高血压是心血管发病率和死亡率的主要原因之一，我国高血压患病人数近2.66亿，其中成人高血压的发病率已经超过25%，且会随着年龄的增长患病风险呈上升趋势，同时青年和儿童高血压的患病风险也呈上升趋势^[1]。由于高血压增加了心脏的后负荷，导致心肌组织重构，这可能使心肌微循环发生改变，如冠状动脉微血管稀疏、冠状动脉血流储备减少，这些改变会对高血压性心脏病的临床演变产生不利影响^[2]。因此，定量评估心肌微循环情况对于高血压患者心脏并发症的预防与监测极其重要。近些年，心肌微循环是一个比较热门的话题，但是，国内外在活体心脏心肌微循环方面的研究报道较少。本研究旨在探讨利用体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）技术初步分析正常志愿者和高血压患者之间心肌微循环的差异，为高血压患者心肌微循环的精准监测与评估提供一种新的方法。

本研究为前瞻性研究。纳入2015年5月至2018年9月在大连医科大学附属第一医院放射科3.0 T磁共振扫描仪上完成心脏电影和IVIM扫描的正常志愿者30例和高血压患者18例。正常志愿者纳入标准：（1）无胸闷或心悸等常见心血管疾病的临床症状，无心肌梗死及心脏手术史；（2）心电图和超声心动图检查均正常；（3）无糖尿病、高脂血症及高血压病史；（4）入组时血压在正常值范围内。高血压患者纳入标准：收缩压≥ 140 mmHg（1 mmHg ＝ 0.133 kPa）和（或）舒张压≥ 90 mmHg。正常志愿者与高血压患者共同排除标准：磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）检查禁忌证（起搏器、植入型心律转复除颤器、耳蜗植入器或幽闭恐怖症）人群。本研究通过大连医科大学附属第一医院伦理委员会审批，所有纳入研究对象均签署研究知情同意书。

心脏MRI检查使用3.0 T磁共振扫描仪（Signa HDxt，GE Healthcare，Waukesha，WI，USA），心脏专用8通道线圈，所有研究对象均使用心电门控与呼吸门控进行扫描，并于检查前训练呼吸。采用快速平衡稳态进动序列完成各层面（左心室短轴、二腔心、三腔心及四腔心）的扫描。在呼气末屏气时完成左心室中间部短轴层面IVIM扫描，人为地于左心室舒张中晚期图像上观察到心肌运动幅度相对最小的时间节点作为一个初步的扫描触发延迟（trigger delay，TD）时间，在IVIM成像时可以依据心率的变化情况进行TD时间的小幅度调整，以确定扫描时的最佳TD时间。选取20、50、80、100、120、200、300、500 s/mm²共8个b值，相对应的激励次数分别是2、2、2、2、2、2、2、4。扫描参数：视野（field of view，FOV）为35 cm × 35 cm，回波时间（echo time，TE）为51.2 ms，重复时间（repetition time，TR）为857 ms，层厚为8 ~ 10 mm，层间距为0 mm，矩阵为96 × 128。

使用美国GE公司ADW4.4工作站的ReportCard软件完成所有志愿者左心室结构和功能参数的测量。测量方法：在左心室舒张末期手动勾画心内膜及心外膜，在左心室收缩末期勾画心内膜，得到左心室结构参数舒张末期容积（end-diastolic volume，EDV）、收缩末期容积（end-systolic volume，ESV）、左心室心肌质量(left ventricular mass，LV_mass），以及功能参数射血分数（ejection fraction，EF）、每搏输出量（stroke volume，SV）、心输出量（cardiac output，CO）、心指数（cardiac index，CI）。使用ADW4.6工作站的Functool 9.4.05a软件完成IVIM参数的测量。测量方法：选取左心室中间部短轴层面心肌整体部分、心肌边缘无伪影干扰的层面，手动勾画出心内膜及心外膜，勾画时尽可能避免心腔血池和周边伪影的干扰，采用双指数模型获得左心室心肌参数快速表观扩散系数（fast apparent diffusion coefficient，ADC_fast）、慢速表观扩散系数（slow apparent diffusion coefficient，ADC_slow）和快速扩散成分所占比例（fraction of ADC_fast，f）。所有数据由同一位医师进行2次测量，2次测量间隔时间为1个月。然后由另一位医师对所有数据进行再次测量。

应用SPSS 22.0软件进行统计学分析。采用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）检验所有志愿者心肌IVIM参数组内、组间的一致性（ICC＞0.80表示可重复性高）。所有计量资料均采用单样本K-S检验进行正态性检验，若呈正态分布以x±s表示，两组间比较采用两独立样本t检验；呈偏态分布以中位数（范围）表示，两组间比较采用非参数Mann-Whitney U检验。计数资料以例数和百分数表示，两组间比较采用χ²检验。检验水准（α）为0.05。

正常志愿者与高血压患者在年龄、性别、心率方面相匹配，而高血压患者的体质量指数高于正常志愿者[（27.67 ± 3.42）kg/m² vs（23.60 ± 2.81）kg/m²]，差异有统计学意义（t=－ 4.48，P＜0.01）。见表 1。

表 1 (Tab 1)

表 1 两组研究对象的基本情况及左心室结构参数和功能参数的比较 Tab 1 Comparison of basic characteristics and left ventricular structural and functional parameters between two groups Group Normal N＝30 Hypertension N＝18 Statistic P value Age (year), x±s 44.47±13.94 49.11±16.68 t=－1.04 0.31 Male n 14 12 χ2＝1.81 0.18 Body mass index (kg • m-2), x±s 23.60±2.81 27.67±3.42 t=－4.48 ＜0.01 Heart rate f/min-1, x±s 62.50±6.27 65.44±7.75 t=－1.44 0.13 Left ventricular parameter            EF (%), x±s 63.20±5.22 68.39±7.51 t=－2.75 0.01    CO (L• min-1), x±s 5.41±1.08 6.84±2.03 t=－2.64 0.02    LVmass m/g, x±s 85.97±25.42 122.54±33.63 t=－4.15 ＜0.01    EDV V/mL, x±s 136.61±26.57 148.30±34.93 t=－1.27 0.21    ESV V/mL, x±s 50.41±12.75 44.43±11.39 t=1.57 0.12    SV V/mL, median (range) 82.25 (69.40-135.70) 86.60 (63.80-152.18) Z＝－1.48 0.14    CI (L • min-1 • m-2), x±s 2.90±0.44 3.24±0.77 t=－1.52 0.15 EF: Ejection fraction; CO: Cardiac output; LVmass: Left ventricular mass; EDV: End-diastolic volume; ESV: End-systolic volume; SV: Stroke volume; CI: Cardiac index

表 1 两组研究对象的基本情况及左心室结构参数和功能参数的比较 Tab 1 Comparison of basic characteristics and left ventricular structural and functional parameters between two groups

高血压患者左心室的EF、CO、LV_mass分别为（68.39 ± 7.51）%、（6.84 ± 2.03）L/min、（122.54 ± 33.63）g，均高于正常志愿者[（63.20 ± 5.22）%、（5.41 ± 1.08）L/min、（85.97 ± 25.42）g]，差异均有统计学意义（t=－ 2.75、－ 2.64、－ 4.15，P均＜0.05），而左心室的EDV、ESV、SV、CI在两组之间差异均无统计学意义（P均＞0.05）。见表 1。

对于所有研究对象（正常志愿者和高血压患者）同一位医师先后2次测量的IVIM参数（ADC_slow、ADC_fast、f值），ICC检验均有良好的一致性（ICC分别为0.97、0.97、0.86，表 2）。对于两位不同医师分别测量的ADC_slow、ADC_fast、f值，ICC检验亦均有较好的一致性（ICC分别为0.93、0.95、0.84，表 3）。

表 2 (Tab 2)

表 2 所有研究对象IVIM各参数的组内一致性分析 Tab 2 Intragroup consistency of IVIM parameters in all subjects n＝48, x±s Parameter Baseline At 1 month ICC ADCslow (mm2 • s-1, ×10-3) 3.30±0.88 3.27±0.85 0.97 ADCfast (mm2 • s-1) 0.13±0.03 0.13±0.03 0.97 f value 0.34±0.07 0.34±0.09 0.86 IVIM: Intravoxel incoherent motion; ADCslow: Slow apparent diffusion coefficient; ADCfast: Fast apparent diffusion coefficient; f: Fraction of ADCfast

表 2 所有研究对象IVIM各参数的组内一致性分析 Tab 2 Intragroup consistency of IVIM parameters in all subjects

表 3 (Tab 3)

表 3 所有研究对象IVIM各参数的组间一致性分析 Tab 3 Intergroup consistency of IVIM parameters in all subjects n＝48, x±s Parameter Doctor 1 Doctor 2 ICC ADCslow (mm2 • s-1, ×10-3) 3.30±0.88 3.22±0.86 0.93 ADCfast (mm2 • s-1) 0.13±0.03 0.14±0.04 0.95 f value 0.34±0.07 0.37±0.09 0.84 IVIM: Intravoxel incoherent motion; ADCslow: Slow apparent diffusion coefficient; ADCfast: Fast apparent diffusion coefficient; f: Fraction of ADCfast

表 3 所有研究对象IVIM各参数的组间一致性分析 Tab 3 Intergroup consistency of IVIM parameters in all subjects

见表 4，高血压患者的ADC_fast值为0.12（0.03 ~ 0.17）mm² /s，低于正常志愿者[0.14（0.10 ~ 0.21）mm² /s]，差异有统计学意义（Z＝－ 2.83，P＜0.01）；两组ADC_slow和f值差异均无统计学意义（P均＞0.05）。正常志愿者和高血压患者IVIM图像分别见图 1和图 2。

表 4 (Tab 4)

表 4 两组间IVIM各参数比较 Tab 4 Comparison of IVIM parameters between two groups Group Normal n＝30 Hypertension n＝18 Statistic P value ADCslow (mm2 • s-1, ×10-3), x±s 3.26±0.92 3.36±0.83 t=－0.37 0.71 ADCfast (mm2 • s-1), median (range) 0.14 (0.10-0.21) 0.12 (0.03-0.17) Z＝－2.83 ＜0.01 f value x±s 0.36±0.05 0.32±0.09 t=1.35 0.19 IVIM: Intravoxel incoherent motion; ADCslow: Slow apparent diffusion coefficient; ADCfast: Fast apparent diffusion coefficient; f: Fraction of ADCfast

表 4 两组间IVIM各参数比较 Tab 4 Comparison of IVIM parameters between two groups

图 1 1名正常志愿者IVIM图像 Fig 1 IVIM image of a normal volunteer Male, 45 years old, healthy. A-Ⅰ: Original images of IVIM at the left ventricular short-axis view (corresponding to b＝0, 20, 50, 80, 100, 120, 200, 300 and 500 s/mm2, respectively); J-L: The pseudocolor images produced by biexponential mode using IVIM imaging (corresponding to ADCslow, ADCfast and f, respectively). The values of ADCslow, ADCfast and f are 1.52×10-3 mm2/s, 0.16 mm2/s and 0.30, respectively. IVIM: Intravoxel incoherent motion; ADCslow: Slow apparent diffusion coefficient; ADCfast: Fast apparent diffusion coefficient; f: Fraction of ADCfast

图 2 1例高血压患者IVIM图像 Fig 2 IVIM image of a hypertension patient Male, 33 years old, hypertension for 7 years (blood pressure before cardiac magnetic resonance imaging is 150/110 mmHg [1 mmHg＝0.133 kPa]). A-Ⅰ: Original images of IVIM at the left ventricular short-axis view (corresponding to b＝0, 20, 50, 80, 100, 120, 200, 300 and 500 s/mm2, respectively); J-L: The pseudocolor images produced by biexponential mode using IVIM imaging (corresponding to ADCslow, ADCfast and f, respectively). The values of ADCslow, ADCfast and f are 3.84×10－3 mm2/s, 0.10 m2/s and 0.27, respectively. IVIM: Intravoxel incoherent motion; ADCslow: Slow apparent diffusion coefficient; ADCfast: Fast apparent diffusion coefficient; f: Fraction of ADCfast

20世纪80年代，Le Bihan等^[3]首次提出了IVIM成像理论，即活体生物组织内体素运动包括2个层次：水分子的扩散运动和血液微循环的灌注运动。近年来，IVIM技术已经被广泛地应用在多种组织与器官疾病的评估中，如肝脏^[4]、乳腺^[5]、子宫^[6]等。心脏周期性运动、呼吸运动、胃肠道蠕动等都会导致图像出现伪影和（或）信号丢失，这一直是心脏IVIM成像的一大挑战。

目前，心脏IVIM成像仍处于探索阶段，公开发表的文献报道较少^[7]。国内学者李志伟等^[8]最初对11名正常人的心脏完成了IVIM成像的初步尝试，结果显示较好地控制被试者的呼吸和心率、选择恰当的成像参数，可以获得清晰的心肌多b值弥散加权图像。随后，刘明熙等^[9]对30名健康志愿者进行了心肌IVIM分析与研究，也得出了相似的结果。Mou等^[10]对心肌IVIM的分析与研究结果显示，正常志愿者心脏IVIM成像的成功率可达74.51%（76/102），患有心肌微循环灌注损伤疾病的患者中其成功率可达61.11%（55/90），这些研究均证明了心脏IVIM成像的可行性。

高血压增加了左心室的后负荷，而慢性血流动力学负荷会导致心肌损伤，导致心肌结构重塑，从而促进心功能、灌注和电活动的改变，这些改变会对高血压心性脏病的临床演变产生不利影响，最终进展成心力衰竭。本研究结果显示，高血压患者的左心室结构参数LV_mass与功能参数EF、CO均高于正常志愿者，其原因是因为机体为了满足诸器官血流动力学而处于代偿阶段，从而使心肌组织发生重构，最终导致左心室的EF、CO和心肌质量增加^[11]。

本研究对心肌IVIM各参数的一致性进行研究，结果显示左心室整体心肌IVIM各参数ADC_fast、ADC_slow、f值在不同医师或同一位医师多次测量之间均有良好的一致性（ICC均＞0.80）。Moulin等^[12]对10名正常志愿者的心脏IVIM各参数进行定量分析，结果显示参数f值和ADC_slow都具有较高的可重复性和准确性，而ADC_fast具有较好的准确性（偏差校正系数Cb为0.935），可重复性略差（r＝0.697）。Mou等^[10]分别测量正常组与疾病组的IVIM参数，结果表明3个参数f值、ADC_slow、ADC_fast在观察者间及观察者内均具有较好的可重复性及一致性（ICC均＞0.8）。这些研究结果与本研究结果相符。

国外学者Callot等^[13]在动物体内注入腺苷后，心肌的ADC_fast和f值均增加，其中ADC_fast值增加更显著（25%），提示ADC_fast是反映心肌微循环情况的重要参数，其与毛细血管长度及血液流速有关。由于高血压导致冠状动脉微血管稀疏、冠状动脉血流储备减少，影响心肌微循环，因此对高血压患者早期定量评估与监测心肌微循环十分必要。本研究利用IVIM技术对高血压患者与正常志愿者的微循环指标进行对照研究，结果显示高血压患者的ADC_fast低于正常志愿者，差异有统计学意义（P=0.003），而ADC_slow、f值差异均没有统计学意义。这一结果说明高血压患者可能存在心肌血流灌注减低，ADC_fast参数为高血压患者心肌微循环的定量评价提供了一个新的指标。

综上所述，IVIM技术能够用于高血压心肌微循环的定量评估。高血压患者的ADC_fast低于正常志愿者，可作为定量评价高血压患者心肌微循环的一个指标，但仍需更大样本量的研究深入探讨。