慢性阻塞性肺疾病相關(guān)肺動(dòng)脈高壓的影像學(xué)評(píng)估及研究進(jìn)展

翟曉靜，張皓，陳梓嫻，高玉嶺，王肖，王俊華

隨著臨床診療水平的提高，慢性阻塞性肺疾?。–OPD）患者的預(yù)后得以提升，但其并發(fā)癥成為了影響患者生存質(zhì)量的主要原因。肺動(dòng)脈高壓（PH）是其重要并發(fā)癥之一，是指靜息狀態(tài)下肺動(dòng)脈壓力升高，同時(shí)合并有不同程度的右心功能衰竭。2018年中國(guó)肺動(dòng)脈高壓診斷和治療指南將肺高血壓分為五大類[1]：①動(dòng)脈性肺動(dòng)脈高壓；②左心疾病所致肺高血壓；③呼吸系統(tǒng)疾病和/或缺氧所致肺動(dòng)脈高壓；④肺動(dòng)脈阻塞性疾病所致肺動(dòng)脈高壓；⑤未知因素所致肺動(dòng)脈高壓。呼吸系統(tǒng)疾病所致的PH是非常常見的，病因包括慢性阻塞性肺疾?。–OPD）、間質(zhì)性肺疾?。↖LD）、睡眠呼吸暫停綜合征（OSAHS）、結(jié)節(jié)病等，其中COPD是最常見的病因，且PH的發(fā)生和嚴(yán)重程度與COPD患者的年齡、疾病持續(xù)時(shí)間、血氧飽和度和血清炎癥標(biāo)志物水平有關(guān)[2]，導(dǎo)致再住院和病死率升高、臨床預(yù)后降低，PH早期癥狀體征無特異性，診斷多依靠影像學(xué)，本文結(jié)合文獻(xiàn)對(duì)COPD-PH的影像學(xué)診斷方法及研究進(jìn)行綜述。

1 胸部X線攝影

隨著超聲心動(dòng)圖、計(jì)算機(jī)斷層成像（CT）及磁共振成像（MRI）等技術(shù)的發(fā)展，胸部X線平片（CXR）在診斷心血管疾病中的地位發(fā)生了顯著變化，但其仍是目前臨床應(yīng)用最廣泛、最常規(guī)的檢查方法，主要用于觀察心臟的輪廓、大小及肺紋理，對(duì)疾病的診斷起到提示作用。COPDPH在CXR上的典型表現(xiàn)為肺動(dòng)脈膨隆、右心房和右心室擴(kuò)大，雖然在PH病因診斷提供的信息有限，不能評(píng)估肺動(dòng)脈壓的確切數(shù)值，但可提示肺部疾病的存在，對(duì)確定COPD患者有無PH有一定價(jià)值。

2 計(jì)算機(jī)斷層成像（CT）

2.1 胸部CT平掃胸部CT是目前臨床應(yīng)用最廣的無創(chuàng)檢查，是患者出現(xiàn)胸悶氣短、咳嗽咳痰等疑似PH癥狀時(shí)的首選，早期在胸部CT上評(píng)定PH對(duì)COPD的治療、預(yù)后至關(guān)重要。肺動(dòng)脈壓力升高時(shí)，肺血管管壁受到損害，使血管彈性下降、管徑擴(kuò)大，因此肺動(dòng)脈平均壓（mPAP）與主肺動(dòng)脈直徑（MPAD）有一定相關(guān)性，當(dāng)主肺動(dòng)脈增寬大于升主動(dòng)脈動(dòng)脈直徑時(shí)常提示PH的發(fā)生。主肺動(dòng)脈直徑與升主動(dòng)脈直徑比（MPAD/AAD）與COPD患者預(yù)后及死亡率有關(guān)，比值越大預(yù)后越差，死亡率越高。研究表明[3]，胸部CT上肺血管徑線的測(cè)量對(duì)PH有著重要的提示和診斷意義，當(dāng)COPD患者肺動(dòng)脈分叉處MPAD＞29 mm或MPAD/AAD＞1時(shí)對(duì)診斷PH具有一定價(jià)值。有學(xué)者提出，MPAD/AAD＞1并不適用于所有人群，正常兒童中該比值＞1。Chris等[3]采用胸部CT成像對(duì)186例PH患者進(jìn)行研究，得出MPAD＞29 mm、MPAD/AAD＞1對(duì)PH診斷敏感度分別為80%、57%，特異度為53%、81%，結(jié)合Egg-and-Banana征（肺動(dòng)脈高壓時(shí)，主動(dòng)脈弓和主肺動(dòng)脈出現(xiàn)在同一平面內(nèi)，Egg和Banana分別指主肺動(dòng)脈和主動(dòng)脈弓）時(shí)診斷效能更高。然而，Neal等對(duì)175例肺動(dòng)脈高壓患者、16例已知肺動(dòng)脈壓力的正常者和114例未知肺動(dòng)脈壓力的正常者進(jìn)行研究，通過相關(guān)和線性回歸分析評(píng)估肺血管徑線與平均肺動(dòng)脈壓力之間的關(guān)系，得到MPAD、MPAD/AAD診斷PH的特異性較低，隨后有學(xué)者對(duì)該特異性提出了質(zhì)疑，并表明在輕度PH患者中，部分病例肺動(dòng)脈直徑是正常的，因此肺動(dòng)脈直徑正常不能完全排除PH的可能，并認(rèn)為肺血管徑線診斷PH不足以在臨床中常規(guī)使用。

2.2 CT肺動(dòng)脈造影（CTPA） CTPA在疑似肺血管疾病患者的評(píng)估和管理中起關(guān)鍵作用，目前CTPA被認(rèn)為是診斷血栓栓塞性疾病的金標(biāo)準(zhǔn)，可清晰顯示段以上血管內(nèi)的栓子并可評(píng)估肺實(shí)質(zhì)的改變。隨著影像技術(shù)的發(fā)展，CTPA憑借著具有明顯對(duì)比度的優(yōu)勢(shì)在COPD-PH患者中的應(yīng)用越來越廣泛，在確定PH病因和右心結(jié)構(gòu)變化中發(fā)揮著不可替代的作用。與胸部CT平掃類似，CTPA上肺血管徑線的測(cè)量也可對(duì)COPD-PH患者做出診斷。然而，CTPA最大優(yōu)勢(shì)在于注入造影劑后心腔、血管腔與心肌形成鮮明對(duì)比，可更準(zhǔn)確的測(cè)量心腔大小、室壁厚度，也可更好地觀察右心結(jié)構(gòu)及右室肌小梁、腱索、乳頭肌等的改變，另外肺動(dòng)脈壓力升高會(huì)造成右心系統(tǒng)的擴(kuò)大，從而引起三尖瓣關(guān)閉不全，以致造影劑逆流進(jìn)入下腔靜脈和肝靜脈。

2.3 心電門控CT掃描雖然胸部CT和CTPA上肺血管徑線的測(cè)量可在一定程度上提示COPD患者PH的發(fā)生，但上述兩種技術(shù)都沒有應(yīng)用心電門控，心臟及血管搏動(dòng)可能會(huì)影響血管管徑測(cè)量的準(zhǔn)確性。近年來有學(xué)者提出，在心電門控CT上應(yīng)用肺動(dòng)脈擴(kuò)張性（收縮期最大橫截面積和舒張期最小橫截面積差值占收縮期最大橫截面積的百分比[4]）來評(píng)估PH要優(yōu)于非心電門控CT和超聲心動(dòng)圖。

有學(xué)者采用64排螺旋CT結(jié)合心電門控技術(shù)對(duì)21例PAH患者和24例肺動(dòng)脈壓力正常的患者進(jìn)行對(duì)比研究，分析不同心動(dòng)周期中兩組病例間右肺動(dòng)脈擴(kuò)張性、右室流出道及心肌厚度的差異，得到右肺動(dòng)脈擴(kuò)張性是診斷PH的最佳指標(biāo)，并用于PH危險(xiǎn)分層。當(dāng)采用心電門控CT時(shí)，肺血管徑線的測(cè)量可在不同心動(dòng)期相上分別進(jìn)行，通過計(jì)算徑線的變化率來評(píng)估疾病發(fā)生情況，消除了心動(dòng)周期變化引起肺血管直徑改變帶來的誤差，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。此外，Elodie等應(yīng)用心電門控CT技術(shù)，評(píng)估心臟功能參數(shù)與肺動(dòng)脈壓力和右心導(dǎo)管檢查的相關(guān)性，結(jié)果表明基于心電門控CT技術(shù)計(jì)算的右室射血分?jǐn)?shù)和右室心輸出量與平均肺動(dòng)脈壓、右心導(dǎo)管心輸出量有顯著相關(guān)性，且可用于PH患者的評(píng)估和隨訪。

3 超聲檢查

3.1 經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖（TTE）右心導(dǎo)管可直接獲取肺動(dòng)脈壓力，是診斷PH的金標(biāo)準(zhǔn)，在有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)療中心，并發(fā)癥發(fā)生率僅為1.1%，死亡率僅0.055%，但因其為有創(chuàng)性，且對(duì)操作者技術(shù)要求較高等缺點(diǎn)限制了其臨床的廣泛應(yīng)用。TTE是目前臨床上診斷PH的首選檢查方法，對(duì)診斷PH有較高的敏感性和特異性[5]，并可對(duì)PH做出準(zhǔn)確分級(jí)。在右室流出道通暢的情況下，TTE通過測(cè)量三尖瓣反流壓差，應(yīng)用修正的伯努利方程和右心房壓力來評(píng)估PH（肺動(dòng)脈壓力=三尖瓣反流壓差+右心房壓力，右心房壓力約10 mmHg）。此外，TTE還可對(duì)右心形態(tài)和功能進(jìn)行評(píng)估，對(duì)PH的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估至關(guān)重要。研究表明，PH患者隨訪過程中若右心室收縮末期最大容積和舒張末期最大容積增大則提示預(yù)后不良[6]；同樣心包積液也可預(yù)測(cè)PH患者的預(yù)后，心包積液減少提示預(yù)后良好[7]。但由于COPD患者肺部、胸壁等結(jié)構(gòu)的改變尤其是肺部氣體過度膨脹，會(huì)導(dǎo)致TTE數(shù)值的準(zhǔn)確性存在一定差異，因此TTE測(cè)量肺動(dòng)脈壓力的準(zhǔn)確度還需進(jìn)一步改進(jìn)。

3.2 三維超聲成像、應(yīng)變和應(yīng)變率成像由于2D超聲成像在量化右心室容積量和功能方面受右心室復(fù)雜幾何形狀的限制，在2D超聲成像的基礎(chǔ)上發(fā)展了一種新技術(shù)-3D超聲成像，其可以評(píng)價(jià)右心室的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并準(zhǔn)確估計(jì)右室容積和右心室射血分?jǐn)?shù)，與肺高壓患者的磁共振容積成像具有良好相關(guān)性[8]；但在右室增大較嚴(yán)重的患者中，3D重建往往具有較大誤差，擴(kuò)大的右心室不能在一個(gè)視圖中顯現(xiàn)。此外，應(yīng)變和應(yīng)變率成像也是基于組織速度成像發(fā)展起來的一種超聲檢查新技術(shù)，具有簡(jiǎn)便、與心臟移位無關(guān)、負(fù)荷依賴性小并能準(zhǔn)確測(cè)量局部心肌變形等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)變和應(yīng)變率指數(shù)分別代表右心室心肌變形和發(fā)生這種變形的速度[9]，可檢測(cè)肺動(dòng)脈高壓患者出現(xiàn)右心室受累的早期和臨床前跡象，并且右心室心肌變形的減少表明肺動(dòng)脈高壓的嚴(yán)重程度；但應(yīng)變和應(yīng)變率成像的臨床應(yīng)用受到很多因素的限制，尤其是成像方法和使用軟件缺乏標(biāo)準(zhǔn)化。因此3D超聲成像、應(yīng)變和應(yīng)變率成像等新技術(shù)的臨床應(yīng)用價(jià)值需進(jìn)一步研究。

4 心臟磁共振成像（CMR）

CMR軟組織分辨率高、可實(shí)現(xiàn)多方位、多參數(shù)、多序列成像[10]，是評(píng)價(jià)心臟形態(tài)、功能、心肌組織特性的金標(biāo)準(zhǔn)，也是評(píng)價(jià)肺動(dòng)脈高壓患者肺血管重構(gòu)和右心室大小、功能的金標(biāo)準(zhǔn)[11]。2015年歐洲心臟學(xué)會(huì)肺動(dòng)脈高壓診斷和治療指南明確指出了CMR在疑似肺高壓患者預(yù)后評(píng)估中的價(jià)值。

4.1 CMR電影成像COPD-PH患者右心室后負(fù)荷增大，室間隔向左彎曲并隨著心動(dòng)周期變化，在心臟短軸電影圖像上測(cè)量室間隔曲率比不僅能估測(cè)肺動(dòng)脈壓力，還能進(jìn)一步觀察右心室功能和肺血管形態(tài)。陳苗等[12]對(duì)16例經(jīng)右心導(dǎo)管確診的PAH患者行CMR檢查，計(jì)算室間隔曲率與左心室游離壁的曲率比，并與右心導(dǎo)管測(cè)值進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明通過測(cè)量室間隔曲率間接反映肺動(dòng)脈壓力，可對(duì)肺動(dòng)脈高壓進(jìn)行診斷和療效評(píng)估。Mouratoglou等[13]對(duì)36例肺動(dòng)脈高壓患者的研究結(jié)果表明室間隔向左心室移位不僅與PH相關(guān)，當(dāng)移位時(shí)間超過心動(dòng)周期的2/3時(shí)，患者預(yù)后較差。還有學(xué)者應(yīng)用人工智能，通過CMR電影圖像對(duì)心室進(jìn)行分割來評(píng)估心臟功能參數(shù)，判斷肺動(dòng)脈壓力升高引起的右室功能進(jìn)行性下降，準(zhǔn)確性和自動(dòng)化是目前心臟圖像分割方法的兩個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。Jordan等提出了一種全自動(dòng)右心室分割方法，該方法在速度和準(zhǔn)確性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了以前的心室分割方法。

4.2 釓對(duì)比劑延遲增強(qiáng)（LGE）右心室插入部（RVIP）延遲強(qiáng)化是肺動(dòng)脈高壓患者的常見表現(xiàn)，其原因可能是整個(gè)心動(dòng)周期中室間隔發(fā)生改變[14]導(dǎo)致心肌疤痕形成，常表現(xiàn)為基底段至中間段右室前、下室間隔插入部的LGE，與肺動(dòng)脈壓力升高、右心室擴(kuò)大和室壁肥厚密切相關(guān)，也與患者的不良預(yù)后相關(guān)，并且基底段前間隔插入部LGE與右心室局部收縮功能減低有關(guān)，常提示存在一定的結(jié)構(gòu)-功能障礙。但該種LGE表現(xiàn)也可出現(xiàn)在右心室容量負(fù)荷和壓力負(fù)荷增大的先天性心臟病患者中。

4.3 4 D flow MRI相位對(duì)比磁共振成像（PC-MRI）不僅可用于心血管血流動(dòng)力學(xué)的評(píng)估和主肺動(dòng)脈、右室流出道血流速度的量化，還可以獲得更先進(jìn)的血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，如渦流、肺動(dòng)脈壁剪應(yīng)力（WSS）等[15]。4D flow MRI觀察到PH患者主肺動(dòng)脈血液呈渦流狀態(tài)，并且這種渦流的持續(xù)時(shí)間與平均肺動(dòng)脈壓呈正相關(guān)，提示右室舒張功能存在障礙，Gert等的研究表明主肺動(dòng)脈中渦流持續(xù)時(shí)間可以準(zhǔn)確估計(jì)肺動(dòng)脈壓力的升高和診斷肺動(dòng)脈高壓[16]。WSS是指由切向血液速度和粘度引起的沿血管壁的阻力，Beverly等首次將三維血流動(dòng)力學(xué)條件量化為PH患者的特異性模型，闡明WSS在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞功能中的重要作用，并指出PH患者中WSS明顯降低。4D flow MRI等技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)PH的病理生理學(xué)提供了獨(dú)特的見解，但其掃描時(shí)間長(zhǎng)，后處理復(fù)雜，臨床應(yīng)用價(jià)值有待進(jìn)一步研究。

4.4 應(yīng)變成像、T1 mapping成像應(yīng)變成像能夠識(shí)別右心室功能的早期變化，早在右心室整體射血分?jǐn)?shù)降低之前就能檢測(cè)到心肌局部變化。T1 mapping成像通過分割心肌或心肌評(píng)估區(qū)域確定心肌平均舒張時(shí)間，并與正常值進(jìn)行對(duì)比，以識(shí)別局部或整體心肌的變化，可檢測(cè)出心力衰竭時(shí)右心室的彌漫性纖維化，作為衡量肺動(dòng)脈高壓治療成功的新工具。然而應(yīng)變成像、T1 mapping成像等新技術(shù)在肺動(dòng)脈高壓疾病方面的應(yīng)用價(jià)值仍需大量的前瞻性研究來進(jìn)一步探索。

5 核醫(yī)學(xué)顯像

5.1 單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像（SPECT）COPD是以持續(xù)性氣流受限為特征的慢性進(jìn)行性疾病，隨著病情進(jìn)展，肺組織彈性減退，肺泡持續(xù)擴(kuò)張，導(dǎo)致肺泡周圍的毛細(xì)血管膨脹、受壓退化，流經(jīng)肺泡壁的血流減少，而通過肺泡的氣體不變，引起的肺泡通氣-血流不匹配可由肺通氣-灌注顯像來檢測(cè)，Edmund等對(duì)15例毛細(xì)血管前肺動(dòng)脈高壓患者和11例健康對(duì)照組均進(jìn)行了SPECT成像，測(cè)量了仰臥位和直立位兩種不同體位下的局部肺灌注，用灌注再分布指數(shù)（PRI）量化重力引起的局部肺灌注異常，得到毛細(xì)血管前肺動(dòng)脈高壓患者的PRI顯著低于對(duì)照組，表明PRI不僅可量化肺灌注的重力依賴性再分布，還可檢測(cè)肺動(dòng)脈高壓和評(píng)估疾病的嚴(yán)重程度，但該潛在價(jià)值還待進(jìn)一步研究。

5.2 正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像（PET）肺動(dòng)脈高壓的發(fā)生與心肌和肺組織中無氧糖酵解的代謝轉(zhuǎn)變有關(guān)。肺動(dòng)脈高壓患者右心室心肌葡萄糖利用率顯著高于健康人，并且與平均肺動(dòng)脈壓力、肺血管阻力、右心室Tei指數(shù)等指標(biāo)顯著相關(guān)，與右心室射血分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)[17]。一項(xiàng)探究18F-FDG對(duì)肺動(dòng)脈高壓診斷和檢測(cè)的研究表明，肺18F-FDG聚集增加的原因與增殖血管細(xì)胞中缺氧誘導(dǎo)因子1α介導(dǎo)的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白上調(diào)有關(guān)[18]。另外，肺動(dòng)脈高壓患者右心室FDG的集聚也可以檢測(cè)預(yù)后和評(píng)價(jià)療效，臨床預(yù)后差的患者右心室FDG集聚量顯著高于預(yù)后良好者，并接受西地那非治療的肺動(dòng)脈高壓患者，由于肺血管阻力下降，右心室FDG集聚明顯減少。因此PET成像在肺動(dòng)脈高壓的檢測(cè)和治療中起著重要作用。

綜上所述，每種成像方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，要全面了解掌握，根據(jù)具體情況合理選取一種或多種聯(lián)合，對(duì)疾病做出更早、更準(zhǔn)確的診斷，為臨床提供更有價(jià)值的信息，從而對(duì)患者進(jìn)行更精準(zhǔn)的治療。