速度向量成像技術(shù)對(duì)肺動(dòng)脈高壓患者右心室收縮功能及同步性的評(píng)估

高海葉，鄧愛(ài)云，王小娟，彭芮，劉天蕊，張璐，張艷，任鳳霞，安玉瓊

肺動(dòng)脈高壓（PAH）是一組臨床常見(jiàn)的癥狀，隨著肺血管阻力增加、肺動(dòng)脈壓升高，右心負(fù)荷不斷增大，導(dǎo)致右心功能逐漸下降，最終引起右心功能衰竭[1]。速度向量成像技術(shù)是一種用來(lái)分析右心室心肌收縮功能的新技術(shù)[2]，可評(píng)估PAH患者的右心室功能[3]。但較少有超聲心動(dòng)圖研究對(duì)PAH患者右心室的收縮同步性進(jìn)行評(píng)估。本研究應(yīng)用速度向量成像技術(shù)來(lái)評(píng)估PAH患者的右心室收縮同步性及應(yīng)用三維超聲心動(dòng)圖對(duì)右心室收縮功能進(jìn)行評(píng)估，以期為臨床應(yīng)用提供新的方法。

1 資料與方法

研究對(duì)象：選擇2017年3月至2017年11月在蘭州大學(xué)第一醫(yī)院心臟中心確診的84例PAH患者，其中女性40例，男性44例，平均年齡（49.32±18.23）歲；單純房間隔缺損38例，單純動(dòng)脈導(dǎo)管未閉4例，慢性阻塞性肺氣腫15例，原因不明者27例。依據(jù)肺動(dòng)脈收縮壓（PASP）將PAH患者分為輕度組21例（PASP 30～50 mmHg，1 mmHg=0.133 kPa）、中度組34例（PASP 50～70 mmHg）、重度組29例（PASP≥70 mmHg）。納入標(biāo)準(zhǔn)： PASP≥30 mmHg（PASP=三尖瓣反流峰值壓差+右心房壓；使用美國(guó)超聲心動(dòng)圖學(xué)會(huì)指南估測(cè)右心房壓[4]）、左心室射血分?jǐn)?shù)＞50%、心電圖顯示為竇性心律者。排除標(biāo)準(zhǔn)：排除肺動(dòng)脈狹窄、右心室流出道梗阻、三尖瓣病變、右心室心肌病變、右心室心肌梗死、右心室安裝起搏器、凝血功能障礙者以及因肺內(nèi)氣體干擾顯像效果、心內(nèi)傳導(dǎo)系統(tǒng)異常如心房顫動(dòng)、房室阻滯、完全性右束支阻滯等影響測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的患者。同時(shí)將27例年齡和性別匹配、無(wú)心血管疾病和PAH的健康人作為對(duì)照組。

實(shí)時(shí)三維和二維超聲心動(dòng)圖圖像采集：所有受試者均給予實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖檢查，采用SIEMENS ACUSON S2000彩色超聲診斷儀（西門(mén)子，德國(guó)）進(jìn)行檢查，受試者左側(cè)臥位，在安靜狀態(tài)下測(cè)量，常規(guī)方法連接肢體導(dǎo)聯(lián)心電圖，采用4V1c探頭（頻率1～4 MHz）進(jìn)行二維灰階圖像的采集，幀頻為40～50幀，置于患者的心尖部進(jìn)行掃描。三維圖像的采集，受試者左側(cè)臥位，在安靜狀態(tài)下測(cè)量，常規(guī)方法連接肢體導(dǎo)聯(lián)心電圖，采用4Z1c三維矩陣探頭（1.75～4.25 MHz）進(jìn)行三維圖像的采集，容積幀頻＞20 幀/s，置于患者的心尖部進(jìn)行掃描，開(kāi)始全容積成像-4D模式，并連續(xù)采集三個(gè)心動(dòng)周期的心尖四腔視圖。

數(shù)據(jù)分析：根據(jù)二維圖像，使用Syngo.via 速度向量成像軟件圖像處理工作站進(jìn)行處理，心內(nèi)膜描記自右心室游離壁的三尖瓣環(huán)處依次到心尖部、室間隔三尖瓣環(huán)處，可得到右心室游離壁及室間隔6節(jié)段的應(yīng)變、應(yīng)變率值，選取每一心動(dòng)周期中收縮期最大值作為應(yīng)變、應(yīng)變率的收縮期峰值，所有數(shù)據(jù)測(cè)量3次，取平均值，作為最終結(jié)果，對(duì)6個(gè)節(jié)段的應(yīng)變、應(yīng)變率取平均值，得到右心室整體應(yīng)變、應(yīng)變率。測(cè)量QRS波頂點(diǎn)到每一節(jié)段應(yīng)變、應(yīng)變率的收縮期峰值時(shí)間，記錄為收縮達(dá)峰時(shí)間,并計(jì)算右心室應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差、應(yīng)變率達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差，評(píng)估患者右心室同步性。應(yīng)用三維探頭，進(jìn)入全容積成像模式，開(kāi)啟4D RV-function分析軟件，手動(dòng)確定三尖瓣、二尖瓣和心尖水平，勾畫(huà)收縮末期和舒張末期右心室內(nèi)膜邊界、三尖瓣環(huán)邊界，在機(jī)分析軟件計(jì)算出右心室舒張末期容積（RVEDV）、右心室收縮末期容積（RVESV）、右心室每搏量（RVSV）及右心室射血分?jǐn)?shù)（RVEF）、并以體表面積標(biāo)化（BSA）,得到三維右心室舒張末期容積指數(shù)（RVEDVI）和三維右心室收縮末期容積指數(shù)（RVESVI）。

統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：用SPSS 24.0統(tǒng)計(jì)軟件分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差s）來(lái)表示，用單因素方差A(yù)NOVA分析進(jìn)行組間均數(shù)比較，多重兩兩比較使用LSD法，相關(guān)性分析使用Pearson相關(guān)性分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

各組受試者右心室三維超聲心動(dòng)參數(shù)測(cè)量結(jié)果比較（表1）：與對(duì)照組受試者比較，PAH患者的RVEDVI和RVESVI均明顯增加，RVEF和RVSV均明顯降低（P均＜0.05）。隨著PAH加重，輕度組、中度組、重度組的RVEDVI和RVESVI逐漸增加，RVEF和RVSV逐漸降低，組間兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）；除了輕度組與對(duì)照組的RVEDVI差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外，PAH三個(gè)組的其他各指標(biāo)與對(duì)照組間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。

表1 各組受試者右心室三維超聲心動(dòng)圖參數(shù)測(cè)量結(jié)果比較

表1 各組受試者右心室三維超聲心動(dòng)圖參數(shù)測(cè)量結(jié)果比較

注：RVEDVI：右心室舒張末期容積指數(shù)；RVESVI：右心室收縮末期容積指數(shù)；RVEF：右心室射血分?jǐn)?shù)；RVSV：右心室每搏輸出量。與對(duì)照組比較*P＜0．05；與輕度組比較△P＜0．05；與中度組比較▲P＜0．05

項(xiàng)目 對(duì)照組 (n=27) 肺動(dòng)脈高壓患者 (n=84) F值輕度組 (n=21) 中度組 (n=34) 重度組 (n=29)RVEDVI (ml/m2) 57．43±14．15 58．35±13．16 79．13±19．79*△ 91．93±33．54*△▲ 10．19 RVESVI (ml/m2) 23．57±2．13 32．73±8．23* 48．19±12．42*△ 58．86±22．31*△▲ 24．04 RVEF (%) 0．45±0．04 0．41±0．06* 0．38±0．03*△ 0．33±0．06*△▲ 78．17 RVSV (ml) 54．53±18．87 46．46±15．53* 38．06±12．41*△ 29．97±9．19*△▲ 14．45

各組受試者右心室整體應(yīng)變、應(yīng)變率以及右心室收縮同步性比較（圖1、表2）：輕度組、中度組、重度組與對(duì)照組比較，右心室整體應(yīng)變均明顯減低（P均＜0.05），且隨著PAH加重，右心室整體應(yīng)變逐漸減低，但中度組與輕度組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），重度組與輕度組、中度組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。右心室整體應(yīng)變率方面，中度組、重度組與對(duì)照組比較，重度組與輕度組、中度組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。右心室應(yīng)變、應(yīng)變率達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差比較，對(duì)照組應(yīng)變、應(yīng)變率曲線一致性良好，隨PAH加重，應(yīng)變、應(yīng)變率曲線一致性變差，出現(xiàn)了曲線波峰的紊亂，部分節(jié)段出現(xiàn)了波峰提前的現(xiàn)象。隨著PAH加重，右心室應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差延長(zhǎng)；中度組、重度組分別與對(duì)照組、輕度組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。隨著PAH加重，右心室應(yīng)變率達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差延長(zhǎng)；輕度組、中度組、重度組與對(duì)照組比較，重度組與輕度組、中度組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均 ＜0.05）。

右心室收縮同步性與右心室收縮功能及PASP的相關(guān)性：Pearson相關(guān)性分析顯示，右心室應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差與PASP呈正相關(guān)（r=0.324，P=0.000），與右心室整體應(yīng)變（r=-0.292，P=0.003）、右心室整體應(yīng)變率（r=-0.245，P=0.014）、RVEF（r=-0.509，P=0.000）呈負(fù)相關(guān)。右心室應(yīng)變率達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差與PASP呈正相關(guān)（r=0.429，P=0.000），與右心室整體應(yīng)變（r=-0.534，P=0.000）、右心室整體應(yīng)變率（r=-0.331，P=0.000）、RVEF（r=-0.391，P=0.000）呈負(fù)相關(guān)。

圖1 各組受試者三維超聲心動(dòng)圖右心室6節(jié)段應(yīng)變曲線

表2 各組受試者右心室整體應(yīng)變、右心室整體應(yīng)變率、右心室應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差、右心室應(yīng)變率達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差比較

3 討論

PAH導(dǎo)致右心功能不全的患者會(huì)出現(xiàn)右心房負(fù)荷過(guò)重及功能障礙。PAH患者的右心房橫徑明顯擴(kuò)張。右心室游離壁增厚也是右心室收縮壓升高的一個(gè)比較明顯的指標(biāo)。歐洲心臟病學(xué)會(huì)指南指出，右心室游離壁厚度＞5 mm提示其增厚[5]。右心室前壁厚度與右心導(dǎo)管測(cè)得的肺動(dòng)脈壓力有著良好的相關(guān)性[6]。PAH患者右心室后負(fù)荷增加，為了維持其功能，右心室就會(huì)出現(xiàn)初始補(bǔ)償適應(yīng)性反應(yīng)，于是心肌細(xì)胞快速肥大；這種初始補(bǔ)償反應(yīng)的特征是右心室肥大，以增強(qiáng)右心室心肌收縮性；右心室射血分?jǐn)?shù)的保留是一種代償性機(jī)制，這種代償狀態(tài)通常呈進(jìn)行性惡化，致使右心室肥大、收縮能力進(jìn)行性下降、心腔擴(kuò)大、射血分?jǐn)?shù)顯著降低[7]。這一過(guò)程造成心肌受損或應(yīng)激反應(yīng)，隨著疾病的進(jìn)展會(huì)出現(xiàn)右心室功能不全，包括收縮和和舒張功能障礙；當(dāng)右心室收縮功能障礙時(shí)，可出現(xiàn)低心排出量、低血壓，進(jìn)而造成循環(huán)衰竭、心肌缺血。

有研究證實(shí)，右心室壁由多層肌纖維構(gòu)成，包括與房室溝平行的環(huán)形肌纖維和心內(nèi)膜下的縱行肌纖維；環(huán)形肌纖維拉動(dòng)心肌短軸方向的環(huán)形、扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，縱行肌纖維則拉動(dòng)房室環(huán)沿長(zhǎng)軸方向運(yùn)動(dòng)[8]。右心室射血功能主要由長(zhǎng)軸方向的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成，因此，在研究PAH患者右心室功能及收縮同步性時(shí)，沿長(zhǎng)軸方向運(yùn)動(dòng)及機(jī)械收縮同步性等可以較準(zhǔn)確地反應(yīng)右心室功能的改變。

右心室心肌纖維呈串聯(lián)排列、肌肉較少、容積與表面積比值小，因此順應(yīng)性好、收縮能力差、對(duì)容量負(fù)荷耐受性較好，但是對(duì)壓力負(fù)荷特別敏感，壓力負(fù)荷是影響右心室的主要因素[9]，PAH患者右心室壓力負(fù)荷進(jìn)行性加重，因此，對(duì)右心室的評(píng)估主要是研究其在壓力負(fù)荷下的功能改變，本研究主要關(guān)注這一方面。既往研究表明，PAH患者右心室內(nèi)失同步性的機(jī)制可能與心肌肥厚造成相對(duì)心內(nèi)膜下缺血或與心肌電機(jī)械耦聯(lián)失衡有關(guān)，PAH可造成右冠狀動(dòng)脈儲(chǔ)備能力下降，致心肌收縮功能下降[10-12]。本研究中PAH患者的右心室收縮功能下降，且隨PAH加重而逐漸降低；右心室游離壁及室間隔整體應(yīng)變、應(yīng)變率均下降，隨PAH加重呈逐漸降低趨勢(shì)；RVEF及RVSV減小，且隨PASP增高呈減低趨勢(shì)；右心室容積指數(shù)增加，且隨PASP增高呈增加趨勢(shì)。

本研究還表明，隨著PASP進(jìn)行性升高，右心室各節(jié)段應(yīng)變、應(yīng)變率達(dá)峰時(shí)間變得不一致，部分節(jié)段出現(xiàn)了應(yīng)變、應(yīng)變率達(dá)峰時(shí)間提前的現(xiàn)象，隨著PAH加重，右心室壁各節(jié)段達(dá)峰時(shí)間的不一致性程度更加明顯，在速度向量成像應(yīng)變、應(yīng)變率曲線上，表現(xiàn)為應(yīng)變、應(yīng)變率減低的室壁心肌節(jié)段收縮達(dá)峰波時(shí)間明顯提前，達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差也相應(yīng)延長(zhǎng)，即出現(xiàn)了右心室失同步性，這可能與PAH使心肌纖維化、心肌纖維化減低心內(nèi)膜下的血流儲(chǔ)備從而導(dǎo)致局部心肌的變形能力降低有關(guān)，這與既往通過(guò)心肌收縮達(dá)峰時(shí)間對(duì)收縮同步性進(jìn)行定量評(píng)估的研究結(jié)果一致[13]。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，右心室心肌缺血可能是PAH的常見(jiàn)特征之一；右心室高壓引起的急性右心室衰竭可通過(guò)升高中心主動(dòng)脈壓達(dá)到逆轉(zhuǎn)，后者增加了右心室冠狀動(dòng)脈灌注壓，這種現(xiàn)象可能引起心內(nèi)膜下心肌缺血改變；此外，心內(nèi)膜下缺血引起心室節(jié)段收縮期達(dá)峰時(shí)間的不同程度的提前[14]，本研究結(jié)果也與之一致，這也是本研究可靠性的一個(gè)有力證據(jù)。同時(shí)，有研究表明，右心室壓力負(fù)荷增加會(huì)導(dǎo)致心室內(nèi)傳導(dǎo)延遲造成收縮不同步[15]。所以PAH患者右心室心肌纖維化造成的相對(duì)心內(nèi)膜下缺血或心肌電機(jī)械耦聯(lián)失衡共同導(dǎo)致右心室內(nèi)收縮不同步。

本研究還顯示，右心室應(yīng)變、應(yīng)變率達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差與PASP及右心室整體應(yīng)變、右心室整體應(yīng)變率、RVEF有著很好的相關(guān)性，所以速度向量成像技術(shù)聯(lián)合實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖可以對(duì)PAH患者的右心室收縮功能及同步性進(jìn)行評(píng)估。盡管肺血管系統(tǒng)變化是PAH的主要原因，但癥狀的嚴(yán)重程度和生存與RV功能密切相關(guān)，右心衰竭是PAH患者的主要死亡原因[16]。PAH早期的臨床癥狀比較隱匿，癥狀出現(xiàn)的時(shí)候由于肺的各級(jí)血管已出現(xiàn)重構(gòu)并逐漸閉塞，藥物干預(yù)已基本沒(méi)有價(jià)值了，臨床上死亡率比較高[17]。PAH患者的右心室應(yīng)變、應(yīng)變率、應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差，應(yīng)變率達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差在PAH早期就與健康對(duì)照組有差異，并且這些指標(biāo)在PAH疾病進(jìn)展的不同階段也是有差異的。近年來(lái)，臨床醫(yī)生對(duì)于各種原因引起的右心衰竭患者的診療、評(píng)估都離不開(kāi)對(duì)右心功能的詳細(xì)分析[18]。如果能將右心功能檢查常規(guī)應(yīng)用于可疑PAH患者的篩查以及病情評(píng)估中，就能針對(duì)不同程度的PAH患者制定相應(yīng)的診療方案，從而對(duì)疾病進(jìn)行早期干預(yù)，使更多的患者受益。

本研究沒(méi)有探索速度向量成像技術(shù)與臨床電生理檢查聯(lián)合評(píng)估右心室不同步和對(duì)臨床結(jié)局的影響，也沒(méi)有與PAH患者早期特異性臨床實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)進(jìn)行聯(lián)合評(píng)估，未來(lái)需要在這一方面進(jìn)一步研究。另外，本研究樣本量偏小，需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量,對(duì)不同原因引起的右心室壓力負(fù)荷改變導(dǎo)致的PAH患者右心室整體功能變化進(jìn)行探索。