不同室間隔形態(tài)肺高血壓患者的心室功能特點(diǎn)：CMR初步研究

王丹 張璋 楊帆 張樂 楊振文 任雯 于鐵鏈 李東

左心室（left ventricle, LV）和右心室（right ventricle,RV）共享室間隔（interventricular septum, IVS），在心動周期中，IVS位置形態(tài)是由LV和RV的壓力差，即跨IVS壓力梯度決定[1]。肺高血壓（pulmonary hypertension, PH）是肺動脈壓力持續(xù)高于正常的病理狀態(tài)，PH壓力超負(fù)荷可導(dǎo)致RV心肌壁肥厚和心腔擴(kuò)大，甚至 IVS發(fā)生形變[2,3]。心臟磁共振（cardiac magnetic resonance, CMR）成像在評估心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)功能、量化心室容積、質(zhì)量等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢[4]。本研究擬通過CMR成像來探討IVS不同形態(tài)下 PH患者RV和LV功能的特點(diǎn)。

1 材料和方法

1.1 研究對象 選取2014年10月-2017年2月在天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院經(jīng)右心導(dǎo)管檢查（right heart catheterization, RHC）確診并接受CMR檢查的PH患者36例。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(yán)重腎功能不全及MR檢查禁忌癥，能配合完成檢查。另納入健康志愿者22例作為正常對照組，其心率、血壓均在正常范圍，無心肺疾病、代謝綜合征等病史并接受CMR檢查。本研究經(jīng)天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有受檢者對此項(xiàng)研究知情同意。

1.2 CMR檢查設(shè)備與掃描方法 采用GE 3.0T Twin-speed Infinity with Excite II超導(dǎo)型MR掃描儀（GE Healthcare,Milwaukee, WI, USA），8通道相控陣線圈，心電門控和呼吸門控進(jìn)行呼氣末屏氣采集CMR圖像。采用二維快速穩(wěn)態(tài)進(jìn)動采集序列（fast imaging employing steady-state acquisition, FIESTA）獲得心臟短軸位和四腔心位圖像。成像參數(shù)：TR/TE minfull/minfull，帶寬125 kHz，翻轉(zhuǎn)角45°，矩陣224×224，NEX 1，掃描層厚8 mm，層間距0 mm，F(xiàn)OV 35 cm×35 cm，每層掃描的心動周期時(shí)相數(shù)為20。掃描范圍自心尖至心底覆蓋整個(gè)RV和LV，共采集9層-13層。根據(jù)受試者心率不同，每層圖像采集期間患者需屏氣約8 s-14 s。

1.3 CMR圖像分析與心功能參數(shù)計(jì)算 將CMR圖像傳輸至AW4.3工作站（Advantage Windows version 4.3; GE Healthcare, Milwaukee, Wis）并通過Report Card 4.6軟件進(jìn)行圖像觀察和數(shù)據(jù)測量。心室形態(tài)和功能學(xué)參數(shù)測量方法如下：選擇短軸位FIESTA序列圖像，手動描記自心尖至心底各層面RV和LV的心外膜及心內(nèi)膜輪廓，分別將心室容積達(dá)最大、最小的時(shí)相分別定義為舒張末期和收縮末期。心室容積包括其流出道容積，乳頭肌和肌小梁計(jì)入心室腔內(nèi)部分，其質(zhì)量不計(jì)入心室質(zhì)量。RV心肌質(zhì)量為其游離壁心肌的質(zhì)量，室間隔心肌的質(zhì)量計(jì)入LV心肌質(zhì)量。手動描記心室心外膜及心內(nèi)膜輪廓后，軟件可自動計(jì)算心室形態(tài)和功能學(xué)參數(shù)，并經(jīng)體表面積（body surface area,BSA）校正后用于統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，包括RV和LV的舒張末期容積指數(shù)（end-diastolic volume index, EDVI）、收縮末期容積指數(shù)（end-systolic volume index, ESVI）、每搏輸出量指數(shù)（stroke volume index, SVI）、心指數(shù)（cardiac index, CI）、射血分?jǐn)?shù)（ejection fraction, EF）、心肌質(zhì)量指數(shù)（myocardial mass index, MMI）。體表面積（body surface area, BSA）估算公式為：BSA（m2）=0.006,1×身高（cm）+0.012,8×體重（kg）-0.152,9。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）來表示。采用單因素方差分析（ANOVA檢驗(yàn)）比較三組間心功能參數(shù)的差別，事后多重比較用LSD檢驗(yàn)。在RHC結(jié)果分析中，PH患者IVS無形變組和IVS有形變組的RHC參數(shù)，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 36例PH患者，按照IVS有無形變分為兩組：IVS無形變組（10例）（圖1B，圖1E）和IVS有形變組（26例）（圖1C，圖1F）。PH患者和健康志愿者（圖1A，圖1D）的一般資料見表1。

2.2 RHC結(jié)果 36例PH患者的RHC結(jié)果見表2，IVS有形變組的平均肺動脈壓（mean pulmonary arterial pressure,mPAP）、肺動脈收縮壓（systolic pulmonary artery pressure,sPAP）、肺動脈舒張壓（diatolic pulmonary artery pressure,dPAP）和肺血管阻力（pulmonary vascular resistance, PVR）均大于IVS無形變組。

2.3 心室功能參數(shù)的比較 IVS無形變組、IVS有形變組與對照組相比較，三組間心室功能參數(shù)比較見表3。ANOVA分析三組整體結(jié)果顯示，RVEDVI、RVESVI、RVSVI、RVCI、RVEF、RVMMI、LVEDVI、LVESVI、LVSVI、LVCI均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；而LVEF、LVMMI均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。事后三組組間比較：（1）RV功能參數(shù)比較：IVS無形變組與對照組相比，RVEF顯著減低，RVSVI減低。IVS有形變組與IVS無形變組相比，RVEDVI、RVESVI、RVCI、RVMMI均顯著升高；而RVEF顯著減低。IVS有形變組與對照組相比，RVEDVI、RVESVI、RVCI、RVMMI均顯著升高；RVEF顯著減低。（2）LV功能參數(shù)比較：IVS無形變組與對照組相比，LVEDVI、LVSVI減低。IVS有形變組與無形變組相比，LVEDVI、LVSVI顯著減低，LVCI減低。IVS有形變組與對照組相比，LVEDVI、LVESVI、LVSVI、LVCI均顯著減低。

3 討論

本研究中，IVS有形變組的肺動脈壓力（mPAP、sPAP、dPAP）及肺循環(huán)阻力（PVR）增高程度均明顯高于IVS無形變組。正常人的LV壓力遠(yuǎn)高于RV壓力，形成左心向右心的正性跨IVS壓力梯度，IVS突向RV側(cè)，短軸位示RV呈新月形，LV呈類圓形。PH患者的肺動脈壓力增高，RV后負(fù)荷隨之加重，正性跨IVS壓力梯度逐漸減低，達(dá)到一定程度即可導(dǎo)致IVS向LV側(cè)出現(xiàn)偏移，LV變形呈“D”形；當(dāng) RV舒張壓高于LV舒張壓5 mmHg，則會出現(xiàn)IVS向左弓形突出（leftward ventricular septal bowing, LVSB），呈現(xiàn)出以右心為主導(dǎo)的狀態(tài)[4-10]。由此可見，IVS形態(tài)的變化與兩心室的壓力變化密切相關(guān)，IVS的形態(tài)在一定程度上能夠代表PH的嚴(yán)重程度。

3.1 PH患者IVS不同形態(tài)下RV功能特點(diǎn) 本研究結(jié)果表明，IVS尚未發(fā)生形變時(shí)，PH患者的RVEDV和RVESV亦無明顯改變；然而，RVSV和RVEF已發(fā)生明顯變化，且較正常組顯著減低。RVSV和RVEF的減低反映了RV收縮功能受損，也提示了RV收縮功能受損出現(xiàn)在PH早期，可作為提示PH的早期指標(biāo)。PH導(dǎo)致肺血管壓力增高，肺循環(huán)阻力增加造成的RV后負(fù)荷增加，這是RVSV和RVEF降低的主要原因[7,11-12]。

圖 1 CMR圖像，上行為短軸位，下行為四腔心位。A、D為正常對照組:女性，26歲；B、E為IVS無形變組：女性，65歲，mPAP=44 mmHg，IVS未發(fā)生形變；C、F為IVS有形變組：女性，31歲，mPAP=54 mmHg，RV明顯增大，IVS形變并向左偏。Fig 1 CMR imaging.Upper row is short axis image, and lower row is four-chamber image.Images A and D are in control group: female,26 years old.Images B and E are in non-deformation group: female,65 years old, mPAP=44 mmHg, IVS no deformation.Images C and F are in deformation group: female, 31 years old, mPAP=54 mmHg,RV enlarged significantly, IVS deformation.

表 1 一般資料Tab 1 Normal information

表 2 RHC結(jié)果Tab 2 The result of RHC

表 3 IVS無形變組、IVS有形變組與對照組三組各心室功能參數(shù)Tab 3 Ventricular function parameters of IVS non-deformation group, IVS deformation group and control group

當(dāng)IVS發(fā)生形變后，RVEDV、RVESV、RVMM均增高。RVEDV和RVESV的增高代表RV心腔的擴(kuò)大，即RV心腔擴(kuò)大不僅是RV游離壁外膨的結(jié)果，IVS的形變也起到一定作用。RVMM的增高則代表RV心肌質(zhì)量的增加，反映了隨著肺動脈壓力的增高和病程的延長，RV心肌代償性增厚的程度增加。本研究中的有形變組和無形變組PH患者的RVSV無差別，說明RV心腔擴(kuò)大和心肌增厚的代償性改變使得RV尚能維持其先前已經(jīng)受損的SV，而且有形變組的RVCO高于無形變組，這可能是由于PH患者RV心肌壁增厚或心腔擴(kuò)大等一系列變化和代償機(jī)制允許RVSV增加來維持其心輸出量[13,14]。然而，IVS有形變組PH患者的RVEF低于無形變組，說明RV收縮功能受損程度進(jìn)一步加重[4,15-17]。

3.2 PH患者IVS不同形態(tài)下LV功能特點(diǎn) IVS無形變組的LVEDV和LVSV明顯低于正常對照組，說明PH早期即對LV功能產(chǎn)生了影響。其可能的機(jī)制是，RV收縮功能受損使肺循環(huán)血量減少，進(jìn)而LV回心血量減少而影響其充盈，出現(xiàn)LVEDV及LVSV降低[7,11,12]。

IVS發(fā)生形變后LVEDV和LVSV進(jìn)一步明顯降低，而且LVCO也出現(xiàn)了明顯減低，但其LVEF無明顯下降，提示LV收縮功能未明顯受損。PH患者肺循環(huán)壓力明顯增高，而對于體循環(huán)壓力無直接影響，即對LV的壓力負(fù)荷無直接影響[14,18]。因此，LVEDV、LVSV和LVCO的降低主要由于LV容量負(fù)荷降低導(dǎo)致的。先前研究認(rèn)為主要有兩方面的機(jī)制：一方面是RV功能受損，造成的LV回心血量減少；另一方面是IVS的左移亦限制了LV在舒張?jiān)缙诘某溆痆3,19]。而IVS有形變組較無形變組的RVSV并未明顯降低，甚至有增高趨勢，又因IVS有形變組的心率增加，RVCO隨之升高。這些參數(shù)的變化說明雖然IVS有形變組的RVEF進(jìn)一步降低，收縮功能進(jìn)一步受損，但相應(yīng)的代償機(jī)制能夠維持RV的輸出量，即維持LV的回心血量。本研究發(fā)現(xiàn)IVS有形變組PH患者LVEDV較無形變組降低，說明IVS形變限制了LV的充盈，造成LVEDV、LVSV和LVCO降低的主要原因可能是IVS左移限制了LV的充盈。

本研究存在一些不足之處：（1）本研究樣本量相對較少、不平衡。就診時(shí)PH大多已進(jìn)展為中至重度，而IVS形態(tài)未發(fā)生形變者樣本量較少。（2）CMR檢查時(shí)間較長，需要配合屏氣，不適用于心功能極差的PH病人。

綜上，RVEF在IVS無形變時(shí)即受損，而LVEF并未明顯受損，說明IVS無形變時(shí)RV收縮功能受損可能對全心功能的改變起顯著作用；而IVS發(fā)生形變則提示RV收縮功能進(jìn)一步受損，LV充盈受限，LV功能發(fā)生明顯異常。IVS形變是易于觀察且表現(xiàn)直觀的形態(tài)學(xué)特征，通過觀察IVS形變可推測PH患者心室功能的變化，對于臨床制定PH患者干預(yù)方案有一定的參考價(jià)值。