高場(chǎng)磁共振2D-FLOW 技術(shù)對(duì)高原人群肺動(dòng)脈血流和相對(duì)壓力的研究?jī)r(jià)值

溫生寶，鮑海華，李偉霞，劉君玲

(青海大學(xué)附屬醫(yī)院 影像中心，青海 西寧)

0 引言

高原地區(qū)具有低氧、高寒、太陽高輻照以及氣候多變等環(huán)境特征，對(duì)人體的侵襲[1]除了直接引起特異的高原病(high altitude disease)以外，長(zhǎng)期缺氧導(dǎo)致的機(jī)體功能、代謝和結(jié)構(gòu)的改變還可影響多種疾病和創(chuàng)傷的發(fā)生發(fā)展，可引起疾病譜的改變[2]。高原低氧可導(dǎo)致肺小動(dòng)脈管壁重構(gòu)和肺血管阻力升高，從而引起肺動(dòng)脈高壓[3-5]。

近幾年來，國(guó)內(nèi)研究人員通過探討高原世居藏族在高原低氧環(huán)境下的生理適應(yīng)機(jī)制[6]提出了新的觀點(diǎn)，初步證明了藏族在高原人類群體中獲得最佳高原適應(yīng)性[7-9]，但關(guān)于青藏高原地區(qū)人群肺動(dòng)脈流量的研究尚未見報(bào)道。本研究應(yīng)用磁共振2D-FLOW 技術(shù)測(cè)量肺動(dòng)脈流量和相對(duì)壓力，探討不同年齡、不同海拔高度低氧環(huán)境下世居原居民肺動(dòng)脈流量的變化及是否存在差異。以超聲心動(dòng)圖作為參比方法，探討磁共振成像技術(shù)在評(píng)價(jià)肺動(dòng)脈的血流動(dòng)力學(xué)方面的準(zhǔn)確性及可重復(fù)性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

此研究為前瞻性研究，經(jīng)過我院倫理委員會(huì)同意，收集2018 年11 月至2020 年3 月我院就診的健康體檢者63 例，按照海拔高度不同分為3 組，I 組為西寧地區(qū)(海拔2260m)；II 組為海西州地區(qū)(海拔3000m)；III 組為果洛州地區(qū)(海拔3700m)；按照年齡不同分為3 組，40 歲以下(包括40 歲)為A 組，40 歲到60 歲為B 組；60 歲以上(包括60 歲)為C 組。其中IA 組8 例(男4 例，女4 例，平均年齡為36 歲，藏族2 例，非藏族6 例，)；IB 組11 例(男4 例，女7 例，平均年齡52 歲，藏族3 例，非藏族8 例)；IC 組7 例(男3 例，女4 例，平均年齡66 歲，藏族1 例，非藏族6 例)；IIA 組7 例(男5 例，女2 例，平均年齡31 歲，藏族3 例，非藏族4 例)；IIB 組7 例(男2 例，女5 例，平均年齡48 歲，藏族2 例，非藏族5 例)，IIC 組6 例(男4 例，女3 例，平均年齡68 歲藏族3 例，非藏族3 例)，IIIA 組6 例(男4 例，女2 例，平均年齡30 歲，藏族4 例，非藏族2 例)，IIIB 組5 例( 男1 例，女4 例，平均年齡47 歲，藏族4 例，非藏族1 例)，IIIC 組6 例(男3 例，女3 例，平均年齡69 歲，藏族4 例，非藏族2 例)。

研究對(duì)象排除標(biāo)準(zhǔn)：具有呼吸系統(tǒng)疾病或存在呼吸系統(tǒng)疾病的癥狀和體征；心臟疾?。环蝿?dòng)脈壓力或血流異常的相關(guān)疾?。挥跋駲z查提示胸廓、心肺血管異?；虼嬖诜稳~明顯畸形者。

1.2 方法

1.2.1 檢查方法

超聲檢測(cè)：采用Philips iE elite 心臟彩超儀，成人心臟專用探頭S5-1，頻率為2.5-4MHZ；患者左側(cè)臥位，取四腔心切面經(jīng)胸測(cè)量三尖瓣反流峰值速度V，單位cm/s；取胸骨旁大動(dòng)脈短軸切面，測(cè)量肺動(dòng)脈瓣峰值流速PV，單位cm/s。利用三尖瓣反流峰值流速通過簡(jiǎn)化的伯努利方程計(jì)算肺動(dòng)脈壓力MPAP 值，單位mmHg。

MRI 檢查：采用Philips Achiva1.5T 磁共振儀，患者仰臥位放置心電及呼吸門控，深吸氣后屏氣掃描。梯度回波序列進(jìn)行常規(guī)心臟掃描，掃描參數(shù)如下：TR4.8ms、TE2.8ms，翻轉(zhuǎn)角 10°； 層厚8mm，視野 320mm×260mm，矩陣128×128，采集體素2.5mm×2.5mm×8mm；掃描層面設(shè)定在第 9/10 胸椎間隙并垂直于感興趣血管。時(shí)間分辨率40-50ms。單次屏氣時(shí)間 18s。取矢狀位右心室流出道層面，采用2D-FLOW 序列掃描獲取幅度圖與相位圖。將獲得的圖像傳入Philips 心臟后處理工作站，使用2D-Flow 后處理軟件，通過Draw Selected Contour 按鍵標(biāo)勾畫肺動(dòng)脈橫截面，利用PropagateDirection按鍵進(jìn)行標(biāo)記，經(jīng)過處理，系統(tǒng)自動(dòng)生成肺動(dòng)脈正向峰值流速PV 值，單位cm/s。通過Laffon 提出的計(jì)算公式，推算出肺動(dòng)脈平均壓(MPAP)，單位mmHg。

1.2.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 25.0 軟件。計(jì)量資料經(jīng)過正態(tài)性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布，采用均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示；多組間比較采用方差分析；組間兩兩比較采用 LSD-q 檢驗(yàn)；相關(guān)性分析采用Pearson 分析；選擇顯著性水準(zhǔn)α=0.05，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩種檢查方法比較

表1 經(jīng)Pearson 相關(guān)性分析，超聲測(cè)得的PV 值、MPAP值與MRI 2D-FLOW 測(cè)得的PV 值、MPAP 值具有相關(guān)性。

表1 超聲檢查與MRI 2D-FLOW 檢查的相關(guān)性分析

2.2 I 類地區(qū)不同年齡段PV 值與MPAP 值比較

表2 顯示I 類地區(qū)不同年齡段的PV 值與MPAP 值比較。各組研究對(duì)象超聲檢測(cè)法測(cè)得的PV 值經(jīng)單因素方差分析結(jié)果顯示，F(xiàn)=29.23，P＜0.001，說明各組間總體差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，各組超聲法測(cè)得的MPAP 值經(jīng)單因素方差分析結(jié)果顯示，F(xiàn)=58.94，P=＜0.001，說明各組間總體有差異(P＜0.05)。組研究對(duì)象MRI 2D-FLOW 檢測(cè)法測(cè)得的PV值經(jīng)單因素方差分析結(jié)果顯示，F(xiàn)=12.35，P＜0.001，說明各組間總體差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，各組MRI 2D-FLOW法測(cè)得的MPAP 值值經(jīng)單因素方差分析結(jié)果顯示，F(xiàn)=75.70，P=＜0.001，說明各組間總體有差異(P＜0.05) 進(jìn)一步采用LSD-q 檢驗(yàn)法對(duì)各組間PV 值與MPAP 值進(jìn)行多重兩兩比較，結(jié)果顯示IA 組與IB 組PV 值與MPAP 值均高于IC 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；IA 組PV 值與MPAP 值高于IB 組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

表2 I 類地區(qū)不同年齡段PV 值與MPAP 值比較(±s)

表2 I 類地區(qū)不同年齡段PV 值與MPAP 值比較(±s)

注：a:與A 組比較； b:與B 組比較；P＜0.05。

組別 超PV(m/s)聲MPAP(mm/Hg) MRI-PV(m/s) MRI MPAP(mm/Hg)A 1.04±0.75 19.69±0.77 1.01±0.22 19.91±0.39 19.60±0.72a 16.07±0.84ab 75.70 P 值 P＜0.001 P＜0.001 P＜0.001 P＜0.001 BC F 值0.90±0.33a 0.87±0.20ab 29.23 19.22±0.55a 16.06±0.85ab 58.94 0.95±0.68a 0.88±0.21ab 12.35

2.3 II 類地區(qū)不同年齡段PV 值與MPAP 值比較

表3 顯示II 類地區(qū)不同年齡段PV 值與MPAP 值比較，各組研究對(duì)象PV 值及MPAP 值經(jīng)單因素方差分析結(jié)果顯示各組間總體差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，進(jìn)一步采用LSD-q 檢驗(yàn)法對(duì)各組間PV 值與MPAP 值進(jìn)行多重兩兩比較，結(jié)果顯示IIA 組與IIB 組PV 值與MPAP 值均高于IIC 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；IIA 組PV 值與MPAP 值高于IIB 組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

表3 II 類地區(qū)不同年齡段PV 值與MPAP 值比較(±s)

表3 II 類地區(qū)不同年齡段PV 值與MPAP 值比較(±s)

注：a:與A 組比較； b:與B 組比較；P＜0.05。

組別 超聲PV(m/s)MPAP(mm/Hg)MRI-PV(m/s)MRI MPAP(mm/Hg)IIA 1.15±0.19 19.81±0.69 1.04±0.96 20.14±0.37 IIB IIC F 值P 值18.96±0.90a 16.73±1.04ab 20.13 P＜0.001 0.92±0.47a 0.86±0.36ab 11.09 0.001 19.95±0.55a 16.64±1.05ab 28.50 P＜0.001 0.99±0.22a 0.91±0.76ab 5.17 0.018

2.4 III 類地區(qū)不同年齡段PV 值與MPAP 值比較

表4 顯示III 類地區(qū)不同年齡段PV 值與MPAP 值比較，結(jié)果顯示IIIA 組與IIIB 組PV 值與MPAP 值均高于IIIC 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；IIIA 組PV 值與MPAP 值高于IIIB 組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

表4 III 類地區(qū)不同年齡段PV 值與MPAP 值比較(±s)

表4 III 類地區(qū)不同年齡段PV 值與MPAP 值比較(±s)

注：a:與A 組比較； b:與B 組比較；P＜0.05。

組別 超聲PV(m/s)MPAP(mm/Hg)MRI-PV(m/s)MRI MPAP(mm/Hg)IIIA 1.20±0.18 23.70±0.75 1.08±0.78 22.97±1.09 IIIB IIIC F 值21.98±0.67a 20.28±0.85ab 13.66 P 值 0.01 P＜0.001 0.013 0,01 0.97±0.47a 0.88±0.44ab 12.06 19.81±0.69a 20.60±0.99ab 19.86 0.98±0.40a 0.94±0.87ab 6.02

2.5 A 組年齡段研究對(duì)象在不同海拔高度下PV 值與MPAP 值比較

表5 顯示A 組年齡段研究對(duì)象在不同海拔高度下PV值與MPAP 值的差異。各組研究對(duì)象PV 值及MPAP 值經(jīng)單因素方差分析結(jié)果顯示各組間總體差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，進(jìn)一步采用LSD-q 檢驗(yàn)法對(duì)各組間PV 值與MPAP 值進(jìn)行多重兩兩比較，結(jié)果顯示IA 組與IIA 組PV值與MPAP 值均低于IIIA 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；IA 組PV 值 與MPAP 值 低 于IIA 組，差 異 均 有 統(tǒng) 計(jì) 學(xué) 意義(P＜0.05)。

表5 A 組年齡段研究對(duì)象在不同海拔高度下PV 值與MPAP 值比較(±s)

表5 A 組年齡段研究對(duì)象在不同海拔高度下PV 值與MPAP 值比較(±s)

注：a:與IA 組比較； b:與IIA 組比較；P＜0.05。

組別 超PV(m/s)聲MPAP(mm/Hg)MRI-PV(m/s)MRI MPAP(mm/Hg)IA 1.04±0.75 19.69±0.77 1.01±0.22 19.91±0.39 IIA IIIA F 值20.0±0.19a 22.97±1.09ab 43.21 P 值 0.17 P＜0.001 0.17 P＜0.001 1.15±0.19a 1.20±0.18ab 1.98 19.81±0.69a 23.70±0.75ab 61.79 1.04±0.96a 1.08±0.78ab 1.97

2.6 B 組年齡段研究對(duì)象在不同海拔高度下PV 值與MPAP 值比較

表6 顯示B 組年齡段研究對(duì)象在不同海拔高度下PV 值與MPAP 值的比較，結(jié)果顯示IB 組與IIB 組PV 值與MPAP值均低于IIIB 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；IB 組PV 值與MPAP 值低于IIB 組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

表6 B 組年齡段研究對(duì)象在不同海拔高度下PV 值與MPAP 值比較(±s)

表6 B 組年齡段研究對(duì)象在不同海拔高度下PV 值與MPAP 值比較(±s)

注：a:與IB 組比較； b:與IIB 組比較；P＜0.05。

組別 超PV(m/s)聲MPAP(mm/Hg)MRI-PV(m/s)MRI MPAP(mm/Hg)IB 0.90±0.33 19.22±0.55 0.95±0.68 19.91±0.39 IIB IIIB F 值P 值18.96±0.90a 21.98±0.67ab 24.37 P＜0.001 0.92±0.47a 0.97±0.47ab 5.81 0,01 19.95±0.55a 19.81±0.69ab 64.44 P＜0.001 0.99±0.22a 0.98±0.40ab 1.10 0.35

2.7 C 組年齡段研究對(duì)象在不同海拔高度下PV 值與MPAP 值比較

表7 顯示C 組年齡段研究對(duì)象在不同海拔高度下PV 值與MPAP 值的比較，結(jié)果顯示IC 組與IIC 組PV 值與MPAP值均低于IIIC 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；IC 組PV 值與MPAP 值低于IIC 組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

表7 C 組年齡段研究對(duì)象在不同海拔高度下PV 值與MPAP 值比較(±s)

表7 C 組年齡段研究對(duì)象在不同海拔高度下PV 值與MPAP 值比較(±s)

注：a:與IC 組比較； b:與IIC 組比較；P＜0.05。

組別 超聲PV(m/s)MPAP(mm/Hg)MRI-PV(m/s)MRI MPAP(mm/Hg)IC 0.87±0.20 16.06±0.85 0.88±0.21 16.07±0.84 IIC IIIC F 值0.86±0.36a 0.88±0.44ab 0.84 16.64±1.05a 20.60±0.99ab 41.20 0.91±0.76a 0.94±0.87ab 1.08 16.73±1.04a 20.28±0.85ab 38.48 P 值 0.45 P＜0.001 0.36 P＜0.001

3 討論

長(zhǎng)期持久的高海拔低氧環(huán)境可引起肺血管收縮并導(dǎo)致肺動(dòng)脈高壓，使右心后負(fù)荷逐漸加重，進(jìn)一步導(dǎo)致右心室肥厚，心功能衰竭；同時(shí)缺氧可損傷心肌細(xì)胞，使心肌收縮力減弱，心輸出量降低，最終導(dǎo)致右心衰竭。

近幾年，國(guó)內(nèi)研究者通過研究高原地域世居藏族的肺動(dòng)脈壓力及血流動(dòng)力學(xué)探討低氧環(huán)下藏族的生理適應(yīng)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)世居藏族人群對(duì)高原低氧環(huán)境產(chǎn)生了最佳的適應(yīng)性。但關(guān)于青藏高原地區(qū)普通人群肺動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)的研究尚未見報(bào)道。

在測(cè)量肺動(dòng)脈壓力方面，以心導(dǎo)管檢查為金標(biāo)準(zhǔn)，它是通過 Swan-Ganz 漂浮導(dǎo)管將壓力探測(cè)器直接置于主肺動(dòng)脈或左右肺動(dòng)脈而測(cè)量血流動(dòng)力學(xué)改變，因而它反映的是真實(shí)的肺動(dòng)脈壓力，但這屬于有創(chuàng)性檢查，且具有很高的技術(shù)操作要求，術(shù)中有一定的操作風(fēng)險(xiǎn)，所以應(yīng)用具有很大局限性。

心電圖和胸部X 射線檢查可間接反映肺動(dòng)脈高壓，如胸部X 射線檢查可表現(xiàn)為肺動(dòng)脈擴(kuò)張、膨隆，右室增大等征象。心電圖有電軸右偏，右室肥厚等。肺動(dòng)脈CTA 及胸部CT 檢查可直接測(cè)量肺動(dòng)脈主干內(nèi)徑，以主干內(nèi)徑大于30mm，右下肺動(dòng)脈干內(nèi)徑大于15mm 為肺動(dòng)脈高壓；但心電圖、X線及CT 均不能直接測(cè)定肺動(dòng)脈壓力，對(duì)于肺動(dòng)脈壓力高于20mmHg，但未達(dá)到肺動(dòng)脈高壓指標(biāo)的患者及早期輕度肺動(dòng)脈高壓患者的檢出具有較大限制。

超聲心動(dòng)圖因無創(chuàng)、實(shí)惠、方便操作等優(yōu)點(diǎn)而作為診斷心臟及肺動(dòng)脈疾患的常用手段。超聲心動(dòng)圖測(cè)量肺動(dòng)脈壓力具有較高的準(zhǔn)確性，同時(shí)還能反映缺氧性肺動(dòng)脈高壓相關(guān)的心臟結(jié)構(gòu)和右心功能改變等征象。MRI 是集心臟形態(tài)學(xué)和功能學(xué)檢查為一體的影像檢查技術(shù)，具有成像清晰、準(zhǔn)確性高、客觀性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。近年來關(guān)于 MRI 評(píng)價(jià)血流動(dòng)力學(xué)及心功能方面的研究越來越多，但是關(guān)于青藏高原地區(qū)人群肺動(dòng)脈流量的測(cè)量尚未見報(bào)道。

本研究使用超聲心動(dòng)圖作為參比方法，應(yīng)用磁共振2D-FLOW 技術(shù)測(cè)量肺動(dòng)脈流速和相對(duì)壓力，探討不同年齡、不同海拔高度低氧環(huán)境下世居原居民肺動(dòng)脈流速及肺動(dòng)脈壓力的差異，發(fā)現(xiàn)超聲檢查測(cè)得的肺動(dòng)脈流速PV 值及MPAP 值與2D-FLOW 技術(shù)測(cè)得的肺動(dòng)脈流速PV 值、MPAP值之間具有顯著相關(guān)性，說明MRI 2D-FLOW 技術(shù)在監(jiān)測(cè)肺動(dòng)脈流速及壓力方面具有與超聲一樣的價(jià)值。在今后的臨床工作中可結(jié)合兩者檢查，以提高診斷的準(zhǔn)確性。此外，研究發(fā)現(xiàn)不同年齡段正常人的肺動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)具有差異，但由于樣本量少，研究并未發(fā)現(xiàn)不同年齡段肺動(dòng)脈流速及肺動(dòng)脈壓力的差異的規(guī)律。不同海拔高度下，正常人的肺動(dòng)脈流速及壓力具有差異，總體表現(xiàn)為隨海拔增高，肺動(dòng)脈流速及肺動(dòng)脈壓力增高的趨勢(shì)，但未達(dá)到肺動(dòng)脈高壓的臨界值，肺動(dòng)脈平均壓正常值為10-20mmHg，其中≥25mmHg 為肺動(dòng)脈高壓，但對(duì)于20-24mmHg 這段范圍內(nèi)的患者，目前尚有較大爭(zhēng)議，有研究認(rèn)為該范圍值是早期肺動(dòng)脈高壓的“灰度”范圍，認(rèn)為這是肺動(dòng)脈高壓的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，且與死亡率的增加有關(guān)[10,11]。但研究中筆者發(fā)現(xiàn)III 類地區(qū)( 果洛州，海拔3700m)A 組研究對(duì)象的MPAP 為(23.70±0.75)mmHg，IIIB 組研究對(duì)象的MPAP 值為(20.60±0.99)mmHg，IIIC 組的MPAP 值為(20.60±0.99)mmHg，均高于正常值上限20mmHg，但低于肺動(dòng)脈高壓的診斷標(biāo)準(zhǔn)值，所有研究對(duì)象均未曾出現(xiàn)任何心肺疾病癥狀。相較與平原或低海拔地區(qū)的居民，高海拔低氧環(huán)境下世居人群對(duì)低氧環(huán)境已產(chǎn)生了生理性適應(yīng)，有研究發(fā)現(xiàn)高原低氧環(huán)境中的人群有獨(dú)特的氧代謝機(jī)制，可表現(xiàn)為血氧飽和度高于正常，血紅蛋白濃度較低等。關(guān)于高海拔地區(qū)世居人群對(duì)低氧環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制目前尚未明確，現(xiàn)多有研究發(fā)現(xiàn)這種適應(yīng)性與高原居民的基因有關(guān)。本研究中樣本含量較少，且兩種檢查手段在測(cè)量肺動(dòng)脈壓時(shí)由于計(jì)算問題存在一定誤差，在今后的研究中將繼續(xù)增大樣本含量，精準(zhǔn)測(cè)量。