三維面積應(yīng)變評價(jià)早期慢性腎病患者左心室心肌收縮功能的變化

劉開薇，任衛(wèi)東，孫璐，宋光，劉慧，喬偉

（中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院超聲科，沈陽 110004）

·論著·

三維面積應(yīng)變評價(jià)早期慢性腎病患者左心室心肌收縮功能的變化

劉開薇，任衛(wèi)東，孫璐，宋光，劉慧，喬偉

（中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院超聲科，沈陽 110004）

目的 應(yīng)用三維面積應(yīng)變（GAS）評價(jià)早期慢性腎?。–KD）患者左心室心肌收縮功能。方法 選取26例CKD 2期患者、20例CKD 3期患者及30例健康志愿者（對照組）。行常規(guī)二維超聲心動圖和三維斑點(diǎn)追蹤成像（3D-STE），測量并比較常規(guī)超聲心動圖指標(biāo)［室間隔舒張末期厚度（IVSTd）、左心室舒張末期內(nèi)徑（LVEDd）、舒張末期左心室后壁厚度（LVPWTd）、舒張末期左心室容積（EDV）、收縮末期左心室容積（ESV）］和3D-STE指標(biāo)［左心室三維射血分?jǐn)?shù)（3D-LVEF）、三維左心室心肌質(zhì)量指數(shù)（3DLVMi）及左心室整體面積應(yīng)變（GAS）］差異。結(jié)果 與對照組相比，CKD 2期患者的IVSTd增大，LVEDd、GAS減?。籆KD 3期的IVSTd、LVESV、3D-LVMi顯著增大，LVEDd、3D-LVEF、GAS顯著減小。與CKD 2期相比，CKD 3期的IVSTd、3D-LVMi增大，LVEDd、GAS減小，以上差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。結(jié)論 CKD早期患者左心室心肌收縮功能已經(jīng)減低，可通過GAS來評價(jià)。

超聲心動描記術(shù)，三維；慢性腎病；心室功能，左

心臟衰竭和心源性猝死常常發(fā)生在腎臟疾病終末期［1，2］，但研究［3］表明，慢性腎病（chronic kidney disease，CKD）患者在早期時(shí)心臟功能損傷就已存在。因此，CKD早期患者的心臟功能檢測對預(yù)防和降低CKD患者心臟危害十分關(guān)鍵。三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)（three-dimensional speckle tracking echocardiography，3D-STE）是在綜合了三維超聲心動圖和二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)（second-dimensional speckle tracking echocardiography，2D-STE）發(fā)展起來的，是基于心肌運(yùn)動形變和心臟運(yùn)動機(jī)械學(xué)的全新定量評價(jià)方法，通過左心室全容積成像在三維空間上追蹤心肌回聲斑點(diǎn)粒子的運(yùn)動軌跡，擺脫了組織多普勒成像技術(shù)的角度依賴性及2D-STE的二維平面局限性，可更客觀、全面地評價(jià)心室的收縮功能。而其應(yīng)變指標(biāo)中的整體面積應(yīng)變（global area strain，GAS）在反映左心室心肌功能的變化上最為敏感［4］。本研究應(yīng)用GAS來評價(jià)CKD早期患者左心室心肌收縮功能，旨在為評價(jià)CKD早期患者左心室心肌收縮功能損傷提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取2014年4月至2015年5月于我院腎內(nèi)科就診的病情穩(wěn)定的CKD早期患者46例，其中CKD 2期26例（CKD2組），男14例，女12例，年齡30～60歲，平均（46.50±9.91）歲，包括慢性腎小球腎炎12例，腎病綜合征8例，多囊腎6例；CKD 3期20例（CKD3組），男11例，女9例，年齡26～59歲，平均（48.95±9.72）歲，包括慢性腎小球腎炎14例，腎病綜合征4例，多囊腎2例。入選標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)2002年美國腎臟病基金會頒布的《慢性腎臟病的臨床實(shí)踐指南》（K/DOOI）診斷標(biāo)準(zhǔn)［5］：（1）2期：腎小球?yàn)V過率（glomerular filtration rate，GFR）60～89 mL/min，伴腎臟損害≥3個(gè)月，臨床上表現(xiàn)為腎臟病理學(xué)檢測結(jié)果異?；虺霈F(xiàn)反映腎臟損傷的指標(biāo)，包括影像學(xué)檢查和血、尿液等成份出現(xiàn)異常；（3）3期：GFR 30～59 mL/min。根據(jù)MDRD公式計(jì)算GFR［6］。CKD患者經(jīng)二維及M型超聲測量，左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）均＞50%，無心包積液，未進(jìn)行透析治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：部分室壁運(yùn)動異常、冠心病、中度至重度的瓣膜反流或狹窄、心肌梗死、心力衰竭、心律失常、肺高壓、原發(fā)性高血壓、有腎移植手術(shù)史、糖尿病、除CKD外的影響心臟結(jié)構(gòu)和功能的代謝性和全身性疾病以及不標(biāo)準(zhǔn)的超聲心動圖圖像。同期另擇與CKD組患者性別、年齡相匹配的健康志愿者30例作為對照組，男16例，女14例，年齡38～60歲，平均（49.47±5.63）歲。以上受檢者均知情同意。

1.2 儀器與方法

應(yīng)用GE Vivid E9超聲診斷儀，M5S-D探頭，2.0～5.0 MHz，4V-D探頭，1.7～3.5 MHz。囑受檢患者采用左側(cè)臥位，同步連接并記錄心電圖，靜息狀態(tài)下用M5S-D探頭采集常規(guī)二維超聲圖像，測量左心室舒張末期內(nèi)徑（left ventricular at end-diastole diameter，LVEDd）、舒張末期左心室后壁厚度（left ventricular posterior wall thickness at end-diastole，LVPWTd）以及舒張末期室間隔厚度（interventricularseptal thickness at end-diastole，IVSTd）。更換為4V-D探頭，在標(biāo)準(zhǔn)心尖四腔心切面下進(jìn)入4D模式，獲取清晰心尖兩腔、三腔和四腔心切面，適度地調(diào)整圖像深度及扇角，應(yīng)盡量包裹左心室全部心肌，取得最佳幀頻。隨后進(jìn)入全容積模式，在囑患者屏氣后，采集由6個(gè)心動周期拼接構(gòu)成的動態(tài)三維灰階圖像并同時(shí)選取由3個(gè)連續(xù)心動周期組成的動態(tài)圖像。進(jìn)入Echo Pac PC工作站，在4D-Auto LVO模式下，勾畫出收縮期及舒張期的心內(nèi)、外膜，從而計(jì)算出左心室的舒張末期容積（end-diastolic volume，EDV）及收縮末期容積（end-systolic volume，ESV）、三維左室心肌質(zhì)量指數(shù)（three-dimensional left ventricular mass index，3D-LVMi）、三維左心室射血分?jǐn)?shù)（three-dimensional left ventricular ejection fraction，3D-LVEF），繪制GAS曲線（圖1）。

圖1 左心室三維整體面積應(yīng)變圖Fig.1 Left ventricular GAS graphs

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 組間臨床資料比較

CKD2、CKD3組收縮壓指標(biāo)均高于對照組，并且CKD3組收縮壓指標(biāo)顯著高于CKD2組；與對照組相比，CKD3組舒張壓指標(biāo)升高；CKD2、CKD3組血清肌酐（serum creatinine，Scr）指標(biāo)升高，并且CKD3組顯著高于CKD2組，以上差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；3組間性別、年齡、身高、體質(zhì)量差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表1 3組臨床資料比較（）Tab.1 Comparison of baseline clinical characteristics（）

表1 3組臨床資料比較（）Tab.1 Comparison of baseline clinical characteristics（）

1）P＜0.05 vs control group；2）P＜0.05 vs CKD2 group.SBP，systolic blood pressure；DBP，diastolic blood pressure；Scr，serum creatinine；NA，not applicable or not performed.

Group n Male/female Age（year） Height（cm） Weight（kg） SBP（mmHg） DBP（mmHg） Scr（μmol/L）Control 30 16/14 49.47±5.63 165.87±7.48 62.23±5.84 120.07±10.60 81.80±5.65 NA CKD2 26 14/12 46.50±9.91 168.35±8.58 63.46±5.62 128.08±11.501） 85.58±8.87 147.82±19.12 CKD3 20 11/9 48.95±9.72 166.05±8.74 61.90±8.17 153.75±18.491），2） 89.25±6.931） 311.62±62.882）

2.2 組間二維超聲心動圖及3D-STE測量參數(shù)比較

與對照組相比，CKD 2組的IVSTd增大，LVEDd、GAS減?。籆KD 3組的IVSTd、LVESV、3DLVMi顯著增大，LVEDd、3D-LVEF、GAS顯著減小，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。與CKD 2組相比，CKD3組的IVSTd、3D-LVMi增大，LVEDd、GAS減?。ň鵓＜0.05）；而LVPWTd、LVEDV指標(biāo)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

表2 3組二維超聲心動圖及3D-STE測量參數(shù)比較（）Tab.2 Comparison of 2D echocardiographic parameters and 3D-STE echocardiographic parameters（）

表2 3組二維超聲心動圖及3D-STE測量參數(shù)比較（）Tab.2 Comparison of 2D echocardiographic parameters and 3D-STE echocardiographic parameters（）

1）P＜0.05 vs control group；2）P＜0.05 vs CKD2 group.

Group IVSTd（mm） LVPWTd（mm） LVEDd（mm） LVEDV（mL） LVESV（mL） 3D-LVEF（%） 3D-LVMi（g/m2） GAS（%）Control 8.17±0.79 8.13±0.63 47.13±3.30 88.40±10.03 33.53±7.00 60.30±3.72 90.70±7.75 -31.36±3.25 CKD2 9.62±2.331） 8.14±0.84 45.08±3.261） 90.12±16.47 37.04±10.15 59.35±5.39 94.77±10.14 -21.23±2.521）CKD3 11.24±1.011），2） 8.46±0.79 43.47±1.581），2） 89.20±10.90 37.80±4.481） 57.50±2.961） 107.90±16.311），2） -17.95±4.251），2）

3 討論

CKD患者多由于體內(nèi)水鈉潴留而引起血流動力學(xué)改變，心臟容量負(fù)荷增加、繼發(fā)性高血壓導(dǎo)致心臟壓力負(fù)荷加重、代謝毒素的累積、貧血、營養(yǎng)物質(zhì)缺失、慢性炎性反應(yīng)持續(xù)狀態(tài)、鈣磷等離子代謝紊亂、血半胱氨酸的水平升高、繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)及神經(jīng)體液等多方面因素均可引起心肌細(xì)胞改變，造成心肌結(jié)構(gòu)和功能異常［7］。CKD早期患者即已經(jīng)出現(xiàn)心肌損傷，雖然常規(guī)超聲心動圖檢測LVEF指標(biāo)尚在正常范圍，但左心室心肌收縮功能亦可能受損。

3D-STE突破了2D-STE二維平面的限制，從立體空間上追蹤心肌斑點(diǎn)的運(yùn)動，測量各個(gè)方向上的心肌應(yīng)變，能更真實(shí)反映心肌的變形和運(yùn)動，更準(zhǔn)確、客觀地評價(jià)心臟的功能［8］。Saito等［9］通過對3DSTE和2D-STE測量正常人16節(jié)段的縱向、徑向及圓周應(yīng)變結(jié)果進(jìn)行比較，認(rèn)為3D-STE可行性和重復(fù)性均好，較2D-STE相比，圖像獲得和數(shù)據(jù)分析速度更快。Maffessant等［10］對正常及缺血心肌節(jié)段進(jìn)行對比研究時(shí)，認(rèn)為3D-STE較2D-STE檢測節(jié)段性室壁運(yùn)動減弱可以更敏感。

GAS是3D-STE引入的一個(gè)全新的參數(shù)，用以評價(jià)室壁整體和節(jié)段運(yùn)動。GAS依從于心內(nèi)膜的變化，代表了心內(nèi)膜表面的形變，是縱向和圓周方向上應(yīng)變的復(fù)合。Sebastiaan等［11］研究結(jié)果顯示GAS能夠準(zhǔn)確評價(jià)左心室局部和整體收縮功能，并且重復(fù)性較好。Wen等［4］認(rèn)為GAS可體現(xiàn)左心室功能發(fā)生的任何微小改變，即使整體縱向和圓周收縮峰值應(yīng)變尚未出現(xiàn)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的減低時(shí)，GAS通過對兩者加權(quán)，可表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，對左心室心肌收縮功能異常的檢測可以更早、更敏感。本研究發(fā)現(xiàn)CKD患者GAS較對照組明顯減低，并伴隨疾病進(jìn)展進(jìn)行性下降，分析其原因可能是：CKD可引起多種神經(jīng)體液等方面的異常，導(dǎo)致左心室心肌損傷。當(dāng)心臟負(fù)荷長期增加時(shí)，心內(nèi)膜下心肌所受應(yīng)力最大，易發(fā)生心肌纖維化和微血管功能異常，而縱向心肌纖維主要存在于心內(nèi)膜，因此出現(xiàn)心肌長軸方向損傷。同時(shí)，隨著左心室心肌增厚，心內(nèi)膜下心肌需氧量增加，心肌纖維化加重，單位心肌供血減少，心室順應(yīng)性下降，使得環(huán)向功能下降，圓周方向應(yīng)變減低。面積應(yīng)變整合了兩者的相對變化，呈降低趨勢。本研究中，CKD 2期患者與對照組相比，3DLVEF無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而GAS已出現(xiàn)顯著下降（P＜0.05）。雖然3D-LVEF是通過描記經(jīng)三維重建后的左心室心內(nèi)膜，測量心室容積在全心動周期內(nèi)的變化所得，但GAS是在對全層心肌進(jìn)行加權(quán)后所得，因此可以比3D-LVEF更敏感地反映左心室心肌收縮功能的變化，與之前孫璐等［12］研究結(jié)果一致。

在本研究中，CKD早期患者便出現(xiàn)了血壓升高，隨著Scr值升高，GFR逐漸下降，體內(nèi)腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)被激活，血管緊張素Ⅱ增多，血壓也同時(shí)升高。而血壓升高也同時(shí)刺激心肌肥厚、纖維化，心肌間質(zhì)纖維化，影響左心室心肌收縮功能。本研究亦發(fā)現(xiàn)CKD患者的LVSTd增大、LVEDd減小、3D-LVMi逐漸增大，與章子銘［13］研究結(jié)果一致，說明CKD早期即可導(dǎo)致心肌肥厚，心臟構(gòu)型出現(xiàn)變化。向心性重構(gòu)可能是左心室適應(yīng)性變化的重構(gòu)方式，CKD患者的左心室適應(yīng)性變化可能與心肌細(xì)胞損傷有關(guān)。研究［14］認(rèn)為CKD進(jìn)展時(shí)，一旦GFR＜60 mL/min，意味者腎臟功能50%已經(jīng)喪失。CKD 2期時(shí)，腎功能尚處于代償期階段，心肌受損情況相對較輕，與對照組相比，3D-LVEF、3D-LVMi尚未出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。CKD 3期時(shí)，腎臟功能已處于失代償期，致心肌損傷因素的作用增強(qiáng)，使得左心室心肌收縮功能與對照組相比明顯損傷，并較CKD 2期加重。

綜上所述，CKD早期患者即已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的左心室心肌收縮功能異常，通過GAS可以早期檢測出CKD患者的左心室心肌收縮功能下降，定量評估CKD早期患者心肌功能，為臨床對CKD早期患者心臟功能損傷的防治提供有價(jià)值的參考。本研究尚存在一定局限性：（1）樣本量較?。唬?）未對CKD患者根據(jù)心室構(gòu)型不同進(jìn)行分組，且無長期隨訪；（3）3D-STE對圖像質(zhì)量要求高，需在拼接的全容積圖像上進(jìn)行斑點(diǎn)追蹤，易出現(xiàn)拼接錯(cuò)位。

［1］Collins AJ，F(xiàn)oley RN，Chavers B，et al.United States renal data system 2011 annual data report：atlas of chronic kidney disease&endstage renal disease in the United States［J］.Am J Kidney Dis，2012，59（1 Suppl 1）：e1-420.

［2］Harnett JD，F(xiàn)oley RN，Kent GM，et al.Congestive heart failure in dialysis patients：prevalence，incidence，prognosis and risk factors［J］. Kidney Int，1995，47（3）：884-890.

［3］Van BW，De BD，Verbeke F，et al.The glomerular filtration rate in an apparently healthy population and its relation with cardiovascular mortality during 10 years［J］.Eur Heart J，2007，28（4）：478-483.

［4］Wen H，Liang Z，Zhao Y，et al.Feasibility of detecting early left ventricular systolic dysfunction using global area strain：a novel index derived from three-dimensional speckle-tracking echocardiography［J］.Eur J Echocardiogr，2011，12（12）：910-916.

［5］National kidney foundation.K/DOOI clinical practice guidelines for chronic kidney disease：evaluation，classification，and stratification［J］.Am J Kidney Dis，2002，39（2 suppl 1）：S1-246.

［6］Levey AS，Greene T，Kusek J，et al.A simplified equation to predict glomerular filtration rate from serum creatinine［J］.J Am Soc Nephrol，2000，11（suppl）：A0828.

［7］張麗，林萍，于妍潔.二維應(yīng)變技術(shù)對不同分期慢性腎臟病患者右室功能的評價(jià)［J］.中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志，2012，23（3）：201-203.

［8］Urbano-Moral JA，Patel AR，Maron MS，et al.Three-dimensional speckle-tracking echocardiography：methodological aspects and clinical potential［J］.Echocardiography，2012，29（8）：997-1010.

［9］Saito K，Okura H，Watanabe N，et al.Comprehensive evaluation of left ventricular strain using speckle tracking echocardiography in ormal adults：comparison of three-dimensional andtwo-dimensional approaches［J］.J Am Soc Echocardiogr，2009，22（9）：1025-1030.

［10］Maffessant IF，Nesser HJ，Weinert L，et al.Ouantitative evaluation of regional left ventricular function using three-dimensional speckletracking echocardiography in patients with and without heart disease［J］.Am J Cardiol，2009，104（12）：1755-1762.

［11］Sebastiaan A，Mohamed F，Caroline B，et al.Three-dimensional speckle-tracking echocardiography for automatic assessment of global and regional left ventricular function based on area strain［J］.J Am Soc Echocardiogr，2011，24（3）：314-321.

［12］孫璐，任衛(wèi)東，樊蓉，等.三維面積應(yīng)變評價(jià)高血壓患者左心室心肌收縮功能早期變化［J］.中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2014，30（6）：1348-1352.

［13］章子銘.超聲評價(jià)慢性腎功能不全患者心血管結(jié)構(gòu)及功能改變［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2013：36-37.

［14］Mcaliser FA，Ezekowitz J，Tonelli M，et al.Renal insufficiency and heart failure：prognostic and therapeutic implication from a prospective cohort atudy［J］.Circulation，2004，109（8）：1004-1009.

（編輯 武玉欣）

Three-dimensionalArea Strain in Evaluating the ChangesofLeftVentricular MyocardialContractional Function in Patientswith Early Chronic Kidney Disease

LIUKai-wei，REN Wei-dong，SUNLu，SONGGuang，LIU Hui，OIAOWei
（DepartmentofUltrasound，Shengjing Hospital，China MedicalUniversity，Shenyang 110004，China）

Objective To assess the early changes of left ventricular myocardial contractional function in patients with early chronic kidney disease（CKD）using three-dimensional global area strain（GAS）.Methods A total of 26 cases of CKD2，20 cases of CKD3 and 30 cases of healthy subjects as controlgroup were recruited in this study.Parameters oftwo-dimensionalechocardiography including leftventricularatend-diastole diameter（LVEDd），interventricularseptal thickness at end-diastole（IVSTd），left ventricular posterior wall thickness at end-diastole（LVPWTd），end-diastolic volume（EDV），end-systolic volume（ESV）and parameters of 3D-STE including three-dimensional left ventricular ejection fraction（3DLVEF），three-dimensional LV mass index（3D-LVMi），and global area strain（GAS）were calculated and compared.Results Compared with the control group，IVSTd was increased in CKD2 group，while LVEDd and GAS were decreased；in CKD3 group，IVSTd，LVESV，and 3D-LVMi were increased，LVEDd，3D-LVEF，and GAS were decreased.Compared with the CKD2 group，in CKD3 group，IVSTd and 3D-LVMi were increased，LVEDd and GAS were decreased（P＜0.05）.Conclusion On the early stages of CKD，the left ventricular myocardial contractive function was reduced，which can be detected by 3D-STEwith GAS.

echocardiography，three-dimensional；chronic kidney disease；ventricular function，left

R540.45；R692.9

A

0258-4646（2016）02-0116-04

10.12007/j.issn.0258-4646.2016.02.005

遼寧省科學(xué)技術(shù)計(jì)劃（2013225049）

劉開薇（1990-），女，碩士研究生.

任衛(wèi)東，E-mail：renwd01@163.com

2015-11-19

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