心脏MRI应变技术评估高血压患者左心室功能

王 月，吴艳凯，崔彩霞，魏榕辰，田 欣，史朝霞，樊晓蓓，安 苗，田 欢，武柏林*

(1.河北医科大学第二医院放射科，河北 石家庄 050061；2.河北医科大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生教研室 河北省环境与人群健康重点实验室，河北 石家庄 050061)

我国高血压患者疾病知晓率、治疗率和控制率总体处于较低水平[1]。血压与心血管风险呈连续、独立正相关[1]。心脏MRI已成为无创评估心脏结构和功能的金标准[2]，心脏MRI应变技术所测心肌应力是早期发现心血管功能紊乱的敏感指标[3]。本研究观察心脏MRI应变技术评估高血压患者左心室功能的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入2018年6月—2019年10月88例高血压患者(高血压组)和28名健康志愿者(正常组)，均接受心脏MR检查。高血压组纳入标准：①参考中国高血压防治指南(2018年修订版)[1]，未使用降压药物情况下，非同日3次测量诊室血压，收缩压≥140 mmHg和/或舒张压≥90 mmHg，收缩压≥140 mmHg和舒张压<90 mmHg；②左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)≥50%。正常组纳入标准：①体检正常，收缩压90～139 mmHg，舒张压60～89 mmHg；②LVEF≥50%。排除标准：①继发性高血压，肥厚型、扩张型心肌病等心脏疾病，其他系统功能障碍；②心脏MR检查禁忌证。

高血压组中，以140～159/90～99 mmHg为Ⅰ组(32例)，160～179/100～109 mmHg为Ⅱ组(28例)，≥180/110 mmHg为Ⅲ组(28例)。

本研究获医院伦理委员会批准(2020-R383)，受试者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Philips 3.0T MR机，配备表面相控阵心脏线圈和心电门控装置。嘱患者仰卧，于呼气末屏气接受扫描。采用回顾性心电门控真实稳定进动序列，自心底至心尖逐层扫描，采集轴位黑血序列、左心室长轴2、3、4腔心切面及短轴电影序列图像，每个心动周期采集25帧图像，层厚6～8 mm，层数10～12层，TR 3.5 ms，TE 1.8 ms，FA 45°，FOV 320 mm×320 mm。

1.3 图像分析 由2名具有5年以上心脏MRI诊断经验的影像科主任医师独立阅片，有分歧时经讨论达成一致。采用心功能分析软件(Philips Extended MR WorkSpace 2.6.3.2)在短轴电影序列图像上勾画心尖至心底收缩末期和舒张末期心肌内外膜轮廓，自动绘制左心室时间-容积曲线，并获取以下心脏MRI参数：LVEF，左心室舒张末期容积(left ventricular end-diastolic volume, LVEDV)，左心室收缩末期容积(left ventricular end-systolic volume, LVESV)，舒张早期峰值充盈率(first peak filling rate, PFR1)，舒张晚期峰值充盈率(second peak filling rate, PFR2)，高峰充盈率(peak filling rate, PFR)，舒张早期充盈量(first filling volume, FV1)，舒张晚期充盈量(second filling volume, FV2)及总充盈量(total filling volume, FV)。

采用Circle Cardiovascular Imaging软件(CVI42 Version 5.10.1 Calgary，Alberta，Canada)在short 3D、tissue tracking模块中分别打开左心室短轴电影序列及长轴2、3、4腔心序列图像(图1)，半自动勾画左心室内外膜边界，而后在tissue tracking模块进行应变分析，获得整体纵向应变(global longitudinal strain， GLS)、整体周向应变(global circumferential strain， GCS)、整体径向应变(global radial strain，GRS)(图2)及舒张期整体纵向峰值应变率(global longitudinal peak diastolic strain rate, GLPDSR)、舒张期整体周向峰值应变率(global circumferential peak diastolic strain rate, GCPDSR)和舒张期整体径向峰值应变率(global radial peak diastolic strain rate, GRPDSR)。

图1 左心室应变图 A～D.依次为左心室短轴中部层面(A)及长轴2腔心(B)、3腔心(C)、4腔心(D)切片心肌应变图，心内膜(红线)与外膜(绿线)之间为心肌应变像素点

图2 左心室不同节段应变值牛眼图 A～C.依次为左心室不同节段GLS(A)、GCS(B)、GRS(C)牛眼图

1.4 统计学分析 采用SPSS 25.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，多组间比较采用方差分析，两两比较采用LSD-t检验或Kruskal-WillsH检验。计数资料以百分比(%)表示，组间比较采用χ2检验。以多元线性回归分析应变影响因素。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料及心脏MRI相关参数 高血压各组与正常组年龄、性别、心率差异均无统计学意义(P均>0.05)，高血压各组体质量指数(body mass index, BMI)均高于正常组(P均<0.05)；高血压各组间病程差异有统计学意义(P<0.05)，BMI差异无统计学意义(P>0.05)；见表1。高血压各组PFR2、PFR1/PFR2、FV2、FV1/FV与正常组差异均有统计学意义(P均<0.05)；Ⅰ、Ⅲ组间FV2差异有统计学意义(P<0.05)；Ⅲ组FV均大于其他3组(P均<0.05)；见表2。

表1 各组一般资料比较

表2 各组左心室心脏MRI参数比较(±s)

表2 各组左心室心脏MRI参数比较(±s)

组别LVEF(%)LVEDV(ml)LVESV(ml)PFR1(ml/ms)PFR2(ml/ms)高血压组 Ⅰ组(n=32)69.63±7.6866.79±16.9321.14±10.420.28±0.090.19±0.08∗ Ⅱ组(n=28)68.10±7.4670.91±16.6722.94±8.220.27±0.100.22±0.09∗ Ⅲ组(n=28)69.08±11.6280.15±29.6126.94±18.110.27±0.100.23±0.08∗正常组(n=28)65.70±6.1970.96±29.9824.37±11.200.30±0.090.12±0.06 F/H值4.781.542.661.079.50 P值0.120.210.450.37<0.05组别PFR1/PFR2FV1(ml)FV2(ml)FV(ml)FV1/FV高血压组 Ⅰ组(n=32)1.56±0.59∗31.47±6.9315.25±4.41∗ 46.72±8.43 0.65±0.14∗ Ⅱ组(n=28)1.49±0.87∗30.93±10.3617.32±6.96∗48.25±11.220.64±0.14∗ Ⅲ组(n=28)1.44±0.97∗35.03±13.4119.90±9.46∗#54.90±13.57∗#▲0.63±0.16∗正常组(n=28)4.40±7.2532.34±8.4210.32±5.1842.66±12.100.76±0.08 F/H值4.310.9010.105.436.36 P值<0.050.45<0.05<0.05<0.05

注：*：与正常组比较，P<0.05；#：与Ⅰ组比较，P<0.05；▲：与Ⅱ组比较，P<0.05

2.2 左心室应变及应变率 高血压各组GLS、GCS及GLPDSR、GCPDSR及GRPDSR均低于正常组(P均<0.05)；Ⅰ、Ⅲ组间GLS、GRS及GCPDSR、GRPDSR差异均有统计学意义(P均<0.05)；Ⅱ、Ⅲ组间GCPDSR差异均有统计学意义(P均<0.05)。见表3。

表3 各组左心室应变与应变率比较(±s)

表3 各组左心室应变与应变率比较(±s)

组别GLS(%)GCS(%)GRS(%)GLPDSR(s-1)GCPDSR(s-1)GRPDSR(s-1)高血压组 Ⅰ组(n=32)-13.57±2.40∗-16.37±1.93∗49.98±10.200.58±0.18∗0.79±0.17∗-1.24±0.40∗ Ⅱ组(n=28)-12.52±1.87∗-16.28±2.21∗46.39±7.900.55±0.13∗0.77±0.17∗-1.12±0.28∗ Ⅲ组(n=28)-11.52±3.05∗#-15.14±3.74∗42.82±13.60∗#0.52±0.16∗0.64±0.20∗#▲-0.98±0.37∗#正常组(n=28)-19.83±2.01-20.71±2.0951.01±9.561.33±0.241.27±0.19-3.17±0.53 F/H值67.7025.083.44136.7269.11194.32 P值<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05

注：*：与正常组比较，P<0.05；#：与Ⅰ组比较，P<0.05；▲：与Ⅱ组比较，P<0.05

2.3 心肌应变参数影响因素 多元线性回归分析结果显示，高血压患者性别、收缩压均与GLS、GCS、GRS有关，病程与GLS有关，年龄、PFR1均与GRS有关(P均<0.05)。见表4。

表4 88例高血压患者临床指标、心脏MRI指标与左心室应变参数的关系

3 讨论

高血压是心血管事件发生和预后的独立危险因素，早期评估高血压患者心功能尤为重要。心脏MRI测量心室容积和功能精确度高、重复性好，是量化心脏功能的金标准；其中的左心室充盈参数反映左心房与左心室压力梯度，可作为评估舒张功能的指标。

本研究高血压患者多为超重或肥胖者，而肥胖和超重是导致高血压发病的重要危险因素；本组高血压患者PFR2增加，PFR1/PFR2减低，提示其左心室顺应性下降、僵硬度增加；FV2增加，FV1/FV降低，提示左心室舒张期充盈受损，晚期充盈量代偿性增加，与既往研究[4]结果相符。

异常心肌形变多早于临床症状，观察心肌应变可早期评估心功能受损和心肌功能区域性差异[5-6]。左心室GLS是评估心血管疾病心肌收缩功能早期变化的敏感指标，可用于诊断微血管疾病[7-8]；GLS降低可能与高血压发展和后负荷增加有关[9-10]。LEE等[11]认为左心室GLS、GCS对高血压心功能受损有显著预测价值。本研究发现，高血压患者LVEF正常时，其左心室GLS、GCS已开始下降，即左心室主动收缩功能降低，提示其微循环可能已受损。相关性分析结果显示，GRS随年龄增长而增加，可能原因为在于左心室舒张功能随年龄增加而逐渐下降，需通过增加室壁厚度加以代偿[12]；性别与GLS、GCS、GRS均有关，与SALEM等[13]报道相似，后者提出GLS与男性睾酮水平呈负相关，卵泡刺激素与GCS呈正相关，而GRS与睾酮水平呈正相关。此外，本研究发现高血压患者收缩压与GLS、GCS、GRS均有关，病程与GLS有关，PFR1与GRS有关，进一步表明应变参数可反映病程及病情变化。

左心室舒张期峰值应变率反映心动周期中心肌舒张时发生形变的最大速率，不受周围组织牵拉及心肌整体位移的影响，可准确反映心肌运动细微变化。本研究中高血压患者GLPDSR、GCPDSR及GRPDSR均明显低于正常组，与陶逸菁等[14]的结果相符，进一步提示高血压患者舒张功能受损。

综上所述，心脏MRI应变技术可早期评估高血压患者左心室心肌收缩及舒张功能受损。但本研究纳入样本量有限，且未行冠状动脉造影排除亚临床冠状动脉疾病患者，有待进一步观察。