高血压性心脏病磁共振成像现状与进展

向晓睿综述，赵世华审校

全球高血压患者在过去三十年数量翻倍，加重了心血管疾病负担，而其中约半数未得到诊治[1-2]。长期的血压增高会导致靶器官损伤尤其是左心室发生病理改变，形成高血压性心脏病，并加重脑卒中、心肌梗死、心力衰竭等心血管事件风险[3-4]。高血压性心脏病的主要特征为左心室肥厚、心肌弥漫性纤维化及心脏舒张功能障碍，其中心肌纤维化会引起室性心律失常风险增加、舒张功能障碍恶化，及时降压治疗可以逆转心肌纤维化并改善心脏功能和结局[3]。因此，早期定量评估高血压性心脏病病理改变对其诊疗和预后至关重要。长期以来，诊断高血压性心脏病依赖于病史、体征、心电图及超声心动图，但缺乏特异性[5]。心脏磁共振成像（CMR）多序列多参数成像，不仅能反映心脏结构及功能改变，还能评估心肌细胞及间质的详细组织特征，已逐渐成为各类心血管疾病的重要检查方式甚至诊断金标准，对于早期无创定量评估高血压性心脏病具有显著优势[6]。

1 高血压性心脏病的病理生理学

动脉高压导致高血压性心脏病有多种潜在机制，主要包括血流动力直接作用和生物体液间接作用[7]。高血压患者持续性压力负荷增加引起心肌细胞适应性肥大，表现为左心室肥厚且心肌质量增大，同时肾素-血管紧张素-醛固酮系统、交感神经系统和氧化应激反应增加，进一步导致微循环障碍及心肌纤维化，加重左心室不良重塑，最终导致舒张与收缩功能异常直至心力衰竭[4,7]。此外，肥胖、糖尿病、血脂异常、代谢综合征、肾功能衰竭等心血管危险因素也可协同作用，加重左心室功能障碍和结构损伤，并可累及肾脏、眼和外周动脉等靶器官[4,8-9]。

左心室肥厚是高血压性心脏病的显著特征，通常被分为向心性和离心性两种[10]。向心性左心室肥厚因左心室质量压力过载而室壁增厚，表现为细胞外基质重塑和左心室充盈压增加，容易出现舒张功能障碍及射血分数保留的心力衰竭（HFpEF），多发生于中老年患者并提示不良预后；而离心性左心室肥厚的左心室质量增加而向心度不增加，左心室持续扩张导致失代偿，可出现射血分数降低的心力衰竭（HFrEF）[10]。最新研究将上述两种类型细分为扩张型与非扩张型亚型，其中扩张型左心室肥厚患者死亡率显著高于非扩张型[8]。心肌肥厚还伴随着微循环障碍，引起间质冠状动脉周围弥漫性胶原纤维积聚，最终导致心肌纤维化及心肌缺血，与多种不良心血管事件密切相关[11]。众所周知，多种心肌疾病都能引起心肌肥厚，左心室肥厚模式的临床意义仍需要不断探究，影像学检查尤其是CMR 的鉴别诊断作用至关重要。

2 高血压性心脏病的CMR 检查

多年来，心电图及超声心动图是高血压性心脏病的主要诊断方式，但其临床应用有不同程度的限制[5]。相比上述检查，一站式CMR 可同时反映心脏形态、功能、血流动力及组织特征等信息，且具备无创、无辐射、多序列、多参数等特性，弥补了其他检查的局限性，对早期诊断和评估高血压性心脏病具有一定优势[8,12]。因此，近年来多项研究探讨了CMR 对于高血压性心脏病诊疗的重要作用。

2.1 结构与功能

对于高血压性心脏病患者晚期出现的左心室肥厚、左心房增大、左心室扩大等结构异常，CMR 可准确提供左心室心肌质量、左心室舒张末期容积、左心室收缩末期容积、左心房内径等基本指标[6,13]，已被国际广泛认可和应用。Yoneyama 等[9]采用左心室心肌质量指数及左心室质量容积比对左心室肥厚的程度和模式进行评估，发现高血压患者左心室容积及相对室壁厚度减低，左心室心肌质量指数及左心室质量容积比明显增高，同时左心室心肌扭转程度更大，提示高血压导致左心室容量逐渐减少的情况下心肌维持足够心输出量的代偿机制。对于尚未出现左心室肥厚的高血压患者，Goh 等[14]最新研究通过计算重构指数反映左心室重构，结果表明当重构指数降低时高血压患者更易发生心肌纤维化或心肌损伤标记物升高。Le 等[15]进一步对晚期左心室肥厚的高血压患者进行随访研究，发现合并重构指数降低的患者发生不良心血管事件概率明显增高，其增量预后值超过了由临床变量和左心室肥厚程度组成的模型，说明重构指数不但能反映早期心肌重构，还为高血压患者提供了一种新的危险分层方法，有待应用于多种心脏疾病。

除了通过测量左心室射血分数（LVEF）来反映整体心功能，CMR 还可进行多种序列探测各个心肌节段早期功能损伤。已有多项研究证实，类似超声斑点追踪技术的特征追踪成像（feature tracking imaging，FTI）可快速定量测量心肌应变，包括纵向、径向及周向的整体或局部心肌形变，从而体现心肌舒张与收缩功能障碍[16]。Ng 等[17]对比研究了FTI 与超声心动图诊断舒张期功能障碍效能，发现FTI 周向应变率准确性最高，对于LVEF 大于50%的患者，周向应变率是最为有效的参数。FTI 还能用于测量左心房形变及体积参数变化，检测到出现在左心室肥厚之前的左心房储备和血运功能障碍[13]。此外，组织相位图（tissue phase mapping，TPM）通过测量不同节段心肌速度反映早期心功能不全，高血压性心脏病患者伴有舒张功能障碍时表现为多节段纵轴速度峰值降低，并出现左心室旋转动力学改变和纵轴侧方不同步运动增加[18]。同时，CMR 还能观察血流动力学变化，Ramos 等[19]通过CMR 测量舒张期血流速度、心肌运动速度、肺动脉高压及左心房容积以全面评估舒张期功能障碍，结果与超声心动图有良好一致性，证实了其临床可行性。总之，CMR 通过多参数识别左心室肥厚及重塑模式，监测左心功能与血流动力学变化，不仅利于提高高血压性心脏病检出率，还可补充参考指标指导临床干预和管理。

2.2 虚拟病理学特征

高血压性心脏病患者心肌代偿性肥厚早期即可出现冠状动脉微循环障碍，并最终引起心肌缺血及纤维化，微循环异常表现为与冠状动脉疾病无关的灌注缺陷或减低，此时冠状动脉造影阴性而需要借助多种无创成像[20]。目前评价心肌灌注主要采用核素心肌灌注显像、计算机断层灌注显像、超声心动图心肌造影以及CMR 心肌灌注成像（MPI），其中核素心肌灌注显像检测冠状动脉血流储备有一定价值，但该技术不能确切反映高血压性心脏病患者微循环异常[21]，一项Meta 分析显示CMR 相比核素显像检测冠状动脉血流储备敏感度及特异度更高[22]。CMR-MPI 可无创性诊断高血压导致的微血管异常，通常表现为弥漫或环形的左心室壁灌注缺损。Li等[23]通过CMR-MPI 评估了2 型糖尿病对高血压性心脏病患者心肌灌注的影响，发现这类患者心肌灌注显著低于不伴糖尿病组及正常对照组，表明2 型糖尿病能加重心肌灌注受损并增加心力衰竭风险和死亡率。Knott 等[24]发现无冠状动脉疾病患者的CMRMPI 应激心肌血流量和心肌灌注储备指数与死亡和不良心血管事件密切相关，表明CMR 灌注参数能强有力地独立预测不良心血管事件。

心肌纤维化在高血压性心脏病的病理进程中发挥重要作用，是导致心功能障碍和心力衰竭的独立因素[25]。尽管诊断心肌纤维化的金标准为心内膜活检，但其有创性和风险性限制常规使用[5]。CMR多种成像序列已被证明能有效量化心肌纤维化，为临床评估和治疗提供关键信息。常用的钆延迟强化（LGE）是静脉注射钆对比剂后检测心肌纤维化区域的强化信号，又称“瘢痕成像”[12]。有学者采用LGE 研究发现约半数高血压患者心肌存在斑片状延迟强化，强化程度与舒张功能障碍程度具有显著相关性[26]。值得注意的是，尽管高血压性心脏病无特定强化模式，但要区别于心肌梗死的内膜下、透壁性、冠状动脉血供区域的强化，也要与肥厚型心肌病的心肌肥厚节段、室间隔、右心室交界区域的强化相鉴别[26]。然而，LGE 是基于局部心肌信号强度的差异，对压力或负荷异常导致的弥漫性纤维化并不敏感，因此对于高血压性心脏病患者尚不能作为最优检查方案[12]。T1 映射（T1 mapping）成像应运而生，通过扫描注入钆对比剂前后的图像获取前后T1值，分别反映细胞内、细胞外基质和细胞外间隙情况，计算前后T1 值差异和血细胞比容得出细胞外体积分数（extracellular volume fraction，ECV）以反映细胞外间质的重塑与扩张，该技术实现了弥漫性心肌纤维化的量化[25]。既往研究发现高血压性心脏病心肌肥厚患者较非肥厚患者的T1 值缩短、ECV 值升高，表明细胞外基质沉积增加、左心室僵硬度升高、舒张末期心肌纤维长度缩短，这与应变成像测量的局部舒张功能减低相关，提示了不良心血管事件风险[27-28]。还有数据表明T1 mapping 可有效检测到左心室肥厚中纤维化的微量增加，用于鉴别高血压性心脏病与肥厚型心肌病的不同纤维化改变[29]，且精确性和重复性较高，有望替代组织活检成为检测心肌纤维化的影像学利器，以评估高血压性心脏病抗纤维化药物治疗效果和预后[30]。总之，高血压性心脏病常表现为向心性左心室肥厚，延迟强化很少累及室间隔；而肥厚型心肌病的室间隔、心肌中层、局灶性强化更常见，可伴有典型室壁增厚、左心室质量增加及二尖瓣前叶收缩期前向运动[26,28]，是CMR 鉴别高血压性心脏病和肥厚型心肌病的重要特征。

尽管LGE 和T1 mapping 技术评价局限性及弥散性心肌纤维化有巨大应用前景,但钆对比剂存在一定肾毒性损害，并不适用于肾功能不全者[12]。非对比增强CMR 技术有望弥补这一不足，如弥散加权成像能无创检测活体心肌组织内水分子微观运动，由此估算表观弥散系数值（apparent diffusion coefficient，ADC）对识别纤维化具有一定作用，已有研究表明高血压性心脏病患者心肌肥厚程度增加和周向应变减低与ADC 值升高相关[27]。新兴的旋转坐标系下时间常数（T1ρ）成像通过提供旋转坐标系下的自旋-晶格弛豫时间常数，反映大分子物质与水质子之间的低频相互作用，即对组织的蛋白成分敏感，无需对比剂就能检测到心肌胶原含量改变并反映纤维化改变，但该技术尚不能量化，有待验证其对高血压性心脏病患者的诊断效能[31]。

2.3 人工智能

医学影像具备的海量信息为人工智能（AI）分析和诊断疾病提供了基础[32-33]，国内外多项研究证实了AI 在心血管疾病成像领域的巨大潜能，除了实现自动采集图像、分割图像、识别病灶，提高医师诊断效率及诊断精度，还能对预后判断提供参考信息，帮助实施精准医疗[32]。对于高血压性心脏病，已有学者将常规成像方式与AI 技术结合起来进行诊断评估。Neisius 等[34]通过采集高血压性心脏病患者与肥厚型心肌病患者的T1 mapping 图像进行纹理分析，从而鉴别二者弥漫性和局灶性纤维化的组织信息差异，基于支持向量机器方法的准确率为86.2%，基于测试验证数据集方法准确率为80.0%，表明T1 mapping 图像纹理分析比T1 值有更高诊断价值。尽管AI 在高血压患者中的应用处于初级阶段，未来将可能通过影像组学鉴别诊断高血压性心脏病，还能判断高血压患者危险因素和表型、预测心血管事件风险、识别治疗依从性相关因素、制定抗高血压个性化治疗方案和干预措施，从而减轻全球高血压患病负担[33]。

3 小结

高血压性心脏病是心血管死亡最常见的原因之一，对其进行早期诊疗和干预有助于减轻全球心血管疾病负担。近年来多项研究证实CMR 可为心血管疾病提供结构功能和虚拟病理信息，结合新兴AI 技术优化扫描及后处理方案，为无创定量全面评估高血压性心脏病提供了可靠方案，可用于鉴别心肌肥厚病因、提示风险分层、指导个性化管理、评估疗效及预后。相信通过多中心大数据的不断探索，CMR 或将详细补充高血压性心脏病的临床诊疗指南。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突