小儿高原性心脏病的病理生理改变及磁共振表现

鲍海华，孟莉，谢冬梅

小儿高原性心脏病的病理生理改变及磁共振表现

鲍海华*，孟莉，谢冬梅

目的 认识小儿高原性心脏病(high altitude heart disease，HAHD)的MRI表现特征，为临床提供更准确的诊断。材料与方法 应用GE Vectr 0.5 T超导型磁共振扫描仪，对8例来自海拔3500～4500 m、年龄在8个月～2岁之间、临床已确诊的HAHD患儿行心脏MR扫描，采用0.5 T MRI设备自旋回波心电门控技术，以横轴、长轴和短轴为基本层面进行扫描，分别测量患者收缩期右室前壁(right ventricular anterior wall in the systolic，RVAWs)、舒张期右室前壁(right ventricular anterior wall in the diastolic，RVAWd)，收缩期左室后壁(left ventricular posterior wall in the systolic，LVPWs)、舒张期左室后壁(left ventricular posterior wall in the diastolic，LVPWd)、收缩期室间隔(interventricular septum systolic，IVSs)和舒张期室间隔(interventricular septum diastolic，IVSd)的厚度，以及肺动脉干内径(pulmonary artery diameter，PAD)。同时对6 例与患病组相同年龄，生长在相同海平面下的正常小儿行MRI 相同技术扫描观察、测量。结果 MRI显示：(1)8例患儿均示右室壁增厚，其厚度大于或等于左室壁厚度，右室腔及右房腔扩大。RVAWs为(7.35±0.84) mm，RVAWd为(5.31±1.05) mm。正常组小儿的RVAWs为(3.58±0.02) mm，RVAWd为(1.98±0.12) mm。(2)8例患儿的LVPWs为(6.18±0.69) mm，LVPWd为(4.08±0.83) mm，其中1例患儿同时伴左室壁和室间隔增厚，LVAWd为6 mm。正常组小儿的LVAWd为(3.68±0.30) mm。(3)8例患儿室间隔平直或向左心室侧突出，IVSs为(4.74±1.29) mm，IVSd为(3.45±0.89) mm。室间隔增厚患儿的IVSd为5.6 mm。正常组小儿的IVSd为(3.17±0.46) mm。(4)8例患儿肺动脉干均扩张，PAD为(17.0±1.3) mm，而左右肺动脉增粗或正常表现。正常组小儿的PAD为(12.15±0.51) mm。结论 右心室肥大和肺动脉扩张是小儿高原性心脏病的主要MRI 表现，少数患者可出现左室肥厚和室间隔增厚。

高原性心脏病；小儿；心脏电生理学；磁共振成像

高原性心脏病(high altitude heart disease，HAHD)是高原病的一种类型，是由急性或慢性低氧，直接或间接累及心脏所引起的一种独特类型的心脏病。通常在海拔3000 m以上地区发病，临床多呈慢性经过，个别进入高原者也可在短期内发生。本病以低氧性肺动脉高压、心肌纤维变性坏死所致的瘢痕形成，以及右心室增大为主的功能障碍，甚至发生心力衰竭为主要特征的病理和生理变化[1]；也是青藏高原地区的一种较常见的慢性高原性疾病。

HAHD的主要临床特征是呼吸困难、发绀、脸足浮肿、尿少、心脏扩大等一系列肺动脉高压及右心衰竭等症状，严重者导致右心衰竭或死于并发症，其中最突出的临床表现是肺动脉高压、右室增大和充血性心衰[2-3]。X线、心电图和超声心动图等表现为显著的肺动脉高压和右心室肥厚的征象[4-5]，MRI对于小儿HAHD的诊断尚未见报道。本文通过对8例临床确诊的HAHD患儿和6例来自与患病组相同年龄和海拔的正常儿行MRI检查，探讨了HAHD患儿的心脏MRI特征(即患者均表现为明显的心室壁增厚和肺动脉扩张)。

1　材料与方法

1.1一般资料

本研究纳入8例来自海拔3500～4500 m，经临床、实验室和辅助检查确诊的HAHD患儿，年龄8个月到2岁，男女各4例，藏族5例，汉族2例，回族1例。另6例正常小儿男女各3例，年龄1～2.5岁，均为藏族。以上检查均告知病人的监护人并由监护人签署检查知情同意书。

1.2MR设备与检查

应用GE Vectr 0.5 T超导型磁共振扫描仪，采用表面线圈，自旋回波心电图门控技术，单层面多时相法成像获取收缩末期和收缩末期像。扫描参数：重复时间(repetition time，TR)取决于患者心律，等于R-R间期，回波时间(echo time，TE)15 ms，翻转角30度，视野(field of view，FOV)25 cm×30 cm，矩阵256×192，激励次数：3～4，层厚4 mm，层间距为4 mm。所有被检查小儿在行MRI检查前20 min均口服水合氯醛镇静。剂量为30～40 mg/kg。

1.3MR图像评价

8例HAHD患儿和6例正常儿MR片均由2名有经验的诊断医师(5年以上)分别阅片，在同一层面上测量收缩期末和舒张期末右室前壁、左室后壁、室间隔厚度和主肺动脉内径取平均值做详细记录。测量值以平均数±标准差表示，单位为mm。

1.4统计学处理

应用SPSS 13.0统计学软件进行数据处理，数据显示右室前壁(right ventricular anterior wall，RVAW)，左室后壁(left ventricular post wall，LVPW)和室间隔(interventricular septum，IVS)的厚度，以及肺动脉干内径(pulmonary artery diameter，PAD)行相关性分析，以P＜0.05认为差异有统计学意义。

2　结果

所有患儿在心电门控触发下产生形态学图像，显示心室壁与心腔界限清晰，心室壁为中等信号，心腔呈黑色的低信号。8例HAHD患儿均表现为右心室扩大，右室壁肥厚，其厚度等于或大于左室壁(图1A)，其中两例患儿心脏向左后方旋转(图1B)。8例患儿室间隔平直或向左心室侧突出(图1A、C、G)，其中一例同时出现左室壁和室间隔增厚(图1G)。3例表现为右房扩大(图1G、H)。所有患儿主肺动脉均扩张，内径达升主动脉的两倍(图1F)，而左右肺动脉表现为正常或扩张。其中1例患儿同时伴左室壁增厚和室间隔增厚，占12.5%，LVPWd为 6 mm，IVSd为5.6 mm。8例患儿主肺动脉均扩张，而左右肺动脉增粗或正常表现。HAHD患儿的心脏收缩期和舒张期的表现见图1D、E。正常组小儿心脏形态正常(2A)，左室壁厚于右室壁，肺动脉干无扩张改变(2B)。经统计学检验，各统计学指标具有显著性差异，具体统计结果见表1。

图1　不同HAHD患者的图片，表现多样。A：右心室扩大，右室壁肥厚，其厚度等于或大于左室壁；B：右房室腔扩大；C：心脏向左后方旋转；D：收缩末期的患儿心脏；E：舒张末期的患儿心脏；F：横轴显示明显增宽的肺动脉干，内径达升主动脉的两倍；G：左右心室壁及室间隔均明显增厚；H：室间隔平直或向左心室侧突出，同时出现左室壁和室间隔增厚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　讨论

HAHD是慢性高原病的一种类型，可分为成人HAHD和小儿HAHD。其中小儿多为急性发病过程，成人多为慢性过程。1955年四川省人民医院吴德诚等[6]报道l例1月婴儿的临产和尸检材料，首次提出“小儿HAHD ”的命名和诊断，提出其发病原理是高原缺氧所致的肺动脉高压。1966年李经邦等[7]报道一组小儿高原适应不全的尸解观察，首次在病理上证实了小儿HAHD 的存在。小儿HAHD发病年龄为16 天～12 岁，但绝大多数(84.8%～97.5 %)为2 岁以内。

表1　HAHD心室壁测量指标和结果(mm)Tab.1 The parameters and result of measurement(mm)

青藏高原儿童HAHD患病率明显高于成年人，青海儿童医院对2001-2014年住院病儿的统计，HAHD占同时期儿科心脏病住院人数的42.6%，绝大多数在2岁内发病，占89.5%。少数患儿可急性或亚急性发病，发病较早，病程进展快。故对小儿心脏病的早期诊断和早期治疗有重要意义。本组8例患儿病程1～6个月，入院时均表现为不同程度的右心衰，在纠正心衰后3～15天内行MRI检查。

图2　A：正常小儿的心脏；B：正常小儿的肺动脉干Fig.2 A: The normal children's heart; B: The normal children's pulmonary artery.

3.1小儿HAHD的病理

病理特点为右室扩大肥厚，肺动脉和圆锥部扩张。镜下见不沿血管分布的心肌局灶坏死和瘢痕。分布规律为心室重于心房，右室重于左室，乳头肌重于心室肌，乳头肌远端重于基底部。肺小动脉内皮肿胀，中膜平滑肌肥厚和外膜增厚[8]，其中最显著的病理特征是肺小动脉和肺细小动脉平滑肌的增生肥厚[4]。

3.2小儿HAHD的发病机制

3.2.1缺氧对右室肥大的影响

高原地区低压低氧引起的肺血管收缩而致肺动脉高压，长期肺动脉高原可引起肺小动脉壁的增厚(亦称重构)。原因在于高原缺氧，直接刺激交感神经，引起肺血管收缩和血流阻力增大，长期低氧刺激致肺动脉树末端机化使肺血管阻力升高[9]，肺血管收缩和肺动脉高压，增加了跨血管壁的压力和对非血管的牵张力，使右心乳头肌肉柱承受很大压力，因而右室后负荷增加[10]；加之右室乳头肌发育不如左室乳头肌良好，故易引起缺血缺氧、右心肥厚、肌纤维增粗，营养需求增高，加重了心肌缺血缺氧使右心后负荷逐渐加重，长期作用引起右心室代偿性肥厚，当病程继续发展，心脏贮备力进一步减退；缺氧使交感神经兴奋性增强，肾上腺素大量释放，循环血量增加，左、右心负荷加大，在超负荷诱因下可发生右心功能不全及全心衰蝎。

3.2.2缺氧对心肌及传导系统的影响

缺氧可直接损伤心肌细胞，使心肌收缩力减弱，心输出量降低，最终导致右心衰竭。原因可能有以下几点：缺氧影响心肌能量的产生过程，进而影响心肌纤维的新陈代谢，使合成代谢与分解代谢失衡，同时心脏本是一个低灌注高耗氧的器官；小儿心率快，对氧的消耗多；缺氧影响心肌纤维的膜电位和兴奋性，进而影响心脏传导系统而致心律失常。

3.2.3过重的右室负荷对左室功能的影响

缺氧所致的肺动脉高压，增加右室后负荷，进而使右室肥厚扩张体积增大，右室充盈压增大，厚度和僵硬度增加的室间隔向左室膨出，使左室形状改变，左室容积变小，舒张时受限，顺应性降低，左心室充盈减少，舒张末期容积减少，舒张末期压力增加，最终导致左室心搏出量降低。图1G显示增厚的室间隔向左室腔膨出，左室容积减小。此外，高原寒冷使机体耗氧量增加，感染或其它疾病可促使或加重心脏发生器质性改变。

3.3小儿HAHD的诊断标准

根据1995年中华医学会第三次全国高原医学学术讨论会推荐的我国现行的高原病分型及诊断标准[11]。诊断标准如下：(1)发病一般在海拔3000 m以上，少数易感者可于海拔2500 m左右发病。(2)父母系平原人移居高原后所生育的子女，或小儿在平原出生后移居高原均易罹患，少数世居儿童也可发病。(3)2 岁以内小儿最为易感，但其他年龄小儿亦可罹患。发病多为亚急性(数周至数月)经过。(4)主要表现为呼吸困难，紫癜及充血性心力衰竭。有显著的肺动脉高压及极度右心肥大征象(包括心电图、超声心动图、胸部X线摄片、心导管检查2 项以上证实)。(5)排除渗出性心包炎、心肌病、先天性心脏病、风湿性心脏病等。(6)转往海拔低处病情即有明显好转。为什么小儿HAHD的易感性远高于成人，这可能在高海拔地区，小儿肺血管的发育不如成人，同时小儿耗氧量与成人具有差异，而小儿缺氧适应能力差，生长发育快，代谢旺盛，对氧气的需求量大，肺血管对缺氧更敏感，同时有更为活跃的反应性，因而形成肺动脉高压。

3.4小儿HAHD的影像学表现

HAHD的诊断除结合病史、临床症状和体征外，影像学诊断具有重要的意义。X 线检查：可见肺动脉段膨隆，右下肺动脉外径增宽，右心室和/或右心房增大，肺淤血或肺血增多同时存在肺纹理增多。超声心动图：是目前常用的诊断方法，主要表现为右室流出道扩张，右室内径增大，右室流出道增宽而左房内径无明显变化，右室流出道与左房内径比值增大；右室壁厚度增加。CT：8例患儿的CT平扫均显示心影扩大，以右心室增大为著，有些病人表现为右房增大。平扫时由于心室壁的密度与心室腔血液密度一致，故无法准确判断心室壁的厚度和血管腔内径，而婴幼儿行增强扫描较困难，同时CT辐射剂量大。MR：作为一种高空间分辨率、高时间分辨率、多方位、无创伤、无射线辐射伤害的检查方法，流动的血液与心壁之间存在天然的对比度，可以清楚地显示心脏、血管壁、管腔/心脏、以及管腔/心脏外组织。心脏横轴、长轴和短轴各个切面综合，可以清晰而准确显示各心肌壁的厚度、室间隔及心腔大小最佳[12-13]。本组通过对8例HAHD患儿和6例正常小儿心脏的MRI扫描，清晰显示了心脏和大血管的形态特征。HAHD患儿与正常儿心脏相比右室扩大，右室壁增厚及主肺动脉扩张。少数患儿同时出现左室壁和室间隔增厚。MRI不仅可从形态上反映心脏的形态改变，同时可准确测量扩大的程度，对HAHD的早期诊断及严重程度的区分具有重要的意义。

目前电脑中介关系(computer mediated relationship，CMR)成像技术包括反转恢复、磁共振血管造影(magnetic resonance angiography，MRA)、心脏电影成像、心肌灌注与延迟增强、扩散张量成像、磁共振波谱、T1 mapping、T2 mapping等，随着各种新技术在高原性心肌病患儿的应用，对小儿HAHD患者的心脏改变将会有新的认识，目前MRI已取代X线心室造影成为测定心室容积、射血分数、室壁压及心肌方面的金标准[14]。但本组检查所用的MR仪器由于其场强及功能所限，只能行心脏形态方面的观察，而不能进行心功能测定及心脏增强扫描。同时样本量少，随着MRI设备更新，软件及硬件的完善，笔者将继续加大样本量并增加心脏的功能的分析及应用。

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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

国家自然科学基金项目(编号：81260216)

青海大学附属医院影像中心，西宁810001

鲍海华，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

鲍海华, 孟莉, 谢冬梅. 小儿高原性心脏病的病理生理改变及磁共振表现.磁共振成像, 2015, 6(12): 927-931.

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