肺动脉内膜切除术成功前后慢性血栓栓塞性肺动脉高压患者右心室对肺压力负荷的适应——心血管磁共振研究

背景

本研究的目的是研究慢性血栓栓塞性高血压(CTEPH)患者肺内膜切除术(PEA)前后右心室对不同负荷条件的适应性。近4%的肺栓塞患者发展为CTEPH。PEA提供了一种效果很好的治疗方法。利用心血管磁共振(CMR)结合血流动力学测量肺动脉弹性(E_{a-pulm_i})右心室收缩末期弹性（E_{es-RV_i})和脑室-动脉耦联（E_{a-pulm_i}/ E_{es-RV_i})可以在PEA之前和之后进行研究。

方法

65例患者(平均年龄41±12岁，女性28例)在pea前后均行CMR检查。射血分数(EF)，舒张末期(EDV)_我),收缩末期(ESV_我)和冲程(SV_我)根据体表面积对体积进行索引_{a-pulm_i}肺动脉平均压力(mPAP)/SV_我和E_{es-RV_i}肺动脉平均/ ESV_我．

结果

mPAP由47±12 mmHg降至25±9 mmHg, p =0.0001。E_{a-pulm_i}在PEA之前增加，之后恢复正常（2.8 ± 2.1对0.85 ± 0.4毫米汞柱/毫升/米^2., p = 0.0001)。E_{es-RV_i}(0.72±0.27 vs. 0.66±0.3 mmHg/ml/m^2., p = 0.13)。EF从25±12%改善到46±10%，p =0.0001，因为心室-动脉耦合恢复(4.2±3 vs. 1.4±0.6,p =0.0001)。产品类别_我ESVi显著改善（EDV）_我92±32 ~ 72±23 ml, p =0.0001;现代本_我69±31 ~ 41±18 ml, p =0.0001)。

结论

右心室功能在很大程度上取决于后负荷，一旦后负荷正常化，右心室重构的CMR指数显著改善，右心室功能恢复正常。

慢性血栓栓塞性肺动脉高压(Chronic thromboembolic pulmonary hypertension, CTEPH)是引起肺动脉高压的重要和常见原因。因此，世界卫生组织在更新的达纳点分类中承认它是一个独立的实体[1.]Estimates of its incidence after acute pulmonary embolism vary between 0.5 and 3.8% [2.] - [4.］.详细的流行病学数据可从英国获得，英国肺动脉高压国家审计(NAPH)对专门的肺动脉高压中心进行监测。每年，每100万人中有124例患者被观察，其中19.2%被归类为CTEPH，在过去的年度监测期间，143例患者接受了肺动脉内膜切除术(PEA) [5.]CTEPH是肺动脉高压的唯一形式，它提供了一种潜在的治疗PEA，具有良好的长期疗效[6.]、[7.］.

在CTEPH中肺血管系统中发现的变化是血栓不完全溶解、血栓重构和新血管生成的结果[8.］.在疾病的后期，血管重塑延伸到中心血管之外，也包括主要不受血栓栓塞影响的血管床。在这个阶段，脉管系统的组织病理学类似于特发性肺动脉高压[9］.因此，平均肺动脉压(mPAP)和阻力(PVR)上升，通常在49±19 mmHg和1015±454 dyn*sec*cm左右^－5，分别在一个外科治疗队列中[6.］.这进而导致血流动力学的改变和右心室(RV)的重塑。当射血分数恶化时，收缩期和舒张末期容积增加。此外，随着右心室舒张压的增加和室间隔壁的左移，双心室的舒张特性也受到影响[10］.

通过心血管磁共振（CMR）可以很容易地评估RV功能的恶化，CMR已成为评估RV功能的金标准，因为它可以完全覆盖RV的复杂几何形状[11] - [14］.在房车功能下降之前，房车后负荷上升。在疾病的早期阶段，RV的收缩特性弥补了这种后负荷的增加。一旦补偿不足，RV功能会迅速下降。

为了更深入地理解这一过程，考虑动脉负荷和心室性能独立以及它们的耦合是很重要的。E_{a-脉冲，，}有效肺动脉弹性，是一种经验证的动脉负荷测量方法_es-RV表征右心室的有效弹性，是收缩性的量度。他们比E_es-RV/ E_a脉冲描述心室-动脉耦合，其值应接近1.0，以实现足够的能量从右心室转移到肺血管[15] - [19］.

传统上，这些参数是由导电性导管测量或同时获得CMR容量和右心导管(RHC)数据得出的[17］.这两种方法都是耗时的，需要专门的导管，因此不适合临床常规。因此，已经提出了近似方法，要么是完全无创的，要么是将CMR测量和常规RHC测量结合起来，在MR组外登记[15]、[20.] - [22］.

在这项研究中，我们结合了65例因CTEPH而行PEA的患者的电影心脏CMR数据和常规右心导管置入术获得的血流动力学数据，研究了右心室对压力超载的适应能力和手术前后右心室的反向重构。

虽然我们还没有任何研究直接比较CMR和Echo在体积和质量方面反映右室重构的准确性，但我们确信CMR在这种情况下优于Echo。虽然右心室功能的超声心动图指标(TEI指数、TAPSE等)得到了很好的验证，但用超声对右心室的容量评价是困难的。左心室容积量化所基于的几何假设对于三角形的右心室是无效的。在这方面，RV的CMR评估产生了回声无法获得的附加信息。D 'Arminiet al。报告来自CTEPH患者的纵向数据，显示PEA后RV体积减少，12个月后持续。他们发现，血流动力学的改善与右心室体积和功能的改善是平行的。然而，作者没有将血流动力学数据和CMR测量联系起来。

CTEPH是研究这些变化的极好设置，因为它像手术前后PH的开关现象，因此是肺动脉高压的唯一实体，可以研究CMR的潜在逆转和右心室重构的血流动力学指标。

本文试图通过结合血流动力学数据和CMR指数来建立重构与可能的体积变化的生理基础之间的联系。

病人和道德

我们回顾定义了一段为期两年的时间，在此期间我们筛查了所有159名转诊并接受PEA治疗的患者。

在这65名患者中，连续完成CMR作为围手术期常规检查的一部分，并纳入本研究。

CMR的适应症由主治胸外科医师和心脏病专家决定，并基于进一步评估右心室功能的需要。

CMR的禁忌症和排除标准为肾小球滤过率低于30 ml/min/1.73 m的肾衰竭^2.如不相容的金属植入物、已知的钆耐受不良、幽闭恐怖症或因呼吸困难在治疗期间不能仰卧。

CTEPH的初步诊断是基于右心导管测量、灌注/通气闪烁成像和肺血管造影结果。所有患者均给予书面知情同意。这项研究得到了德国Gießen大学伦理委员会的批准。

血液动力学背景和公式

弹性描述给定体积变化时的压力变化。因此，肺动脉的有效动脉弹性可近似为以下公式[19]、[20.]、[22]:

其中RVESP为右心室收缩期末压，SV为右心室搏出量。RVESP可进一步近似为[19]

式中，mPAP是通过常规RHC测量的肺动脉收缩压。因此，有效动脉弹性可以简化为

E_a脉冲是一种可靠的测量收缩期右心室所面临的负荷的方法，考虑了肺血管阻力、顺应性和阻抗，因此也包括动脉负荷的脉动成分[19]、[20.］.

同样,E_es-RV表征收缩期末腔室弹性，可用[19]、[20.]

式中，RVESV是右心室收缩末期容积。

为了提供足够的能量从心室转移到动脉系统，这些特性应该是相等的。这些参数的比值，即心室-动脉耦合，被定义为E_a脉冲/ E_es-RV．解耦描述了E_es-RV不能补偿E_a脉冲，右心室功能迅速恶化[19]E_{a-pulm_i}和E_{es-RV_i}以及_a脉冲/ E_{es-RV_i}以体表面积(BSA)为指标。

心脏磁共振成像（CMR）

右心室功能的容积测量以标准方式进行，通过电影CMR覆盖右心室从底部到顶部的短轴切片。典型的层序参数为TE1.5ms，TR38.8ms，13段，1.6×2.2mm平面分辨率，翻转角度70°，带宽930Hz/px，切片厚度8mm，切片间隙2mm。

使用CAAS软件（Pie Medical，荷兰马斯特里赫特）在RV上绘制心内膜和心外膜轮廓，以确定舒张末期（EDV）、收缩末期（ESV）和卒中（SV）容积以及RV心肌质量（RVMASS）和射血分数（EF）。从心肌中排除小梁。所有体积参数均标准化为BSA（EDV）_我,现代本_我, RVMASS_我SVi)。术前CMR与手术之间的中位时间为1天(IQR 1- 3)，术后CMR与手术之间的中位时间为12天(IQR 11-12)。

右心导管测量(RHC)

RHC测量使用标准Swan-Ganz导管，通过6 F鞘经颈内静脉、锁骨下静脉或股静脉引入。测量值来自术前评估和重症监护病房术后监测期间的常规RHC程序，RHC和CMR术前的中位时差比率为43天（IQR 36-56），术后RHC和术后CMR之间的中位时间为11天（IQR 10-11）。患者在术后RHC测量期间未接受血管活性药物治疗。

统计

采用夏皮罗-威尔克检验对数据进行正态性检验。公制值用平均值±标准差表示，计数用绝对频率和百分比表示。配对数据的学生t检验用于检验术前和术后值之间的显著差异。使用卡方检验比较计数变量。alpha误差小于0.05被认为是显著的。所有测试均使用STATA11 (StataCorp, College Station, Texas, USA)进行计算。

在入选的65例患者中，28例为女性，平均年龄为56.7±16岁，平均BSA为1.96 m^2.，大部分患者为NYHA III级，6分钟步行距离为386 ± 术前116例，术后399例 ± 术后120例（表1）1.）.mPAP在PEA前显著升高，术后显著下降(47±12 vs. 25±9 mmHg, p =0.0001)。右心室后负荷，用有效动脉弹性E表示_{a-pulm_i,}(2.8±2.1 vs. 0.85±0.4 mmHg/ml/m^2., p = 0.0001)。

右心室弹性E较低，但无显著性降低_{es-RV_i}(0.72±0.27 vs. 0.66±0.3 mmHg/ml/m)^2., p = 0.13)。结果出现明显的心室-动脉解耦E_a脉冲/ E_{es-RV_i}(4.2±3 vs. 1.4±0.6,p =0.00011.．

射血分数EF在PEA前严重降低，之后显著改善(25±12 vs. 46±10%，p =0.0001)。右心室容积(EDV)_我和现代本_我)显著降低(92±32 vs 72±23 ml/m)^2., p = 0.0001;69±31 vs. 41±18 ml/m^2.，p分别为0.0001）。相反，SV_我PEA后显著改善(22±10 vs. 32±9 ml/m)^2.，p=0.0001）。RVMASS_我在PEA前升高，在PEA后显著降低，但无临床相关性(32±9 vs. 30±9 mg/m^2.术前和术后，电针与mPAP（r=0.5499，p=0.0001）与mPAP（r=0.584，p=0.0004）的相关性良好2.．

比较表1.查看结果的概述。

与其他病因的肺动脉高压相比，CTEPH是有可能治愈的。PEA成功后，肺血管血流动力学可恢复正常[6.］.先前的研究表明，尽管在手术前功能严重抑制，但在PEA后右心室具有非凡的能力进行反向重塑[23]、[24］.据我们所知，这是第一个研究CTEPH患者右心室适应增加后负荷的研究。

结合常规血流动力学数据，CMR为独立研究右心室功能、重构、后负荷和收缩特性提供了可能性。使用这种方法，我们试图确定房车如何适应增加的后负荷，以及房车后负荷在房车逆向改造中扮演什么角色。

已经提出了几种方法来量化右心室和左心室在不使用电导导管的情况下的后负荷，有些方法甚至是完全非侵入性的[15]、[16]、[20.]、[22]、[25］.简化的E_{a-pulm_i}和E_{es-RV_i}mPAP和容量测量对我们来说似乎是最合理的，因为计算简单，血流动力学数据在术后很长一段时间内都很容易获得。此外，发现它与PVR和复杂的方法量化E有很好的相关性_A.几位作者[15]、[20.]、[22］.忽略肺毛细血管楔压容易高估E_a脉冲，但我们进行了一项纵向研究，在PEA之前和之后检查了相同的患者，这似乎无关紧要。

我们发现肺动脉负荷E明显增加_{a-pulm_i}手术后恢复正常。E的正常值数据_{a-pulm_i}RV的体积参数是稀疏的。mPAP正常值为10 ~ 20 mmHg，卒中容积指数为55±9 ml[14，一个正常的E_{a-pulm_i}≈0.3 mmHg/ml/m^2.．因此，我们发现的动脉负荷值几乎是正常极限计算值的9倍。这些值高于Sanz公布的值et al。[20.找到了一个E_{a-pulm_i}在124名不同病因和相似mPAP (42 mmHg)的PH值患者队列中为0.88;然而，在我们的队列中，只有3例患者有CTEPH，射血分数和卒中量都要低得多，因此E_{a-pulm_i}更高(RVEF 37%，而我们的25%和35.5 ml/m^2.而我们的是22毫升/立方米^2.）.库恩et al。报告了一个类似的病例_a脉冲6例mPAP为56 mmHg的患者的平均血压为2.7，该数据来源于同时测量的压力-容积曲线[17].该值略高于我们的队列；然而，mPAP也比我们的队列高13毫米汞柱。相反，阿明et al。发现了一个E_a脉冲(BSA未归一化)为0.75，这比我们的值低了同样的程度，因为他们研究组的mPAP较低，而卒中量较高[22］.因此，在其他已发表的研究的背景下，我们的测量似乎是可信的，并表明在PEA之前RV后负荷显著增加。因此，我们也观察到典型的RV重塑，RVMASS增加_我和更大的卷。

右心室收缩状态在PEA前后均呈下降趋势，术后呈下降趋势，绝对值略有变化。增加E是心脏的典型反应_西文面对不断上升的后负荷，在系统循环中已进行了深入的研究。这在高血压性心脏病中很常见_西文补偿增加的负载条件，直到E_A.不成比例地增加，E_西文不能相应上升[26] - [29].在重复性急性肺栓塞的猪模型中，Kerbaulet al。发现越来越多的E_es-RV在第一次栓塞后的初始阶段，随后随着后负荷的增加而减少，达到低于初始值的水平[30.]E_{es-RV_i}此处报告的数值与其他研究结果一致[20.]、[31].令人惊讶的是E_{es-RV_i}手术后没有立即改善。然而，重要的是要注意ESV_我计算E_{es-RV_i}基于更小的ESV_我因此，有必要研究E_{es-RV_i}关于E_{a-pulm_i}．

肺动脉血管与右心室之间的有效心室-动脉耦合用比值E表示_{a-pulm_i}/ E_{es-RV_i}在PEA前显著增加，说明严重脱偶。然而，在PEA后，右心室后负荷下降了70%，心室-动脉耦合得以恢复，尽管收缩特性仍然受损，这反映了右心室到肺动脉系统的足够能量转移。最有效的能量转移被发现在E_A./ E_西文左心室的比率为0.6:1.2[27]、[32] - [34];对于RV数据的正常值是稀疏的。库恩et al。报告了一个E_A./ E_西文对照组为0.52,PH患者为0.91_西文/ E_A.据报道;这是相反的)17), Sanzet al。报告了一个E_A./ E_es比率对照组为0.37,PH患者为1.26 [20.]因此，根据这些其他出版物的数据，术前值4.2表明右心室和肺动脉明显脱钩。术后值1.4可能被认为是对正常脑室-动脉耦合的显著改善。

从本质上讲，PEA逆转了RV后负荷的增加，就像这些CETPH患者的开/关现象。我们的数据显示右心室功能在很大程度上是后负荷依赖的，一旦正常的肺动脉后负荷减少，右心室-动脉耦合恢复，右心室功能就可以恢复正常。这与Kerbaul的数据吻合得很好et al。他在一个肺动脉栓塞的动物模型中表明，左西孟旦在改善室-动脉耦合方面优于多巴酚丁胺，因为它不仅增加了E_西文(像多巴酚丁胺一样)但足以降低E_A.．虽然多巴酚丁胺治疗后收缩力更强，但左西孟旦治疗后心室-动脉耦合效果更好，因为后负荷值几乎是多巴酚丁胺治疗后的一半[30.]、[35］.

E_{a-pulm_i}/ E_{es-RV_i}比率和射血分数呈曲线关系，在解偶联早期射血分数急剧下降（比较图3.）.

血流动力学变化与RV容积的反向重塑和射血分数的改善平行_我下降了40%，而RV-EF几乎翻了一番。这已经在前面描述过了[24]、[36];然而，值得注意的是，尽管在PEA之前它的功能严重下降，RV仍然保持了进行反向重塑的能力。值得注意的是，右心室也相当肥大，提示肌细胞肥大和间质适应有关。然而，右心室容积和EF值几乎恢复正常。由于右心室后负荷和心室-动脉耦合变化最大，这些参数在重塑和反向重塑中似乎具有关键作用。右心室的即时重塑也表明，我们不是简单地测量短期血流动力学影响，而是心室和肺动脉功能的持久恢复。

限制

本研究的推论是基于替代标记物而非导电性导管的金标准。然而，这些标记在以前的研究中已经被彻底验证[20.]、[22]、[30.]这是迄今为止发表的最大的CTEPH患者队列，所有参数都在纵向环境中进行了评估，从我们关于右心室一般生理学的数据中得出结论。

在这篇论文中，我们从rv体积、质量和射血分数的变化以及这些变化可能的生理基础的角度研究了重构。这些发现不能推断组织重塑。随着T1 Mapping技术的出现和进一步改进，我们可能会在未来将我们的发现与间质重构联系起来。

通过结合常规RHC测量数据和CTEPH患者CMR容积数据，我们能够量化RV收缩特性和肺动脉后负荷。我们证明，RV功能在很大程度上取决于后负荷，一旦通过PEA恢复心室-动脉耦合和有效肺动脉弹性，RV功能就会恢复正常。

这使得CMR结合简单的RHC测量成为临床和研究环境中PH患者随访中研究RV特性的理想工具。

AR参与了研究的设计，获取并分析了数据，起草了手稿。JR、WK和JB参与了数据的获取、设计和分析，并修订了手稿。HM、HN、CL、HG、GK和CH参与了研究的构思和设计，分析了数据，并修订了手稿。TK、SG和EM进行了手术，并从外科医生的角度对研究的设计和理念做出了贡献，并修改了手稿。所有作者都阅读并批准了最终手稿。

从属关系

1. 德国巴德诺海姆贝内凯斯大街2-8号Kerckhoff心胸中心心内科

   Andreas Rolf, Won K Kim, Johannes Börgel, Helge Möllmann, Christoph Liebetrau和Christian W Hamm

2. 德国巴德瑙海姆Kerckhoff心胸中心胸外科

   托斯滕·克拉姆，斯特凡·古斯和埃克哈德·梅尔

3. 德国吉恩大学心内科

   Andreas Rolf, Johannes Rixe, Holger M Nef和Christian W Hamm

4. 德国吉埃ß恩大学放射学系

   加布里埃尔·克朗巴赫

相应的作者

给安德烈亚斯·罗尔夫的信。

竞争利益

两位作者宣称他们没有相互竞争的利益。

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