0 引言

       高血压（hypertension, HTN）是一种临床常见的发病率高、病程较长的心血管疾病，是我国目前重大的公共卫生问题，也是多种心脑血管疾病的重要病因及风险因素^{[1, 2]}。高血压性心脏病（hypertensive heart disease, HHD）是由于长期的高血压所引起的一种致心脏结构和功能发生改变的疾病，其特点包括左心室肥厚（left ventricular hypertrophy, LVH）、心脏舒张功能受损和心肌弥漫性纤维化^[3]。在HHD患者中，舒张功能障碍是其病程早期的显著特征^[4]，并且是心力衰竭（heart failure, HF）风险增高的早期标志^{[5, 6, 7]}。

       心脏磁共振（cardiac magnetic resonance, CMR）四维血流（four-dimensional flow, 4D Flow）作为一种新兴的MRI技术，通过时相分辨的方式获取心血管整体流速数据^{[8, 9]}，全面呈现血流情况，能实现血流动力学变化的定量评估，是了解心血管疾病病理生理机制的有力工具。

       尽管目前关于CMR 4D Flow技术的研究已经广泛开展，但从血流动力学的视角对HHD结构和功能改变进行评估的研究仍较为有限。现有研究多聚焦于HTN患者左心室血流动能参数的定量分析^[10]，或HTN与其他因素（如糖尿病）对血流动力学的联合影响^[11]，而针对HHD患者左心室舒张功能障碍的研究，特别是涉及二尖瓣血流参数[如舒张早期峰值血流速度（early diastolic peak velocity, E）、舒张晚期峰值血流速度（late diastolic peak velocity, A）峰及峰值速度比率（ratio of mitral peak velocity, E/A）]的研究尚显不足。为弥补上述空白，本研究旨在利用CMR 4D Flow技术结合常规心功能参数，量化分析HHD患者左心室舒张期血流动力学和舒张功能的改变，探讨基于CMR无创血流动力学参数评估HHD患者早期左室舒张功能障碍的可行性，为早期识别和诊断HHD的左室舒张功能障碍提供新的无创方法，对提高HHD的早期诊断率和选择临床干预的时机具有重要价值。

1 材料与方法

       本前瞻性研究已获得宁夏医科大学总医院科研伦理审查委员会批准（批准文号：KYLL-2023-0486），遵守《赫尔辛基宣言》规定，所有受试者均知悉本研究内容并签署知情同意书。

1.1 研究对象

       纳入2020年6月至2024年6月宁夏医科大学附属总医院住院及门诊的确诊HHD患者及同期体检的健康志愿者。HHD患者纳入标准：（1）符合《中国高血压防治指南（2024年修订版）》^[12]中对HHD的诊断标准；（2）CMR电影图像和4D Flow图像质量良好，能够满足后处理分析要求。排除标准：（1）原发性心肌病，包括扩张型心肌病，肥厚型心肌病，限制型心肌病等；（2）缺血性心脏病；（3）心脏瓣膜病；（4）严重心律失常；（5）心肌炎、代谢性心肌病和先天性心脏病等；（6）其他全身性疾病。健康对照组纳入标准：（1）血压测量在1周的时间间隔内连续3次均低于140/90 mmHg；（2）既往无心血管疾病病史；（3）既往无全身性疾病病史；（4）体格检查未见异常；（5）超声心动图检查未见异常；（6）心电图检查未见异常。排除标准：CMR检查禁忌证或图像质量欠佳，无法完成后处理，存在明显伪影，无法清晰辨别心脏解剖结构者。在本研究中，健康对照者的年龄和性别与HHD患者相匹配。

       根据左室射血分数（left ventricular ejection fraction, LVEF）将HHD组患者分为2组，HHD LVEF保留组：LVEF≥50%；HHD LVEF减低组：LVEF<50%。

1.2 CMR扫描

       所有受试者均接受荷兰飞利浦Ingenia 3.0 T超导磁共振扫描仪的心脏扫描。扫描前除去所有携带的金属类物品，进行呼气末屏气训练，受试者取仰卧位，使用8通道心脏专用阵列线圈，同时监测心电门控和呼吸门控，通过常规轴位、矢状位、冠状位心脏定位。稳态自由进动序列：标准化选取短轴两腔心、左心室长轴两腔心、长轴四腔心、三腔心切面，具体参数为TE 1.28 ms，TR 2.6 ms，翻转时间200 ms，翻转角45°，FOV 350 mm×350 mm，重建矩阵256×192，层厚8 mm；4D Flow序列：标准化切取三腔心切面，具体扫描参数为TE shortest，TR shortest，翻转角8°，平均采集次数1，FOV 300 mm×300 mm，重建矩阵120×120，层厚10 mm，层间距0 mm，采集相位100，重建相位数量20，流速编码Venc值选取200 cm/s。

1.3 CMR图像分析

       采用图像后处理软件CVI 42（Version 6.0.2,Canada Circle Cardiovascular）分析图像。（1）左心室参数：软件自动勾画舒张末期和收缩末期短轴两腔心电影序列的左心室心内膜、心外膜边界，不勾画乳头肌轮廓，并通过Mosteller公式计算的体表面积（body surface area, BSA）校正后用于统计学分析。软件自动计算生成左心室舒张末期容积指数（left ventricular end diastolic volume index, LVEDVI）、左心室收缩末期容积指数（left ventricular end systolic volume index, LVESVI）、LVEF、每搏输出量指数（stroke volume index, SVI）、左心室质量指数（left ventricular mass index, LVMI）、舒张期整体室壁峰值厚度（global peak wall thickness, GPWT）等参数。（2）左心房参数：在左心室长轴两腔心、四腔心图像中，于左心室收缩末期和舒张末期勾画左心房内外膜轮廓，自动生成左心房射血分数（left atrial ejection fraction, LAEF）、左心房最大容积指数（left atrial maximum volume index, LAVImax）、左心房最小容积指数（minimum left atrium volume index, LAVImin）。（3）血流动力学参数：①将CMR 4D Flow数据导入分析模块，选择感兴趣区；②手动调节蒙版，进行偏移校正及信号混叠校正；③使用3D渲染技术生成三腔心切面图像；④分析血流，将测量平面垂直于血流方向并置于二尖瓣瓣口水平，生成血流峰值速度-时间曲线图，获得二尖瓣瓣口E峰、A峰，然后计算得出二尖瓣E/A值。图像分析由两名具有3年以上经验的放射科住院医师分别完成，并由其中一名医师进行重复测量，间隔时间1个月（图1）。

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图1  心脏磁共振四维血流成像示意图。1A：二尖瓣脉平面放置图示。红线表示平面的位置，位于二尖瓣瓣口水平。1B：基于三腔心切面舒张早期CMR 4D Flow血流速度径线图，由绿至蓝表示血流速度由快至慢。1C：基于三腔心切面舒张晚期CMR 4D Flow血流速度径线图，由绿至蓝表示血流速度由快至慢。CMR 4D Flow：心脏磁共振四维血流成像。
Fig. 1  Schematic diagram of cardiac magnetic resonance 4D Flow imaging. 1A: Diagram of the mitral valve plane placement, with the red line representing the plane located at the mitral valve level; 1B: Early diastolic CMR 4D Flow velocity profile based on a three-chamber view, with the color gradient from green to blue indicating a transition from higher to lower blood flow velocity; 1C: Late diastolic CMR 4D Flow velocity profile based on a three-chamber view, with the color gradient from green to blue indicating a transition from higher to lower blood flow velocity. CMR 4D Flow: cardiac magnetic resonance four-dimensional flow.

1.4 统计学方法

       用SPSS 27.0统计软件（IBM公司，Armonk，New York）进行数据分析，检验计量资料的正态性及方差齐性，正态分布的计量资料以x¯±s表示，非正态分布的计量资料以M（Q1, Q3）表示，计数资料用频数表示。正态分布且方差齐的计量资料采用单因素方差分析（one-way analysis of variance, ANOVA）进行多组间比较，组间两两比较使用LSD-t检验；非正态分布的定量资料采用Kruskal-Wallis检验进行多组间比较，组间两两比较使用Bonferroni检验；Pearson相关分析用于评估E/A与LVEDVI、LVESVI、LVEF间的相关性。组间及组内的一致性检验使用组内相关系数（intra-class correlation coefficient, ICC）进行评估，ICC>0.75表明一致性较好。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

       本研究最终共纳入94例受试者，其中54例HHD患者，包括HHD LVEF保留组20例和HHD LVEF减低组34例；健康对照组40例。三组受试者的年龄、性别差异无统计学意义。三组的BMI、BSA、血压差异有统计学意义（P<0.001），其中，HHD LVEF保留组和HHD LVEF减低组的BMI、BSA及血压均高于健康对照组，差异具有统计学意义（P<0.05），具体见表1。

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表1  入组受试者的一般临床资料
Tab. 1  General clinical data of the enrolled subjects

2.2 左心功能参数

       不同组HHD患者与健康对照组的CMR左心功能参数见表2。与健康对照组相比，HHD LVEF减低组LVEDVI、LVESVI、LVMI均显著增高（P均<0.05），LVEF、LAEF均降低（P均<0.05）。HHD LVEF保留组患者的LVMI高于健康对照组（P<0.05），LAEF低于健康对照组（P<0.05）。HHD LVEF保留组与HHD LVEF减低组患者的GPWT和LAVImin均高于健康对照组（P均<0.05），而两组间比较无明显差异。三组受试者间的心率、LAVImax相比，差异均无统计学意义（P<0.05）。

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表2  左心功能参数
Tab. 2  Left heart functional parameters

2.3 CMR 4D Flow测量二尖瓣区舒张期峰值血流速度

       表3列出了三组受试者的二尖瓣水平峰值血流速度参数。三组受试者间二尖瓣各峰值血流速度参数比较，差异均有统计学意义（P<0.01）；相较于健康对照组，HHD LVEF保留组和HHD LVEF减低组患者E峰、E/A明显减低，差异有统计学意义（P<0.05）；与健康对照组相比，HHD LVEF保留组和HHD LVEF减低组患者A峰增加，差异有统计学意义（P<0.05）。舒张早晚期的峰值血流速度-时间曲线图见图2。

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图2  舒张早晚期的峰值血流速度-时间曲线图。2A：男，53岁，健康志愿者，E峰 90.00 cm/s，A峰47.20 cm/s；2B：女，52岁，高血压性心脏病射血分数保留（LVEF≥50%）患者，E峰 60.50 cm/s，A峰 60.00 cm/s：2C：男，58岁，高血压性心脏病射血分数减低（LVEF<50%）患者，E峰 67.10 cm/s，A峰 95.00 cm/s。LVEF：左心室射血分数；E峰：二尖瓣舒张早期峰值血流速度；A峰：二尖瓣舒张晚期峰值血流速度。
Fig. 2  Peak velocity-time curves during early and late diastole. 2A: A 53-year-old male healthy volunteer, E peak 90.00 cm/s, A peak 47.20 cm/s; 2B: A 52-year-old female patient with hypertensive heart disease and preserved ejection fraction (LVEF ≥ 50%), E peak 60.50 cm/s, A peak 60.00 cm/s; 2C: A 58-year-old male patient with hypertensive heart disease and reduced ejection fraction (LVEF < 50%), E peak 67.10 cm/s, A peak 95.00 cm/s. LVEF: left ventricular ejection fraction; E peak: early diastolic mitral flow velocity; A peak: late diastolic mitral flow velocity.

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表3  二尖瓣水平舒张期峰值血流速度参数
Tab. 3  Peak blood flow velocity parameters at the mitral valve level during diastole

2.4 二尖瓣血流动力学参数的一致性分析

       随机选取20例受试者进行二尖瓣血流动力学参数的观察者间和观察者内的一致性分析。结果显示E峰、A峰和E/A的观察者间和观察者内的一致性均较好（表4）。

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表4  E峰、A峰和E/A观察者间和观察者内的一致性分析
Tab. 4  Inter- and intra-observer consistency analysis for E peak, A peak, and E/A ratio

2.5 二尖瓣血流动力学参数与左心功能参数相关性分析

       进一步研究各项血流动力学参数与心功能参数的相关性，分析发现E/A与LVEDVI（r=-0.306，P=0.024）、LVESVI（r=-0.357，P=0.008）呈负相关，E/A与LVEF（r=0.353，P=0.009）呈正相关，详见图3。

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图3  相关性分析散点图。E/A与LVEDVI（3A）、LVESVI（3B）呈负相关，E/A与LVEF（3C）呈正相关。E/A：二尖瓣峰值速度比率；LVEDVI：左室舒张末期容积指数；LVESVI：左室收缩末期容积指数；LVEF：左室射血分数。
Fig. 3  Scatter plot of correlation analysis. E/A is negatively correlated with LVEDVI (3A) and LVESVI (3B), and positively correlated with LVEF (3C). E/A: ratio of mitral peak velocity; LVEDVI: left ventricular end-diastolic volume index; LVESVI: left ventricular end-systolic volume index; LVEF: left ventricular ejection fraction.

3 讨论

       本研究基于CMR 4D Flow技术可视化左心内血流并定量分析健康对照组、HHD LVEF保留组、HHD LVEF减低组的二尖瓣水平舒张期峰值血流速度，探讨CMR 4D Flow技术结合常规心功能参数在评估HHD患者左心舒张功能改变中的应用价值。研究结果显示，HHD LVEF保留组和健康对照组的常规心功能参数LVEDVI、LVESVI、LVEF差异无统计学意义；但HHD LVEF保留组E峰明显降低，A峰升高，E/A降低。在相关性分析中发现E/A与LVEDVI、LVESVI呈负相关，与LVEF呈正相关。这表明，仅靠常规心功能参数无法分辨健康对照组和LVEF保留的HHD患者。相比之下，基于CMR 4D Flow对左心内血流定量分析，即使在常规心功能参数未显现异常时，也能灵敏检测到舒张功能障碍，全面评估HHD患者的心功能状态，具有临床增益价值。

3.1 HHD患者左室舒张功能障碍的评估方法

       超声心动图是心脏功能和血流动力学评价的主要影像学手段，因其具有实时性、便携性和低成本的优势，得到了广泛的临床应用。通过脉冲多普勒成像测量的E峰、A峰、E/A比值等参数，是临床最常用的左心室舒张功能评价指标^{[13, 14, 15]}。然而，超声检查也存在一定的局限性：（1）对操作者的技术水平高度依赖，诊断结果可能因操作者的经验而异^[1]；（2）声窗质量和成像角度对检查结果影响较大，难以全面定量评估全心室^[16]。相比之下，CMR同样作为一种无创、无辐射的影像学检查方法，以其可重复性、大视野、多平面成像以及较高的组织分辨率等优势，被视为评估心脏结构、功能及心肌活性的重要工具，是无创心功能评估的金标准^{[17, 18, 19]}。近年来，CMR 4D Flow技术的发展进一步扩展了CMR在血流动力学评估中的应用。本团队既往研究发现，CMR 4D Flow与多普勒超声心动图二尖瓣血流频谱参数具有良好一致性^[20]。这为该技术的临床应用提供了重要依据。CMR 4D Flow通过同时对三个空间维度的血流进行速度编码并结合时间维度解析（3D+时间=4D），不仅能够实现全心脏三维血流成像，而且一次采集即可获取心血管的全面血流信息，同时支持回顾性测量^{[21, 22, 23]}。然而，尽管具有上述技术优势，CMR 4D Flow仍存在时间分辨率较低、检查耗时较长、操作复杂和成本较高等不足，这在一定程度上限制了其在临床中的广泛应用^{[24, 25]}。

       值得注意的是，本团队另一项研究显示，基于CMR 4D Flow从血流动力学角度对肥厚性心肌病患者的左心室舒张功能障碍进行定量评估是切实可行的^[26]，这为本研究的开展奠定了基础。本研究显示，HHD患者中，E峰及E/A比值较对照组显著减低，A峰显著升高。这一结果反映出，高血压导致左室壁肥厚和僵硬^{[17, 27]}，左室顺应性降低，进而在舒张早期充盈减弱（E峰降低）；相应地，为补偿舒张早期充盈不足，左房通过增强收缩推动更多血液进入左室^{[28, 29]}，导致A峰增高和E/A比值降低。这表明，CMR 4D Flow技术可通过血流动力学参数识别HHD的左心室舒张功能障碍，证实了CMR 4D Flow技术在定量评估HHD患者左心室舒张功能障碍中的价值。

3.2 HHD与左室舒张功能障碍的关系

       HHD是高血压最为严重的并发症之一，起病隐匿，早期无明显症状，缺乏典型临床表现，诊断困难^{[30, 31]}。HHD患者在长期压力负荷下发生心室重塑，表现为心肌细胞肥大和间质纤维化，心肌由最初的正常构型演变为向心性重塑，随后发展为向心性肥厚，继而离心性肥厚，离心性扩大，最终恶化为充血性HF，对患者生命健康构成严重威胁^{[17, 27]}。HHD的舒张功能障碍通常在疾病早期先于收缩功能的损害而存在^[32]，此阶段左心室舒张与充盈过程受限，左房压力增加，这往往是心脏重构和HF的前兆^{[33, 34]}。本研究发现，与健康对照组相比，HHD LVEF保留组常规心功能参数（LVEDVI、LVESVI、LVEF）差异无统计学意义，但评估舒张功能的E/A已经明显降低，证实了尽管收缩功能正常，患者已存在舒张功能障碍。此外，LVEF与E/A呈正相关，提示LVEF越高，舒张功能相对较好；而LVEDVI、LVESVI与E/A呈负相关，则提示随着左心室容积增加，舒张功能进一步受损。综合来看，HHD在LVEF保留的阶段，主要表现为舒张功能障碍，虽然代偿机制在早期尚能维持心脏功能，但随着疾病进展，舒张功能障碍会加重，收缩功能也会受到损害，因此，早期识别舒张功能障碍对HHD患者预后至关重要，通过及时干预，能有效延缓或逆转心肌重构，降低心血管事件发生率，改善预后水平^[35]。

3.3 左心室舒张功能障碍与左心房的代偿

       左心房在维持左心室功能和体循环正常运行中起着重要作用，当左心室无法有效松弛和充盈时，左心房通过增加收缩力度（即“左心房代偿”）来增强血液流入左心室的动力，从而保持心脏的整体血流量^[29]。这种代偿机制在早期病变时起到重要作用，但随着病情进展，会导致左心房的重塑，增加心房颤动等心律失常的风险^[36]。本研究发现两组HHD患者的LAVImin均高于健康对照组（P<0.05），而HHD患者的LAVImax数值上虽大于健康对照组，但差异无统计学意义。LAVImin是心房在心脏舒张末期的最小容积，反映的是左心房在每次收缩结束时剩余的血量，LAVImin增高提示左心房排空能力的下降，这可能与HHD左室舒张功能障碍及左房泵功能下降有关，最终导致心房收缩期（即舒张末期）时无法有效排空血液，心房残余血量增加^{[37, 38]}。LAVImax反映了左心房在心脏收缩末期的最大扩张状态^[37]，尽管HHD患者的左心房在心脏收缩末期的扩张状态有所改变，但差异无统计学意义，提示HHD患者的左心房可能在长期应对压力负担时结构上出现了某种程度的适应性变化，但其最大扩张能力与正常人相比变化并不显著，反映出HHD患者可能在一定程度上维持了左心房的扩张功能。这些现象共同反映了左心房在高血压负荷下的复杂代偿性变化，既表现为排空功能的下降，又表现为最大扩张能力的维持。

3.4 局限性与展望

       本研究具有以下局限性：（1）本研究样本量较小，仅纳入54例HHD患者，且为单中心研究，男女比例不均，可能存在地域和人群的选择偏倚，未来还需扩大样本量，进行多中心研究分析；（2）尽管CMR 4D Flow技术能够提供左心室舒张功能改变的血流动力学评估，但缺乏心导管这一左心室舒张功能测量金标准的对比数据，可能影响评估的全面性和准确性。

4 结论

       综上所述，CMR 4D Flow技术能够可视化心室内血流，呈现舒张期心内血流轨迹，相比常规心功能指标，CMR 4D Flow血流动力学参数能更敏感地检测到HHD患者早期的亚临床舒张功能异常，为早期干预和改善预后提供了重要的临床依据。