3.0 T MRI相位對比法評價法樂四聯(lián)癥根治術(shù)后肺動脈血流動力學(xué)的信息

劉 輝，王秋實，梁長虹*，黃美萍，謝兆豐，鄭君惠，譚紹恒

法樂四聯(lián)癥(tetralogy of Fallot, TOF)是最常見的紫紺型先天性心臟病，占先天性心臟病的5%～6%[1]。TOF根治術(shù)的目的是建立接近正常生理狀態(tài)的血流動力學(xué)，包括修補(bǔ)室間隔缺損和解除右室流出道梗阻。解除右室流出道梗阻常常累及肺動脈瓣膜、瓣環(huán)功能，引起肺動脈返流，導(dǎo)致患者預(yù)期壽命較年齡組匹配的正常人群低[2]。因此，術(shù)后肺動脈返流的評價成為臨床十分關(guān)注的問題。肺動脈血流的無創(chuàng)性檢查中，超聲心動圖是首選檢查方法；但超聲心動圖對返流量的估計為半定量方法，且由于受透聲窗限制，對左、右肺動脈血流顯示可能會受到很大影響。相位對比MRI (phase-contrast MR imaging, PC-MRI) 是一種既能顯示血管解剖結(jié)構(gòu)，又能提供血流方向、血流速率及流量等血流動力學(xué)信息的MRI技術(shù)。本研究目的是通過3.0 T PCMRI定量測量TOF術(shù)后隨訪患者肺動脈血流，與超聲心動圖結(jié)果進(jìn)行相關(guān)分析，評價3.0 T PC-MRI定量測量肺動脈返流的準(zhǔn)確性，并分析不同手術(shù)方式對肺動脈返流的影響。

1 材料與方法

1.1 一般資料

采用3.0 T超導(dǎo)型MR儀(Signa EXCITE HD, GE Medical Systems, Milwaukee, Wisconsin，USA)及荷蘭Philip iE33型超聲診斷儀；專用8通道心臟相控陣線圈；MR兼容呼吸門控、外周門控及相關(guān)設(shè)備材料。

1.2 檢查對象

2008年3月至2009年2月在廣東省人民醫(yī)院于1個月內(nèi)先后進(jìn)行了心臟超聲心動圖及心臟MRI檢查，法樂四聯(lián)癥根治術(shù)后隨訪患者共42例(男26例，女16例，年齡10～51歲，平均年齡18.7歲)。所有患者均沒有進(jìn)行心臟MRI檢查禁忌證(包括裝有心臟起搏器或其他電子裝置，止血夾等)。其中右室流出道補(bǔ)片組為12例(28.6%)，跨瓣環(huán)補(bǔ)片組26例(61.9%)，帶瓣管道1例(2.4%)，手術(shù)方式不清楚3例(7.1%)。32例(76.2%)術(shù)后心功能評估為Ⅰ級，9例(21.4%)心功能評估為Ⅱ級，1例(2.4%)心功能評估為Ⅲ級。

1.3 MRI檢查序列及方法

MR主要掃描序列相應(yīng)參數(shù)：(1)電影Fiesta掃描序列(TR/TE=最短重復(fù)時間/最短回短時間，反轉(zhuǎn)角45°，帶寬125 kHz，F(xiàn)OV 35 cm×35 cm，矩陣160×224，掃描層厚8.0 mm，層間距0 mm，激勵次數(shù)1，相位FOV 0.75-1，掃描時相為20個相位)，包括左室垂直長軸、四腔心、右室垂直長軸、多層短軸、三腔心及右室流出道電影。(2)FastCine PC序列(TR自動選擇最小重復(fù)時間，TE 最小回波時間，反轉(zhuǎn)角20°，帶寬31.25 kHz，F(xiàn)OV 40 cm×40 cm，矩陣256×128，掃描層厚 5.0 mm，激勵次數(shù)1，流速編碼150 cm/s，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)增加，以避免相位混淆。掃描時相為30個相位)進(jìn)行主肺動脈血流測量?；颊哐雠P躺在檢查床上，線圈中心平第三前肋間，頭部先進(jìn)。其中FastCine PC序列在血流方向上施加速度編碼梯度場，掃描結(jié)束后除了可得到傳統(tǒng)幅度圖外，還可得到反映血流信息的相位圖(圖1～3)。

1.4 多普勒超聲檢查方法

多普勒超聲對肺動脈瓣返流程度的評定采用半定量標(biāo)準(zhǔn)，即輕度：舒張期逆向血流局限于肺動脈瓣環(huán)；中度：肺動脈主干可見舒張期逆向血流，但不超過肺動脈分支水平；重度：肺動脈分支內(nèi)也可見舒張期逆向血流。

1.5 MR圖像處理方法

將所有圖像數(shù)據(jù)傳至AW4.3 MR工作站，使用reportcard軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。半自動方法勾畫出主肺動脈輪廓。確定感興趣區(qū)后，軟件自動計算可得到平均正向血流量[average positive flow, APF, ml/每個心動周期(beat)]、平均反向血流量(average negative flow, ANF, ml/beat)及1個心動周期內(nèi)的時間-血流曲線。計算肺動脈返流分?jǐn)?shù)(pulmonary regurgitation fraction, PRF)= (ANF/APF)×100%，并按照PRF把返流程度分為輕度(＜20%；圖4)、中度(20%～40%；圖5)和重度(＞40%；圖6)。

1.6 統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析。計量資料用中位數(shù)表示。描述性分析采用Explore進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。PC-MRI測量肺動脈返流嚴(yán)重程度(輕度、中度、重度)與超聲心動圖顯示肺動脈返流嚴(yán)重程度(輕度、中度、重度)進(jìn)行相關(guān)分析，關(guān)聯(lián)程度用Spearman等級相關(guān)進(jìn)行檢驗，計算相關(guān)系數(shù)rs。對于肺動脈返流嚴(yán)重程度分級(輕度、中度、重度)，判斷PC-MRI與超聲心動圖比較的符合程度，計算Kappa值，K≤0.4為差，0.4＜K＜08為較好，優(yōu)秀K≥0.8為優(yōu)。PC-MRI測量得到的PRF、肺動脈ANF分別與超聲心動圖測量的肺動脈返流面積進(jìn)行相關(guān)分析，關(guān)聯(lián)程度用Spearman相關(guān)進(jìn)行檢驗，計算相關(guān)系數(shù)rs。進(jìn)行右室流出道補(bǔ)片組與跨瓣環(huán)補(bǔ)片組PC-MRI測量得到的PRF及肺動脈ANF比較，采用Mann-Whtiney U檢驗。所有結(jié)果P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

圖1～3 FastCine PC掃描得到同一層面肺動脈的幅度圖(圖1)及收縮期(圖2)、舒張期(圖3)相位圖，收縮期顯示肺動脈前向血流低信號(白箭)，舒張期肺動脈內(nèi)見高信號反向血流(黑箭) 圖4 輕度返流 一個心動周期內(nèi)肺動脈時間-血流曲線。平均正向血流量(APF)為57.4 ml/beat，平均反向血流量(ANF)為0.9 ml/beat。肺動脈返流分?jǐn)?shù)(PRF)=ANF/APF×100%=1.6%，為輕度返流 圖5 中度返流。APF為83.9 ml/beat，ANF為33.4 ml/beat。PRF= ANF/APF×100%=39.8% 圖6 重度返流。APF為100.5 ml/beat，ANF為60.7 ml/beat。PRF= ANF/APF×100%=60.4%Fig. 1—3 Magnitude image (Fig. 1), phase-velocity image in systole (Fig. 2) and in diastole (Fig. 3) shows pulmonary artery in cross section. on a phase-velocity imaging during systole, antegrade flow of the pulmonary artery shows low signal intensity(white arrow), high signal intensity on phase image is indicative of retrograde pulmonary regurgitation flow (black arrow) during diastole. Fig. 4 Mild PR graph illustrates flow (in milliliters per second) versus time (in milliseconds) during phase-contrast imaging. Average positive flow (APF) was 57.4 ml/beat, average negative flow (ANF) was 0.9 ml/beat, Pulmonary regurgitation fraction (PRF) was the ratio of ANF (regurgitation) to APF. In this case, the severity of PR was mild. Fig. 5 Moderate PR. In this case , APF was 83.95 ml/beat, ANF was 33.4 ml/beat, PRF was 39.8%. Fig. 6 Severe PR. In this case, APF was 100.5 ml/beat ,ANF was 60.7 ml/beat, PRF was 60.4%.

2 結(jié)果

對肺動脈返流嚴(yán)重程度(輕度、中度、重度)的測量，超聲心動圖顯示輕度肺動脈返流10例(23.8%)，中度32例(76.2%)，無重度肺動脈返流；而MRI分別顯示輕度、中度、重度肺動脈返流分別為10例(23.8%)，8例(19.0%)及24例(57.1%)；PC-MRI與超聲心動圖結(jié)果具有明顯正相關(guān)性(rs=0.606，P＜0.01)(表1)。把肺動脈返流分為輕度及中重度2組，PC-MRI與超聲心動圖的符合程度為K=0.606 (P＜0.001)，兩者的符合程度較好。MRI能進(jìn)一步把中度及重度肺動脈返流識別出來。

PC-MRI測量PRF與超聲心動圖測量的肺動脈返流面積具有正相關(guān)關(guān)系(PRF中位數(shù)為45.57%，超聲心電圖測量肺動脈返流面積中位數(shù)為4.6 cm2)，但相關(guān)性并不密切 (rs=0.438，P=0.004)。PC-MRI測量肺動脈ANF (中位數(shù)為38.05 ml/beat)與超聲心動圖測量的肺動脈返流面積具有明顯正相關(guān)性 (rs=0.559，P＜0.01)。

右室流出道補(bǔ)片組及跨瓣環(huán)補(bǔ)片組PRF中位數(shù)分別為7.96%、48.60%，與右室流出道補(bǔ)片組相比，跨瓣環(huán)補(bǔ)片組的PRF更高(U=52.000，P=0.001)。兩組肺動脈ANF中位數(shù)分別為5.45 ml/beat、45.70 ml/beat，跨瓣環(huán)補(bǔ)片組ANF更多 (U=55.000，P=0.002)。

表1 PC-MRI與超聲心動圖測量肺動脈返流嚴(yán)重程度(例)Tab. 1 the severity of PR measured by PC-MRI and echocardiography(cases)

3 討論

TOF是以包括肺動脈狹窄、主動脈騎跨、室間隔缺損及右心室肥厚病理改變?yōu)樘卣鞯南忍煨孕呐K病，是最常見的紫紺型先天性心臟病，約占紫紺型先天性心臟病的50%。隨著外科技術(shù)水平的逐步提高，出生后幾個月內(nèi)進(jìn)行的根治性手術(shù)死亡率低，已經(jīng)成為治療TOF切實可行的手段[3]。TOF根治術(shù)手術(shù)方式主要是修補(bǔ)室間隔缺損，解除右室流出道梗阻及重建右室流出道(包括右室流出道補(bǔ)片擴(kuò)大或跨瓣環(huán)補(bǔ)片擴(kuò)大)。但TOF手術(shù)后并發(fā)癥、殘余病變可能會成為影響預(yù)后的嚴(yán)重問題，因此術(shù)后密切隨訪以早期發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行及時臨床干預(yù)成為必須。在TOF根治術(shù)后隨訪中，理想的影像檢查手段最好能夠全面、準(zhǔn)確提供以下信息：(1)殘余解剖結(jié)構(gòu)異常：殘余室間隔缺損，殘余肺動脈狹窄，右室流出道動脈瘤；(2)判斷肺動脈狹窄程度；(3)測量肺動脈返流量；(4)測量雙側(cè)心室大小及功能[4]。

心導(dǎo)管術(shù)是一種有創(chuàng)傷性檢查方法，不適于TOF術(shù)后的常規(guī)隨訪。無創(chuàng)性檢查方法成為TOF術(shù)后隨訪的重要方向之一。超聲心動圖是TOF根治術(shù)后隨訪最常用、最主要的無創(chuàng)性檢查方法。但該檢查方法由于受透聲窗限制，尤其是肺內(nèi)氣體和胸壁骨骼的干擾，顯示心底血管及分支、右室大小和功能能力欠佳；血流動力學(xué)方面主要提供血流方向及流速，不能準(zhǔn)確提供流量信息[5-6]。因此在TOF術(shù)后隨訪中測量右心室大小、功能，判斷肺動脈返流量的準(zhǔn)確性受到一定的限制。MRI可進(jìn)行心血管系統(tǒng)的無創(chuàng)性成像，不受成像平面及透聲窗影響，能提供解剖結(jié)構(gòu)及心臟功能的高質(zhì)量圖像，MR流動分析技術(shù)為無創(chuàng)性檢測肺動脈血流動力學(xué)變化提供了一種行之有效的新方法。

文獻(xiàn)報道TOF術(shù)后幾乎每例患者都存在返流，出現(xiàn)重度肺動脈返流比例更高達(dá)30%以上[7]。其原因多由于跨瓣環(huán)補(bǔ)片手術(shù)擴(kuò)寬了原來的肺動脈瓣環(huán)，導(dǎo)致了肺動脈瓣關(guān)閉不全，也有學(xué)者認(rèn)為術(shù)中為了疏通右室流出道，需切除流出道大塊肌束，引起漏斗部擴(kuò)張，導(dǎo)致支撐肺動脈瓣的肌柱失去穩(wěn)定性，從而形成肺動脈瓣關(guān)閉不全而產(chǎn)生返流[8]。本組PCMRI顯示所有患者均有不同程度返流，輕度、中度及重度肺動脈返流分別為占總數(shù)的23.8%，19.0%及57.1%與文獻(xiàn)報道相符。

目前，超聲心動圖對肺動脈瓣返流程度的評價多采用半定量標(biāo)準(zhǔn)，按照舒張期逆向返流束的位置判斷返流的程度，但沒有準(zhǔn)確的定量指標(biāo)。在本研究中，通過超聲心動圖的半定量指標(biāo)與PC-MRI結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)兩者在判斷肺動脈返流嚴(yán)重程度上具有很好的相關(guān)性，在區(qū)別輕度與中重度肺動脈返流上，兩種檢查具有較好一致性(k=0.606，P＜0.01)。但超聲心動圖不能更進(jìn)一步準(zhǔn)確區(qū)分中度與重度肺動脈返流，而PC-MRI則可完成這一步分析。這也提示，當(dāng)超聲心動圖檢查判斷肺動脈返流結(jié)果為輕度時，其診斷是較為可靠的，但其結(jié)果為中度肺動脈返流時，可能需要進(jìn)一步進(jìn)行PC-MRI檢查，以判斷其真實返流程度。已經(jīng)有文獻(xiàn)證實，PC-MRI是測量肺動脈血流動力學(xué)信息的準(zhǔn)確工具[9-10]。本研究結(jié)果顯示，PC-MRI測量肺動脈ANF與超聲心動圖測量的肺動脈返流面積具有明顯正相關(guān)性，這種相關(guān)性從理論上可以闡明，PC-MRI測量的肺動脈ANF與超聲心動圖測量的肺動脈返流面積均僅測量反向血流量，可簡單理解為前者為反向肺動脈血流的容積概念，而后者為面積概念，因此兩者具有相關(guān)性也就有據(jù)可查。這也提示能否進(jìn)一步以超聲心動圖的返流面積作為判斷肺動脈返流程度的定量指標(biāo)？PCMRI測量PRF與超聲心動圖測量的肺動脈返流面積具有正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性并不密切，這可能是由于PRF反應(yīng)的是肺動脈反向血流與正向血流之比的緣故。

在右室流出道重建術(shù)中，常使用自體心包補(bǔ)片進(jìn)行右室流出道補(bǔ)片(無瓣環(huán)或肺動脈干狹窄)或跨瓣環(huán)補(bǔ)片(流出道狹窄，同時有瓣環(huán)或肺動脈干狹窄)，部分患者置入帶瓣管道連接右室流出道及肺動脈。本組右室流出道補(bǔ)片組為12例(28.6%)，跨瓣環(huán)補(bǔ)片組26例(61.9%)，占總數(shù)的絕大多數(shù)。兩組PRF中位數(shù)分別為7.96%、48.60%，跨瓣環(huán)補(bǔ)片組的PRF更高；兩組肺動脈ANF中位數(shù)分別為5.45、45.70 ml/beat，跨瓣環(huán)補(bǔ)片組ANF更多(P＜0.05)。肺動脈瓣環(huán)實質(zhì)上是肌肉組織，具有收縮作用，能夠防止肺動脈返流發(fā)生，跨瓣環(huán)補(bǔ)片手術(shù)一方面擴(kuò)寬了原來的肺動脈瓣環(huán)，同時也破壞了瓣環(huán)的收縮功能，因而常發(fā)生重度肺動脈返流。僅右室流出道補(bǔ)片則可最大程度的保留瓣環(huán)功能，對防止發(fā)生肺動脈返流起著一定程度的積極作用。Geva等[11]比較了帶瓣管道組與跨瓣環(huán)補(bǔ)片組肺動脈返流差異，也得到了類似的結(jié)果。這些結(jié)果說明，在這3種右室流出道重建術(shù)中，跨瓣環(huán)補(bǔ)片所引起的肺動脈返流程度更為嚴(yán)重，PC-MRI能夠從血流動力學(xué)改變方面解釋這些解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的變化。

綜上所述，3.0 T PC-MRI測量肺動脈返流嚴(yán)重程度與超聲心動圖有很好相關(guān)性，同時可提供定量測量信息。3.0 T PC-MRI能準(zhǔn)確反映右室流出道補(bǔ)片及跨瓣環(huán)補(bǔ)片手術(shù)所致肺動脈血流動力學(xué)差異。

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