高血压性心脏病的心脏磁共振评估研究进展

张恒 综述 郭应坤 审校

高血压是导致心血管疾病及相关死亡的最常见病因，高血压所导致的心脏改变包括左室肥厚(left ventricular hypertrophy,LVH)、心肌损伤、心脏收缩及舒张功能受损并最终导致心衰。临床上用于评估高血压性心脏病(以下简称高心病)的影像学技术包括超声心动图、心脏磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)、CT及心脏显影。CT及心脏显影受制于其空间分辨率，且对心肌组织学特征的评估作用有限。超声心动图是诊断和随访高心病最常用的影像学检查方法，但其具有一定的操作者依赖性，一致性较差，且受声窗限制，软组织分辨率较低，不能准确反映心肌的病理改变。CMR是一种多平面、多参数、多序列成像的检查方法，检查一致性较高，不仅可以准确评价心脏的结构和功能，T1-mapping、钆对比剂延迟强化(Late gadolinium enhancement,LGE)等技术还能定性及定量评价心肌组织的病理改变，以组织标记及组织追踪技术为基础的心肌应变更可以在射血分数降低前发现心功能的改变。CMR的空间分辨率及软组织分辨率高，对心肌和血池的对比显示明显，有利于勾画心内膜和心外膜的轮廓并准确显示心肌的微小改变，还可用于高心病患者治疗后的随访观察[1]。本文拟对CMR在评估高心病中的临床应用及最新进展进行综述。

高心病的病理及病理生理改变

高血压患者由于后负荷增加，加上神经激素、生长因子及细胞因子的作用，心肌会发生重构，导致LVH[2]。LVH的病理改变包括心肌细胞增大、细胞外基质纤维化沉积、心肌内冠脉小分支重构及纤维胶原增加等[2]。高血压患者的LVH不仅受后负荷即血压本身的影响，还受人种、年龄、性别及肥胖、糖尿病等合并症的影响，后者可能导致患者心脏容积负荷增加[3，4]，因此LVH的表现不一。超声心动图对LVH的评估主要采用左室质量指数(left ventricular mass index,LVMI)和相对左室壁厚度(relative wall thickness,RWT),RWT等于左室质量与左室容积的比值，通过LVMI及RWT的改变，将LVH分为4种表现形式(图1)[2,5]。通常，血压及外周阻力增加明显的患者以向心性重构或肥厚为主，而伴有容积负荷增加的患者则以离心性重构为主[6]。

图1 高心病LVH的四种重构模式[5]。

LVH是高心病最重要的表型之一，并与多种心血管不良结局相关。持续性的后负荷增加，LVH失代偿，导致心脏舒张功能下降，并导致LVEF下降，最终表现为临床心衰。

高心病的CMR评估

1.CMR评估左室结构、功能及心肌重构

CMR对心室容积、质量及功能评估的准确性高，一致性好，是目前评估左室结构及功能的金标准。目前CMR对高心病左室重构的评价多沿用超声的指标，即舒张末期的LVMI及舒张末期左室质量与左室舒张末期容积(left ventricular end diastolic volume,LVEDV)的比值[7]。Khouri等[8]认为，传统的超声分类中没有考虑左室容积这一要素，因此在原有分类的基础上根据LVEDV是否增加将离心性肥厚进一步分为过渡型(LVEDV正常)和扩张型(LVEDV增加)，将向心性肥厚进一步分为肥厚型(LVEDV正常)和肥厚扩张型(LVEDV增加)；该研究发现，高血压LVH的患者心脏呈过渡型及肥厚型改变者最多，分别占52%及40%，两者LVEF降低的概率显著低于扩张型和肥厚扩张型。由于部分高血压患者并不会表现出LVH，Goh等[9]认为应该用心肌所受压力来反映心脏的重构，并通过一系列公式推导得出重构指数(Remodelling index，RI)这一指标，RI等于LVDEV的三次方根与左室心肌厚度的比值。该研究共纳入256例无症状高血压患者行CMR检查，其中不合并LVH者占74.6%，合并LVH且RI正常者占19.5%，合并LVH且RI降低者占5.9%，与RI正常的高血压患者相比，后者LVMI显著增加，且发生心肌纤维化、心肌损伤标记物升高及心功能异常的概率显著增加[9]；在平均随访18个月后发现，LVH合并RI降低者发生不良心血管事件的风险为LVH合并RI正常者的5倍，因此认为RI除能反映心肌重构外，还具有一定的预后价值[10]。高心病的LVH以对称性肥厚为主，但有20%的患者表现为不对性肥厚，与向心性肥厚及心肌质量正常的患者相比，此类患者年龄偏大，以男性居多，且心肌纵向应变最低[11]。

大多数高血压患者的左室收缩功能正常，但由于心肌重构在高血压早期即可出现心肌应变的降低[12-15]，并与远期发生不良心血管事件相关[12,13]。CMR的组织标记及追踪技术均能通过分析心肌壁的运动来评估心肌应变。与正常人相比，LVEF正常的高血压患者纵向应变降低[16,17]，当高血压合并射血分数正常的心衰时，则出现左室应变指数的广泛下降，其中整体周向应变率有助于鉴别高血压患者是否合并射血分数正常的心衰[17]。高血压合并LVH者左室应变下降较不合并LVH者显著[18]；不同的LVH分型患者中，左室向心性重构、向心性肥厚及离心性肥厚患者的周向应变依次降低[7]。与正常人及舒张末期左室心肌厚度≤11 mm的患者相比，舒张末期左室心肌厚度>11 mm的患者其纵向及周向应变显著降低[19]。男性患者的应变指标下降较女性患者显著[20]。

高心病患者舒张功能下降早于收缩功能障碍，与LVH相关，并随着LVH的消退好转[1]。CMR除可通过对舒张血流的评估间接反映左室舒张功能外，其组织标记及追踪技术还能通过评估左室应变率直接反映左室弛张功能[21]。CMR组织标记技术发现，高血压患者不论是否合并LVH，其左房应变指标及左室舒张期峰值应变率受损；左室舒张功能不全与左房储备及通道功能不全相关，结合左室舒张期纵向峰值应变率及左房通道功能，能较敏感地鉴别不合并LVH的高血压患者与健康对照组[22,23]。相关研究发现，高血压患者发生左房功能不全可能早于LVH及左心室舒张功能不全，并与不良心血管结局相关[24，25]，CMR对左房结构功能的评估可能有助于高心病的早期检出[22]。

2.CMR评估心肌纤维化

除LVH外，高心病的另一显著病理改变为心肌纤维化。LGE能够检测出心肌的局灶性纤维化，高血压患者约30%为LGE阳性，且没有表现出特殊的分布或形态特点[26]。LGE对心肌纤维化的检测依赖于纤维化心肌与正常心肌的信号对比，而在高心病患者中，心肌的纤维化通常为弥漫性，弥漫性纤维化由于缺乏正常心肌对照，LGE不能检出，需要借助T1-mapping技术来检测。通过T1-mapping技术可以得出心肌组织增强前及增强后T1值，并通过公式计算出细胞外容积(extracellular volume,ECV)，从而对弥漫性心肌纤维化进行量化评估。 Kuruvilla等[27]最早采用T1-mapping技术来评估高血压患者的弥漫性心肌纤维化，该研究发现，与高血压不合并LVH组及正常对照组相比，高血压合并LVH组增强前T1值及ECV显著增高，并与周向应变及早期舒张功能降低相关。后期的研究也得出相似的结论[28-31]，并发现冠脉硬化不会进一步增加纤维化程度[28]。动物试验也证实，雄性小型猪在建立高血压模型后6个月ECV值升高，与病理结果一致，并与心肌的各项应力指标均呈负相关[14]。Rodrigues等[7]进一步比较了高血压患者不同LVH分型组间ECV值的差异，发现与不合并LVH组及向心性重构组相比，向心性肥厚及离心性肥厚组的ECV值显著升高，其中离心性肥厚组的ECV值最高，且收缩功能最低。Wang等[26]发现，LGE阴性的高血压患者ECV值显著高于正常对照者，而LGE阳性患者除LGE区域ECV值显著升高外，LGE旁及LGE以远区域的ECV值也显著高于正常对照者，提示高心病的心肌纤维化是弥漫的，且ECV值的升高较LGE出现早，ECV有助于高心病心肌纤维化的早期检出。动物模型研究也证实，ECV值的升高早于LGE，并随着病程的延长而加重[32]。

LGE及ECV值对心肌纤维化的检出虽然准确，但需要使用钆对比剂，在肾功能不全等患者中的应用受限。有研究采用扩散加权成像(diffusion weighted imaging， DWI)评估心肌纤维化，发现ADC值及体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion,IVIM)相关系数能准确反映肥厚性心肌病的局灶性及弥漫性心肌纤维化，并与患者左室收缩受损相关[33,34]，但目前尚未有用于高心病的报道。此外，有学者采用T1ρmapping来评估心肌纤维化，发现在扩心病患者中，T1ρ值与ECV呈正相关，提示其可能有助于心肌纤维化的评估；但T1ρmapping目前主要用于评估关节软骨病变及肝纤维化，其用于检测心肌纤维化的机制尚不明确，且扫描时间较长[35，36]。

3.CMR评估心肌微循环

高血压患者中由于长期的后负荷及LVH，导致心肌耗氧量增加，同时，由于心肌纤维化、内皮损伤等原因，导致心肌供氧量减少，心肌血氧的供需失衡会导致心肌缺血[37]，可表现为心绞痛等显性心肌缺血，但15%～80%可表现为隐性或无症状性心肌缺血，血压控制良好的患者中仍有11%存在无症状心肌缺血[38]。CMR灌注成像通过对团注对比剂首过心肌后的评估，能够发现心肌的早期灌注异常并能进行定量评估。CMR灌注成像研究发现，不合并冠脉异常的高血压患者在静息及负荷条件下灌注指数显著高于正常对照组，但左室中间部及心尖的心肌灌注贮备指数显著降低，并与左室肥厚无显著相关；合并2型糖尿病的高血压患者静息状态下灌注减低，并与左室收缩功能受损相关[4]。

CMR血氧水平依赖(blood oxygenation level dependent,BOLD )技术利用不同氧合血红蛋白含量对磁场性质的改变效应，可以检测组织氧化及代谢状态，目前已经应用于冠心病心肌缺血的评估。以CMR首过灌注成像为标准，BOLD技术评估心肌缺血的敏感度、特异度及准确度分别为92%、72%及84%，合并高血压的冠心病患者BOLD测值异常的概率增加[39]。Chen等[18]应用BOLD技术评估高血压患者的心肌改变，发现合并LVH组的T2*值显著低于不合并LVH组及正常对照组，T2*值与ECV、周向及纵向应变呈负相关，提示由于心肌重构所导致的氧合水平降低可能与心肌应变下降相关。

4.CMR在鉴别诊断中的应用

除高血压外，其他病理及生理改变也可导致LVH，如肥厚性心肌病、主动脉狭窄、结节性心脏病、心肌淀粉样变性及长期运动所致的生理性LVH，其中以高血压及肥厚性心肌病所导致的LVH较为常见。 总体来说，肥厚性心肌病的心肌纤维化及收缩功能受损较高血压患者明显，肥厚性心肌病患者增强前T1值及ECV均显著高于高血压患者[40,41]，而周向及纵向应变显著低于高血压患者[41,42]。虽然肥厚性心肌病及高心病患者增强前T1值有显著差异，但其诊断的准确度仅有64%，若对增强前T1图像采用纹理分析技术，其诊断准确度可以提高到85.5%[43]。此外，对平扫电影序列的纹理分析也有助于鉴别可以导致LVH的肥厚性心肌病、高心病、心肌淀粉样变性及主动脉狭窄[44]。除鉴别不同病因所致的LVH外，纵向应变及ECV还有助于鉴别高血压、LVEF正常的心衰及正常对照组，ECV临界值31.2%时诊断的敏感度达100%，特异度达75%[45]。

高血压是导致心血管疾病及相关死亡最常见的病因，高血压所致的心脏病理及病理生理改变包括LVH、心肌纤维化、心肌微循环障碍及心脏功能受损。CMR多参数成像技术，能早期发现心脏功能改变，准确评价心肌重构及心肌组织学改变，有助于高心病的早期诊断、鉴别诊断、治疗及随访。