心肌延迟对比增强MR评估肺高血压患者心肌受损及其与心功能的相关性

于雅楠，陆青青，韩　艳，崔　倩，于铁链，李　东

（天津医科大学总医院放射科，天津　300052）

◁心脏、血管影像学▷

心肌延迟对比增强MR评估肺高血压患者心肌受损及其与心功能的相关性

于雅楠，陆青青，韩艳，崔倩，于铁链，李东

（天津医科大学总医院放射科，天津300052）

目的：运用心肌延迟对比增强（DCE）MRI评估肺高血压（PH）患者心肌受损程度及其对心功能的影响。材料与方法：经右心导管确诊并接受心脏MRI检查的PH患者60例，男8例，女52例；平均年龄（39.9±12.5）岁。通过快速稳态进动采集（FIESTA）图像，测量和计算右心室（RV）和左心室（LV）的容积（volumes）、射血分数（EF）、每搏输出量（SV）、心肌质量（MM）、室间隔-游离壁距离百分比（fractional-SFD）、三尖瓣环收缩期位移百分比（fractional-TAAD）、室间隔曲率（CIVS）及室间隔与左心室游离壁曲率的比值（RC）。容积、SV、MM经体表面积（BSA）校正。舒张末期RV MM与LV MM比值为心室质量指数（Ventricular mass index，VMI）。通过DCE图像观察和分析心肌DCE的位置及特点，并测量其质量。比较DCE阳性与DCE阴性PH患者的心功能参数。统计学方法采用t检验、U检验。结果：49例（81.67%）PH患者出现心肌DCE，均位于RV插入部（RVIP），其中12例（24.49%）局限于RVIP，37例（75.51%）延伸至室间隔（IVS）。前、下RVIP受累分别为48例（97.96%）、44例（89.79%），前、下RVIP均受累为43例 （87.76%）。DCE均局限于心肌壁中层，DCE MM为 （3.83±1.93）g，占RV MM与LV MM总和的2.88% （0.25%～6.50%）。DCE阳性较DCE阴性患者的RV ESVI、VMI显著升高（P=0.040，0.011）；RV EF、fractional-TAAD、CIVS及RC显著降低（P=0.002，0.001，0.023，0.001）。结论：心肌DCE可作为判断PH患者心功能受损严重程度的参考指标。

高血压，肺性；心肌；磁共振成像

肺高血压（Pulmonary hypertension，PH）是一种以远端肺小动脉重构导致肺血管阻力及压力增高，右心室（Right ventricle，RV）后负荷持续增大为特征的血液动力学和病理生理学状态[1]，可见于多种临床疾病。PH导致进行性RV功能紊乱和衰竭使其死亡率很高，右心功能是PH患者的临床症状及生存率的重要决定因素[2-3]。

心脏MRI是评估心脏疾病的“一站式”检查。快速稳态进动采集 （Fast imaging employing steadystate acquisition，FIESTA）序列成为评估心功能及量化心室容积、质量的参照标准[4]；心肌延迟对比增强（DCE）序列评估心肌受损情况的价值也得到证实[5]。

本研究通过DCE评估PH患者心肌损害特点，比较DCE阳性与DCE阴性PH患者心功能受损程度的差异。

1　资料与方法

1.1研究对象

2012年2月—2014年3月经右心导管确诊（静息状态下平均肺动脉压≥25mmHg）并接受心脏MRI检查的PH患者60例，男8例，女52例；平均年龄（39.9±12.5）岁。受试者均排除了冠心病、心脏瓣膜病、慢性阻塞性肺疾病等其他心肺疾病，且无严重肾功能不全及MR检查禁忌症，能配合完成检查。全部患者知情同意并签署知情同意书。

1.2成像仪器及参数

采用 1.5T MR扫描仪 （Twin-speed Infinity with ExciteⅡ超导型GE）。采集心脏四腔心和短轴位FIESTA序列图像，成像参数：TR/TE min full/min full，带宽125 kHz，翻转角45°，矩阵224×224，NEX 1，扫描层厚8mm，层间距0mm，FOV 35 cm×35 cm。静脉注射钆对比剂（Gd-DTPA，0.2mmol/kg）7～15min后行短轴位DCE序列扫描，成像参数：TR/TE min full/min full，带宽31.25 kHz，翻转角20°，矩阵256× 192，NEX 1，扫描层厚8mm，层间距0mm，FOV 35cm× 35 cm，反转时间150～200ms。范围覆盖整个RV和LV，每层图像采集需患者屏气9～13 s。

1.3图像分析

使用AW4.3工作站 （GE Healthcare，Milwaukee，Wis）进行图像观察和数据测量。①DCE序列图像：观察心肌DCE的位置并勾画边界，计算其质量（DCE MM）（图1）。②FIESTA序列图像，功能学参数：在短轴位系列图像，手动描记心尖至心底图像心外膜及心内膜轮廓，以心室容积达最大时相为舒张末期，最小时相为收缩末期。心室容积包括其流出道容积，乳头肌和肌小梁为心室腔内部分，其质量不计入心室质量。软件自动计算RV与LV容积（收缩末期容积（End-systolic volume，ESV）、舒张末期容积（end-diastolic volume，EDV）、心肌质量（Myocardial mass，MM）、射血分数（Ejection fraction，EF）、每搏输出量（stroke volume，SV）等。ESV、EDV、MM、SV均经体表面积 （BSA）校正，记为ESVI、EDVI、MMI、SVI。右室心肌质量（RV MM）为右室游离壁心肌质量，室间隔心肌质量计入左室心肌质量（LV MM）。舒张末期RV MM与LV MM比值为心室质量指数（ventricular mass index，VMI）。

选取四腔心中部层面图像，分别在舒张末期和收缩末期图像上测量三尖瓣环收缩期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）、室间隔至游离壁的变化 （the absolute distance change from septum to free-wall，SFD），并计算TAPSE百分比（fractional-TAAD）、室间隔至游离壁距离的百分比（fractional-SFD）[6]（图2）。

图1DCE MRI图像示前、下RVIP出现心肌DCE；LV：左心室，RV：右心室。图2fractional-TAAD和 fractional-SFD的测量和计算。图2a和图2b分别为心室收缩末期和舒张末期的FIESTA图像，分别做三尖瓣环与RV游离壁交点至心尖的连线 （线1），两者的差值即为TAPSE，其占舒张末期长度的百分比为fractional-TAAD。做二尖瓣环与LV游离壁交点至心尖的连线（线2），连接线1和2的中点并延长至RV游离壁（线3），室间隔与RV游离壁距离（黄线）在舒张末期和收缩末期的长度变化为SFD，其占舒张末期距离的百分比为fractional-SFD。LA：左心房，LV：左心室，RA：右心房，RV：右心室。

Figure 1.DCE MRI shows myocardial DCE in both anterior and inferior of the RV insertion points(RVIPs);LV:Left ventricle;RV: Right ventricle.Figure 2.The measurement and calculation of fractional-TAAD and fractional-SFD.Figure 2a,2b:FIESTA images of enddiastolic and end-systolic phases.line 1 is the distance between apex and the intersection of tricuspid and RV free wall,and the difference of line 1 between two phases is TAPSE.Fractional-TAAD is the ratio of TAPSE and line 1 in end-diastolic phase.line 2 is the distance between apex and the intersection of mitral valve and LV free wall.Connecting the midpoints of line 1 and line 2 and extending to the RV free wall,and the difference of the distance between IVS and RV free wall(yellow line)of the two phases is SFD.Fractional-SFD is the ratio of SFD and the yellow line in end-diastolic phase.LA:Left atrium,LV:Left ventricle,RA:Right atrium,RV:Right ventricle.

形态学参数：在短轴位腱索层面图像选择收缩末期时相，通过几何学方法测量得到室间隔曲率（Curvature of interventricular septum，CIVS）与LV游离壁曲率（Curvature of free wall，CFW）[7]，室间隔弓向RV侧的曲率用正值表示，弓向LV侧的曲率用负值表示（图3）。曲率比（Curvature ratio，Rc）为CIVS与CFW比值。

1.4统计学分析

采用SPSS 19.0统计软件。比较DCE阳性组与阴性组的心功能参数，统计学方法采用两独立样本t检验和Mann-Whitney U检验，分别以均数±标准差（±s）或中位数（四分位间距）表示。P＜0.05为差别有统计学意义。

图3CIVS和CFW的测量。图3a：在腱索层面的收缩末期短轴位图像，自IVS任意一点，分别至IVS与RV游离壁相交的前、下两点各做一条线段，两线段中垂线的交点即圆心，测量圆心至IVS任意一点长度取平均值，即为半径（黄线），此半径倒数为CIVS。图3b：同样方法测量CFW。LV：左心室，RV：右心室。

Figure 3.The measurement of CIVSand CFW.Figure 3a:End-systolic image at chordae tendineae level.Connecting any point of IVS and the two intersections of IVS and RV free wall respectively,the intersection point of the two line segments bisectors is the center of a circle，radius is the yellow line from center of the circle to any point of IVS. CIVSis the reciprocal of the radius.Figure 3b:The measurement of CFWis the same as CIVS.LV:left ventricle,RV:right ventricle.

2　结果

2.1DCE发生率和位置

60例PH患者均完成检查，扫描过程中平均心率（80.8±9.4）bpm。49例（81.67%）出现心肌DCE，均位于RV插入部（RV insertion point，RVIP），可向室间隔延伸，RV游离壁及LV位于室间隔外的部分均无DCE。其中12例（24.49%）DCE仅局限于RVIP，37例（75.51%）延伸至室间隔；前、下RVIP分别为48例（97.96%）、44例（89.79%），前、下RVIP均出现者43例（87.76%）。DCE均发生在心肌壁中层，心内膜下未见受累。DCE MM为 （3.83±1.93）g，占RV MM与LV MM总和的2.88%（0.25%～6.50%）。

2.2DCE阳性与阴性PH患者心功能参数比较

DCE阳性与阴性PH患者心功能参数比较见表1。DCE阳性较阴性PH患者RV ESVI、VMI升高（P＜0.05），RV EF、fractional-TAAD、CIVS和 RC降低（P＜0.05）。两组患者的RV SV及LV功能参数无显著差异。

3　讨论

本研究中，心肌DCE可见于81.67%（49/60例）的PH患者，与先前文献报道的DCE发生率为65.0%～100%[8-12]一致，即DCE在PH患者中是一个较为常见的现象。此外，本研究中PH患者的DCE均累及RVIP，多为前RVIP和下RVIP同时受累（87.76%），并大部分向IVS延伸（75.51%）。

表1　DCE阳性组与DCE阴性组PH患者心功能参数比较

心肌DCE的主要病理学基础是心肌炎症、心肌纤维化或心肌坏死，这些原因导致细胞外间隙扩大，对比剂廓清延迟而表现为高信号[5，13]，McCann等[12]对PH患者尸检研究发现RVIP心肌纤维化，心肌细胞间隙扩大也支持这一观点。RVIP易于发生心肌纤维化主要原因是该部位所受机械应力较大，RV心肌收缩产生纵向应力和LV心肌收缩产生周向应力均作用于RVIP。在PH患者中，RV后负荷增加，RV收缩时产生机械应力增大，随着病程进展，IVS出现矛盾运动时，RVIP所受剪切力增加[12]使RVIP更易发生纤维化。上述的解剖学特征和病理生理学变化致使RVIP心肌易于排列紊乱，发生纤维化，表现出心肌DCE。McKenzie等[15]通过PH动物实验发现免疫反应物心房钠尿肽最早出现在RVIP，也提示该部位最早受到机械应力的影响，且强度最大。在PH患者病理生理学变化过程中，所受机械力变化较大的另一部位是IVS，这也是心肌DCE大部分向IVS延伸的原因。

本研究还发现DCE无论位于RVIP还是延伸至IVS，均局限于心肌壁中层，心内膜下层并未受累。这与心肌梗死DCE必然累及心内膜下层的特点[16]不同，可作为鉴别诊断的要点。

DCE阳性患者的VMI升高，主要原因是在PH进展过程中，RV后负荷长期增加，逐渐出现RV心肌代偿性肥厚，DCE阳性组的代偿更为明显。心肌DCE阳性组的RV ESVI明显增加，RV EF减低，而RV EDVI则没有差别，说明PH患者的心功能受损以收缩功能减低为主，且DCE的出现提示病情更为严重。fractional-TAAD是反映RV纵向运动功能的指标，fractional-SFD则是反映RV横向运动功能的指标。fractional-TAAD的降低提示DCE阳性组RV纵向运动功能受损更为显著。PH患者的CIVS和RC明显降低，甚至为负值，即DCE阳性患者的IVS形态变化更明显，IVS变平和凸向LV侧的程度更高，提示DCE阳性患者RV后负荷压力增高更为显著。该形态学改变的特点也反映了DCE出现的原因，IVS形态变化导致RVIP所受机械应力和剪切力变化，使其更易发生纤维化。

心肌DCE在PH患者较为常见，且均位于RVIP的中层，可累及IVS。DCE阳性患者的RV心肌代偿性肥厚及IVS形态改变更明显，收缩功能受损更为严重，且以纵向运动功能受损为主。心肌DCE可作为判断PH患者病情严重程度的参考指标。

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Evaluation of myocardial damage and its correlation with cardiac function in patients with pulmonary hypertension by m yocardial delayed contrast enhancement MR imaging

YU Ya-nan,LU Qing-qing,HAN Yan,CUI Qian,YU Tie-lian,LI Dong
(Department of Radiology,Tianjin Medical University General Hospital,Tianjin 300052,China)

Objective:To assess the extent of myocardial damage and its impact on cardiac function in patients with pulmonary hypertension(PH)using myocardial delayed contrast enhancement(DCE)MR imaging.Methods:Sixty patients with PH were confirmed by cardiac catheterization and all patients underwent MR imaging,8 males and 52 females,aged(39.9±12.5) years.Right ventricle(RV)and left ventricle(LV)volumes,ejection fraction(EF),stroke volume(SV),mass,fractional distance change from septum to free-wall(fractional-SFD),fractional tricuspid annulus apex distance change(fractional-TAAD),curvature of interventricular septum(CIVS),and curvature ratio(RC)were obtained by steady-state free precession sequence(FIESTA)images. RV and LV volumes,SV,mass were corrected by body surface area(BSA).Ventricular mass index(VMI)was the ratio of RVMM and LVMM.DCE images were post-processed for calculating DCE MM.Location and characteristics of myocardial DCE were also observed and analyzed.Independent Sample t-Test or Mann-Whitney U Test was used to compare the differences of ventricular function parameters in patients with and without DCE.Results:DCE was present in 49 patients(81.67%). DCE was confined to the RV insertion points(RVIPs)in 12 patients(24.49%),and extended into the interventricular septum (IVS)in 37 patients(75.51%).DCE was present both anterior and inferior in 43 patients(87.76%).DCE was limited to the mid-wall region of the ventricular myocardium.DCE MM was(3.83±1.93)g,2.88%(0.25%～6.50%)of the total mass of both RV and LV.Compared with patients without DCE,RV ESVI and VMI of patients with DCE were significantly increased(P= 0.040,0.011),while RV EF,fractional-TAAD,CIVSand RCwas significantly decreased(P=0.002,0.001,0.023,0.001).Conclusion: Myocardial DCE can be used as a reference index to evaluate the severity of cardiac function damage in patients with PH.

Hypertension,pulmonary;Myocardium;Magnetic resonance imaging

R541.3；R445.2

A

1008－1062（2016）05－0345－04

2015-09-30；

2015-11-29

于雅楠（1988-），女，内蒙古兴安盟人，在读硕士研究生。E-mail：yuyn1313@126.com

李东，天津医科大学总医院放射科，300052。E-mail：dr_lidong@163.com

天津应用基础与前沿技术研究计划（14JCZDJC57000）；国家临床重点专科建设项目。