高場磁共振2D-FLOW 技術對高原人群肺動脈血流和相對壓力的研究價值

溫生寶，鮑海華，李偉霞，劉君玲

(青海大學附屬醫院 影像中心，青海 西寧)

0 引言

高原地區具有低氧、高寒、太陽高輻照以及氣候多變等環境特征，對人體的侵襲[1]除了直接引起特異的高原病(high altitude disease)以外，長期缺氧導致的機體功能、代謝和結構的改變還可影響多種疾病和創傷的發生發展，可引起疾病譜的改變[2]。高原低氧可導致肺小動脈管壁重構和肺血管阻力升高，從而引起肺動脈高壓[3-5]。

近幾年來，國內研究人員通過探討高原世居藏族在高原低氧環境下的生理適應機制[6]提出了新的觀點，初步證明了藏族在高原人類群體中獲得最佳高原適應性[7-9]，但關于青藏高原地區人群肺動脈流量的研究尚未見報道。本研究應用磁共振2D-FLOW 技術測量肺動脈流量和相對壓力，探討不同年齡、不同海拔高度低氧環境下世居原居民肺動脈流量的變化及是否存在差異。以超聲心動圖作為參比方法，探討磁共振成像技術在評價肺動脈的血流動力學方面的準確性及可重復性。

1 資料與方法

1.1 研究對象

此研究為前瞻性研究，經過我院倫理委員會同意，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(海拔2260m)；II 組為海西州地區(海拔3000m)；III 組為果洛州地區(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)。

研究對象排除標準：具有呼吸系統疾病或存在呼吸系統疾病的癥狀和體征；心臟疾??；肺動脈壓力或血流異常的相關疾??；影像檢查提示胸廓、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：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；患者左側臥位，取四腔心切面經胸測量三尖瓣反流峰值速度V，單位cm/s；取胸骨旁大動脈短軸切面，測量肺動脈瓣峰值流速PV，單位cm/s。利用三尖瓣反流峰值流速通過簡化的伯努利方程計算肺動脈壓力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。梯度回波序列進行常規心臟掃描，掃描參數如下：TR4.8ms、TE2.8ms，翻轉角 10°； 層厚8mm，視野 320mm×260mm，矩陣128×128，采集體素2.5mm×2.5mm×8mm；掃描層面設定在第 9/10 胸椎間隙并垂直于感興趣血管。時間分辨率40-50ms。單次屏氣時間 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 按鍵標勾畫肺動脈橫截面，利用PropagateDirection按鍵進行標記，經過處理，系統自動生成肺動脈正向峰值流速PV 值，單位cm/s。通過Laffon 提出的計算公式，推算出肺動脈平均壓(MPAP)，單位mmHg。

1.2.2 統計學方法

數據分析采用SPSS 25.0 軟件。計量資料經過正態性檢驗，符合正態分布，采用均值±標準差(±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；相關性分析采用Pearson 分析；選擇顯著性水準α=0.05，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩種檢查方法比較

表1 經Pearson 相關性分析，超聲測得的PV 值、MPAP值與MRI 2D-FLOW 測得的PV 值、MPAP 值具有相關性。

表1 超聲檢查與MRI 2D-FLOW 檢查的相關性分析

2.2 I 類地區不同年齡段PV 值與MPAP 值比較

表2 顯示I 類地區不同年齡段的PV 值與MPAP 值比較。各組研究對象超聲檢測法測得的PV 值經單因素方差分析結果顯示，F=29.23，P＜0.001，說明各組間總體差異均有統計學意義(P＜0.05)，各組超聲法測得的MPAP 值經單因素方差分析結果顯示，F=58.94，P=＜0.001，說明各組間總體有差異(P＜0.05)。組研究對象MRI 2D-FLOW 檢測法測得的PV值經單因素方差分析結果顯示，F=12.35，P＜0.001，說明各組間總體差異均有統計學意義(P＜0.05)，各組MRI 2D-FLOW法測得的MPAP 值值經單因素方差分析結果顯示，F=75.70，P=＜0.001，說明各組間總體有差異(P＜0.05) 進一步采用LSD-q 檢驗法對各組間PV 值與MPAP 值進行多重兩兩比較，結果顯示IA 組與IB 組PV 值與MPAP 值均高于IC 組，差異有統計學意義(P＜0.05)；IA 組PV 值與MPAP 值高于IB 組，差異均有統計學意義(P＜0.05)。

表2 I 類地區不同年齡段PV 值與MPAP 值比較(±s)

表2 I 類地區不同年齡段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 類地區不同年齡段PV 值與MPAP 值比較

表3 顯示II 類地區不同年齡段PV 值與MPAP 值比較，各組研究對象PV 值及MPAP 值經單因素方差分析結果顯示各組間總體差異均有統計學意義(P＜0.05)，進一步采用LSD-q 檢驗法對各組間PV 值與MPAP 值進行多重兩兩比較，結果顯示IIA 組與IIB 組PV 值與MPAP 值均高于IIC 組，差異有統計學意義(P＜0.05)；IIA 組PV 值與MPAP 值高于IIB 組，差異均有統計學意義(P＜0.05)。

表3 II 類地區不同年齡段PV 值與MPAP 值比較(±s)

表3 II 類地區不同年齡段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 類地區不同年齡段PV 值與MPAP 值比較

表4 顯示III 類地區不同年齡段PV 值與MPAP 值比較，結果顯示IIIA 組與IIIB 組PV 值與MPAP 值均高于IIIC 組，差異有統計學意義(P＜0.05)；IIIA 組PV 值與MPAP 值高于IIIB 組，差異均有統計學意義(P＜0.05)。

表4 III 類地區不同年齡段PV 值與MPAP 值比較(±s)

表4 III 類地區不同年齡段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 組年齡段研究對象在不同海拔高度下PV值與MPAP 值的差異。各組研究對象PV 值及MPAP 值經單因素方差分析結果顯示各組間總體差異均有統計學意義(P＜0.05)，進一步采用LSD-q 檢驗法對各組間PV 值與MPAP 值進行多重兩兩比較，結果顯示IA 組與IIA 組PV值與MPAP 值均低于IIIA 組，差異有統計學意義(P＜0.05)；IA 組PV 值 與MPAP 值 低 于IIA 組，差 異 均 有 統 計 學 意義(P＜0.05)。

表5 A 組年齡段研究對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 組年齡段研究對象在不同海拔高度下PV 值與MPAP 值的比較，結果顯示IB 組與IIB 組PV 值與MPAP值均低于IIIB 組，差異有統計學意義(P＜0.05)；IB 組PV 值與MPAP 值低于IIB 組，差異均有統計學意義(P＜0.05)。

表6 B 組年齡段研究對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 組年齡段研究對象在不同海拔高度下PV 值與MPAP 值的比較，結果顯示IC 組與IIC 組PV 值與MPAP值均低于IIIC 組，差異有統計學意義(P＜0.05)；IC 組PV 值與MPAP 值低于IIC 組，差異均有統計學意義(P＜0.05)。

表7 C 組年齡段研究對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

長期持久的高海拔低氧環境可引起肺血管收縮并導致肺動脈高壓，使右心后負荷逐漸加重，進一步導致右心室肥厚，心功能衰竭；同時缺氧可損傷心肌細胞，使心肌收縮力減弱，心輸出量降低，最終導致右心衰竭。

近幾年，國內研究者通過研究高原地域世居藏族的肺動脈壓力及血流動力學探討低氧環下藏族的生理適應機制，發現世居藏族人群對高原低氧環境產生了最佳的適應性。但關于青藏高原地區普通人群肺動脈血流動力學的研究尚未見報道。

在測量肺動脈壓力方面，以心導管檢查為金標準，它是通過 Swan-Ganz 漂浮導管將壓力探測器直接置于主肺動脈或左右肺動脈而測量血流動力學改變，因而它反映的是真實的肺動脈壓力，但這屬于有創性檢查，且具有很高的技術操作要求，術中有一定的操作風險，所以應用具有很大局限性。

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

超聲心動圖因無創、實惠、方便操作等優點而作為診斷心臟及肺動脈疾患的常用手段。超聲心動圖測量肺動脈壓力具有較高的準確性，同時還能反映缺氧性肺動脈高壓相關的心臟結構和右心功能改變等征象。MRI 是集心臟形態學和功能學檢查為一體的影像檢查技術，具有成像清晰、準確性高、客觀性強等優點。近年來關于 MRI 評價血流動力學及心功能方面的研究越來越多，但是關于青藏高原地區人群肺動脈流量的測量尚未見報道。

本研究使用超聲心動圖作為參比方法，應用磁共振2D-FLOW 技術測量肺動脈流速和相對壓力，探討不同年齡、不同海拔高度低氧環境下世居原居民肺動脈流速及肺動脈壓力的差異，發現超聲檢查測得的肺動脈流速PV 值及MPAP 值與2D-FLOW 技術測得的肺動脈流速PV 值、MPAP值之間具有顯著相關性，說明MRI 2D-FLOW 技術在監測肺動脈流速及壓力方面具有與超聲一樣的價值。在今后的臨床工作中可結合兩者檢查，以提高診斷的準確性。此外，研究發現不同年齡段正常人的肺動脈血流動力學具有差異，但由于樣本量少，研究并未發現不同年齡段肺動脈流速及肺動脈壓力的差異的規律。不同海拔高度下，正常人的肺動脈流速及壓力具有差異，總體表現為隨海拔增高，肺動脈流速及肺動脈壓力增高的趨勢，但未達到肺動脈高壓的臨界值，肺動脈平均壓正常值為10-20mmHg，其中≥25mmHg 為肺動脈高壓，但對于20-24mmHg 這段范圍內的患者，目前尚有較大爭議，有研究認為該范圍值是早期肺動脈高壓的“灰度”范圍，認為這是肺動脈高壓的獨立危險因素，且與死亡率的增加有關[10,11]。但研究中筆者發現III 類地區( 果洛州，海拔3700m)A 組研究對象的MPAP 為(23.70±0.75)mmHg，IIIB 組研究對象的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，但低于肺動脈高壓的診斷標準值，所有研究對象均未曾出現任何心肺疾病癥狀。相較與平原或低海拔地區的居民，高海拔低氧環境下世居人群對低氧環境已產生了生理性適應，有研究發現高原低氧環境中的人群有獨特的氧代謝機制，可表現為血氧飽和度高于正常，血紅蛋白濃度較低等。關于高海拔地區世居人群對低氧環境的適應機制目前尚未明確，現多有研究發現這種適應性與高原居民的基因有關。本研究中樣本含量較少，且兩種檢查手段在測量肺動脈壓時由于計算問題存在一定誤差，在今后的研究中將繼續增大樣本含量，精準測量。