小兒高原性心臟病的病理生理改變及磁共振表現

鮑海華，孟莉，謝冬梅

小兒高原性心臟病的病理生理改變及磁共振表現

鮑海華*，孟莉，謝冬梅

目的 認識小兒高原性心臟病(high altitude heart disease，HAHD)的MRI表現特征，為臨床提供更準確的診斷。材料與方法 應用GE Vectr 0.5 T超導型磁共振掃描儀，對8例來自海拔3500～4500 m、年齡在8個月～2歲之間、臨床已確診的HAHD患兒行心臟MR掃描，采用0.5 T MRI設備自旋回波心電門控技術，以橫軸、長軸和短軸為基本層面進行掃描，分別測量患者收縮期右室前壁(right ventricular anterior wall in the systolic，RVAWs)、舒張期右室前壁(right ventricular anterior wall in the diastolic，RVAWd)，收縮期左室后壁(left ventricular posterior wall in the systolic，LVPWs)、舒張期左室后壁(left ventricular posterior wall in the diastolic，LVPWd)、收縮期室間隔(interventricular septum systolic，IVSs)和舒張期室間隔(interventricular septum diastolic，IVSd)的厚度，以及肺動脈干內徑(pulmonary artery diameter，PAD)。同時對6 例與患病組相同年齡，生長在相同海平面下的正常小兒行MRI 相同技術掃描觀察、測量。結果 MRI顯示：(1)8例患兒均示右室壁增厚，其厚度大于或等于左室壁厚度，右室腔及右房腔擴大。RVAWs為(7.35±0.84) mm，RVAWd為(5.31±1.05) mm。正常組小兒的RVAWs為(3.58±0.02) mm，RVAWd為(1.98±0.12) mm。(2)8例患兒的LVPWs為(6.18±0.69) mm，LVPWd為(4.08±0.83) mm，其中1例患兒同時伴左室壁和室間隔增厚，LVAWd為6 mm。正常組小兒的LVAWd為(3.68±0.30) mm。(3)8例患兒室間隔平直或向左心室側突出，IVSs為(4.74±1.29) mm，IVSd為(3.45±0.89) mm。室間隔增厚患兒的IVSd為5.6 mm。正常組小兒的IVSd為(3.17±0.46) mm。(4)8例患兒肺動脈干均擴張，PAD為(17.0±1.3) mm，而左右肺動脈增粗或正常表現。正常組小兒的PAD為(12.15±0.51) mm。結論 右心室肥大和肺動脈擴張是小兒高原性心臟病的主要MRI 表現，少數患者可出現左室肥厚和室間隔增厚。

高原性心臟病；小兒；心臟電生理學；磁共振成像

高原性心臟病(high altitude heart disease，HAHD)是高原病的一種類型，是由急性或慢性低氧，直接或間接累及心臟所引起的一種獨特類型的心臟病。通常在海拔3000 m以上地區發病，臨床多呈慢性經過，個別進入高原者也可在短期內發生。本病以低氧性肺動脈高壓、心肌纖維變性壞死所致的瘢痕形成，以及右心室增大為主的功能障礙，甚至發生心力衰竭為主要特征的病理和生理變化[1]；也是青藏高原地區的一種較常見的慢性高原性疾病。

HAHD的主要臨床特征是呼吸困難、發紺、臉足浮腫、尿少、心臟擴大等一系列肺動脈高壓及右心衰竭等癥狀，嚴重者導致右心衰竭或死于并發癥，其中最突出的臨床表現是肺動脈高壓、右室增大和充血性心衰[2-3]。X線、心電圖和超聲心動圖等表現為顯著的肺動脈高壓和右心室肥厚的征象[4-5]，MRI對于小兒HAHD的診斷尚未見報道。本文通過對8例臨床確診的HAHD患兒和6例來自與患病組相同年齡和海拔的正常兒行MRI檢查，探討了HAHD患兒的心臟MRI特征(即患者均表現為明顯的心室壁增厚和肺動脈擴張)。

1　材料與方法

1.1一般資料

本研究納入8例來自海拔3500～4500 m，經臨床、實驗室和輔助檢查確診的HAHD患兒，年齡8個月到2歲，男女各4例，藏族5例，漢族2例，回族1例。另6例正常小兒男女各3例，年齡1～2.5歲，均為藏族。以上檢查均告知病人的監護人并由監護人簽署檢查知情同意書。

1.2MR設備與檢查

應用GE Vectr 0.5 T超導型磁共振掃描儀，采用表面線圈，自旋回波心電圖門控技術，單層面多時相法成像獲取收縮末期和收縮末期像。掃描參數：重復時間(repetition time，TR)取決于患者心律，等于R-R間期，回波時間(echo time，TE)15 ms，翻轉角30度，視野(field of view，FOV)25 cm×30 cm，矩陣256×192，激勵次數：3～4，層厚4 mm，層間距為4 mm。所有被檢查小兒在行MRI檢查前20 min均口服水合氯醛鎮靜。劑量為30～40 mg/kg。

1.3MR圖像評價

8例HAHD患兒和6例正常兒MR片均由2名有經驗的診斷醫師(5年以上)分別閱片，在同一層面上測量收縮期末和舒張期末右室前壁、左室后壁、室間隔厚度和主肺動脈內徑取平均值做詳細記錄。測量值以平均數±標準差表示，單位為mm。

1.4統計學處理

應用SPSS 13.0統計學軟件進行數據處理，數據顯示右室前壁(right ventricular anterior wall，RVAW)，左室后壁(left ventricular post wall，LVPW)和室間隔(interventricular septum，IVS)的厚度，以及肺動脈干內徑(pulmonary artery diameter，PAD)行相關性分析，以P＜0.05認為差異有統計學意義。

2　結果

所有患兒在心電門控觸發下產生形態學圖像，顯示心室壁與心腔界限清晰，心室壁為中等信號，心腔呈黑色的低信號。8例HAHD患兒均表現為右心室擴大，右室壁肥厚，其厚度等于或大于左室壁(圖1A)，其中兩例患兒心臟向左后方旋轉(圖1B)。8例患兒室間隔平直或向左心室側突出(圖1A、C、G)，其中一例同時出現左室壁和室間隔增厚(圖1G)。3例表現為右房擴大(圖1G、H)。所有患兒主肺動脈均擴張，內徑達升主動脈的兩倍(圖1F)，而左右肺動脈表現為正常或擴張。其中1例患兒同時伴左室壁增厚和室間隔增厚，占12.5%，LVPWd為 6 mm，IVSd為5.6 mm。8例患兒主肺動脈均擴張，而左右肺動脈增粗或正常表現。HAHD患兒的心臟收縮期和舒張期的表現見圖1D、E。正常組小兒心臟形態正常(2A)，左室壁厚于右室壁，肺動脈干無擴張改變(2B)。經統計學檢驗，各統計學指標具有顯著性差異，具體統計結果見表1。

圖1　不同HAHD患者的圖片，表現多樣。A：右心室擴大，右室壁肥厚，其厚度等于或大于左室壁；B：右房室腔擴大；C：心臟向左后方旋轉；D：收縮末期的患兒心臟；E：舒張末期的患兒心臟；F：橫軸顯示明顯增寬的肺動脈干，內徑達升主動脈的兩倍；G：左右心室壁及室間隔均明顯增厚；H：室間隔平直或向左心室側突出，同時出現左室壁和室間隔增厚Fig.1 Each picture shows different images of heart disease in patients with high altitude heart disease, performance varied. A: Right ventricular hypertrophy and right ventricular enlargement which is equal or greater than left ventricular; B: The enlargement of right atrium and ventricular; C: The turn left and poster of heart; D: Left ventricular hypertrophy; E: End-systolic period; F: End-diastolic period, pulmonary artery enlargement; G: Right and left ventricular and interventricular septal hypertrophy; H: IVS was straight or bulged toward the left ventricle, the enlargement of left ventricular and IVS.

3　討論

HAHD是慢性高原病的一種類型，可分為成人HAHD和小兒HAHD。其中小兒多為急性發病過程，成人多為慢性過程。1955年四川省人民醫院吳德誠等[6]報道l例1月嬰兒的臨產和尸檢材料，首次提出“小兒HAHD ”的命名和診斷，提出其發病原理是高原缺氧所致的肺動脈高壓。1966年李經邦等[7]報道一組小兒高原適應不全的尸解觀察，首次在病理上證實了小兒HAHD 的存在。小兒HAHD發病年齡為16 天～12 歲，但絕大多數(84.8%～97.5 %)為2 歲以內。

表1　HAHD心室壁測量指標和結果(mm)Tab.1 The parameters and result of measurement(mm)

青藏高原兒童HAHD患病率明顯高于成年人，青海兒童醫院對2001-2014年住院病兒的統計，HAHD占同時期兒科心臟病住院人數的42.6%，絕大多數在2歲內發病，占89.5%。少數患兒可急性或亞急性發病，發病較早，病程進展快。故對小兒心臟病的早期診斷和早期治療有重要意義。本組8例患兒病程1～6個月，入院時均表現為不同程度的右心衰，在糾正心衰后3～15天內行MRI檢查。

圖2　A：正常小兒的心臟；B：正常小兒的肺動脈干Fig.2 A: The normal children's heart; B: The normal children's pulmonary artery.

3.1小兒HAHD的病理

病理特點為右室擴大肥厚，肺動脈和圓錐部擴張。鏡下見不沿血管分布的心肌局灶壞死和瘢痕。分布規律為心室重于心房，右室重于左室，乳頭肌重于心室肌，乳頭肌遠端重于基底部。肺小動脈內皮腫脹，中膜平滑肌肥厚和外膜增厚[8]，其中最顯著的病理特征是肺小動脈和肺細小動脈平滑肌的增生肥厚[4]。

3.2小兒HAHD的發病機制

3.2.1缺氧對右室肥大的影響

高原地區低壓低氧引起的肺血管收縮而致肺動脈高壓，長期肺動脈高原可引起肺小動脈壁的增厚(亦稱重構)。原因在于高原缺氧，直接刺激交感神經，引起肺血管收縮和血流阻力增大，長期低氧刺激致肺動脈樹末端機化使肺血管阻力升高[9]，肺血管收縮和肺動脈高壓，增加了跨血管壁的壓力和對非血管的牽張力，使右心乳頭肌肉柱承受很大壓力，因而右室后負荷增加[10]；加之右室乳頭肌發育不如左室乳頭肌良好，故易引起缺血缺氧、右心肥厚、肌纖維增粗，營養需求增高，加重了心肌缺血缺氧使右心后負荷逐漸加重，長期作用引起右心室代償性肥厚，當病程繼續發展，心臟貯備力進一步減退；缺氧使交感神經興奮性增強，腎上腺素大量釋放，循環血量增加，左、右心負荷加大，在超負荷誘因下可發生右心功能不全及全心衰蝎。

3.2.2缺氧對心肌及傳導系統的影響

缺氧可直接損傷心肌細胞，使心肌收縮力減弱，心輸出量降低，最終導致右心衰竭。原因可能有以下幾點：缺氧影響心肌能量的產生過程，進而影響心肌纖維的新陳代謝，使合成代謝與分解代謝失衡，同時心臟本是一個低灌注高耗氧的器官；小兒心率快，對氧的消耗多；缺氧影響心肌纖維的膜電位和興奮性，進而影響心臟傳導系統而致心律失常。

3.2.3過重的右室負荷對左室功能的影響

缺氧所致的肺動脈高壓，增加右室后負荷，進而使右室肥厚擴張體積增大，右室充盈壓增大，厚度和僵硬度增加的室間隔向左室膨出，使左室形狀改變，左室容積變小，舒張時受限，順應性降低，左心室充盈減少，舒張末期容積減少，舒張末期壓力增加，最終導致左室心搏出量降低。圖1G顯示增厚的室間隔向左室腔膨出，左室容積減小。此外，高原寒冷使機體耗氧量增加，感染或其它疾病可促使或加重心臟發生器質性改變。

3.3小兒HAHD的診斷標準

根據1995年中華醫學會第三次全國高原醫學學術討論會推薦的我國現行的高原病分型及診斷標準[11]。診斷標準如下：(1)發病一般在海拔3000 m以上，少數易感者可于海拔2500 m左右發病。(2)父母系平原人移居高原后所生育的子女，或小兒在平原出生后移居高原均易罹患，少數世居兒童也可發病。(3)2 歲以內小兒最為易感，但其他年齡小兒亦可罹患。發病多為亞急性(數周至數月)經過。(4)主要表現為呼吸困難，紫癜及充血性心力衰竭。有顯著的肺動脈高壓及極度右心肥大征象(包括心電圖、超聲心動圖、胸部X線攝片、心導管檢查2 項以上證實)。(5)排除滲出性心包炎、心肌病、先天性心臟病、風濕性心臟病等。(6)轉往海拔低處病情即有明顯好轉。為什么小兒HAHD的易感性遠高于成人，這可能在高海拔地區，小兒肺血管的發育不如成人，同時小兒耗氧量與成人具有差異，而小兒缺氧適應能力差，生長發育快，代謝旺盛，對氧氣的需求量大，肺血管對缺氧更敏感，同時有更為活躍的反應性，因而形成肺動脈高壓。

3.4小兒HAHD的影像學表現

HAHD的診斷除結合病史、臨床癥狀和體征外，影像學診斷具有重要的意義。X 線檢查：可見肺動脈段膨隆，右下肺動脈外徑增寬，右心室和/或右心房增大，肺淤血或肺血增多同時存在肺紋理增多。超聲心動圖：是目前常用的診斷方法，主要表現為右室流出道擴張，右室內徑增大，右室流出道增寬而左房內徑無明顯變化，右室流出道與左房內徑比值增大；右室壁厚度增加。CT：8例患兒的CT平掃均顯示心影擴大，以右心室增大為著，有些病人表現為右房增大。平掃時由于心室壁的密度與心室腔血液密度一致，故無法準確判斷心室壁的厚度和血管腔內徑，而嬰幼兒行增強掃描較困難，同時CT輻射劑量大。MR：作為一種高空間分辨率、高時間分辨率、多方位、無創傷、無射線輻射傷害的檢查方法，流動的血液與心壁之間存在天然的對比度，可以清楚地顯示心臟、血管壁、管腔/心臟、以及管腔/心臟外組織。心臟橫軸、長軸和短軸各個切面綜合，可以清晰而準確顯示各心肌壁的厚度、室間隔及心腔大小最佳[12-13]。本組通過對8例HAHD患兒和6例正常小兒心臟的MRI掃描，清晰顯示了心臟和大血管的形態特征。HAHD患兒與正常兒心臟相比右室擴大，右室壁增厚及主肺動脈擴張。少數患兒同時出現左室壁和室間隔增厚。MRI不僅可從形態上反映心臟的形態改變，同時可準確測量擴大的程度，對HAHD的早期診斷及嚴重程度的區分具有重要的意義。

目前電腦中介關系(computer mediated relationship，CMR)成像技術包括反轉恢復、磁共振血管造影(magnetic resonance angiography，MRA)、心臟電影成像、心肌灌注與延遲增強、擴散張量成像、磁共振波譜、T1 mapping、T2 mapping等，隨著各種新技術在高原性心肌病患兒的應用，對小兒HAHD患者的心臟改變將會有新的認識，目前MRI已取代X線心室造影成為測定心室容積、射血分數、室壁壓及心肌方面的金標準[14]。但本組檢查所用的MR儀器由于其場強及功能所限，只能行心臟形態方面的觀察，而不能進行心功能測定及心臟增強掃描。同時樣本量少，隨著MRI設備更新，軟件及硬件的完善，筆者將繼續加大樣本量并增加心臟的功能的分析及應用。

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The pathophysiology changes and MR imaging features of high altitude heart disease in children

BAO Hai-hua*, MENG Li, XIE Dong-mei

Medical Imaging Center， the Affiliated Hospital of Qinghai University， Xi’ning 810001，China

*Correspondence to: Bao HH, E-mail: baohelen2@sina.com

14 Sep 2015， Accepted 3 Nov 2015

Objective: To study the MRI characteristics of high altitude heart disease (HAHD) in children. Materials and Methods: Eight patients with clinically diagnosed with HAHD who lived at an elevation between 3500-4500 m， aged 8-24 months were scanned by using 0.5 T MRI equipment with ECG-gated spin-echo technique, the horizontal axis, major and minor axes were scanned as the basic levels to measure the right ventricular’s anterior wall and left ventricular’s post wall in systolic and diastolic(RVAWs and RVAWd, LVPWs and LVPWd), interventricular septum in systolic and diastolic (IVSs and IVSd) in thickness, and the diameter of pulmonary artery diameter (PAD). The six normal children who live the same sea level were measured by the same technique. Results: MRI show: (1) Eight patients were shown right ventricular wall thickening which was greater than or equal to left ventricular wall, right ventricular cavity and right atrial cavity was expanding. RVAWswas （7.35±0.84） mm， RVAWd （5.31±1.05） mm. The control of RVAWs was （3.58±0.02） mm， RVAWd was （1.98±0.12） mm. （2）Eight patients’ LVPWs was （6.18 ±0.69） mm， LVPWd （4.08±0.83） mm， one case of children increased to left ventricular wall and interventricular septum thick thickening, LVAPWd 6 mm. The control of LVPWd was (3.68± 0.30) mm. (3) The ventricular septal straight or protrude， IVSs （4.74±1.29） mm， IVSd （3.45±0.89） mm. Septal thickening The IVSd is 5.6 mm. The control IVSd was （3.17±0.46） mm. （4） Eight patients’ pulmonary artery dilation（PAD） was （17.0±1.3） mm， which is expanded compared with control subjects. The control subjects PAD is (12.15±0.51) mm. Conclusion: Right ventricular hypertrophy and pulmonary expansion was the main plateau of high altitude heart disease, with minority was left ventricular hypertrophy and ventricular septal thickening.

High altitude heart disease; Children; Cardiac electrophysiology; Magnetic resonance imaging

國家自然科學基金項目(編號：81260216)

青海大學附屬醫院影像中心，西寧810001

鮑海華，E-mail：baohelen2@sina.com

2015-09-14

R445.2；R541.9

A

10.3969/j.issn.1674-8034.2015.12.009

接受日期：2015-11-03

鮑海華, 孟莉, 謝冬梅. 小兒高原性心臟病的病理生理改變及磁共振表現.磁共振成像, 2015, 6(12): 927-931.

ACKNOWLEDGMENTS This work was part of National Natural Science Foundation of China (No. 81260216).