基于心脏磁共振的高原与平原患者心脏结构与功能对比分析教学研究
时间：2023-06-10 14:55:14 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
李慧兰，陈小龙，罗韬，周建，曹明东，王志鹏，胡思林，刘萍，武海霞，傅强，齐琦，倪立桐，官剑武，张璞，张静怡，任晓静，孟凡银，李涛，马林，黄建国*，李世俊*
1.解放军联勤保障部队第九四五医院放射诊断科，四川 雅安 625000；
2.解放军联勤保障部队第九四五医院医学工程科，四川 雅安 625000；
3.解放军总医院第一医学中心放射诊断科，北京 100853；
4.中国计量科学研究院医学计量中心，北京 100029；
5.首都医科大学公共卫生学院，北京 100020；
*通信作者 李世俊 shijunli07@yeah.net 黄建国huangjianguo945@163.com
高原性心脏病是慢性高原病的一种，指平原地区的健康者移居至海拔3 000 m以上的高原后，在长期持续低压、缺氧环境作用下，引起一系列病理生理变化所致的心肌损害和循环系统功能障碍疾病，可表现出发绀、胸闷、呼吸困难及水肿等[1]。由于高原性心脏病早期缺乏特异性改变，易造成患者的忽视以及临床症状的漏诊或误诊，导致病情不断发展对患者心脏结构及功能造成不可逆的严重损害。目前高原性心脏病的辅助检测手段主要包括心电图、心脏超声、冠状动脉CT血管成像和介入血管造影，但是以上方法均存在一定缺陷，在发现早期慢性高原病所致的心脏形态、功能变化方面仍面临挑战。
心脏磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）具有无辐射和多参数成像[2]等特点，是诊断与评价慢性高原性心脏病的理想方法[3]。目前，CMR临床应用广泛，心脏电影磁共振成像已成为心肌功能动态直观测量的“金标准”，延迟强化显示的心肌纤维化已经成为心肌疾病治疗评价的替代终点[4-5]，但受技术普及、教学规范等因素限制，应用于川藏高原患者仍为空白。本文通过对来自川藏地区高原和平原地区的患者进行心脏功能影像学评估，搭建高原患者心脏1.5T MRI教学扫描规范流程，以便更好地诊断和治疗高原病。
1.1 研究对象 回顾性选取2022年1月16日—4月16日就诊于解放军联勤保障部队第九四五医院的患者71例，分为2组：从海拔（3.36±0.52）km以上高原急下到雅安者为高原组，男45例、女2例，年龄（28.16±11.12）岁，其中1例有心脏病家族史，均为在高原工作时长超过3年且因各种原因急下高原人群；
世居海拔约500 m的雅安者为平原组，男19例、女5例，年龄（36.42±12.92）岁。纳入标准：临床检查指标（肺CT、心率、血压、身高、体重、心电图、血常规）均未见明显异常。排除标准：无法耐受MRI、对造影剂过敏。本研究获本院医学伦理委员会批准（伦理号：2022第01-01），所有患者均签署CMR知情同意书。
1.2 检查方法 采用国产联影uMR580 1.5T MRI，最大梯度33 Mt/m，梯度切换率125 mT/s，采用6通道体线圈及24通道脊柱线圈，并应用心电门控及呼吸门控技术及心脏检查序列及参数（表1）。图像分析工作站配制心脏功能分析软件包，包括心功能、流量分析、心肌活性、心肌灌注等。
表1 心脏检查序列及参数
1.3 影像学评价
1.3.1 心脏结构评价 采用美国心脏协会2002年心脏标准解剖平面命名方式划分心脏各节段[6]。在2位来自上级帮带医院有经验的主任医师与副主任医师的指导下，本院两名具有5年以上放射工作经验的医师独立测量两组的心脏结构参数，取两组平均值。从电影序列中选择最大径层面，包括亮血序列舒张末期左心室长径、横径、左心室间隔壁厚度等。左心室长径、左心室横径（在左心室四腔心图像上，选择舒张末期，从二尖瓣中点到心尖连线为左心室长径，左心室最宽处为左心室横径），左心室间隔壁厚度、下壁厚度、侧壁厚度、前壁厚度（在左心室短轴位图像上，选择舒张末期短轴最大平面进行测量），肺动脉内径、升主动脉内径、降主动脉内径（在横轴位上找到显示肺动脉、升主动脉、降主动脉的最好平面进行测量），见图1。
图1 左心室舒张末期室壁厚度牛眼图。A.高原组；
B.平原组
1.3.2 心脏功能评价 应用平衡稳态自由进动梯度回波序列（balanced steady-state free precession，BSSFP）及短轴扫描分析左右心室功能参数，通过后处理工作站分析得到舒张末期容积、收缩末期容积、每搏输出量、射血分数、心输出量、心指数、心肌质量、峰值排空率、峰值排空时间、峰值充盈率、峰值充盈时间、心率等。
1.4 扫描流程 本研究扫描流程同上级帮带医院同型号MRI扫描流程，保证高原受试扫描质量。
1.4.1 检查前准备 高原患者填写包括纳入标准筛查的临床病例表、睡眠疲劳量表、高原疾病筛查表，内容包括工作地海拔高度、心率、血压、血氧饱和度、体重、心电图、是否有严重心率不齐、心功能不全和肺功能不全病史等。检查前嘱患者进行呼吸训练。疑似心脏病史患者需专科医师陪同。
1.4.2 患者摆位 采用体线圈联合脊柱线圈。患者采取仰卧位、头先进，偏右侧摆位，使心脏尽量在孔径中心，体线圈中心尽量对准心脏摆放；
患者双手放于身体两侧，将体线圈放置患者胸部，插稳线圈接口，固定好线圈。
1.4.3 呼吸心电门控 嘱患者按照日常呼吸深度进行呼吸，不用刻意深呼吸，每次呼吸的节律和深度尽量一致，以保证膈肌位置的相对固定。屏气效果直接决定成像质量和成功率。扫描全程监测患者心电图及呼吸波运动。
1.4.4 总体流程 首先扫scout_3pl矢状位、冠状位、轴位平面定位像运行后，3个平面自动加载到图形化定位框；
如果横断面没有切到心脏正中，可再扫横断定位像scout-tra；
若恰好切到心脏正中层面则可省略。再扫ssfse_db_tra_16sl全心长轴定位、scout_2ch二腔定位、scout_3ch三腔定位、scout_4ch四腔定位、scout_sax短轴定位，短轴位定位：以假二腔、假四腔为参考，沿左心室长轴定位，垂直于心尖二尖瓣连线。
1.4.5 黑血序列 代表T1/T2的对比，可观察心脏形态和瓣膜情况，准确地评估心肌厚度改变、其内有无异常信号改变等（图2）。主要为T2_fse_db_fs_sax短轴位T2压脂黑血解剖。
图2 平原组正常心脏黑血序列图（短轴位T2黑血抑脂序列）
1.4.6 二腔心定位bssfp_cine_2ch（双斜二腔心）复制假二腔图像位置，以四腔、短轴位为参考，作细微调整，四腔上过左心室长轴，过心尖和二尖瓣连线，短轴上平行于室间隔；
主要观察左心室收缩舒张功能及二尖瓣瓣膜情况有无反流（图3A）。
1.4.7 斜冠状左心室流出道定位bssfp_cine_G 垂直于矢状位左心室流出道，平行于主动脉；
观察主动脉瓣瓣膜情况有无反流（图3B）。
1.4.8 三腔心定位bssfp_cine_3ch（左心室流入、流出道）以短轴、二腔、四腔为参考，短轴位选择升主动脉层面，沿升主动脉方向定位，二腔心上过心尖和二尖瓣，四腔心上过左心室、二尖瓣及左心房；
三腔心主要观察主动脉瓣及二尖瓣瓣膜及反流情况（图3C）。
1.4.9 四腔心定位bssfp_cine_4ch（双斜四腔心）复制假四腔图像位置，以假二腔、短轴位为参考，作细微调整；
假二腔上沿左心室长轴定位；
短轴位上垂直于室间隔，过右心室最大横径，心底层面避开主动脉；
假四腔图像上调整片层内角度，使视野边沿平行于后背，避免可能的卷折；
四腔心可以观察室间隔情况，双室双房及二、三尖瓣瓣膜情况（图3D）。
图3 平原组正常心脏各腔电影序列及心脏结构测量。A.两腔电影图；
B.冠状位电影图；
C.三腔电影图；
D.四腔电影图
1.4.10 心肌灌注序列 是快速注射对比剂后通过快速的多时相动态增强扫描来评估心肌组织微循环灌注水平的成像技术，梗死和冬眠心肌在这个序列可因病变区域的血流减少而呈现低信号改变。主要为perf_3+1sl_50ph心肌灌注扫描。
1.4.11 心肌活性序列 单纯的心肌灌注仅提示存在心肌缺血，不能明确诊断是否为心肌梗死，故还需进一步行心肌延迟增强扫描，即心肌活性序列成像，主要为gre_fsp_c_psir_sax短轴心肌活性扫描，其中灌注扫描需注射15 ml对比剂，结束后再注射15 ml，对比剂注射结束后10 min开始延迟强化扫描；
用于缺血与非缺血性心肌病的特征性诊断和鉴别诊断（图4）。
图4 平原组正常心脏心肌活性图。A.幅值图；
B.相位敏感图
2.1 心脏结构参数比较 两组患者心脏结构测量结果见表2，各参数差异均无显著统计学意义（均P＞0.01）。
表2 高原组与平原组心脏结构参数比较（，mm）
表2 高原组与平原组心脏结构参数比较（，mm）
2.2 心脏功能参数比较 高原组左心室舒张末期容积、左心室收缩末期容积、左心室心肌质量指标显著高于平原组（均P＜0.01）；
高原组右心室舒张末期容积、右心室收缩末期容积、右心室收缩末期容积/体表面积等指标显著高于平原组（均P＜0.01），高原组右心室射血分数、右心室心指数指标显著低于平原组（均P＜0.01），见表3。
表3 高原组与平原组心脏功能参数比较（）
表3 高原组与平原组心脏功能参数比较（）
高原患者的心脏扫描对于高原性心脏疾病诊断具有重要意义，扫描过程中需将磁共振序列要求与高原患者耐受特点紧密结合，医护人员需要将高原性心脏病的预防筛查与CMR扫描规范流程紧密结合。
3.1 心脏结构及功能评价 目前急下高原患者与平原患者的MRI心脏结构比较未见报道。本研究通过磁共振设备后处理系统提供了心脏结构像的自动检测，发现高原组与平原组心脏结构参数差异无显著统计学意义。杨希等[7]通过超声心动研究表明慢性高原红细胞增多症患者可能存在右心室扩大、右心室肥厚等心脏结构的改变倾向，且由于人体在高原低氧环境从事重体力作业时耗氧量大幅增加，机体更加缺氧，严重缺氧时引起肺动脉收缩，肺动脉压增高，右心后负荷加重，从而导致右心增大。本研究中CMR结构参数主要测量了左心室舒张期指标，与临床诊断须扫描测量的参数一致；
下一步会继续检测右心室指标，进一步探索高原人群心脏结构的改变与所处高原时间长短、伴或不伴其他基础性疾病及其所从事的工作性质存在的差异性等条件的相关性，研究右心结构改变。
高原地区由于特殊的地理环境，具有低氧、低气压、低温等特点，会引起机体一系列功能、代谢及结构的改变[8]。长期居住在高原地区的世居及移居人群通过调动一系列代偿性低氧调节反应，逐渐高原习服，其在呼吸系统及心血管系统方面会产生适应性改变[9]。唐桂波等[6]发现长期居住在高原的健康成人在心脏结构及功能方面存在改变，其前室间隔厚度增加、主肺动脉内径增宽、左心室容积缩小等，导致其具有强大的心脏储备能力和摄氧能力；
而高原组左心室舒张末期容积显著低于平原组，左心室射血分数大于平原组，与本研究结果不一致，可能由于高原人群急下低海拔地区后心脏发生代偿功能的改变，其程度可能与其所处高原时间的长短、心脏代偿能力个体差异等因素存在一定的关联。杨希等[7]通过超声发现在平原进入高原的较短时间（约120 d）内，研究对象的左心室舒张期E、A峰流速增快，肺动脉收缩期流速降低，右心房收缩期横径、上下径，右心室舒张期横径、肺动脉及右心室流出道内径减小，心率指数及平均肺动脉压降低，左心室缩短分数和射血分数升高。而对于由高原地区返回平原后人群，机体从低氧环境进入高氧环境，通过负反馈机制，肺内小血管扩张，肺循环得到改善，促使由肺动脉高压引起的心功能异常得到迅速纠正，但左心室心肌运动及形态改变未完全恢复[10-11]。本研究对平原及急下高原人群心脏结构及功能检测教学研究，提示临床可以通过CMR诊断心脏结构及功能方面的改变或疾病，为部分需急下高原人群返回平原后做合理设置适应计划，尽早、尽快地恢复健康、参与工作提供参考依据。
3.2 本研究教学方法 本文提供的教学方法可以让更多放射科医师快速掌握CMR规范扫描。传统的教学方法未考虑特殊环境对于CMR的影响，本教学方法从实际出发，对于雅安市乃至四川省各级医院放射科医技师开展了CMR教学，提出各项对急下高原等特殊群体的临床心脏检查所需具体操作及关注重点内容，具有重要的指导意义。
3.3 本研究的局限性 本研究为特定时间的横断面病例参数测量，由于目前本研究所在医院的高原患者大部分为男性，导致入组患者中男性和女性的数量差异较大，可能会影响研究结果。另外，心脏血流动定量分析fiow-throughplane150序列、冠状动脉三维重建等功能在本研究中无法实现，待下一步平台升级优化后可尝试完成。
总之，根据高原患者病史、生理指标等特殊情况及CMR序列设置要求，本研究提出了基于CMR的高原患者与平原患者心脏结构及功能对比分析教学方法，为临床高原性心脏病准确诊断打下基础。
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