武才鑫 闫彦 邓瑗琳 杜雅敏 杨振文 潘晴 杨帆
基金项目：国家自然科学基金面上项目（82271937）；天津市应用基础与前沿技术研究计划重点项目（22JCZDJC00500）
作者单位：1天津医科大学总医院医学影像科（邮编300052），2心血管内科，3风湿免疫科
作者简介：武才鑫（1997），女，硕士在读，主要从事心脏磁共振方面研究。E-mail：1132232177@qq.com
△通信作者 E-mail：dr_yangfan0201@163.com
摘要：目的 评估心脏磁共振（CMR）对重度结缔组织病相关肺动脉高压（CTD-PAH）患者的诊断价值。方法 纳入经右心导管（RHC）检查确诊为CTD-PAH的患者。在CMR图像上手动勾画并经体表面积校正获得右心室（RV）形态、功能及室间隔（IVS）的相关参数；在心肌延迟强化（LGE）图像上手动勾画并计算得到LGE心肌质量（MM）及其占左心室（LV）MM百分比。依照平均肺动脉压（mPAP）将其分为轻中度组和重度组，比较2组患者CMR参数差异，采用受试者工作特征（ROC）曲线分析CMR对重度患者的诊断价值。结果 本研究共纳入48例CTD-PAH患者。重度组患者室间隔曲率（CIVS）及RV射血分数（EF）低于轻中度组，IVS形变时间占比、RV舒张末期容积指数（EDVI）、RV收缩末期容积指数（ESVI）及RV MM高于轻中度组（均P＜0.05）。ROC曲线分析显示RV MM、IVS形变时间占比及RV ESVI对重度患者具有较好的诊断效能（AUC分别为0.792、0.766、0.731）。联合检测曲线下面积为0.840，敏感度为79.4%，特异度为85.7%。结论 CMR测得的RV及IVS参数能够有效地评估重度CTD-PAH患者，从形态和功能学的角度直接反映了重度CTD-PAH患者的心脏受损程度。
关键词：结缔组织疾病；肺动脉高压；磁共振成像；室间隔；右心功能
中图分类号：R445.2，R544.16，R593.2文献标志码：ADOI：10.11958/20231770
The value of cardiac magnetic resonance in evaluating severe pulmonary hypertension associated with connective tissue disease
WU Caixin1， YAN Yan1， DENG Yuanlin1， DU Yamin1， YANG Zhenwen2， PAN Qing3， YANG Fan1△
1 Department of Radiology， 2 Department of Cardiovasology， 3 Department of Rheumatology， Tianjin Medical University General Hospital， Tianjin 300052， China
△Corresponding Author E-mail： dr_yangfan0201@163.com
Abstract： Objective To evaluate the diagnostic value of cardiac magnetic resonance （CMR） in patients with severe connective tissue disease-associated pulmonary hypertension （CTD-PAH）. Methods A total of 48 patients diagnosed with CTD-PAH by right heart catheterization （RHC） in Tianjin Medical University General Hospital from June 2018 to July 2021 were retrospectively included. The parameters of right ventricular （RV） morphology， function and ventricular septum （IVS） were obtained by manual delineation on CMR images and corrected by body surface area. The late gadolinium enhancement （LGE） myocardial mass （MM） and its percentage in left ventricular （LV） MM were manually sketched and calculated on LGE images. The patients were divided into the mild-moderate group and the severe group according to mean pulmonary arterial pressure （mPAP）. CMR parameters were compared between the two groups. The diagnostic value of CMR for severe CTD-PAH was analyzed by receiver operating characteristic （ROC） curve. Results A total of 48 patients with CTD-PAH were included in this study. The curvature of interventricular septum （CIVS） and RV ejection fraction （EF） were lower in the severe group than those in the mild-moderate group， and the time proportion of IVS deformation， RV end-diastolic volume index （EDVI）， RV end-systolic volume index （ESVI） and RV MM were higher than those in the mild-moderate group （P＜0.05）. ROC curve analysis showed that RV MM， time proportion of IVS deformation and RV ESVI had better diagnostic efficacy in severe CTD-PAH patients （AUC was 0.792， 0.766 and 0.731， respectively）. The combined AUC of the three parameters was 0.840， specificity was 85.7% and sensitivity was 79.4%. Conclusion The parameters of RV and IVS measured by CMR can effectively evaluate patients with severe CTD-PAH and directly reflect serverity of cardiac impairment in patients with severe CTD-PAH from the morphological and functional perspective.
Key words： connective tissue diseases; pulmonary arterial hypertension; magnetic resonance imaging; ventricular septum; right heart function
结缔组织病相关肺动脉高压（connective tissue disorders associated pulmonary arterial hypertension，CTD-PAH）是结缔组织病复杂且严重的并发症，可导致右心室（right ventricular，RV）功能衰竭和死亡，是结缔组织病患者第三大死亡原因，且相对于其他原因所致肺动脉高压（pulmonary arterial hypertension，PAH）预后更差［1］。CTD-PAH患者的评估应该考虑到其心功能状态及患病严重程度［2］。重度患者肺血管的病理改变、治疗方案、预后等与轻中度患者均不相同。此外，需要根据疾病严重程度决定是否进行经食管超声检查、中心静脉导管和右心导管的有创检测等［3］。本研究应用心脏磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）技术分析不同程度CTD-PAH患者的RV和室间隔（ventricular septum，IVS）形态功能的特点，并评估CMR参数对重度患者的诊断能力。
1 对象与方法
1.1 研究对象 连续纳入2018年6月—2021年7月在天津医科大学总医院就诊的患者，经右心导管（right heart catheterization，RHC）检查确诊为CTD-PAH并接受CMR检查，静息状态下平均肺动脉压（mean pulmonary arterial pressure，mPAP）≥25 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）［4］。纳入标准：（1）在行RHC检查前后14 d进行CMR检查且未经相关治疗。（2）无CMR检查禁忌证（包括幽闭恐惧症、体内植入起搏器等）。（3）CMR图像质量达到本研究图像后处理要求。排除标准：（1）患有严重心脏瓣膜病、心肌病、冠心病等其他心脏疾病。（2）严重肾功能不全。根据mPAP是否大于50 mmHg［5］分为轻中度组和重度组。所有纳入患者知情同意并签署知情同意书。本研究经天津医科大学总医院伦理委员会审核通过（伦理号：ZYY-IRB-SOP-016［F］-002-04）。
1.2 方法
1.2.1 CMR扫描方案 采用Siemens Skyra 3.0 T超导型磁共振扫描设备，配合使用18通道体表线圈、心电门控和呼吸门控。采用真实稳态进动快速成像（true fast imaging with steady state precession，True FISP）序列获取心脏短轴位电影图像。成像参数为重复时间（repetition time，TR）38.4 ms，回波时间（echo time，TE）1.4 ms，翻转角度49°，视野（field of view，FOV）360 mm×301 mm，矩阵208×166，激励次数（number of excitation，NEX）1，层厚8 mm，层间距0 mm，每层扫描每心动周期时相数为25。短轴位扫描范围自心尖至心基底部水平。根据每位受试者心脏形态及大小采集8～14层。图像采集期间，患者每次需屏住呼吸约8～14 s。运用2D相位敏感反转恢复梯度回波序列采集心肌延迟强化（late gadolinium enhancement，LGE）图像：使用高压注射器静脉注射对比剂钆喷酸葡胺（Gd-DTPA，0.2 mmol/kg，3 mL/s），然后立即注射生理盐水（15 mL，3 mL/s），7～15 min后扫描，成像参数为TR 6.5 ms，TE 3.1 ms，翻转角20°，FOV 350 mm×350 mm，矩阵256×192，NEX 1，层厚8 mm，层间距0 mm。调整反转时间至抑制心肌最佳时进行扫描，反转时间为150～200 ms，扫描范围及定位与心脏短轴位电影图像一致。
1.2.2 图像后处理 将检查图像传输至Syngo.via工作站进行图像观察、选择和数据测量。选择心脏短轴位电影序列，分别以心室舒张及收缩程度最大时相定义舒张末期及收缩末期。软件自动勾画心尖至心基底部水平各层面心外膜及心内膜轮廓边缘，手动调整轮廓边缘，流出道容积包含在心室容积内计算，乳头肌和肌小梁作为心室腔内部分不计入心肌质量（myocardium mass，MM），见图1。软件自动输出收缩末期容积（end-systolic volume，ESV）、舒张末期容积（end-diastolic volume，EDV）、射血分数（ejection fraction，EF）、MM、每搏输出量（stroke volume，SV）等数值。IVS的MM计入左心室（left ventricle，LV）。将上述指标经体表面积（body surface area，BSA）校正后记为收缩末期容积指数（end-systolic volume index，ESVI）、舒张末期容积指数（end-diastolic volume index，EDVI）、每搏输出量指数（stroke volume index，SVI）用于统计学分析。选择短轴位电影序列图像，观察并计算IVS形变持续时间占心动周期的百分比，记为IVS形变时间占比，并通过几何学方法测量得到室间隔曲率（curvature of ventricular septum，CIVS）［6］。IVS弓向RV侧的曲率用正值表示，弓向LV侧的曲率用负值表示。测量方法如下：在左心室基底部水平中间层面收缩末期短轴位图像上，自IVS任意一点分别至IVS与RV游离壁相交的前、下两点各做一条线段，做两条线段的中垂线，两中垂线交点即圆心，测量圆心至IVS任意一点长度取平均值，即为半径，此半径倒数为CIVS，见图2。在短轴位LGE的系列图像上手动勾画LV心内膜、心外膜轮廓，右心室插入部（right ventricular insertion point，RVIP）包括在LV范围内。所勾画心肌信号强度大于同层面正常心肌平均信号强度2倍标准差定义为LGE阳性［7］。软件自动勾画心肌LGE的边界，进一步手动调整轮廓边界。软件自动计算LGE MM及其占LV MM的百分比，记为LGE MM%。
1.3 统计学方法 采用SPSS 26.0软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以[[x] ±s
]表示，组间比较采用t检验；非正态分布数据采用M（P25，P75）表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验。计数资料以例（%）表示，组间比较采用Fisher确切概率法。进一步将2组比较得出有统计学意义的参数进行受试者工作特征（ROC）曲线分析，计算各参数的曲线下面积（AUC），研究不同参数的诊断效能。P＜0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 2组一般资料比较 本研究共纳入48例CTD-PAH患者，其中系统性红斑狼疮24例、系统性硬化症9例、多发性肌炎2例、干燥综合征2例、血管炎2例、混合性结缔组织病9例。2组患者性别、年龄、身高、体质量、BNP比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。
groups of patients
2.2 2组CMR指标比较 重度组患者CIVS及RV EF低于轻中度组，IVS形变时间占比、RV EDVI、RV ESVI及RV MM高于轻中度组（P＜0.05）；其余指标组间差异均无统计学意义（均P＞0.05），见图3、表2。
2.3 CMR参数评价重度患者的ROC分析 选用经组间比较得出有统计学意义的CMR参数对重度组诊断能力进行ROC曲线分析。结果显示RV MM、IVS形变时间占比及RV ESVI能较好地区分轻中度和重度患者。联合以上3个指标检测可提高重度患者的诊断效能，见表3、图4。[CMR参数 截断值 约登
指数 AUC（95%CI） 敏感度 特异度 RV EDVI 91.25 mL/m2 0.404 0.686（0.527～0.845） 0.618 0.786 RV ESVI 54.30 mL/m2 0.429 0.731（0.589～0.873） 0.500 0.929 RV EF 24.55% 0.298 0.659（0.489～0.828） 0.941 0.357 RV MM 62.05 g 0.492 0.792（0.653～0.931） 0.706 0.786 CIVS 0.265 0.408 0.694（0.504～0.885） 0.765 0.643 IVS形变
时间占比 0.82% 0.467 0.766（0.630～0.901） 0.824 0.643 联合指标 0.651 0.840（0.709～0.972） 0.794 0.857 ][Tab.3 Predictive values of parameters and the combined parameter for severe CTD-PAH patients
3 讨论
3.1 CMR检查的优势 经胸超声心动图（trans-thoracic echocardiography，TTE）检查依赖几何学假设，对形态复杂的RV评估可重复性和准确性不理想，且由于操作者经验不同，在患者随访和严重程度评估中的作用有限［8-9］。CMR凭借多序列“一站式”检查的优势被广泛用于PAH患者预后及疗效的评估，其可重复性较高，受观察者间影响较小，能够从多个方位评估心脏，是评估心脏功能的金标准［10-11］。本研究结果同样印证了CMR对于PAH患者评估的重要价值。
3.2 重度CTD-PAH患者RV形态和功能改变 由于CTD-PAH患者mPAP和肺血管阻力（pulmonary vascular resistance，PVR）持续升高，RV在长期处于高负荷的状况下出现RV心肌肥厚、心腔扩大的重构以及收缩和舒张功能下降等改变［12］。与轻中度组相比，重度组RV心肌肥厚，RV收缩及舒张功能进一步下降，RV腔扩大更加明显。2022ESC/ERS肺动脉高压诊治指南将CMR指标纳入PAH风险分层中，指出CMR所测RV ESVI越大，PAH患者发生不良事件的风险越高，预后越差［13］。本研究结果显示，RV MM、RV ESVI、RV EF等参数能够反映RV重构情况和功能改变，ROC分析表明RV形态、功能相关参数对预后不良的重度患者具有较好的诊断效能。因此CMR能够从多角度反映CTD-PAH患者的严重程度，有助于指导临床管理。而且欧洲指南指出了系统性硬化患者PAH早期筛查的重要性，而对于中国人群来说，系统性红斑狼疮患者更为常见，未来需要针对该人群进行进一步研究。
3.3 重度CTD-PAH患者室间隔改变 IVS的形态受到LV和RV压力差的影响。CTD-PAH患者的mPAP及PVR增高，RV后负荷加重，正性跨IVS压力差随之减低，RV压力增加超过LV压力会引起IVS变平，甚至突向LV侧，LV发生形变呈“D”形［14］。Johns等［15］发现mPAP与CIVS具有很强的相关性，并认为CIVS可作为预测mPAP的指标。王丹等［16］发现不同IVS形态的PAH患者心室功能各有特点，IVS的形变在一定程度上能够反映PAH患者心室功能的变化。本研究不仅通过CIVS量化IVS形变程度，并进一步评估了IVS形变时间，使得CMR对IVS的评估更加全面、准确；结果显示CIVS及IVS形变时间占比在不同严重程度患者之间具有显着差异，通过ROC曲线进一步发现IVS相关参数对重度患者具有较好的诊断效能。因此，对IVS的评估对于区分重度患者是必要的。
3.4 局限性 本研究存在一些局限性。首先，本研究为单一中心研究，样本量少，且不同CTD疾病亚类纳入患者不均，不能按照疾病类型进行进一步分析评估。其次，没有随访资料进行预后分析。今后需要多中心研究进一步扩大样本量并增加随访数据对不同程度、不同亚型的CTD-PAH患者进行更加全面的研究。
综上，CMR成像能够提供RV及IVS功能和形态学的详细信息，对重度CTD-PAH患者的诊断具有一定价值。这一补充信息可能进一步提高CMR在评价重度患者中的效用，使其成为评估和随访CTD-PAH患者心脏变化的理想无创影像学检查方法。
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（2023-11-15收稿 2024-01-03修回）
（本文编辑 李鹏）
