三維面積應(yīng)變?cè)u(píng)價(jià)射血分?jǐn)?shù)保留心力衰竭患者左心室收縮功能變化

范 苗，任衛(wèi)東，宋 光，李 穎(中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院超聲科，遼寧 沈陽(yáng) 110004)

慢性心力衰竭患者中約40%～70%左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction， LVEF)可處于正常水平，甚至約25%的急性左心衰竭、肺水腫患者的LVEF也可維持正常。2008年，歐洲心臟病年會(huì)發(fā)布心力衰竭指南，將其命名為射血分?jǐn)?shù)保留的心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction， HFpEF)。HFpEF患者LVEF正常，既往很多學(xué)者認(rèn)為其左心室收縮功能亦正常，心力衰竭癥狀系由舒張功能障礙引起，但傳統(tǒng)治療方式并未降低HFpEF患者死亡率。近年來(lái)對(duì)HFpEF的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，其癥狀并非完全由舒張功能障礙引起[1]，患者已存在早期收縮功能異常。早期檢測(cè)出HFpEF患者左心室收縮功能損傷情況，可為臨床干預(yù)和判斷預(yù)后提供更多依據(jù)。三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(three-dimensional speckle tracking imaging， 3D-STI)可通過建立容積數(shù)據(jù)而在三個(gè)空間維度準(zhǔn)確評(píng)估心肌應(yīng)變，從而快速全面地評(píng)價(jià)心肌功能，已逐漸獲得認(rèn)可。本研究應(yīng)用整體面積應(yīng)變(global area strain， GAS)定量評(píng)估HFpEF患者左心室收縮功能，以期為臨床早期干預(yù)提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年8月—2017年9月于我院就診的32例HFpEF患者(HFpEF組)，其中男14例，女18例，年齡26～91歲，平均(59.7±17.6)歲；以同期32名身高、體質(zhì)量及性別相匹配的健康體檢者作為對(duì)照組，年齡18～69歲，平均(44.4±13.3)歲。入選標(biāo)準(zhǔn)[2]：①存在充血性心力衰竭體征或癥狀，如肺濕啰音、肺水腫、踝腫脹、肝大、運(yùn)動(dòng)或靜息時(shí)呼吸困難、疲勞等；②左心室收縮功能正?；蜉p度異常：LVEF>50%，左心室舒張末期容積指數(shù)(left ventricular end-diastolic volume index， LVEDVI)<97 ml/m2；③左心室舒張功能減低：舒張?jiān)缙诙獍昕谘鞣逅?E)/舒張?jiān)缙诙獍戥h(huán)運(yùn)動(dòng)速度(e')>15；若15≥E/e'>8，則應(yīng)符合以下4項(xiàng)中的任1項(xiàng)：E/舒張晚期血流峰速(A)<0.5和減速時(shí)間(deceleration time，DT)>280 ms，或肺靜脈血流頻譜(Ard-Ad)>30 ms；左心房容積指數(shù)(left atrial volume index， LAVI)>40 ml/m2，左心室質(zhì)量指數(shù)(left ventricular mass index， LVMI)>149 g/m2(男)，LVMI>122 g/m2(女)；心電圖示心房顫動(dòng)；實(shí)驗(yàn)室檢查：氨基末端腦鈉肽前體(N-terminal pro-brain natriuretic peptide， NT-proBNP)>220 pg/ml或腦鈉肽(brain natriuretic peptide， BNP)>200 pg/ml。排除標(biāo)準(zhǔn)：①原發(fā)性肺動(dòng)脈高壓；②嚴(yán)重肺疾病；③不穩(wěn)定的冠狀動(dòng)脈疾病，急性冠狀動(dòng)脈綜合征；④先天性心臟??；⑤持續(xù)性心律失常；⑥心瓣膜病、心瓣膜手術(shù)后、嚴(yán)重心瓣膜鈣化；⑦嚴(yán)重腎?。虎鄧?yán)重肝??；⑨起搏器植入術(shù)后；⑩心包疾病。

1.2 儀器與方法 采用GE Vivid E9型彩色多普勒超聲診斷儀，M5S-D探頭(頻率2～5 MHz)，4V-D探頭(頻率1.7～3.5 MHz)。囑受檢者平靜呼吸，連接心電圖后取左側(cè)臥，應(yīng)用M5S-D探頭采集二維圖像，測(cè)量左心房收縮末期前后徑(left atrium diameter at end-systole, LAd)、左心室舒張末期內(nèi)徑(left ventricular diameter at end-diastole, LVEDd)、舒張末期室間隔厚度(interventricular septal thickness at end-diastole, IVSTd)及舒張末期左心室后壁厚度(left ventricular posterior wall thickness at end-diastole, LVPWTd)；采集二尖瓣血流頻譜，測(cè)量E和A。選擇TDI模式，測(cè)量e'，并計(jì)算E/e'。應(yīng)用4V-D探頭4D模式，同步顯示標(biāo)準(zhǔn)心尖兩腔、三腔及四腔觀切面，設(shè)置拼接6個(gè)心動(dòng)周期后囑受檢者屏氣，進(jìn)入全容積模式，調(diào)節(jié)幀頻≥33.6幀/秒，錄制3個(gè)以上連續(xù)心動(dòng)周期的完整動(dòng)態(tài)圖像。將數(shù)據(jù)傳至GE EchoPac PC工作站，于4D Auto LVQ模式下勾畫出舒張、收縮期心內(nèi)、外膜，通過追蹤ROI心肌三維運(yùn)動(dòng)信息自動(dòng)計(jì)算出左心室舒張末期容積(left ventricular volume at end-diastole, LVEDV)、左心室收縮末期容積(left ventricular volume at end-systole, LVESV)及LVEF，繪制GAS曲線。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)量資料以±s表示，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較兩組數(shù)據(jù)；以Pearson相關(guān)分析評(píng)估GAS與LVEF間的相關(guān)性。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

與對(duì)照組比較，HFpEF組年齡較大(t=3.92，P<0.05)，體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)較高(t=3.08，P<0.05)。HFpEF組中23例(23/32，71.88%)伴高血壓， 17例(17/32，53.13%)伴冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病， 7例(7/32，21.88%)伴糖尿病。研究期間，HFpEF組中1例死亡，2例進(jìn)展成為L(zhǎng)VEF降低的心力衰竭(heart failure with reduced LVEF, HFrEF)。

HFpEF組LVEDd、E、LVEDV、LVESV以及LVEF與對(duì)照組差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。與對(duì)照組比較，HFpEF組LAd、IVSTd、LVPWTd、A、E/e'升高，E/A、e'、GAS顯著減低(圖1)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05，表1)，且GAS值與LVEF呈負(fù)相關(guān)(r=-0.50，P<0.05)。

3 討論

Brouwers等[3]發(fā)現(xiàn)，過去20年中，HFpEF患者占所有心力衰竭患者的百分比從38%增至54%，并且隨著年齡增長(zhǎng)，發(fā)病率逐漸上升。本研究初步認(rèn)為老年人中HFpEF發(fā)病率較高，與既往研究結(jié)果一致[4]；另外，HFpEF伴高血壓、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病、糖尿病時(shí)，除治療原發(fā)病外，還應(yīng)注意加強(qiáng)對(duì)心功能的保護(hù)。

近年來(lái)，隨著社會(huì)老齡化問題加重，高血壓、糖尿病發(fā)病率升高，預(yù)計(jì)在未來(lái)數(shù)十年內(nèi)HFpEF發(fā)病率仍會(huì)繼續(xù)上升。通過深入研究心力衰竭，發(fā)現(xiàn)HFpEF患者的癥狀不完全由舒張功能障礙引起[5-6]。不同學(xué)者對(duì)HFpEF患者的二維斑點(diǎn)追蹤研究結(jié)果不盡相同。Yip等[7]通過二維應(yīng)變得出左心室各個(gè)方向的收縮運(yùn)動(dòng)均有減低；而Wang等[8]則認(rèn)為在左心室收縮功能中，圓周方向上的應(yīng)變及扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)均未減低。這是由于二維斑點(diǎn)追蹤的局限性，忽略了心肌是在三維方向上的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致跨平面失追蹤而造成誤差。3D-STI采集容積數(shù)據(jù)，不依賴角度，不受平面外運(yùn)動(dòng)的影響，只要心肌運(yùn)動(dòng)發(fā)生于三維錐體掃描容積內(nèi)，三維斑點(diǎn)追蹤即可成立。本研究運(yùn)用3D-STI分析HFpEF患者的室壁運(yùn)動(dòng)情況，其中GAS是由縱向和圓周應(yīng)變復(fù)合計(jì)算得到的表面積變化百分比，當(dāng)單個(gè)方向應(yīng)變減低不明顯、差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義時(shí)，GAS可加權(quán)兩個(gè)方向的心肌應(yīng)變，故可更早檢測(cè)出左心室收縮異常。Kleijn等[9]認(rèn)為GAS重復(fù)性較好、準(zhǔn)確率較高，可以定量評(píng)價(jià)左心室整體和局部收縮功能。Hayat等[10]指出，GAS敏感度較高，特別適合于早期檢測(cè)左心室收縮功能改變。

表1 兩組間超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較(±s)

表1 兩組間超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較(±s)

組別LAd(mm)LVEDd(mm)IVSTd(mm)LVPWTd(mm)E(m/s)A(m/s)E/A HFpEF組38．94±6．0447．66±4．1610．16±3．099．34±1．520．87±0．290．99±0．431．09±0．69 對(duì)照組29．88±3．8345．69±4．487．47±0．677．19±0．740．91±0．160．63±0．111．47±0．37 t值6．471．822．902．74-0．854．64-2．75 P值<0．050．07<0．05<0．050．40<0．05<0．05 組別e＇(m/s)E/e＇LVEDV(ml)LVESV(ml)LVEF(%)GAS(%) HFpEF組0．05±0．0218．68±5．8398．16±31．2641．50±16．5458．53±6．42-18．36±8．48 對(duì)照組0．12±0．027．63±1．3793．88±21．2337．41±11．2960．56±5．39-25．12±4．76 t值-14．4610．440．601．16-1．373．93 P值<0．05<0．050．550．250．18<0．05

圖1 左心室GAS曲線圖，黃線代表整體應(yīng)變，白線代表各節(jié)段應(yīng)變 HFpEF組(A)整體應(yīng)變曲線峰值較對(duì)照組(B)明顯減低、后移，各節(jié)段應(yīng)變曲線離散程度較大

本研究結(jié)果表明，HFpEF患者GAS較對(duì)照組減低，分析原因：①病理解剖顯示，HFpEF的組織學(xué)特征主要包括心肌肥大、心肌細(xì)胞損傷和細(xì)胞外基質(zhì)重構(gòu)，心肌肥大的主要原因是對(duì)心肌的機(jī)械刺激，而心肌纖維化可由體液因子釋放和微血管周圍炎癥引起[11]。心力衰竭患者心臟負(fù)荷長(zhǎng)期增加，心肌所受機(jī)械刺激加重，體液因子釋放增多，Titin蛋白減低，膠原的數(shù)量增加和分布異常，Ⅰ型與Ⅲ型膠原的比例失衡，膠原間的交聯(lián)增加，引起心肌細(xì)胞損傷、纖維化和微血管周圍炎癥，最終使得心肌運(yùn)動(dòng)功能受損。②左心室心肌由內(nèi)層縱向走行、中層環(huán)形走行和外層螺旋形走行的肌束纏繞構(gòu)成，收縮期縱向和圓周心肌縮短，徑向心肌增厚，由于縱向心肌纖維主要存在于心內(nèi)膜下，因此心肌縱向運(yùn)動(dòng)受損。同時(shí)，HFpEF患者左心室心肌增厚，耗氧量增加，纖維化加重，造成圓周方向運(yùn)動(dòng)減低。面積應(yīng)變整合了縱向與圓周兩個(gè)方向心肌運(yùn)動(dòng)變化而明顯減低，與孫璐等[12]的研究結(jié)果一致。另外，HFpEF組LVEDV和LVESV與對(duì)照組無(wú)明顯差異，提示左心室容量尚未發(fā)生顯著變化，且GAS與LVEF顯著相關(guān)，由此推測(cè)，雖然LVEF尚未減低，但HFpEF患者已存在早期心肌收縮功能減弱。

值得注意的是，僅研究期間，本研究HFpEF組中1例患者因循環(huán)衰竭死亡，2例LVEF進(jìn)行性減低，降至40%以下，進(jìn)展成為HFrEF而再次入院。國(guó)外流行病學(xué)研究表明，HFpEF患者的發(fā)病率和死亡率與HFrEF患者相似。截至目前，通過對(duì)HFrEF的深入研究明顯提高了患者生存率[13-14]；但因缺少早期明確診斷和積極有效治療，HFpEF患者的生存率仍無(wú)明顯提高[15]，針對(duì)HFpEF患者的不良預(yù)后，定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估顯得尤為重要[16-18]。

本研究的局限性：①研究時(shí)間較短，1年內(nèi)有1例患者死亡，未能對(duì)全部研究對(duì)象進(jìn)行長(zhǎng)期隨訪；②因3D-STI需拼接多個(gè)心動(dòng)周期的圖像，故未納入持續(xù)性心律失常患者；③3D-STI要求心內(nèi)、外膜邊界顯示清晰，未納入圖像質(zhì)量較差者。

綜上所述，GAS省時(shí)、敏感、準(zhǔn)確，可定量評(píng)估HFpEF患者早期左心室心肌收縮運(yùn)動(dòng)情況，有助于為臨床在HFpEF患者LVEF尚未減低時(shí)保護(hù)其心功能提供依據(jù)。