慢性高原病心臟損傷機(jī)制及心臟磁共振成像技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展

張晨紅，孫艷秋通信作者)

（青海大學(xué)，青海 西寧 810000）

0 引言

慢性高原病(chronic mountain sickness,CMS) 是指長(zhǎng)期居住在海拔2500m 以上的居民，對(duì)高原環(huán)境喪失習(xí)服（loss acclimatization）所致的獨(dú)特臨床綜合征。體征主要包括其主要臨床特征是體內(nèi)紅細(xì)過(guò)度增多（女性≥19 g/dL；男性≥21 g/dL）、血紅蛋白值升高、顯著的肺動(dòng)脈高壓和較重的低氧血癥，臨床上表現(xiàn)有頭痛頭暈、喘息或心悸、不同程度紫紺、睡眠異常、局部感覺(jué)障礙、耳鳴及記憶力減退等癥狀；CMS 分為：高原衰退癥、高原紅細(xì)胞增多癥、高原性心臟病、慢性高原病或蒙赫病（即混合型慢性高原?。1]。高原性心臟?。╤igh altitude heart disease,HAHD）, 以慢性低壓低氧引起肺動(dòng)脈高壓為基本特征，并伴有右心室肥厚或右心功能不全,它是慢性高原病的另一種類(lèi)型,可分為小兒和成人高原心臟病兩種。本病易發(fā)生于海拔2500m 以上的高原,由于高原缺氧,肺小動(dòng)脈持續(xù)收縮,從而引起肺小動(dòng)脈肌層肥厚、管壁增厚、管腔狹窄、阻力增加,從而使肺動(dòng)脈壓持續(xù)升高,因而在國(guó)際上被命名為“高原性肺動(dòng)脈高壓”( high altitude pulmonary hypertension),但在國(guó)內(nèi)一直習(xí)慣沿用高原心臟病(highaltitude heart disease))的說(shuō)法。

本文以高原性心臟病的發(fā)病機(jī)制以及近年來(lái)心臟磁共振技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用綜述如下。

1 高原性心臟病流病學(xué)研究

根據(jù)我國(guó)學(xué)者在青海省進(jìn)行的大規(guī)模人群調(diào)查，HAHD的流行病學(xué)有如下特點(diǎn)：（1）無(wú)論成年人還是小兒，男性患病率高于女性。兒童患病率男性為1.16%，女性0.75%。（2）兒童和成年人的患病率均隨住地海拔高度的增加而增高，小兒HAHD 的總患病率明顯高于成年人。小兒對(duì)HAHD 的易感性還表現(xiàn)在，成年人發(fā)病一般在海拔3050m 以上，小兒一般在3000m 以上發(fā)病，但是部分易感兒可在海拔低到2261～2801m 發(fā)病。有人指出，小兒易患HAHD 有其生理基礎(chǔ)，兒童肺小動(dòng)脈對(duì)低氧的收縮反應(yīng)更為顯著，部分高原小兒可能保持其肺動(dòng)脈的胎兒型結(jié)構(gòu)，而使其肺血管阻抗保持較高水平。（3）小兒HAHD 發(fā)病率依高原暴露的方式不同而有差異。（4）HAHD 以移居高原的漢族最多見(jiàn)，但亦可有世居少數(shù)民族患病。

2 高原性心臟病的發(fā)病機(jī)制

高原性心臟病的發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜，現(xiàn)就高原性心臟病發(fā)病機(jī)制較為重要的幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分述。

2.1 低氧對(duì)肺的影響

高原地區(qū)單位體積氣體中的氧含量低于海平面，低氧使肺血管收縮，血流阻力增大，同時(shí)肺泡氣氧分壓下降，缺氧性肺動(dòng)脈高壓的早期階段，肺血管的收縮是主要因素。隨時(shí)間的延長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)缺氧使肺動(dòng)脈壓長(zhǎng)期處于較高水平， 進(jìn)而致肺血管發(fā)生重構(gòu)[2]，重構(gòu)后的肺血管壁增厚，管腔狹窄，進(jìn)而導(dǎo)致肺動(dòng)脈壓的進(jìn)一步升高；同時(shí)缺氧刺激交感神經(jīng)興奮、縮血管物質(zhì)增多，體循環(huán)的血管收縮，將部分血液擠入肺循環(huán)，使肺循環(huán)的血容量增加；以上改變均可增加肺動(dòng)脈壓力，而增加右心后負(fù)荷。

2.2 缺氧對(duì)血液系統(tǒng)的影響

低氧刺激促紅細(xì)胞生成素合成和釋放增加，促進(jìn)紅細(xì)胞增生，雖然增多的紅細(xì)胞在一定程度上有助于提高在高海拔條件下的血液的攜氧能力，但是過(guò)度的紅細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致血液粘滯度升高，血流阻力增加，血流速度減低。此外，低氧使機(jī)體線(xiàn)粒體功能受損，三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)形成減少，引起細(xì)胞膜離子轉(zhuǎn)運(yùn)功能障礙，紅細(xì)胞變形能力降低，以上均可增加肺血流阻力，增加右心后負(fù)荷，促進(jìn)右心肥大，最終導(dǎo)致CMS 的發(fā)生[3]。

3 高原性心臟病的心臟損傷機(jī)制

3.1 長(zhǎng)期生活在高原低氧環(huán)境中的移居者和世居者，左右心室的舒張功能和順應(yīng)性不同程度的減低，原因是低氧時(shí)對(duì)線(xiàn)粒體的結(jié)構(gòu)和功能有不同程度的影響，表現(xiàn)為線(xiàn)粒體數(shù)量增多 及合成ATP 的能力減低[4]，同時(shí)心肌細(xì)胞中的肌紅蛋白含量也相應(yīng)增多，但心肌ATP 生成減少，能量供應(yīng)不足，心肌Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)和分布異常，心肌收縮蛋白破壞，心肌攣縮或斷裂。

3.2 對(duì)心臟結(jié)構(gòu)的影響，慢性缺氧對(duì)移居者和世居者的心臟大小有一定的影響，海拔越高，肺動(dòng)脈圓錐突出和右室肥大的發(fā)生率越高，用X 線(xiàn)測(cè)量心臟大小，結(jié)果示高原居民的心臟面積均大于平原居民，重量也較平原人重。西藏地區(qū)少量尸體解剖資料表明：右心室肥大，顯微鏡下可見(jiàn)心肌細(xì)胞內(nèi)徑增寬、細(xì)胞 腫脹，毛細(xì)血管密度增加，線(xiàn)粒體增多或體積增大[5]，肌漿網(wǎng)擴(kuò)張并呈囊泡性變化。

3.3 對(duì)心臟代謝的影響，正常情況下，心肌以脂肪酸為主要能源物質(zhì)，占心肌耗氧量的60%～70%，葡萄糖代謝占30%左右；慢性缺氧心肌組織糖原含量減少；葡萄糖攝取、利用增強(qiáng)，脂肪酸氧化降低。過(guò)重的右室負(fù)荷對(duì)左室功能的影響 缺氧所致肺動(dòng)脈高壓，增加右室后負(fù)荷，右室肥厚擴(kuò)張?bào)w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(shí)受限，順應(yīng)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(dǎo)致左室心搏出量降低[6]。以上對(duì)心臟間接或直接影響，最終導(dǎo)致心臟右心功能的改變。

4 心臟磁共振成像技術(shù)在高原性心臟病中的應(yīng)用及進(jìn)展

目前CMR 成像技術(shù)包括反轉(zhuǎn)恢復(fù)、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(qiáng)、擴(kuò)散張量成像、磁共振波譜、T1 mapping、T2 mapping 等。

4.1 心臟電影磁共振成像

心臟電影磁共振成像（Cardiac cine magnetic resonance image CCMRI）除了具有無(wú)電離輻射、可任意方位成像、軟組織對(duì)比度好等特點(diǎn)外，還能以連續(xù)幀的形式反映心臟周期運(yùn)動(dòng)，常用于臨床心室、心肌的結(jié)構(gòu)觀察和心功能評(píng)估[7]。

4.2 LGE、T1 mapping、T2 Mapping、ECV

纖維化是諸多心臟疾病的共同病理過(guò)程，是疾病預(yù)后的重要指標(biāo)。磁共振對(duì)比劑延遲強(qiáng)化(late gadolinium enhancement，LGE)技術(shù)可以在體無(wú)創(chuàng)識(shí)別心肌纖維化，這一點(diǎn)是其他影像檢查方法不可比擬的。但LGE 依賴(lài)于纖維與正常心肌之間的對(duì)比，對(duì)彌散間質(zhì)性纖維化不敏感，不能定量評(píng)估纖維化程度。高分辨率縱向弛豫時(shí)間定量成像(T1 mapping) 技術(shù)彌補(bǔ)了這一缺陷。T1 mapping 技術(shù)是基于反轉(zhuǎn)或飽和脈沖激發(fā)，在縱向磁化矢量恢復(fù)的不同時(shí)間采集信號(hào)，后處理定量心肌T1 值，無(wú)創(chuàng)評(píng)估心肌纖維化程度[8]。T1 mapping 序列包括基于反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖技術(shù)(Look-Locker、MOLLI、ShMOLLI) 或基于飽和恢復(fù)脈沖技術(shù)(SASHA、MLLSR、 SAPPHIRE)兩種。心肌水腫或鐵沉積可誘發(fā)橫向弛豫時(shí)間改變，橫向弛豫時(shí)間定量成像(T2 mapping)技術(shù)能夠量化組織T2 值從而對(duì)疾病診斷起到積極作用。T2 mapping成像方法有三種，即多回波自旋回波序列(multi echo spin echo，MESE)、穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)序列(steady-state free precession sequence，SSFP) 以及梯度自旋回波序列(gradient spin echo sequence， GraSE)。其中GraSE 方法結(jié)合了前兩者優(yōu)點(diǎn)，成像最快最穩(wěn)定[9]。

4.3 Feature tracking imaging

心肌標(biāo)記技術(shù)(tagging) 是在每個(gè)RR 間期早期施加條紋狀網(wǎng)格狀射頻脈沖鏈，舒張期心肌被飽和的條紋發(fā)生形變，根據(jù)形變能夠定量評(píng)估室壁運(yùn)動(dòng)。但當(dāng)患者室壁變薄，再加上心肌纖維化使T1 值降低時(shí)，標(biāo)記線(xiàn)分辨率下降，使得tagging 技術(shù)在此類(lèi)患者中的應(yīng)用受到限制。組織追蹤成像技術(shù)(feature tracking imaging，F(xiàn)TI)基于SSFP 能夠在心動(dòng)周期中追蹤心內(nèi)膜及心外膜固有的解剖點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算解剖點(diǎn)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以得出室壁應(yīng)變性[10]。

4.4 心臟動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling， ASL)

ASL 成像是一種反映心肌灌注的非對(duì)比劑增強(qiáng)技術(shù)[11]。ASL 利用選擇性反轉(zhuǎn)脈沖標(biāo)記供血?jiǎng)用}中的氫質(zhì)子，使其成為內(nèi)源性對(duì)比劑，標(biāo)記血流入成像平面后進(jìn)行成像，所得圖像稱(chēng)“標(biāo)記像”， 包括流入標(biāo)記血流信號(hào)及流入?yún)^(qū)原組織靜態(tài)信號(hào)；另對(duì)成像平面再進(jìn)行一次未標(biāo)記的靜態(tài)組織成像，稱(chēng)“控制像”。標(biāo)記像與控制像減影，所得的差值像只與流入成像平面的標(biāo)記血有關(guān)，即得到了灌注信息。

心臟磁共振為近十年新興的心血管系統(tǒng)磁共振影像學(xué)檢測(cè)技術(shù)，因其具有無(wú)創(chuàng)、安全、可評(píng)估多種心功能指標(biāo)、圖像高分辨率等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于臨床患者心血管影像學(xué)診斷以及動(dòng)物基礎(chǔ)心血管影像研究[12]，同時(shí)也能更好地為慢性高原病患者疾病的診斷及治療提供影像學(xué)幫助。