高血壓性心臟病磁共振成像現狀與進展

向曉睿綜述，趙世華審校

全球高血壓患者在過去三十年數量翻倍，加重了心血管疾病負擔，而其中約半數未得到診治[1-2]。長期的血壓增高會導致靶器官損傷尤其是左心室發生病理改變，形成高血壓性心臟病，并加重腦卒中、心肌梗死、心力衰竭等心血管事件風險[3-4]。高血壓性心臟病的主要特征為左心室肥厚、心肌彌漫性纖維化及心臟舒張功能障礙，其中心肌纖維化會引起室性心律失常風險增加、舒張功能障礙惡化，及時降壓治療可以逆轉心肌纖維化并改善心臟功能和結局[3]。因此，早期定量評估高血壓性心臟病病理改變對其診療和預后至關重要。長期以來，診斷高血壓性心臟病依賴于病史、體征、心電圖及超聲心動圖，但缺乏特異性[5]。心臟磁共振成像（CMR）多序列多參數成像，不僅能反映心臟結構及功能改變，還能評估心肌細胞及間質的詳細組織特征，已逐漸成為各類心血管疾病的重要檢查方式甚至診斷金標準，對于早期無創定量評估高血壓性心臟病具有顯著優勢[6]。

1 高血壓性心臟病的病理生理學

動脈高壓導致高血壓性心臟病有多種潛在機制，主要包括血流動力直接作用和生物體液間接作用[7]。高血壓患者持續性壓力負荷增加引起心肌細胞適應性肥大，表現為左心室肥厚且心肌質量增大，同時腎素-血管緊張素-醛固酮系統、交感神經系統和氧化應激反應增加，進一步導致微循環障礙及心肌纖維化，加重左心室不良重塑，最終導致舒張與收縮功能異常直至心力衰竭[4,7]。此外，肥胖、糖尿病、血脂異常、代謝綜合征、腎功能衰竭等心血管危險因素也可協同作用，加重左心室功能障礙和結構損傷，并可累及腎臟、眼和外周動脈等靶器官[4,8-9]。

左心室肥厚是高血壓性心臟病的顯著特征，通常被分為向心性和離心性兩種[10]。向心性左心室肥厚因左心室質量壓力過載而室壁增厚，表現為細胞外基質重塑和左心室充盈壓增加，容易出現舒張功能障礙及射血分數保留的心力衰竭（HFpEF），多發生于中老年患者并提示不良預后；而離心性左心室肥厚的左心室質量增加而向心度不增加，左心室持續擴張導致失代償，可出現射血分數降低的心力衰竭（HFrEF）[10]。最新研究將上述兩種類型細分為擴張型與非擴張型亞型，其中擴張型左心室肥厚患者死亡率顯著高于非擴張型[8]。心肌肥厚還伴隨著微循環障礙，引起間質冠狀動脈周圍彌漫性膠原纖維積聚，最終導致心肌纖維化及心肌缺血，與多種不良心血管事件密切相關[11]。眾所周知，多種心肌疾病都能引起心肌肥厚，左心室肥厚模式的臨床意義仍需要不斷探究，影像學檢查尤其是CMR 的鑒別診斷作用至關重要。

2 高血壓性心臟病的CMR 檢查

多年來，心電圖及超聲心動圖是高血壓性心臟病的主要診斷方式，但其臨床應用有不同程度的限制[5]。相比上述檢查，一站式CMR 可同時反映心臟形態、功能、血流動力及組織特征等信息，且具備無創、無輻射、多序列、多參數等特性，彌補了其他檢查的局限性，對早期診斷和評估高血壓性心臟病具有一定優勢[8,12]。因此，近年來多項研究探討了CMR 對于高血壓性心臟病診療的重要作用。

2.1 結構與功能

對于高血壓性心臟病患者晚期出現的左心室肥厚、左心房增大、左心室擴大等結構異常，CMR 可準確提供左心室心肌質量、左心室舒張末期容積、左心室收縮末期容積、左心房內徑等基本指標[6,13]，已被國際廣泛認可和應用。Yoneyama 等[9]采用左心室心肌質量指數及左心室質量容積比對左心室肥厚的程度和模式進行評估，發現高血壓患者左心室容積及相對室壁厚度減低，左心室心肌質量指數及左心室質量容積比明顯增高，同時左心室心肌扭轉程度更大，提示高血壓導致左心室容量逐漸減少的情況下心肌維持足夠心輸出量的代償機制。對于尚未出現左心室肥厚的高血壓患者，Goh 等[14]最新研究通過計算重構指數反映左心室重構，結果表明當重構指數降低時高血壓患者更易發生心肌纖維化或心肌損傷標記物升高。Le 等[15]進一步對晚期左心室肥厚的高血壓患者進行隨訪研究，發現合并重構指數降低的患者發生不良心血管事件概率明顯增高，其增量預后值超過了由臨床變量和左心室肥厚程度組成的模型，說明重構指數不但能反映早期心肌重構，還為高血壓患者提供了一種新的危險分層方法，有待應用于多種心臟疾病。

除了通過測量左心室射血分數（LVEF）來反映整體心功能，CMR 還可進行多種序列探測各個心肌節段早期功能損傷。已有多項研究證實，類似超聲斑點追蹤技術的特征追蹤成像（feature tracking imaging，FTI）可快速定量測量心肌應變，包括縱向、徑向及周向的整體或局部心肌形變，從而體現心肌舒張與收縮功能障礙[16]。Ng 等[17]對比研究了FTI 與超聲心動圖診斷舒張期功能障礙效能，發現FTI 周向應變率準確性最高，對于LVEF 大于50%的患者，周向應變率是最為有效的參數。FTI 還能用于測量左心房形變及體積參數變化，檢測到出現在左心室肥厚之前的左心房儲備和血運功能障礙[13]。此外，組織相位圖（tissue phase mapping，TPM）通過測量不同節段心肌速度反映早期心功能不全，高血壓性心臟病患者伴有舒張功能障礙時表現為多節段縱軸速度峰值降低，并出現左心室旋轉動力學改變和縱軸側方不同步運動增加[18]。同時，CMR 還能觀察血流動力學變化，Ramos 等[19]通過CMR 測量舒張期血流速度、心肌運動速度、肺動脈高壓及左心房容積以全面評估舒張期功能障礙，結果與超聲心動圖有良好一致性，證實了其臨床可行性?？傊?，CMR 通過多參數識別左心室肥厚及重塑模式，監測左心功能與血流動力學變化，不僅利于提高高血壓性心臟病檢出率，還可補充參考指標指導臨床干預和管理。

2.2 虛擬病理學特征

高血壓性心臟病患者心肌代償性肥厚早期即可出現冠狀動脈微循環障礙，并最終引起心肌缺血及纖維化，微循環異常表現為與冠狀動脈疾病無關的灌注缺陷或減低，此時冠狀動脈造影陰性而需要借助多種無創成像[20]。目前評價心肌灌注主要采用核素心肌灌注顯像、計算機斷層灌注顯像、超聲心動圖心肌造影以及CMR 心肌灌注成像（MPI），其中核素心肌灌注顯像檢測冠狀動脈血流儲備有一定價值，但該技術不能確切反映高血壓性心臟病患者微循環異常[21]，一項Meta 分析顯示CMR 相比核素顯像檢測冠狀動脈血流儲備敏感度及特異度更高[22]。CMR-MPI 可無創性診斷高血壓導致的微血管異常，通常表現為彌漫或環形的左心室壁灌注缺損。Li等[23]通過CMR-MPI 評估了2 型糖尿病對高血壓性心臟病患者心肌灌注的影響，發現這類患者心肌灌注顯著低于不伴糖尿病組及正常對照組，表明2 型糖尿病能加重心肌灌注受損并增加心力衰竭風險和死亡率。Knott 等[24]發現無冠狀動脈疾病患者的CMRMPI 應激心肌血流量和心肌灌注儲備指數與死亡和不良心血管事件密切相關，表明CMR 灌注參數能強有力地獨立預測不良心血管事件。

心肌纖維化在高血壓性心臟病的病理進程中發揮重要作用，是導致心功能障礙和心力衰竭的獨立因素[25]。盡管診斷心肌纖維化的金標準為心內膜活檢，但其有創性和風險性限制常規使用[5]。CMR多種成像序列已被證明能有效量化心肌纖維化，為臨床評估和治療提供關鍵信息。常用的釓延遲強化（LGE）是靜脈注射釓對比劑后檢測心肌纖維化區域的強化信號，又稱“瘢痕成像”[12]。有學者采用LGE 研究發現約半數高血壓患者心肌存在斑片狀延遲強化，強化程度與舒張功能障礙程度具有顯著相關性[26]。值得注意的是，盡管高血壓性心臟病無特定強化模式，但要區別于心肌梗死的內膜下、透壁性、冠狀動脈血供區域的強化，也要與肥厚型心肌病的心肌肥厚節段、室間隔、右心室交界區域的強化相鑒別[26]。然而，LGE 是基于局部心肌信號強度的差異，對壓力或負荷異常導致的彌漫性纖維化并不敏感，因此對于高血壓性心臟病患者尚不能作為最優檢查方案[12]。T1 映射（T1 mapping）成像應運而生，通過掃描注入釓對比劑前后的圖像獲取前后T1值，分別反映細胞內、細胞外基質和細胞外間隙情況，計算前后T1 值差異和血細胞比容得出細胞外體積分數（extracellular volume fraction，ECV）以反映細胞外間質的重塑與擴張，該技術實現了彌漫性心肌纖維化的量化[25]。既往研究發現高血壓性心臟病心肌肥厚患者較非肥厚患者的T1 值縮短、ECV 值升高，表明細胞外基質沉積增加、左心室僵硬度升高、舒張末期心肌纖維長度縮短，這與應變成像測量的局部舒張功能減低相關，提示了不良心血管事件風險[27-28]。還有數據表明T1 mapping 可有效檢測到左心室肥厚中纖維化的微量增加，用于鑒別高血壓性心臟病與肥厚型心肌病的不同纖維化改變[29]，且精確性和重復性較高，有望替代組織活檢成為檢測心肌纖維化的影像學利器，以評估高血壓性心臟病抗纖維化藥物治療效果和預后[30]?？傊?，高血壓性心臟病常表現為向心性左心室肥厚，延遲強化很少累及室間隔；而肥厚型心肌病的室間隔、心肌中層、局灶性強化更常見，可伴有典型室壁增厚、左心室質量增加及二尖瓣前葉收縮期前向運動[26,28]，是CMR 鑒別高血壓性心臟病和肥厚型心肌病的重要特征。

盡管LGE 和T1 mapping 技術評價局限性及彌散性心肌纖維化有巨大應用前景,但釓對比劑存在一定腎毒性損害，并不適用于腎功能不全者[12]。非對比增強CMR 技術有望彌補這一不足，如彌散加權成像能無創檢測活體心肌組織內水分子微觀運動，由此估算表觀彌散系數值（apparent diffusion coefficient，ADC）對識別纖維化具有一定作用，已有研究表明高血壓性心臟病患者心肌肥厚程度增加和周向應變減低與ADC 值升高相關[27]。新興的旋轉坐標系下時間常數（T1ρ）成像通過提供旋轉坐標系下的自旋-晶格弛豫時間常數，反映大分子物質與水質子之間的低頻相互作用，即對組織的蛋白成分敏感，無需對比劑就能檢測到心肌膠原含量改變并反映纖維化改變，但該技術尚不能量化，有待驗證其對高血壓性心臟病患者的診斷效能[31]。

2.3 人工智能

醫學影像具備的海量信息為人工智能（AI）分析和診斷疾病提供了基礎[32-33]，國內外多項研究證實了AI 在心血管疾病成像領域的巨大潛能，除了實現自動采集圖像、分割圖像、識別病灶，提高醫師診斷效率及診斷精度，還能對預后判斷提供參考信息，幫助實施精準醫療[32]。對于高血壓性心臟病，已有學者將常規成像方式與AI 技術結合起來進行診斷評估。Neisius 等[34]通過采集高血壓性心臟病患者與肥厚型心肌病患者的T1 mapping 圖像進行紋理分析，從而鑒別二者彌漫性和局灶性纖維化的組織信息差異，基于支持向量機器方法的準確率為86.2%，基于測試驗證數據集方法準確率為80.0%，表明T1 mapping 圖像紋理分析比T1 值有更高診斷價值。盡管AI 在高血壓患者中的應用處于初級階段，未來將可能通過影像組學鑒別診斷高血壓性心臟病，還能判斷高血壓患者危險因素和表型、預測心血管事件風險、識別治療依從性相關因素、制定抗高血壓個性化治療方案和干預措施，從而減輕全球高血壓患病負擔[33]。

3 小結

高血壓性心臟病是心血管死亡最常見的原因之一，對其進行早期診療和干預有助于減輕全球心血管疾病負擔。近年來多項研究證實CMR 可為心血管疾病提供結構功能和虛擬病理信息，結合新興AI 技術優化掃描及后處理方案，為無創定量全面評估高血壓性心臟病提供了可靠方案，可用于鑒別心肌肥厚病因、提示風險分層、指導個性化管理、評估療效及預后。相信通過多中心大數據的不斷探索，CMR 或將詳細補充高血壓性心臟病的臨床診療指南。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突