超聲向量血流標(biāo)測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)Graves病患者快速射血期左心室腔內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)改變*

謝苓 尹立雪 周秘 王斯佳 李益萍 徐蕓 任麗

(1. 川北醫(yī)學(xué)院，四川 南充 637000；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)研究所超聲心臟電生理學(xué)與生物力學(xué)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610072；3.溫江區(qū)人民醫(yī)院，四川 成都 611130)

Graves病(GD)又稱彌漫性毒性甲狀腺腫，甲狀腺功能亢進(jìn)癥80%以上是由GD引起[1]。血液循環(huán)中甲狀腺激素過(guò)多可通過(guò)分子與細(xì)胞機(jī)制作用于心血管系統(tǒng)[2-3]，導(dǎo)致心動(dòng)過(guò)速、心臟排出量增加、心房顫動(dòng)[1,4]、心力衰竭[5-7]以及自身免疫性心肌炎等[8-9]。本文通過(guò)運(yùn)用超聲向量血流標(biāo)測(cè)(Vector Flow Mapping, VFM)技術(shù)全面評(píng)價(jià)GD快速射血期左心室的高血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，以及HR、SBP、FT3、FT4、LVEF與血流動(dòng)力學(xué)的狀態(tài)的相關(guān)性，探索相關(guān)觀測(cè)指標(biāo)評(píng)價(jià)左心室收縮功能的可能性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 病例組：收集四川省人民醫(yī)院2016年11月～2017年3月內(nèi)分泌科門診初次確診或停藥后復(fù)發(fā)的GD患者83例(男性32例，女性51例)，年齡18～57歲，平均年齡(31.6±1.9)歲為病例組。并根據(jù)《黃宛臨床心電圖學(xué)》對(duì)正常心率范圍的定義將病例組分為：HT1組(40例)：HR 100次/分，平均年齡(35.2±11.0)歲；HT2組(43例)：HR≥100次/分，平均年齡(32.2±10.7)歲。對(duì)照組：選取經(jīng)體格檢查、實(shí)驗(yàn)室檢查、心電圖及超聲心動(dòng)圖檢查無(wú)異常的健康志愿者40例(男性18例，女性22例)，年齡24～55歲，平均年齡(33.7±1.5)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①高代謝癥狀；②血清激素：TSH降低，F(xiàn)T3、FT4升高；③甲狀腺?gòu)浡阅[大；④凸眼或其它浸潤(rùn)性眼征。確診為GD患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：多結(jié)節(jié)性毒性甲狀腺腫、甲狀腺高功能腺瘤、橋本甲亢、高血壓、糖尿病、先天性心臟病、肺源性心臟病、瓣膜病、心律失常、腎功能不全以及肝硬化等。所有實(shí)驗(yàn)對(duì)象均記錄個(gè)人一般信息(身高、體重、HR、血壓等)及甲狀腺激素水平。

1.2 儀器與方法 采用Aloka Prosound F75彩色多普勒超聲診斷儀，探頭為UST-52105相控陣探頭，頻率2～5MHz。受檢者左側(cè)臥位，平靜呼吸，同步記錄心電圖。采集左室長(zhǎng)軸、短軸切面以及心尖四腔、三腔、兩腔的二維動(dòng)態(tài)圖像，并存儲(chǔ)三個(gè)完整心動(dòng)周期的心尖三腔彩色動(dòng)態(tài)血流圖像，彩色幀頻調(diào)至66幀/秒以上，調(diào)節(jié)彩色多普勒脈沖重復(fù)頻率，盡量使其無(wú)混疊。在機(jī)測(cè)量LAD、LVDD、E、A、e ，計(jì)算出E/A以及E/e，Simpsonn雙平面法測(cè)出LVEF。

1.3 圖像分析 將圖像導(dǎo)入DAS-RS1工作站，選定一個(gè)完整的心動(dòng)周期，逐幀勾畫(huà)心尖三腔心心內(nèi)膜邊界，系統(tǒng)將自動(dòng)對(duì)左心室內(nèi)膜進(jìn)行追蹤。

根據(jù)時(shí)間流量曲線(time-flow curve，T-F curve)確定快速射血期。與左心室腔基底段、中間段及心尖段分別放置三條取樣線，獲取各節(jié)段的T-F curve、血流量曲線(flow profile)、綜合向量速度曲線(vector profile，VP)，記錄各節(jié)段收縮期峰值流量( peak systolic flow，F(xiàn)s)、收縮期負(fù)向總流量(total systolic negative flow, SQ)、收縮期峰值流速(peak systolic velocity,Vs)。分析組間及組內(nèi)指標(biāo)的變化，將各指標(biāo)的均值與HR、SBP、DP、TSH、FT3、FT4、LVEF進(jìn)行相關(guān)性分析。

1.4 重復(fù)性檢驗(yàn) 間隔一個(gè)月同一檢查者隨機(jī)從入選對(duì)象中選擇15例重新勾畫(huà)心內(nèi)膜，將各參數(shù)進(jìn)行組內(nèi)重復(fù)性檢驗(yàn)，計(jì)算組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient，ICC)及變異系數(shù)(coefficient of variation，COV)。由另一名經(jīng)驗(yàn)相當(dāng)?shù)尼t(yī)師對(duì)入選對(duì)象再次勾畫(huà)對(duì)各參數(shù)再次計(jì)算，并進(jìn)行組間重復(fù)性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 與對(duì)照組比較，病例組SBP、DP、TSH、FT3、FT4均高于對(duì)照組，且HT2組HR、SBP、FT4高于HT1組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；年齡、BSA、BMI比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見(jiàn)表1。

表1 對(duì)照組與病例組一般臨床資料比較Table 1 the comparison of basic clinical data

注：與對(duì)照組比較，①P<0.01；HT2與HT1比較，②P<0.01

2.2 常規(guī)超聲心動(dòng)圖 三組間LAD、LVEDD、E/A、E/e比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；病例組E、A均高于對(duì)照組，HT2組LVEF、A高于HT1組與對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，見(jiàn)表2。

表2 病例組與對(duì)照組常規(guī)超聲心動(dòng)圖檢測(cè)指標(biāo)比較Table 2 The comparison of Conventional ultrasonic measurement

注：與對(duì)照組比較，①P<0.05；與對(duì)照組比較，②P<0.01；HT2與HT1比較，③P<0.05；HT2與HT1比較，④P<0.01

2.3 快速射血期血流流量與流速變化特征

2.3.1 組內(nèi)比較 病例組與對(duì)照組組內(nèi)基底段、中間段、心尖段Fs、SQ、Vs均呈遞減趨勢(shì)，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，見(jiàn)表3。

圖1 對(duì)照組各節(jié)段快速射血期時(shí)間流量曲線Figure 1 The control group of each segment of rapid ejection time flow curve

注：Fs(A)、流量曲線及SQ(B)、速度向量曲線及Vs(C)；病例組各節(jié)段快速射血期時(shí)間流量曲線及Fs(D)、流量曲線及SQ(E)、速度向量曲線及Vs(F)；病例組Fs、SQ、Vs均高于對(duì)照組。(黃線、紫線、藍(lán)線分別表示基底段、中間段、心尖段)

2.3.2 組間比較 與對(duì)照組相比，病例組基底段、中間段、心尖段的Fs、SQ、Vs均增高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，且HT2組高于HT1組(P<0.05)，見(jiàn)表3。

表3 病例組與對(duì)照組左心室心腔內(nèi)Fs、SQ、Vs比較Table 3 The comparison of Fs, SQ and Vs in left ventric

注：與對(duì)照組比較①P<0.05；與對(duì)照組比較，②P<0.01；HT2與HT1比較，③P<0.05；HT2與HT1比較，④P<0.01

2.4 相關(guān)性分析 Fs、SQ、Vs與TSH無(wú)相關(guān)性，與FT3、FT4、LVEF均呈正相關(guān)，F(xiàn)s、SQ、Vs與FT3相關(guān)系數(shù)分別為0.390、0.381、0.390(P<0.01)，與FT4相關(guān)系數(shù)分別為0.421、0.484、0.470(P<0.01)，與LVEF相關(guān)系數(shù)分別為：0.385、0.416、0.464(P<0.01)，見(jiàn)表4，圖2。

表4 病例組 Fs、SQ、Vs與臨床資料的相關(guān)性Table 4 Correlation among Fs, SQ, Vs and clinical data in case group

圖2 病例組各指標(biāo)相關(guān)性分析Figure 2 The correlation among Fs, SQ and Vs with FT3 FT4 and LVEF in case group注：A-C、FS、SQ、Vs與FT3的相關(guān)性；D-F、Fs、SQ、Vs與FT4的相關(guān)性；G-I、Fs、FQ、Vs與LVEF的相關(guān)性

2.5 重復(fù)性檢驗(yàn) 同一檢查者組內(nèi)重復(fù)性檢驗(yàn)，ICC 0.91～0.96，COV 0.18～0.32；不同檢查者間重復(fù)性檢驗(yàn)ICC 0.87～0.94，COV 0.19～0.34。檢查者內(nèi)與檢查者間重復(fù)性良好，見(jiàn)表5。

表5 重復(fù)性檢驗(yàn)結(jié)果Table 5 Repeatability test results

3 討論

以往的研究表明長(zhǎng)期高水平FT3、FT4會(huì)引起心肌重構(gòu)、心腔增大、心肌損害，甚至心衰等心臟結(jié)構(gòu)與功能的改變。然而，許多GD患者無(wú)明顯心悸癥狀，或者有的患者由于長(zhǎng)期的快心率而逐漸耐受，從而導(dǎo)致心率在正常范圍內(nèi)時(shí)即使心率增快患者亦不會(huì)察覺(jué)。因此，怎樣評(píng)估這部分患者的血流動(dòng)力學(xué)改變及心功能極其重要，以便能早期進(jìn)行干預(yù)，提高患者生活質(zhì)量。長(zhǎng)期以來(lái)，精確可靠的心臟功能評(píng)價(jià)一直是心臟病學(xué)基礎(chǔ)和臨床研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，建立具有創(chuàng)新價(jià)值和實(shí)用可靠的系統(tǒng)性流場(chǎng)和流體力學(xué)可視化觀察量化評(píng)價(jià)技術(shù)方法對(duì)心臟功能狀態(tài)進(jìn)行更為精密準(zhǔn)確的判斷，將為心臟疾病的類型和嚴(yán)重程度評(píng)價(jià)以及治療效果監(jiān)測(cè)提供可靠的流體力學(xué)證據(jù)，為心臟疾病的精確診斷和高度選擇內(nèi)外科治療提供全新可視化的技術(shù)保障[10]。常規(guī)多普勒是測(cè)量光束平行方向的速度分量，而不能獲得與光束方向垂直的速度信息，VFM技術(shù)是基于從光束方向的速度分布推斷出垂直于光束方向的速度分量，并通過(guò)復(fù)雜的血流動(dòng)力學(xué)計(jì)算出血流速度、流變率(flow rate，F(xiàn)R)、以及流量(flow volume,FV)等詳細(xì)的流變信息，能夠讓臨床醫(yī)生更好的了解到生理和病理?xiàng)l件下心腔內(nèi)血流流體學(xué)的特點(diǎn)[11]，評(píng)價(jià)左心室的能量損耗[12]，為心臟疾病的類型與嚴(yán)重程度評(píng)價(jià)以及治療效果監(jiān)測(cè)提供更多的流體力學(xué)可靠證據(jù)[13]。

本臨床研究是通過(guò)VFM技術(shù)探討不同心率GD患者快速射血期左心室腔內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)改變以及Fs、SQ、Vs與HR、SBP、FT3、FT4、LVEF的相關(guān)性。結(jié)果顯示，HT1組與HT2組的Fs、SQ、Vs均高于對(duì)照組(P<0.05)，表明GD患者在心率正常時(shí)已有血流動(dòng)力學(xué)改變。GD患者甲狀腺激素分泌過(guò)多引起代謝亢進(jìn)、機(jī)體耗氧量增加、產(chǎn)熱過(guò)多，血流動(dòng)力學(xué)隨之發(fā)生改變以適應(yīng)高代謝狀態(tài)；同時(shí)外周血管阻力降低，皮膚毛細(xì)血管擴(kuò)張，全身循環(huán)血容量增加10%以上，血流速度加快[14]，GD患者由于全身總血容量增加，心肌收縮例增強(qiáng)，外周血管擴(kuò)張，心率增快，從而到引起心輸出量增加。而快速射血期相當(dāng)于整個(gè)收縮期的三分之一左右，其心室射血量卻占整個(gè)收縮期的射血量的70%以上[15]，這一系列病理生理改變是導(dǎo)致病例組Fs、Vs、SQ明顯高于對(duì)照組主要原因。病例組與對(duì)照組組內(nèi)基底段、中間段、心尖段Fs、SQ、Vs均呈遞減趨勢(shì)，這和以往的研究結(jié)果一致[16-17]，這是由于隨著左心室室壁收縮，左心室腔內(nèi)壓力增高，左心室腔內(nèi)血流束由左心室基底部向主動(dòng)脈方向流出導(dǎo)致的[18]。

Fs、SQ、Vs與FT3、FT4呈正相關(guān)，這和甲狀腺激素引起心血管系統(tǒng)改變的機(jī)制相符合：①靜息狀態(tài)下竇性心率增快主要與甲狀腺激素興奮竇房結(jié)肌細(xì)胞f-通道蛋白質(zhì)基因的轉(zhuǎn)錄，細(xì)胞漿f-通道的電導(dǎo)性增加有關(guān)[19]；②甲狀腺激素直接作用于心肌收縮蛋白，發(fā)揮正性肌力的作用，并能增強(qiáng)心臟受體對(duì)兒茶酚胺的敏感性[1]；③甲狀腺激素導(dǎo)致外周血管擴(kuò)張，阻力下降，心臟輸出量代償性增加[1]。此外，微小RNA將介導(dǎo)或調(diào)節(jié)甲狀腺激素信號(hào)，使其表達(dá)增加，從而使心肌舒張速度增快[20]。

傳統(tǒng)超聲心動(dòng)圖可通過(guò)LVEF、左室短軸縮短率(LVFS)、左室收縮末期容積(LVESV)、SV、CO等參數(shù)反應(yīng)左心室收縮功能。LVEF與Fs、SQ、Vs呈正相關(guān)，提示心功能狀態(tài)在一定程度上可通過(guò)心腔內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)來(lái)評(píng)估。本研究表明：①VFM技術(shù)可直觀定量評(píng)價(jià)GD患者快速射血期左心室腔內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)變化，GD患者心率正常時(shí)左心室腔內(nèi)血流量與血流速度已經(jīng)增快，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行干預(yù)減輕心臟負(fù)荷，采用VFM技術(shù)在一定程度上能檢測(cè)GD患者左心室整體收縮功能。②GD患者血流狀態(tài)變化由FT3、FT4、LVEF共同作用引起，通過(guò)甲狀腺激素的改變可評(píng)估心臟血流動(dòng)力學(xué)改變。但此實(shí)驗(yàn)仍然存在很多不足之處：①樣本量相對(duì)較少；②由于GD患者心率較快，血流速度偏快，常常通過(guò)調(diào)高彩色血流速度標(biāo)尺，避免混疊的產(chǎn)生，這將造成部分低速血流信號(hào)無(wú)法顯示；③心腔是一個(gè)三維空間結(jié)構(gòu)，而目前的VFM技術(shù)觀察心腔血流流場(chǎng)狀態(tài)通過(guò)二維單平面的多普勒頻移信息，這是否能反應(yīng)真實(shí)的三維血流流場(chǎng)還需要更多的實(shí)驗(yàn)研究來(lái)證明；④患者起病時(shí)間不能準(zhǔn)確獲得，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)病程對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的影響。⑤此實(shí)驗(yàn)未進(jìn)行心率校正，無(wú)法完全排除單純心率因素對(duì)心臟血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的影響。

4 結(jié)論

VFM技術(shù)可直觀定量評(píng)價(jià)GD患者快速射血期左心室腔內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)變化，GD患者心率正常時(shí)左心室腔內(nèi)血流量與血流速度已經(jīng)增快，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行干預(yù)減輕心臟容量負(fù)荷；左心室腔內(nèi)血流量以及血流速度與FT3、FT4和LVEF正相關(guān)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]葛均波,徐永健.內(nèi)科學(xué)[M].人民衛(wèi)生出版社.2013,8版:685-687.

[2]Ertek S, Cicero AF. Hyperthyroidism and cardiovascular complications: a narrative review on the basis of pathophysiology[J]. Archives of Medical Science Ams, 2013, 9(5):944-952.

[3]Kahaly GJ,Dillmann WH.Thyroid hormone action in the heart[J].Endocr Rev, 2005,26:704-728.

[4]Patricia MO,Maja U,Morali D,etal.Hyperthyroidism and the Heart[J].Methodist Debakey Cardiovasc,2017,13(2):60-63.

[5]Gencer B, Collet TH, Virgini V,etal. Subclinical thyroid dysfunction and the risk of heart failure events: an individual participant data analysis from 6 prospective cohorts.[J]. Circulation, 2012, 126(9):1040-1049.

[6]Ning N, Gao D, Triggiani V,etal. Prognostic Role of Hypothyroidism in Heart Failure[J]. Medicine, 2015, 94(30):C209-C209.

[7]Vargas-Uricoechea H, Bonelo-Perdomo A. Thyroid Dysfunction and Heart Failure: Mechanisms and Associations[J]. Current Heart Failure Reports, 2017, 14(1):48-58.

[8]Fatourechi V, Edwards WD. Graves' disease and low-output cardiac dysfunction: implications for autoimmune disease in endomyocardial biopsy tissue from eleven patients[J]. Thyroid, 2000, 10(7):601-605.

[9]Mavrogeni S, Markussis V, Bratis K,etal. Hyperthyroidism induced autoimmune myocarditis. Evaluation by cardiovascular magnetic resonance and endomyocardial biopsy.[J]. International Journal of Cardiology, 2012, 158(1):166-168.

[10] 尹立雪.心腔內(nèi)血液流場(chǎng)及流體力學(xué)狀態(tài)的可視化觀察及量化評(píng)價(jià)[J].中華醫(yī)學(xué)超聲雜志，電子版, 2009, 6(3):3-5.

[11] Li C, Zhang JQ, Li XQ,etal. Quantification of chronic aortic regurgitation by vector flow mapping: a novel echocardiographic method[J]. European Journal of Echocardiography, 2010, 11(2):119-124.

[12] Akiyama K, Maeda S, Matsuyama T,etal. Vector flow mapping analysis of left ventricular energetic performance in healthy adult volunteers:[J]. Bmc Cardiovascular Disorders, 2017, 17(1):21-30.

[13] 尹立雪,李文華,陸景,等.單點(diǎn)雙極選擇性心臟起搏犬左心室腔內(nèi)流場(chǎng)狀態(tài)的超聲觀察[J]. 中華醫(yī)學(xué)超聲雜志，電子版,2010,7(2):3-7.

[14] 劉新民.實(shí)用內(nèi)分泌學(xué)[M].人民軍醫(yī)出版社.2004,3版：620-621.

[15] 劉大為.臨床血流動(dòng)力學(xué)[M].人民衛(wèi)生出版社.2013,17-18.

[16] 宿陽(yáng), 田家瑋, 姜雙全,等.應(yīng)用VFM技術(shù)評(píng)價(jià)擴(kuò)張型心肌病收縮期左心室心腔內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)變化[J]. 中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 2011, 27(6):1164-1167.

[17] Zhou BY, Wang J,Xie MX,etal. Left ventricular systolic intraventricular flow field assessment in hyperthyroidism patients using vector flow mapping[J]. Huazhong Univ Sci technol[Med Sci], 2015, 35(4):574-578.

[18] 張麗,謝明星,王新房,等.VFM評(píng)價(jià)正常成人左室心腔血流流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的初步研究[J].臨床心血管病雜志, 2009, 25(12):889-892.

[19] Renaudon B, Lenfant J, Decressac S,etal. Thyroid hormone increases the conductance density of f-channels in rabbit sino-atrial node cells.[J]. Receptors & Channels, 2000, 7(1):1-8.

[20] Zhang D, Li Y, Liu S,etal. microRNA and thyroid hormone signaling in cardiac and skeletal muscle:[J]. Cell & Bioscience, 2017, 7(1):14-21.