心臟MRI評估肺動脈高壓病人嚴(yán)重程度及預(yù)后的臨床價值

王　蒙　張　璋　楊振文　李　東　于鐵鏈　楊　帆

心臟MRI評估肺動脈高壓病人嚴(yán)重程度及預(yù)后的臨床價值

王蒙1張璋1楊振文2李東1于鐵鏈1楊帆1

目的肺動脈高壓（PAH）是一種惡性進展性疾病，預(yù)后較差，最終可引起右心功能衰竭而致死亡。早期明確PAH診斷有利于進行早期合理干預(yù)以防止右心功能衰竭。心臟MR（CMR）成像已成為無創(chuàng)診斷、評估及監(jiān)測PAH的理想方法。本研究旨在進一步探討CMR成像指標(biāo)與PAH病人病情嚴(yán)重程度和預(yù)后之間的關(guān)系，揭示CMR成像在評估PAH的重要價值。方法收集天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院經(jīng)右心導(dǎo)管（RHC）確診的PAH病人47例，男2例，女45例，平均（41.09±11.76）歲，對其行心臟電影MRI（cine-MRI）掃描及影像分析，測量并計算出常規(guī)左、右心功能相關(guān)指標(biāo)。對病人進行隨訪，隨訪終點為發(fā)生不良事件，對基線資料 （RHC和CMR相關(guān)指標(biāo)）進行Pearson相關(guān)性分析，根據(jù)隨訪結(jié)果采用Kaplan-Meier法繪制ROC曲線并做生存分析。結(jié)果在基線水平，CMR成像心功能指標(biāo)與平均肺動脈壓具有良好的相關(guān)性。與未發(fā)生不良事件組相比，發(fā)生不良事件組的右心室射血分?jǐn)?shù)（RVEF）、三尖瓣環(huán)收縮期位移（TAPSE）、左心室每搏輸出量指數(shù)（LVSVI）均較低，心室質(zhì)量指數(shù)（VMI）較高（P＜0.05）。使用ROC曲線分析病人是否發(fā)生不良事件的結(jié)果顯示，VMI的曲線下面積（AUC）最大為0.819，其敏感度及特異度分別為69.2%、85.3%；RVEF、TAPSE敏感度較高（84.5%），LVSVI特異度較高（91.2%）。據(jù)ROC曲線獲得的臨界值分組并進行Kaplan-Meier生存曲線結(jié)果顯示：RVEF＜30.15%、TAPSE＜15.8 mm、LVSVI＜29.08 mL/m2及VMI＞0.76組不良事件的發(fā)生率明顯增加。結(jié)論RVEF、TAPSE、LVSVI降低及VMI升高提示PAH病情較重，發(fā)生不良事件的可能性較大。使用CMR計算的心功能指標(biāo)可用于PAH病人的嚴(yán)重程度及預(yù)后的評估和預(yù)測。

磁共振成像；高血壓；肺；心室功能，右

DOI:10.19300/j.2016.Z4210

肺動脈高壓（pulmonary arterial hypertension，PAH）由于小肺動脈原發(fā)病變或其他相關(guān)疾病導(dǎo)致的肺血管阻力進行性增高所致，是一種孤立性肺動脈血壓增高而肺靜脈壓力正常的惡性進展性疾病，現(xiàn)已成為嚴(yán)重威脅人類身心健康的常見疾?。?］。其診斷標(biāo)準(zhǔn)為：在靜息狀態(tài)下，使用右心導(dǎo)管（right heart catheterization，RHC）測得的平均肺動脈壓（mean pulmonary artery hypertension，mPAP）≥25 mmHg （1 mmHg=0.133 kPa），肺動脈楔壓（pulmonary artery wedge pressure，PAWP）≤15 mmHg，肺血管阻力（pulmonary vascular resistance，PVR）＞3 Wood單位（Wood units，WU）［2］。心臟磁共振 （cardiac magnetic resonance，CMR）成像以其在評估心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能方面的優(yōu)勢已經(jīng)成為無創(chuàng)診斷、評估及監(jiān)測PAH的理想方法［3］。本研究的目的是進一步探討CMR指標(biāo)與PAH病人嚴(yán)重程度及預(yù)后的關(guān)系，揭示CMR在臨床評估PAH中的重要價值。

1　材料與方法

1.1研究對象根據(jù)2013年美國心臟病學(xué)院（American College of Cardiology）制定的PAH診斷標(biāo)準(zhǔn)［2］，收集天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院2012年1月—2014 年12月期間經(jīng)RHC檢查確診的PAH病人共47例，男2例，女45例，年齡16～63歲，平均（41.09± 11.76）歲，心率（81.91±9.86）次/min。其中，特發(fā)性PAH（idiopathic PAH，IPAH）13例、結(jié)締組織病相關(guān)性PAH 23例、先天性心臟病相關(guān)性PAH 11例，心功能分級（Ⅰ+Ⅱ/Ⅲ+Ⅳ）為30/17。同時排除了慢性肺血栓栓塞性肺高壓、心臟瓣膜病及慢性阻塞性肺疾病等其他心肺疾病的病人。本研究通過醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，以上受試者均符合MRI檢查標(biāo)準(zhǔn)并對此項研究知情、同意。

1.2影像采集采用GE 1.5 T Twin-speed Infinity with ExciteⅡ超導(dǎo)型MR掃描設(shè)備 （GE Healthcare，Milwaukee，WI，USA），主要使用二維快速穩(wěn)態(tài)進動采集 （fast imaging employing steady-state acquisition，F(xiàn)IESTA）序列，8通道心臟相控陣線圈，應(yīng)用呼吸和心電門控。采用 FIESTA序列獲得左室（left ventricle，LV）、右室（right ventricle，RV）長軸二腔心位、四腔心位及短軸位電影MRI（cine-MRI）影像。FIESTA序列短軸位成像參數(shù)為：TR/TE min full/min full，翻轉(zhuǎn)角45°，帶寬125 kHz，視野（FOV）35 cm× 35 cm，矩陣224×224，掃描層厚/層間距8/0 mm，NEX=1，獲取9～13層面的影像，每層掃描時相為20，覆蓋整個心室。根據(jù)受試者心率不同，每層影像采集期間需呼氣末屏氣8～15 s。以上全部檢查時間約30 min。

1.3影像分析將CMR掃描影像傳輸至GE AW 4.3 MRI工作站 （Advantage Windows version 4.3；GE Healthcare，Milwaukee，WI，USA），應(yīng)用Report Card 3.7軟件進行數(shù)據(jù)分析。在短軸位FIESTA Cine-MRI影像上，連續(xù)手動描記LV、RV收縮末期與舒張末期所有影像的心內(nèi)膜與心外膜輪廓。使用軟件自動計算出LV、RV舒張末期容積 （end diastolic volume，EDV）、收縮末期容積（end systolic volume，ESV）、搏出量（stroke volume，SV）、心輸出量（cardiac output，CO）、射血分?jǐn)?shù)（ejection fraction，EF）及舒張末期心肌質(zhì)量（myocardial mass，MM）。LV、RV各指標(biāo)均除以體表面積（body surface area，BSA）進行校正，即記為 EDVI、ESVI、SVI、CI、MMI。心 室 質(zhì) 量 指 數(shù)（ventricular mass index，VMI）為舒張末期LVMM與RVMM的比值，其中BSA估算公式為：BSA（m2）= 0.006 1×身高（cm）+0.012 8×體質(zhì)量（kg）-0.152 9。三尖瓣環(huán)收縮期位移 （tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）即在標(biāo)準(zhǔn)四腔心位FIESTA影像，分別測量RV收縮末期及舒張末期三尖瓣環(huán)到心尖的距離，TAPSE則為兩者之差 （圖1）。以上所有CMR指標(biāo)由2位放射科醫(yī)生 （CMR工作經(jīng)驗分別為3年和6年）進行雙盲測量并取平均值。

1.4RHC檢測血流動力學(xué)指標(biāo)對所有病人在基線水平進行常規(guī)RHC檢查，測量并計算mPAP、收縮期肺動脈壓力（systolic pulmonary arteria pressure，sPAP）、舒張期肺動脈壓力（diastolic pulmonary arteria pressure，dPAP）、PAWP、PVR等。

1.5隨訪及分組采用電話及門診隨訪的形式記錄終點事件及發(fā)生時間。隨訪日期截止為2016年1月，隨訪終點為發(fā)生不良事件。根據(jù)2015 ESC/ERS肺高血壓診斷及治療指南［4］，PAH不良事件包括：發(fā)生右心功能衰竭表現(xiàn)、癥狀惡化、心功能惡化、血流動力學(xué)指標(biāo)惡化等。并根據(jù)終點事件發(fā)生與否，將所有入組病人分為未發(fā)生不良事件組和發(fā)生不良事件組。

圖1　FIESTA心臟四腔心位圖上測量RV TAPSE。A收縮末期；B舒張末期

1.6統(tǒng)計學(xué)方法采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析，正態(tài)分布計量資料以±s表示。對CMR與RHC測得的符合正態(tài)分布的指標(biāo)采用Pearson相關(guān)系數(shù)（r）進行線性相關(guān)分析。未發(fā)生不良事件組和發(fā)生不良事件組的RHC及CMR指標(biāo)采用兩獨立樣本t檢驗進行比較。采用受試者操作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線確定上述t檢驗有統(tǒng)計學(xué)意義的指標(biāo)用于區(qū)分是否發(fā)生不良事件的臨界值。采用Kaplan-Meier法繪制觀察指標(biāo)不同水平下的生存曲線，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1研究對象的基線指標(biāo)分析47例PAH病人的RHC測量指標(biāo)，mPAP為（58.74±15.85）mmHg、sPAP為（90.34±21.88）mmHg、dPAP為（34.85±12.51）mmHg、mRAP為（7.28±3.99）mmHg；PVR為（17.56±11.48）WU、PAWP為（9.89±3.19）mmHg，肺循環(huán)血流量（Qp）為（3.82±3.19）L/min，體循環(huán)血流量（Qs）為（4.41± 1.86）L/min。表1為基線水平的CMR指標(biāo)與RHC壓力指標(biāo)之間的相關(guān)性分析結(jié)果，其中RVMMI、VMI、RVEF、LVSVI與RHC壓力指標(biāo)（mPAP、sPAP、 dPAP）之間均具有較好的相關(guān)性（P＜0.05）。

表1　47例PAH病人基線CMR指標(biāo)與mPAP、sPAP、dPAP的Pearson相關(guān)性分析

2.2ROC曲線確定指標(biāo)臨界值本組病例未發(fā)生不良事件組34例，發(fā)生不良事件組共13例。發(fā)生不良事件組的CMR指標(biāo)中，RVEF、TAPSE、LVSVI均較低（RVEF：P=0.004；TAPSE：P=0.006；LVSVI：P= 0.043），VMI較高（P＜0.001），詳見表2、3。使用“是否發(fā)生不良事件”作為診斷標(biāo)準(zhǔn)進行ROC分析RVEF、TAPSE、LVSVI及VMI等指標(biāo)，結(jié)果顯示VMI的ROC曲線下面積（area under the curve，AUC）最大為0.819，其敏感度及特異度分別為69.20%、85.30%；而RVEF、TAPSE敏感度較高，同為84.6%，LVSVI特異度較高為91.20%（見表4）。

2.3生存曲線分析據(jù)ROC曲線確定的臨界值進行分組，行Kaplan-Meier生存曲線分析各指標(biāo)在“發(fā)生不良事件”的預(yù)測能力，結(jié)果顯示分別在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）的情況下，不良事件的發(fā)生率明顯增加（見圖2）。

表2　隨訪兩組的RHC指標(biāo)比較

表3　隨訪兩組的CMR指標(biāo)比較

圖2　Kaplan-Meier生存分析。RVEF（A）、TAPSE（B）、LVSVI（C）和VMI（D）預(yù)測不良事件發(fā)生

表4　ROC曲線確定CMR指標(biāo)的臨界值

3　討論

PAH作為一種惡性進展性疾病，預(yù)后差，最終會引起右心功能衰竭［5］而致病人死亡。盡管對其認(rèn)識逐漸深入，治療手段也不斷更新，但目前PAH的生存率仍較低，美國REVEAL［6］調(diào)查統(tǒng)計了2006—2009年入組的2 635例PAH病人，其1、3、5年的生存率分別為85%、68%、57%。因此，及時、準(zhǔn)確地監(jiān)測PAH病人病情和評估預(yù)后對臨床治療策略的制定和實施、改善預(yù)后和降低死亡率具有重要意義。盡管超聲心動圖作為臨床可疑PAH的一線篩查工具，但因其受固有局限性的影響，準(zhǔn)確率受限。RHC雖為PAH確診金標(biāo)準(zhǔn)，但為有創(chuàng)檢查，難以將其作為常規(guī)隨訪手段。CMR評估心室結(jié)構(gòu)和功能無需幾何假設(shè)、可重復(fù)性強，已成為無創(chuàng)性評估PAH的重要方法［7］。本研究顯示，在基線水平CMR多項心功能指標(biāo)與RHC的mPAP、sPAP、dPAP具有良好的相關(guān)性，進一步證實了PAH病人心功能與肺血流動力學(xué)之間的密切關(guān)系，其中RVMMI、VMI與肺動脈壓力指標(biāo)具有較好的相關(guān)性，Swift等［8］的研究證實CMRI測量的VMI可對PAH病人進行較準(zhǔn)確的mPAP評估。

通過對病人的隨訪，有13例病人發(fā)生不良事件。其與未發(fā)生不良事件組相比，RVEF、TAPSE、LVSVI均顯著降低，VMI則明顯增高，提示發(fā)生不良事件PAH病人的LV、RV功能更差，病情更加嚴(yán)重。RVEF、TAPSE、LVSVI和VMI分別從RV、LV形態(tài)和功能角度上反映了與病人病情和預(yù)后密切相關(guān)的因素，在提示PAH的病情和遠(yuǎn)期預(yù)后中發(fā)揮重要作用。

3.1RVEF目前CMR已成為準(zhǔn)確評估RVEF的金標(biāo)準(zhǔn)［9］，能夠準(zhǔn)確反映RV功能。Corona-Villalobos等［10］研究結(jié)果指出RVEF≤40%的PAH病人預(yù)后不良。本研究顯示發(fā)生不良事件組RVEF顯著降低，生存分析結(jié)果顯示RVEF＜30.15%組預(yù)后較差，不良事件的發(fā)生率較高，使RVEF診斷臨界范圍進一步精確。此外，有研究證實傳統(tǒng)的平面平衡放射性核素血管造影術(shù)測得的RVEF對于PAH病人預(yù)后也具有重要價值［11］。

3.2TAPSETAPSE可用于評估RV長軸運動功能，其可重復(fù)性好，并與RVEF有較好的相關(guān)性，已成為超聲心動圖和CMR的重要指標(biāo)。有研究［12］報道，TAPSE與 RV收縮功能及后負(fù)荷相關(guān)。TAPSE＜18 mm的 PAH病人組的死亡風(fēng)險較TAPSE＞18 mm組增加近6倍，且預(yù)后較差，特別當(dāng)TAPSE＜15 mm提示預(yù)后更差。與本研究結(jié)果相近，即TAPSE＜15.8 mm組發(fā)生不良事件的風(fēng)險增加，生存率降低。Corona-Villalobos等［10］研究也指出CMR測得TAPSE＜18 mm是預(yù)后獨立預(yù)測因素，與體積測量CMR指標(biāo)相比，TAPSE作為二維參數(shù)具有更高的時效性及可重復(fù)性。另外還有研究表明TAPSE 與LV不同步有關(guān)［13］。

3.3LVSVI 在PAH病人RV功能受損的同時，LV功能也會受到影響。PAH病人RV擴張、心肌肥厚，并通過心室間直接的相互作用，壓迫LV影響其充盈，因此LVSV隨之減低。當(dāng)LV與RV失衡時，心功能則進一步減低。本研究顯示VMI明顯增加，表明病人LV與RV失衡時病情較重。3.4VMIVMI與RHC得到的血流動力學(xué)參數(shù)mPAP、sPAP、dPAP有較好的相關(guān)性，與國外一些研究結(jié)果相一致［10，14］。在預(yù)測病人不良事件發(fā)生的ROC分析中發(fā)現(xiàn)，VMI的AUC最大，其敏感度及特異度分別為69.2%、85.3%。Hagger等［14］將VMI用于診斷，以VMI=0.56作為臨界值，得出診斷PH的陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值分別為 88%、100%；以VMI=0.7作為臨界值分別為100%、53%，并指出VMI＞0.7者的兩年生存率明顯減低。本研究結(jié)果顯示，VMI＞0.76組比VMI＜0.76組不良事件的發(fā)生率明顯升高，與報道結(jié)果相近

綜上所述，CMR能夠無創(chuàng)、準(zhǔn)確、客觀地提供PAH病人LV、RV形態(tài)、心功能信息。本研究證實了CMR獲得的心功能指標(biāo)與PAH病情嚴(yán)重程度有關(guān)，RVEF、TAPSE、LVSVI和VMI是影響PAH預(yù)后的重要因素，對病情監(jiān)測、療效評估及預(yù)后判斷有一定指導(dǎo)意義。

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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

天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院 1醫(yī)學(xué)影像科，2心血管內(nèi)科，天津 300052

張璋，E-mail：filea1249@sina.com

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金（81301217），天津市應(yīng)用基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計劃重點項目（14JCZDJC57000）