity of 85.3%.Additionally，the RVEF and TAPSE predicted the adverse event with indentical sensitivity（84.5%）.Based on cut-off value of 29.08 mL/m2，the specificity in predicting PAH mortality for LVSVI was 91.2%.According to Kaplan-Meier survivalcurves，survival was lower in patients with an inframedian RVEF＜30.15%，TAPSE＜15.8 mm，and LVSVI＜29.08 mL/m2，and a supramedian VMI＜0.76.ConclusionRVEF，TAPSE，LVSVI，and VMI assessed with CMR predict outcomes in patients with PAH.A reduced RVEF，TAPSE，LVSVI，and a large VMI are strong predictors of mortality and severity.

Magnetic resonance imaging；Hypertension；Pulmonary；Ventricular function，right Int J Med Radiol，2016，39（3）：226-230；234

天津医科大学总医院 1医学影像科，2心血管内科，天津 300052

张璋，E-mail：filea1249@sina.com

国家自然科学基金青年科学基金（81301217），天津市应用基础与前沿技术研究计划重点项目（14JCZDJC57000）