心肌延遲對比增強MR評估肺高血壓患者心肌受損及其與心功能的相關性

于雅楠，陸青青，韓　艷，崔　倩，于鐵鏈，李　東

（天津醫科大學總醫院放射科，天津　300052）

?心臟、血管影像學?

心肌延遲對比增強MR評估肺高血壓患者心肌受損及其與心功能的相關性

于雅楠，陸青青，韓艷，崔倩，于鐵鏈，李東

（天津醫科大學總醫院放射科，天津300052）

目的：運用心肌延遲對比增強（DCE）MRI評估肺高血壓（PH）患者心肌受損程度及其對心功能的影響。材料與方法：經右心導管確診并接受心臟MRI檢查的PH患者60例，男8例，女52例；平均年齡（39.9±12.5）歲。通過快速穩態進動采集（FIESTA）圖像，測量和計算右心室（RV）和左心室（LV）的容積（volumes）、射血分數（EF）、每搏輸出量（SV）、心肌質量（MM）、室間隔-游離壁距離百分比（fractional-SFD）、三尖瓣環收縮期位移百分比（fractional-TAAD）、室間隔曲率（CIVS）及室間隔與左心室游離壁曲率的比值（RC）。容積、SV、MM經體表面積（BSA）校正。舒張末期RV MM與LV MM比值為心室質量指數（Ventricular mass index，VMI）。通過DCE圖像觀察和分析心肌DCE的位置及特點，并測量其質量。比較DCE陽性與DCE陰性PH患者的心功能參數。統計學方法采用t檢驗、U檢驗。結果：49例（81.67%）PH患者出現心肌DCE，均位于RV插入部（RVIP），其中12例（24.49%）局限于RVIP，37例（75.51%）延伸至室間隔（IVS）。前、下RVIP受累分別為48例（97.96%）、44例（89.79%），前、下RVIP均受累為43例 （87.76%）。DCE均局限于心肌壁中層，DCE MM為 （3.83±1.93）g，占RV MM與LV MM總和的2.88% （0.25%～6.50%）。DCE陽性較DCE陰性患者的RV ESVI、VMI顯著升高（P=0.040，0.011）；RV EF、fractional-TAAD、CIVS及RC顯著降低（P=0.002，0.001，0.023，0.001）。結論：心肌DCE可作為判斷PH患者心功能受損嚴重程度的參考指標。

高血壓，肺性；心肌；磁共振成像

肺高血壓（Pulmonary hypertension，PH）是一種以遠端肺小動脈重構導致肺血管阻力及壓力增高，右心室（Right ventricle，RV）后負荷持續增大為特征的血液動力學和病理生理學狀態[1]，可見于多種臨床疾病。PH導致進行性RV功能紊亂和衰竭使其死亡率很高，右心功能是PH患者的臨床癥狀及生存率的重要決定因素[2-3]。

心臟MRI是評估心臟疾病的“一站式”檢查。快速穩態進動采集 （Fast imaging employing steadystate acquisition，FIESTA）序列成為評估心功能及量化心室容積、質量的參照標準[4]；心肌延遲對比增強（DCE）序列評估心肌受損情況的價值也得到證實[5]。

本研究通過DCE評估PH患者心肌損害特點，比較DCE陽性與DCE陰性PH患者心功能受損程度的差異。

1　資料與方法

1.1研究對象

2012年2月—2014年3月經右心導管確診（靜息狀態下平均肺動脈壓≥25mmHg）并接受心臟MRI檢查的PH患者60例，男8例，女52例；平均年齡（39.9±12.5）歲。受試者均排除了冠心病、心臟瓣膜病、慢性阻塞性肺疾病等其他心肺疾病，且無嚴重腎功能不全及MR檢查禁忌癥，能配合完成檢查。全部患者知情同意并簽署知情同意書。

1.2成像儀器及參數

采用 1.5T MR掃描儀 （Twin-speed Infinity with ExciteⅡ超導型GE）。采集心臟四腔心和短軸位FIESTA序列圖像，成像參數：TR/TE min full/min full，帶寬125 kHz，翻轉角45°，矩陣224×224，NEX 1，掃描層厚8mm，層間距0mm，FOV 35 cm×35 cm。靜脈注射釓對比劑（Gd-DTPA，0.2mmol/kg）7～15min后行短軸位DCE序列掃描，成像參數：TR/TE min full/min full，帶寬31.25 kHz，翻轉角20°，矩陣256× 192，NEX 1，掃描層厚8mm，層間距0mm，FOV 35cm× 35 cm，反轉時間150～200ms。范圍覆蓋整個RV和LV，每層圖像采集需患者屏氣9～13 s。

1.3圖像分析

使用AW4.3工作站 （GE Healthcare，Milwaukee，Wis）進行圖像觀察和數據測量。①DCE序列圖像：觀察心肌DCE的位置并勾畫邊界，計算其質量（DCE MM）（圖1）。②FIESTA序列圖像，功能學參數：在短軸位系列圖像，手動描記心尖至心底圖像心外膜及心內膜輪廓，以心室容積達最大時相為舒張末期，最小時相為收縮末期。心室容積包括其流出道容積，乳頭肌和肌小梁為心室腔內部分，其質量不計入心室質量。軟件自動計算RV與LV容積（收縮末期容積（End-systolic volume，ESV）、舒張末期容積（end-diastolic volume，EDV）、心肌質量（Myocardial mass，MM）、射血分數（Ejection fraction，EF）、每搏輸出量（stroke volume，SV）等。ESV、EDV、MM、SV均經體表面積 （BSA）校正，記為ESVI、EDVI、MMI、SVI。右室心肌質量（RV MM）為右室游離壁心肌質量，室間隔心肌質量計入左室心肌質量（LV MM）。舒張末期RV MM與LV MM比值為心室質量指數（ventricular mass index，VMI）。

選取四腔心中部層面圖像，分別在舒張末期和收縮末期圖像上測量三尖瓣環收縮期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）、室間隔至游離壁的變化 （the absolute distance change from septum to free-wall，SFD），并計算TAPSE百分比（fractional-TAAD）、室間隔至游離壁距離的百分比（fractional-SFD）[6]（圖2）。

圖1DCE MRI圖像示前、下RVIP出現心肌DCE；LV：左心室，RV：右心室。圖2fractional-TAAD和 fractional-SFD的測量和計算。圖2a和圖2b分別為心室收縮末期和舒張末期的FIESTA圖像，分別做三尖瓣環與RV游離壁交點至心尖的連線 （線1），兩者的差值即為TAPSE，其占舒張末期長度的百分比為fractional-TAAD。做二尖瓣環與LV游離壁交點至心尖的連線（線2），連接線1和2的中點并延長至RV游離壁（線3），室間隔與RV游離壁距離（黃線）在舒張末期和收縮末期的長度變化為SFD，其占舒張末期距離的百分比為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.

形態學參數：在短軸位腱索層面圖像選擇收縮末期時相，通過幾何學方法測量得到室間隔曲率（Curvature of interventricular septum，CIVS）與LV游離壁曲率（Curvature of free wall，CFW）[7]，室間隔弓向RV側的曲率用正值表示，弓向LV側的曲率用負值表示（圖3）。曲率比（Curvature ratio，Rc）為CIVS與CFW比值。

1.4統計學分析

采用SPSS 19.0統計軟件。比較DCE陽性組與陰性組的心功能參數，統計學方法采用兩獨立樣本t檢驗和Mann-Whitney U檢驗，分別以均數±標準差（±s）或中位數（四分位間距）表示。P＜0.05為差別有統計學意義。

圖3CIVS和CFW的測量。圖3a：在腱索層面的收縮末期短軸位圖像，自IVS任意一點，分別至IVS與RV游離壁相交的前、下兩點各做一條線段，兩線段中垂線的交點即圓心，測量圓心至IVS任意一點長度取平均值，即為半徑（黃線），此半徑倒數為CIVS。圖3b：同樣方法測量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　結果

2.1DCE發生率和位置

60例PH患者均完成檢查，掃描過程中平均心率（80.8±9.4）bpm。49例（81.67%）出現心肌DCE，均位于RV插入部（RV insertion point，RVIP），可向室間隔延伸，RV游離壁及LV位于室間隔外的部分均無DCE。其中12例（24.49%）DCE僅局限于RVIP，37例（75.51%）延伸至室間隔；前、下RVIP分別為48例（97.96%）、44例（89.79%），前、下RVIP均出現者43例（87.76%）。DCE均發生在心肌壁中層，心內膜下未見受累。DCE MM為 （3.83±1.93）g，占RV MM與LV MM總和的2.88%（0.25%～6.50%）。

2.2DCE陽性與陰性PH患者心功能參數比較

DCE陽性與陰性PH患者心功能參數比較見表1。DCE陽性較陰性PH患者RV ESVI、VMI升高（P＜0.05），RV EF、fractional-TAAD、CIVS和 RC降低（P＜0.05）。兩組患者的RV SV及LV功能參數無顯著差異。

3　討論

本研究中，心肌DCE可見于81.67%（49/60例）的PH患者，與先前文獻報道的DCE發生率為65.0%～100%[8-12]一致，即DCE在PH患者中是一個較為常見的現象。此外，本研究中PH患者的DCE均累及RVIP，多為前RVIP和下RVIP同時受累（87.76%），并大部分向IVS延伸（75.51%）。

表1　DCE陽性組與DCE陰性組PH患者心功能參數比較

心肌DCE的主要病理學基礎是心肌炎癥、心肌纖維化或心肌壞死，這些原因導致細胞外間隙擴大，對比劑廓清延遲而表現為高信號[5，13]，McCann等[12]對PH患者尸檢研究發現RVIP心肌纖維化，心肌細胞間隙擴大也支持這一觀點。RVIP易于發生心肌纖維化主要原因是該部位所受機械應力較大，RV心肌收縮產生縱向應力和LV心肌收縮產生周向應力均作用于RVIP。在PH患者中，RV后負荷增加，RV收縮時產生機械應力增大，隨著病程進展，IVS出現矛盾運動時，RVIP所受剪切力增加[12]使RVIP更易發生纖維化。上述的解剖學特征和病理生理學變化致使RVIP心肌易于排列紊亂，發生纖維化，表現出心肌DCE。McKenzie等[15]通過PH動物實驗發現免疫反應物心房鈉尿肽最早出現在RVIP，也提示該部位最早受到機械應力的影響，且強度最大。在PH患者病理生理學變化過程中，所受機械力變化較大的另一部位是IVS，這也是心肌DCE大部分向IVS延伸的原因。

本研究還發現DCE無論位于RVIP還是延伸至IVS，均局限于心肌壁中層，心內膜下層并未受累。這與心肌梗死DCE必然累及心內膜下層的特點[16]不同，可作為鑒別診斷的要點。

DCE陽性患者的VMI升高，主要原因是在PH進展過程中，RV后負荷長期增加，逐漸出現RV心肌代償性肥厚，DCE陽性組的代償更為明顯。心肌DCE陽性組的RV ESVI明顯增加，RV EF減低，而RV EDVI則沒有差別，說明PH患者的心功能受損以收縮功能減低為主，且DCE的出現提示病情更為嚴重。fractional-TAAD是反映RV縱向運動功能的指標，fractional-SFD則是反映RV橫向運動功能的指標。fractional-TAAD的降低提示DCE陽性組RV縱向運動功能受損更為顯著。PH患者的CIVS和RC明顯降低，甚至為負值，即DCE陽性患者的IVS形態變化更明顯，IVS變平和凸向LV側的程度更高，提示DCE陽性患者RV后負荷壓力增高更為顯著。該形態學改變的特點也反映了DCE出現的原因，IVS形態變化導致RVIP所受機械應力和剪切力變化，使其更易發生纖維化。

心肌DCE在PH患者較為常見，且均位于RVIP的中層，可累及IVS。DCE陽性患者的RV心肌代償性肥厚及IVS形態改變更明顯，收縮功能受損更為嚴重，且以縱向運動功能受損為主。心肌DCE可作為判斷PH患者病情嚴重程度的參考指標。

[1]GalièN,Hoeper MM,Humbert M,et al.Guidelines for the diagnosis and treatment of pulmonary hypertension:The Task Force for the Diagnosis and Treatment of Pulmonary Hypertension of the European Society of Cardiology(ESC)and the European Respiratory Society(ERS),endorsed by the International Society of Heart and Lung Transplantation(ISHLT)[J].Eur Heart J,2009,30 (20):2493-2537.

[2]彭剛，孫希文，朱曉華，等.心血管MRI對肺動脈高壓患者肺動脈形態和右心室功能的評估[J].中華放射學雜志，2012，46（5）：391-395.

[3]Peacock AJ,Crawley S,McLure L,et al.Changes in right ventricular function measured by cardiac magnetic resonance imaging inpatients receivingpulmonaryarterial hypertension-targeted therapy:the EURO-MR study[J].Circ Cardiovasc Imaging,2014, 7(1):107-114.

[4]韓艷，于鐵鏈，楊振文，等.心臟MRI評估肺動脈高壓患者的心功能[J].中國醫學影像技術，2013，29（1）：34-37.

[5]萬俊義，趙世華.心臟磁共振釓對比劑延遲強化的臨床意義及判斷預后的價值[J].中國醫學影像技術，2012，28（8）：1600-1603.

[6]Kind T,Mauritz GJ,Marcus JT,et al.Right ventricular ejection fraction is better reflected by transverse rather than longitudinal wall motion in pulmonary hypertension[J].J Cardiovasc Magn Reson,2010,12(23):1-11.

[7]Brinker JA,Weiss JL,LappéDL,et al.Leftward septal displacement during right ventricular loading inman[J].Circulation, 1980,61(3):626-633.

[8]Junqueira FP,Macedo R,Coutinho AC,et al.Myocardial delayed enhancement in patients with pulmonary hypertension and right ventricular failure:evaluation by cardiac MRI[J].Br J Radiol, 2009,82(982):821-826.

[9]Sanz J,Dellegrottaglie S,Kariisa M,et al.Prevalence and correlates of septal delayedcontrast enhancement inpatients with pulmonary hypertension[J].Am J Cardiol,2007,100(4):731-735.

[10]Blyth KG,Groenning BA,Martin TN,et al.Contrast enhancedcardiovascular magnetic resonance imaging in patients with pulmonary hypertension[J].Eur Heart J,2005,26(19):1993-1999.

[11]Shehata ML,Lossnitzer D,Skrok J,et al.Myocardial delayed enhancement in pulmonary hypertension:pulmonary hemodynamics,right ventricular function,and remodeling[J].AJR,2011, 196(1):87-94.

[12]McCann GP,Gan CT,Beek AM,et al.Extent of MRI delayed enhancement of myocardial mass is related to right ventricular dysfunction in pulmonary artery hypertension[J].AJR,2007,188 (2):349-355.

[13]Wang J,Xiang B,Lin HY,et al.Differential MR Delayed Enhancement Patterns of Chronic Myocardial Infarctionbetween Extracellular and Intravascular Contrast Media[J].PLoS One, 2015,10(3):e0121326.

[14]HoSY,Nihoyannopoulos P.Anatomy,echocardiography,and normal right ventricular dimensions[J].Heart,2006,92(suppl 1): i2-i13.

[15]McKenzie JC,Kelley KB,Merisko-Liversidge EM,et al.Developmental pattern of ventricular atrial natriuretic peptide(ANP) expression in chronically hypoxic rats as an indicator of the hypertrophic process[J].JMol Cell Cardiol,1994,26(6):753-767.

[16]Kim EK,Chang SA,Choi JO,et al.Concordant and Discordant Cardiac Magnetic Resonance Imaging Delayed Hyperenhancement Patterns in Patients with Ischemic and Non-Ischemic Cardiomyopathy[J].Korean Circ J,2016,46(1):41-47.

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，內蒙古興安盟人，在讀碩士研究生。E-mail：yuyn1313@126.com

李東，天津醫科大學總醫院放射科，300052。E-mail：dr_lidong@163.com

天津應用基礎與前沿技術研究計劃（14JCZDJC57000）；國家臨床重點專科建設項目。