高场磁共振2D-FLOW 技术对高原人群肺动脉血流和相对压力的研究价值

温生宝，鲍海华，李伟霞，刘君玲

(青海大学附属医院 影像中心，青海 西宁)

0 引言

高原地区具有低氧、高寒、太阳高辐照以及气候多变等环境特征，对人体的侵袭[1]除了直接引起特异的高原病(high altitude disease)以外，长期缺氧导致的机体功能、代谢和结构的改变还可影响多种疾病和创伤的发生发展，可引起疾病谱的改变[2]。高原低氧可导致肺小动脉管壁重构和肺血管阻力升高，从而引起肺动脉高压[3-5]。

近几年来，国内研究人员通过探讨高原世居藏族在高原低氧环境下的生理适应机制[6]提出了新的观点，初步证明了藏族在高原人类群体中获得最佳高原适应性[7-9]，但关于青藏高原地区人群肺动脉流量的研究尚未见报道。本研究应用磁共振2D-FLOW 技术测量肺动脉流量和相对压力，探讨不同年龄、不同海拔高度低氧环境下世居原居民肺动脉流量的变化及是否存在差异。以超声心动图作为参比方法，探讨磁共振成像技术在评价肺动脉的血流动力学方面的准确性及可重复性。

1 资料与方法

1.1 研究对象

此研究为前瞻性研究，经过我院伦理委员会同意，收集2018 年11 月至2020 年3 月我院就诊的健康体检者63 例，按照海拔高度不同分为3 组，I 组为西宁地区(海拔2260m)；II 组为海西州地区(海拔3000m)；III 组为果洛州地区(海拔3700m)；按照年龄不同分为3 组，40 岁以下(包括40 岁)为A 组，40 岁到60 岁为B 组；60 岁以上(包括60 岁)为C 组。其中IA 组8 例(男4 例，女4 例，平均年龄为36 岁，藏族2 例，非藏族6 例，)；IB 组11 例(男4 例，女7 例，平均年龄52 岁，藏族3 例，非藏族8 例)；IC 组7 例(男3 例，女4 例，平均年龄66 岁，藏族1 例，非藏族6 例)；IIA 组7 例(男5 例，女2 例，平均年龄31 岁，藏族3 例，非藏族4 例)；IIB 组7 例(男2 例，女5 例，平均年龄48 岁，藏族2 例，非藏族5 例)，IIC 组6 例(男4 例，女3 例，平均年龄68 岁藏族3 例，非藏族3 例)，IIIA 组6 例(男4 例，女2 例，平均年龄30 岁，藏族4 例，非藏族2 例)，IIIB 组5 例( 男1 例，女4 例，平均年龄47 岁，藏族4 例，非藏族1 例)，IIIC 组6 例(男3 例，女3 例，平均年龄69 岁，藏族4 例，非藏族2 例)。

研究对象排除标准：具有呼吸系统疾病或存在呼吸系统疾病的症状和体征；心脏疾病；肺动脉压力或血流异常的相关疾病；影像检查提示胸廓、心肺血管异常或存在肺叶明显畸形者。

1.2 方法

1.2.1 检查方法

超声检测：采用Philips iE elite 心脏彩超仪，成人心脏专用探头S5-1，频率为2.5-4MHZ；患者左侧卧位，取四腔心切面经胸测量三尖瓣反流峰值速度V，单位cm/s；取胸骨旁大动脉短轴切面，测量肺动脉瓣峰值流速PV，单位cm/s。利用三尖瓣反流峰值流速通过简化的伯努利方程计算肺动脉压力MPAP 值，单位mmHg。

MRI 检查：采用Philips Achiva1.5T 磁共振仪，患者仰卧位放置心电及呼吸门控，深吸气后屏气扫描。梯度回波序列进行常规心脏扫描，扫描参数如下：TR4.8ms、TE2.8ms，翻转角 10°； 层厚8mm，视野 320mm×260mm，矩阵128×128，采集体素2.5mm×2.5mm×8mm；扫描层面设定在第 9/10 胸椎间隙并垂直于感兴趣血管。时间分辨率40-50ms。单次屏气时间 18s。取矢状位右心室流出道层面，采用2D-FLOW 序列扫描获取幅度图与相位图。将获得的图像传入Philips 心脏后处理工作站，使用2D-Flow 后处理软件，通过Draw Selected Contour 按键标勾画肺动脉横截面，利用PropagateDirection按键进行标记，经过处理，系统自动生成肺动脉正向峰值流速PV 值，单位cm/s。通过Laffon 提出的计算公式，推算出肺动脉平均压(MPAP)，单位mmHg。

1.2.2 统计学方法

数据分析采用SPSS 25.0 软件。计量资料经过正态性检验，符合正态分布，采用均值±标准差(±s)表示；多组间比较采用方差分析；组间两两比较采用 LSD-q 检验；相关性分析采用Pearson 分析；选择显著性水准α=0.05，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两种检查方法比较

表1 经Pearson 相关性分析，超声测得的PV 值、MPAP值与MRI 2D-FLOW 测得的PV 值、MPAP 值具有相关性。

表1 超声检查与MRI 2D-FLOW 检查的相关性分析

2.2 I 类地区不同年龄段PV 值与MPAP 值比较

表2 显示I 类地区不同年龄段的PV 值与MPAP 值比较。各组研究对象超声检测法测得的PV 值经单因素方差分析结果显示，F=29.23，P＜0.001，说明各组间总体差异均有统计学意义(P＜0.05)，各组超声法测得的MPAP 值经单因素方差分析结果显示，F=58.94，P=＜0.001，说明各组间总体有差异(P＜0.05)。组研究对象MRI 2D-FLOW 检测法测得的PV值经单因素方差分析结果显示，F=12.35，P＜0.001，说明各组间总体差异均有统计学意义(P＜0.05)，各组MRI 2D-FLOW法测得的MPAP 值值经单因素方差分析结果显示，F=75.70，P=＜0.001，说明各组间总体有差异(P＜0.05) 进一步采用LSD-q 检验法对各组间PV 值与MPAP 值进行多重两两比较，结果显示IA 组与IB 组PV 值与MPAP 值均高于IC 组，差异有统计学意义(P＜0.05)；IA 组PV 值与MPAP 值高于IB 组，差异均有统计学意义(P＜0.05)。

表2 I 类地区不同年龄段PV 值与MPAP 值比较(±s)

表2 I 类地区不同年龄段PV 值与MPAP 值比较(±s)

注：a:与A 组比较； b:与B 组比较；P＜0.05。

组别 超PV(m/s)声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 类地区不同年龄段PV 值与MPAP 值比较

表3 显示II 类地区不同年龄段PV 值与MPAP 值比较，各组研究对象PV 值及MPAP 值经单因素方差分析结果显示各组间总体差异均有统计学意义(P＜0.05)，进一步采用LSD-q 检验法对各组间PV 值与MPAP 值进行多重两两比较，结果显示IIA 组与IIB 组PV 值与MPAP 值均高于IIC 组，差异有统计学意义(P＜0.05)；IIA 组PV 值与MPAP 值高于IIB 组，差异均有统计学意义(P＜0.05)。

表3 II 类地区不同年龄段PV 值与MPAP 值比较(±s)

表3 II 类地区不同年龄段PV 值与MPAP 值比较(±s)

注：a:与A 组比较； b:与B 组比较；P＜0.05。

组别 超声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 类地区不同年龄段PV 值与MPAP 值比较

表4 显示III 类地区不同年龄段PV 值与MPAP 值比较，结果显示IIIA 组与IIIB 组PV 值与MPAP 值均高于IIIC 组，差异有统计学意义(P＜0.05)；IIIA 组PV 值与MPAP 值高于IIIB 组，差异均有统计学意义(P＜0.05)。

表4 III 类地区不同年龄段PV 值与MPAP 值比较(±s)

表4 III 类地区不同年龄段PV 值与MPAP 值比较(±s)

注：a:与A 组比较； b:与B 组比较；P＜0.05。

组别 超声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 组年龄段研究对象在不同海拔高度下PV 值与MPAP 值比较

表5 显示A 组年龄段研究对象在不同海拔高度下PV值与MPAP 值的差异。各组研究对象PV 值及MPAP 值经单因素方差分析结果显示各组间总体差异均有统计学意义(P＜0.05)，进一步采用LSD-q 检验法对各组间PV 值与MPAP 值进行多重两两比较，结果显示IA 组与IIA 组PV值与MPAP 值均低于IIIA 组，差异有统计学意义(P＜0.05)；IA 组PV 值 与MPAP 值 低 于IIA 组，差 异 均 有 统 计 学 意义(P＜0.05)。

表5 A 组年龄段研究对象在不同海拔高度下PV 值与MPAP 值比较(±s)

表5 A 组年龄段研究对象在不同海拔高度下PV 值与MPAP 值比较(±s)

注：a:与IA 组比较； b:与IIA 组比较；P＜0.05。

组别 超PV(m/s)声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 组年龄段研究对象在不同海拔高度下PV 值与MPAP 值比较

表6 显示B 组年龄段研究对象在不同海拔高度下PV 值与MPAP 值的比较，结果显示IB 组与IIB 组PV 值与MPAP值均低于IIIB 组，差异有统计学意义(P＜0.05)；IB 组PV 值与MPAP 值低于IIB 组，差异均有统计学意义(P＜0.05)。

表6 B 组年龄段研究对象在不同海拔高度下PV 值与MPAP 值比较(±s)

表6 B 组年龄段研究对象在不同海拔高度下PV 值与MPAP 值比较(±s)

注：a:与IB 组比较； b:与IIB 组比较；P＜0.05。

组别 超PV(m/s)声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 组年龄段研究对象在不同海拔高度下PV 值与MPAP 值比较

表7 显示C 组年龄段研究对象在不同海拔高度下PV 值与MPAP 值的比较，结果显示IC 组与IIC 组PV 值与MPAP值均低于IIIC 组，差异有统计学意义(P＜0.05)；IC 组PV 值与MPAP 值低于IIC 组，差异均有统计学意义(P＜0.05)。

表7 C 组年龄段研究对象在不同海拔高度下PV 值与MPAP 值比较(±s)

表7 C 组年龄段研究对象在不同海拔高度下PV 值与MPAP 值比较(±s)

注：a:与IC 组比较； b:与IIC 组比较；P＜0.05。

组别 超声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 讨论

长期持久的高海拔低氧环境可引起肺血管收缩并导致肺动脉高压，使右心后负荷逐渐加重，进一步导致右心室肥厚，心功能衰竭；同时缺氧可损伤心肌细胞，使心肌收缩力减弱，心输出量降低，最终导致右心衰竭。

近几年，国内研究者通过研究高原地域世居藏族的肺动脉压力及血流动力学探讨低氧环下藏族的生理适应机制，发现世居藏族人群对高原低氧环境产生了最佳的适应性。但关于青藏高原地区普通人群肺动脉血流动力学的研究尚未见报道。

在测量肺动脉压力方面，以心导管检查为金标准，它是通过 Swan-Ganz 漂浮导管将压力探测器直接置于主肺动脉或左右肺动脉而测量血流动力学改变，因而它反映的是真实的肺动脉压力，但这属于有创性检查，且具有很高的技术操作要求，术中有一定的操作风险，所以应用具有很大局限性。

心电图和胸部X 射线检查可间接反映肺动脉高压，如胸部X 射线检查可表现为肺动脉扩张、膨隆，右室增大等征象。心电图有电轴右偏，右室肥厚等。肺动脉CTA 及胸部CT 检查可直接测量肺动脉主干内径，以主干内径大于30mm，右下肺动脉干内径大于15mm 为肺动脉高压；但心电图、X线及CT 均不能直接测定肺动脉压力，对于肺动脉压力高于20mmHg，但未达到肺动脉高压指标的患者及早期轻度肺动脉高压患者的检出具有较大限制。

超声心动图因无创、实惠、方便操作等优点而作为诊断心脏及肺动脉疾患的常用手段。超声心动图测量肺动脉压力具有较高的准确性，同时还能反映缺氧性肺动脉高压相关的心脏结构和右心功能改变等征象。MRI 是集心脏形态学和功能学检查为一体的影像检查技术，具有成像清晰、准确性高、客观性强等优点。近年来关于 MRI 评价血流动力学及心功能方面的研究越来越多，但是关于青藏高原地区人群肺动脉流量的测量尚未见报道。

本研究使用超声心动图作为参比方法，应用磁共振2D-FLOW 技术测量肺动脉流速和相对压力，探讨不同年龄、不同海拔高度低氧环境下世居原居民肺动脉流速及肺动脉压力的差异，发现超声检查测得的肺动脉流速PV 值及MPAP 值与2D-FLOW 技术测得的肺动脉流速PV 值、MPAP值之间具有显著相关性，说明MRI 2D-FLOW 技术在监测肺动脉流速及压力方面具有与超声一样的价值。在今后的临床工作中可结合两者检查，以提高诊断的准确性。此外，研究发现不同年龄段正常人的肺动脉血流动力学具有差异，但由于样本量少，研究并未发现不同年龄段肺动脉流速及肺动脉压力的差异的规律。不同海拔高度下，正常人的肺动脉流速及压力具有差异，总体表现为随海拔增高，肺动脉流速及肺动脉压力增高的趋势，但未达到肺动脉高压的临界值，肺动脉平均压正常值为10-20mmHg，其中≥25mmHg 为肺动脉高压，但对于20-24mmHg 这段范围内的患者，目前尚有较大争议，有研究认为该范围值是早期肺动脉高压的“灰度”范围，认为这是肺动脉高压的独立危险因素，且与死亡率的增加有关[10,11]。但研究中笔者发现III 类地区( 果洛州，海拔3700m)A 组研究对象的MPAP 为(23.70±0.75)mmHg，IIIB 组研究对象的MPAP 值为(20.60±0.99)mmHg，IIIC 组的MPAP 值为(20.60±0.99)mmHg，均高于正常值上限20mmHg，但低于肺动脉高压的诊断标准值，所有研究对象均未曾出现任何心肺疾病症状。相较与平原或低海拔地区的居民，高海拔低氧环境下世居人群对低氧环境已产生了生理性适应，有研究发现高原低氧环境中的人群有独特的氧代谢机制，可表现为血氧饱和度高于正常，血红蛋白浓度较低等。关于高海拔地区世居人群对低氧环境的适应机制目前尚未明确，现多有研究发现这种适应性与高原居民的基因有关。本研究中样本含量较少，且两种检查手段在测量肺动脉压时由于计算问题存在一定误差，在今后的研究中将继续增大样本含量，精准测量。