0 引言

       高血压作为最常见的慢性病，从1990年至2019年，30~79岁之间的高血压患病人数翻了一番^[1]；它也是心脑血管疾病最主要的危险因素。血压升高是心血管并发症的主要原因，全球每年有1080万人由于高血压并发症死亡^{[2, 3]}。其中高血压心脏病（hypertensive heart disease, HHD）是其主要并发症之一，其发病机制是慢性高血压所致左心室（left ventricle, LV）和左心房（left atrium, LA）等一系列心血管异常的改变^[4]，最终导致不可逆的心血管事件的发生。HHD的主要特征是左室肥厚（left ventricular hypertrophy, LVH）、心肌纤维化、心脏舒张收缩功能障碍，而心脏磁共振（cardiac magnetic resonance, CMR）作为一种较新的心血管疾病的诊断手段，为评价心脏结构、功能、灌注和心肌的运动提供了一种新的方式。同时，CMR还能够评估心肌细胞间质，这对高血压患者来说至关重要，因为已经在尸检和活检研究中都证实了高血压会导致弥漫性间质纤维化^[5]。目前，对于HHD的评估尤以T1 mapping及其后处理计算得到的心肌细胞外间质容积（extracellular volume, ECV）、基于电影序列的心肌应变、心肌静息/负荷灌注应用最为广泛，但目前也存在诸如T1 mapping值可能随脉冲序列技术、场强和序列参数设置等硬软件条件的变化而改变^[6]、不同后处理方式会导致心肌应变的结果存在差异^[7]等问题，因而还需要大量的研究加以验证以往的试验结果及弥补不足，因此，本文着重对以上序列在HHD患者心脏评估中的应用进展进行综述。此外，本文通过对目前CMR在HHD患者LVH、心肌纤维化、心脏舒张收缩功能障碍等中的研究进展进行综述，为临床全面评价HHD患者的心脏结构和功能提供帮助，对辅助临床制订精准治疗方案有重要意义。

1 HHD的病理生理

       随着对HHD患者心肌病理生理改变的不断认识，HHD的含义内容不断更新，在最近的定义中HHD定义为包括LVH、收缩和舒张功能障碍，以及更广泛的心脏和血管适应的一种综合性改变^[3]。

1.1 LVH

       LVH定义为LV壁厚度或质量的增加，目前广泛认为LVH是HHD演变的主要特征和阶段^[8]；CUSPIDI等^[9]研究发现从血压正常到高血压前期和持续性高血压，LVH的10年发病率逐渐增加（分别为9.0%、23.2%和36.5%）；LVH是一种心肌对血压升高的适应性病理生理改变，以增强心肌收缩力从而维持机体所需的心输出量，保证机体的正常生命活动所需，但长期的LV后负荷增加可引起心肌细胞肥大，肌纤维增粗及退行性变，毛细血管相对密度下降等改变。CAMELIM等^[10]研究表明，长期升高的血压会对心室和心房的正常几何形状和功能产生负面影响，主要作用于LV和LA，它们的大小相继增加，作为对功能恶化的初始适应。在适应性改变的早期，就可出现心肌重塑现象，即向心性重塑，此时心肌细胞肥大但数量并不增加，排列改变、胶原纤维增多，以取代失去功能的细胞，继之发生向心性肥厚，最后随着容量负荷增加引起离心性肥厚^[11]。高血压患者的LVH首先改变的是室间隔厚度，其是心脏大小循环所共有的部分，在左右心室收缩功能中均具有不可替代的作用^[12]。

1.2 心肌纤维化

       心肌纤维化是高血压患者心脏重塑的关键特征之一。心肌纤维化是指继发于间质和周围壁内冠状动脉和小动脉内的Ⅰ型和Ⅲ型胶原纤维的弥漫性积聚^[13]。在HHD中，心肌细胞的胶原积聚是具有几个连续步骤的结果^[14]：（1）原有的成纤维细胞和其他细胞类型分化为肌成纤维细胞；（2）肌成纤维细胞对前胶原、前胶原加工酶、促纤维化生长因子和细胞因子的合成和分泌增加；（3）通过特异性蛋白酶的作用，增加前胶原向形成微原纤维的胶原的细胞外转化；（4）增加的自发微原纤维组装以形成原纤维；（5）通过赖氨酰氧化酶和其他酶催化的化学反应增强原纤维的交联以形成纤维；（6）基质金属蛋白酶和其他酶对纤维的降解不变或减少。这一过程可以触发，以替换死亡心肌细胞的小病灶，或者作为这些步骤中任何一个的各种机械（如拉伸）、体液（如醛固酮）和化学（如晚期糖基化终产物和活性氧）刺激的反应。因此，纤维化可以通过多种途径导致HHD的病理生理变化。首先，纤维化和LV功能障碍之间的联系已经确定^[15]。此外，这些变化损害心肌细胞收缩和心肌肌力的发展，从而损害收缩功能。纤维化程度的不断加重，导致心肌僵硬度的不断增加，最终导致完全的心肌僵硬，形成“陶瓷心”。心肌僵硬是高血压适应不良的基本特征，与纤维化、收缩和舒张特性改变以及心肌细胞结构改变（尤其是血管周围炎症）有关^{[16, 17]}。

1.3 收缩和舒张功能障碍及其他

       在高血压患者的心脏病理改变中，心肌细胞、细胞间质和冠状动脉微血管系统之间存在各种相互关联的变化^[18]。这些变化引起了心脏的机械功能障碍。心肌细胞功能障碍与LV细胞肥大有关，进一步导致了LV舒张或收缩功能障碍^[19]。作为上述过程的结果，心室腔内压力的长期增加而引起心房、心室的增大，这将引起心腔扩张、功能障碍和心律失常等一系列的病理改变^[20]。同时，心房和心室心肌的其他变化包括电、神经体液和结构重塑，以及自主神经和肾素—血管紧张素—醛固酮系统的激活。交感神经系统活性的增加增强了血浆肾素活性，增加了刺激心肌肥大和纤维化的血管紧张素和醛固酮的水平^{[19, 20]}。此外，血管周围纤维化可能通过壁内冠状动脉的外部压迫导致冠状动脉血流储备（coronary flow reserve, CFR）受损^[16]。在HHD患者中，冠状动脉微血管系统会发生几种结构改变：中层厚度增加、前小动脉和小动脉最大横截面积减小、血管密度降低，是微循环功能受损的主要病理生理机制^{[21, 22]}。冠状动脉的病理改变，会导致高血压患者的室性心律失常，但LVH高血压患者的室性心律失常不能完全归因于并存的冠状动脉疾病，也不能完全归因于LVH功能障碍，而是与心脏肥大和心内膜下纤维化的程度有关^[23]。

2 CMR在HHD中的应用

       CMR作为一种近年来快速发展的检查手段，逐渐成为许多心脏疾病的重要检出的影像学方法。可以根据CMR的影像进行三维立体重构和数据分析，能够实现对心脏结构和功能、心肌状态、冠脉狭窄情况的“一站式”检查。其主要通过电影序列、T2WI、首过灌注序列、早期强化序列以及延迟强化序列（late gadolinium enhancement, LGE）对心脏进行综合成像。同时，也可以通过增强前后T1 mapping、ECV、T2 mapping、T2^* mapping及基于心脏电影序列的心肌应变等组织定量定性分析技术对心肌进行精确的影像学分析。

2.1 CMR对HHD的LVH的评估

       在使用CMR对HHD的LVH进行评估时，主要关注LV的结构和功能。是在1~2次屏气内通过胸部进行的一组跨轴平衡稳态自由进动电影序列上进行评估^[24]。这些电影图像能够评估出LV功能、腔室大小、室壁厚度、LV质量以及局部和整体壁运动。依据超声对于LV重塑的分类，CMR也可进行类似的分类，使用LV质量容积比（mass:volume ratio, M/V）代替相对壁厚。定义了高血压心脏的四种LV表型：（1）LV质量指数（LV mass indexed, LVMI）和LV舒张末期容积指数（end-diastolic volume indexed, EDVI）与M/V均正常；（2）LVMI正常EDVI下降但M/V升高的向心性重塑；（3）LVMI升高EDVI正常M/V升高的向心性LVH；（4）LVMI和EDVI升高但M/V正常的离心性LVH。RODRIGUES等^[25]在此分型上研究表明，心肌间质纤维化因高血压LV表型而异，并引起功能性后果；偏心性LVH的纤维化和收缩功能障碍最为严重；高血压LVH和同心重塑都是心血管发病率和死亡率的预测因素；同心重塑仅与主动脉功能异常相关。ALMUTAIRI等^[26]利用心肌特征追踪成像（CMR feature fracking, FT-CMR）技术，通过获取整体纵向应变来区分HHD和肥厚型心肌病。WU等^[27]在一项利用CMR的心肌应变比较肥厚型心肌病患者和系统性动脉高血压伴LVH患者的研究中表明，在LV的所有水平（从底部到顶部），心肌病患者的整体周向应变和收缩纵向、径向应变率显著低于高血压受试者。且LIU等^[28]研究证明，在HHD患者中，整体周向、纵向和径向应变率与平均动脉压、LV质量指数和年龄相关，这对于防止整体射血分数可能相应下降非常重要。且无论是否存在晚期钆增强现象，HHD患者的整体纵向应变均降低，与LV舒张末期容积、LV射血分数和LV质量指数相关。CHEN等^[29]研究也证实LVH患者的周向、纵向和径向应变峰值降低。此外，在LVH病因的鉴别诊断方面，T1 mapping及ECV也可以发挥极大的作用^[30]。同时，由于CMR提供解剖、生理和功能数据的可能性对于跟踪高血压患者的治疗效果显著，许多CMR研究为抗高血压药物的积极作用提供了足够的证据，其主要表现在LVH缓解和心脏功能参数的改善方面^[31]。

       上述研究表明，CMR对HHD患者LVH的评估，不仅能提供LV整体、局部上的形态学、功能学特征，还能在引起LVH病因鉴别诊断方面提供特有信息，为个体化治疗及治疗后的评估提供了更多有价值的影像学信息。

2.2 CMR对HHD心肌纤维化的评估

       HHD心肌纤维化会导致不良的临床结局，以往的研究已经表明局灶性或弥漫性纤维化的识别具有重要的独立预后意义，而且通过适当治疗纤维化可以恢复患者一定的心功能，因此，CMR对于心肌纤维化的检测能有助于监测疾病进展和指导未来的抗纤维化治疗^{[32, 33]}。CMR可以利用T1 mapping及其后处理计算得到的ECV、基于电影序列的FT-CMR能够检测心脏疾病的形态学和功能改变^{[34, 35]}。FT-CMR可用于测量心肌应变，T1 mapping及ECV可用于评估间质心肌纤维化，这已经成为无创性检测HHD左心室间质纤维化极有价值的手段^{[36, 37]}。此外，PICHLER等^[38]在HHD患者中研究表明，CMR衍生的心肌应变显示结果与CMR检测到的心肌纤维化相关；同时，测量心肌纤维化的ECV和功能是相关的，这可能是识别和表征临床前心脏功能障碍和间质性心肌纤维化的有用工具。在难治性高血压方面，CHEN等^[39]发现FT-MRI衍生的心肌应变可以提供长期压力超负荷和心肌纤维化过程对难治性高血压患者心脏重塑的影响，并发现LV应变的变化与难治性高血压患者的心肌损伤程度具有明显的相关性，且与LV局灶性心肌纤维化与整体径向应变减弱有关。同时，CMR也可以用于心血管药物对心脏重塑影响的预后评估。LEE等^[40]用ECV评估药物对于改善纤维化的程度，实验组中心肌纤维化程度相对于对照组而言有所减低。CMR也是唯一可以使用LGE直接量化纤维化量的成像方式。IYER等^[41]用LGE去量化评估高血压患者心肌纤维化，结果显示心肌纤维化与不良心脏重塑和结局相关，且发现在所有评估的指标中，非缺血性LGE和基于ECV的间质体积指数可以作为高血压患者不良结局的独立预测因素。

       总之，心肌纤维化作为HHD患者重要的心脏病理改变，对纤维化程度的检测、评估、量化对于患者的预后及个体的治疗有着积极的意义，而对于用药后纤维化的评估更是对临床治疗方案的个性化提供了可靠的依据。

2.3 CMR对心脏收缩和舒张功能及其他改变的评估

       众所周知，HHD患者舒张功能障碍早于收缩功能障碍。CMR凭借其高分辨率和跟踪血流的能力，根据电影图像测量心房充盈、舒张期峰值充盈率和到达舒张期峰值充盈的时间使用相位对比序列，可以获得二尖瓣血流速度从而提供可视化、全面的舒张功能的评估^[42]。IYER等^[41]在无症状高血压患者中利用LGE发现非缺血性心肌改变与LA容积的舒张功能升高相关。当高血压患者合并2型糖尿病时，YAN等^[43]利用CMR绘制出LV容积—时间曲线参数显示即使是那些心脏结构并没有明显重塑的患者中，2型糖尿病仍然加重了原发性高血压患者LV舒张功能的损害。

       在评估收缩功能方面，KARA等^[44]发现CMR在评估收缩末期容积和舒张末期容积、LV每搏输出量、LV动静脉血流、LV质量和肥厚方面具有良好的相关性且呈线性关系。HE等^[45]发现当HHD患者出现射血分数正常的心衰时，CMR心肌应变会出现LV应变指数的广泛下降，而其中整体周向应变率对于高血压患者是否为合并射血分数正常心衰的鉴别具有比较好的相关性。

       在对于HHD患者冠脉评价中，CMR可以通过负荷灌注试验提供心内外膜和微血管冠状动脉循环的综合评估。在无创诊断方式中，CMR在检测冠状动脉微血管功能障碍方面具有较高的敏感性和特异性，冠状动脉的大血管疾病和微血管疾病（伴有内皮功能障碍的小血管疾病）均可通过CMR负荷灌注检测到^[46]。虽然定性评估的敏感性和特异性较低，但新的定量模式可以以更高的准确性评估冠状动脉微血管功能障碍^[47]。SAMMUT等^[48]利用CMR定量灌注对心肌血流量进行定量分析，极大地提高了CMR对疑似冠状动脉疾病患者的预后。在检测CFR时，一项Meta分析显示CMR相比核素显像的敏感度及特异度更高^[49]。

       CMR灌注成像通过团注对比剂首过心肌灌注扫描，能够发现心肌的早期灌注异常并能对其进行定量分析。其中药物负荷CMR可通过评估心肌灌注及室壁运动从而对缺血心肌与存活心肌进行鉴别。如LI等^[50]通过CMR灌注成像研究发现，不合并冠脉异常的高血压患者在静息及负荷条件下灌注指数显著高于正常对照组，但LV中间部及心尖的心肌灌注贮备指数显著降低，并与LVH无显著相关；在比较试验组高血压合并２型糖尿病患者心肌灌注时，结果显示静息状态下灌注减低，并与LV收缩功能受损具有一定的相关性。

       此外，CMR得出的二尖瓣环平面收缩偏移也可以作为高血压患者的重要预后标志。ROMANO等^[51]的一项研究证明二尖瓣环平面收缩偏移与射血分数正常的所有亚组患者的死亡率独立相关，即使在那些既往无心肌梗死史的患者中也是如此。

       综上，CMR对于HHD患者心脏收缩和舒张功能、微循环状态等方面的评估具有极大的价值，特别是CMR心肌灌注成像的应用能够得到更多的HHD患者微循环障碍方面的信息，为患者预后提供更加准确、客观的评价指标。

3 总结与展望

       HHD目前是一种排他性诊断。因此，2020年心脏磁共振学会指南虽暂未推荐使用CMR评估HHD^[52]。但该指南支持利用CMR来诊断和预测LV壁厚度增加的其他病因，如肥厚型心肌病、淀粉样变性、糖原累积病和运动员心脏，从而有助于确立HHD的诊断。HHD作为导致心血管疾病及死亡最常见的原因，早发现、早诊断、早干预不仅有助于提高患者生活质量，改善患者预后；还有助于减轻人类社会的心血管疾病负担。CMR具有多参数、多功能成像特点，结合人工智能后处理技术优化扫描及后处理方案，能早期发现HHD的病理生理改变包括LVH、心肌纤维化、心脏功能受损及心肌微循环障碍；并且还能够用于HHD用药后的心脏功能及结构改善的评估，如ECV和心肌应变参数就可以作为长期监测HHD患者疗效的良好指标^[53]；因此，随着对CMR技术的不断探索与创新，CMR能为HHD患者提供无创、定量、可靠、全面的评估方案及指导制订个性化方案。