心肌綜合指數(shù)評價結(jié)直腸癌化療患者左心室功能的變化

劉奎燦 王臻 秦文娟 翟子敬 黃磊 馮佳 董珊珊 張彩云 郭雪婷 蘆桂林

石河子大學(xué)，石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科（新疆石河子832008）

結(jié)直腸癌已嚴(yán)重威脅到人類的健康，由于飲食習(xí)慣及結(jié)構(gòu)的改變、運動量的減少、肥胖、吸煙等不利因素，增加了結(jié)直腸癌的發(fā)病風(fēng)險［1］。目前，基于氟嘧啶的輔助化學(xué)療法可改善部分Ⅱ期及Ⅲ期結(jié)腸癌患者的生存率［1］。本院常用的化療方案是：mFOLFOX6（奧沙利鉑+5-氟尿嘧啶+亞葉酸鈣），此方案所致心臟毒性的報道并不少見［2-4］，但是心臟功能受損會影響結(jié)直腸癌患者的預(yù)后，因此很有必要在用藥期間及時評估并監(jiān)測心臟功能的變化。斑點跟蹤成像技術(shù)（speckle tracking imaging，STI）可以實時且獨立于角度跟蹤斑點的運動，因此可以更全面，更準(zhǔn)確地評估左心室的功能［5］。新指標(biāo)心肌綜合指數(shù)（myocardial composite index，MCI），結(jié)合了左心室心肌整體縱向應(yīng)變（global longitudinal strain，GLS）和左心室扭轉(zhuǎn)角度（left ventricular twist，LVtw），較全面地反映心肌力學(xué)的改變［6］。目前，尚未報道有關(guān)mFOLFOX6 化療方案致早期心臟功能改變的研究，故本研究旨在通過STI 及MCI 評價以mFOLOFX6 方案化療的患者化療前后心臟功能的變化。

1 資料與方法

1.1 一般資料收集在石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院病理確診為結(jié)直腸癌并接受mFOLFOX6方案化療的患者30 例，年齡37 ～64 歲，患者均知情同意并配合采集圖像，預(yù)計生存周期＞1 年，倫理號：2019-124-01，臨床試驗注冊號：ChiCTR-2000035226。mFOLFOX6 方案：第一天：奧沙利鉑100 mg/m2靜脈滴注2 h；第一天：亞葉酸鈣400 mg/m2靜脈滴注2 h；第一天：氟尿嘧啶400 mg/m2靜脈滴注2 h；上述藥物靜脈滴注結(jié)束后，氟尿嘧啶2 400 ～3 000 mg/m2持續(xù)靜脈輸注44 ～46 h。每14 天重復(fù)1 次，共化療12 次。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)患者需滿足以下所有標(biāo)準(zhǔn)：（1）心電圖未發(fā)現(xiàn)明顯異常；（2）未同期接受過放療；（3）肝腎功能、生化指標(biāo)未見明顯異常；（4）能夠堅持整個化療周期。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn)（1）年齡超過65 歲者；（2）有先天性心臟病、瓣膜??；有高血壓、冠心病、心衰等影響心功能的患者；LVEF ＜50 的患者；（3）化療藥物過敏；（4）之前使用過心臟毒性藥物的患者；（5）二維超聲、三維超聲圖像不清楚者。

1.4 儀器與方法

1.4.1 儀器羅氏combas601電化學(xué)發(fā)光免疫分析儀（上海）；GE Vivid E9 型超聲心動圖儀器（美國），配備二維探頭（M5S），三維探頭（4 V），擁有EchoPAC工作站，探頭頻率范圍約1.7 ～3.3 MHz，掃查深度：14 ～22 cm。

1.4.2 方法各受檢者分別于化療前（T0）、化療第1周期后（T1）、化療第6周期后（T6）和化療第12周期后（T12）的24 ～48 h 內(nèi)，靜脈采集血，采用電化學(xué)發(fā)光法cTnT測定含量，cTnT ＞14 pg/mL 為異常。

采血后讓患者進(jìn)行超聲心動圖的檢查，連接心電圖并取左側(cè)臥位，使用M5S 探頭，60 ～80 幀/s，通過M 型超聲心動圖在胸骨旁左心室長軸切面測量并記錄相關(guān)數(shù)值：左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）、左心室短軸縮短分?jǐn)?shù)（LVFS）、左心室舒張末期內(nèi)徑（LVEDd）、室間隔舒張末期厚度（IVSd）、左心室后壁舒張末期厚度（LVPWd）。

然后使用4V 探頭，進(jìn)入4D 模式，將幀頻調(diào)至患者最大心率的40%后，囑患者在呼氣末屏氣時采集心尖四腔切面水平的動態(tài)圖像（至少5 個心動周期），將動態(tài)圖像導(dǎo)出后進(jìn)行脫機分析。打開EchoPAC 工作站，將左心室心尖四腔切面的動態(tài)圖片導(dǎo)入工作站，進(jìn)入4D auto LVQ 模式，軟件會自動勾畫ROI 區(qū)，必要時手動調(diào)節(jié)勾畫心內(nèi)膜面，然后分析得出左心室各相關(guān)參數(shù)：整體面積應(yīng)變（GAS）、整體徑向應(yīng)變（GRS）、整體縱向應(yīng)變（GLS）、整體圓周應(yīng)變（GCS），左心室扭轉(zhuǎn)（LVtw）的參數(shù)值后，計算心肌綜合指數(shù)MCI=GLS×LVtw（單位：%×°）。所有數(shù)據(jù)均需測量2 次，取得均值。一位心臟超聲高年資醫(yī)生采集圖像，分別由另外兩名心臟超聲醫(yī)生獨立分析圖像，在不同時間對同一圖像進(jìn)行分析，結(jié)果取平均值進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。通過計算一名觀察者兩次與第二位觀察者測量的10 例隨機選擇患者的值之間的差異來評估觀察者之間的可重復(fù)性。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法使用SPSS 22.0 的統(tǒng)計分析軟件，連續(xù)計量資料用（）的方式表示，多組計量資料比較時使用單因素方差分析法，組間兩兩比較采用兩樣本t檢驗；使用GraphPad Prism8.0 并繪制散點圖后應(yīng)用Spearman 相關(guān)分析各參數(shù)之間的相關(guān)性；使用MedCalculate 繪制Bland-Altman spot及ROC 曲線，并計算了每個參數(shù)在ROC 曲線下的最大面積（AUC），并確定最佳截斷點，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。使用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）評估觀察者之間和觀察者內(nèi)部的可重復(fù)性。

2 結(jié)果

2.1 患者特征符合本研究納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)的患者共42 例，其中2 例因無法堅持整個化療周期而退出，7 例因圖像不清晰排除，3 例因嚴(yán)重的化療副作用而改變了化療方案，最終30例患者納入統(tǒng)計分析，年齡（50.2 ± 7.45）歲（范圍39 ～46 歲），男女比例為19∶11，所有患者未出現(xiàn)臨床心臟毒性。

2.2 常規(guī)超聲參數(shù)結(jié)果比較化療后與化療前組相比：IVSd、LVPWd 之間差異性均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），LVEDd 在T12 發(fā)生減低。與化療前組相比：結(jié)直腸癌患者化療末期LVEF、LVFS 略有降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），但數(shù)值仍都處于正常范圍內(nèi)。見表1。

表1 mFOLFOX6 化療前后左心室常規(guī)超聲心動圖測量參數(shù)比較Tab.1 Comparison of conventional echocardiography parameters of left ventricle before and after mFOLFOX6 chemotherapy x±s

2.3 各組3D-STE 參數(shù)結(jié)果比較（結(jié)果均為絕對值）各化療組的MCI、GAS、GLS 、LVtw 及GCS、GRS 的絕對值隨著化療藥物累積劑量的增加而隨之越來越低，尤其MCI 降低的非常顯著，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）；與T0相比T1的GLS、GAS、、LVtw、MCI出現(xiàn)下降，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），T12的GCS、GRS 發(fā)生減低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表2、圖1、2。

表2 FOLFOX 藥物化療前后左室收縮期三維參數(shù)比較Tab.2 Comparison of three-dimensional parameters of left ventricular systolic phase before and after FOLFOX drug chemotherapy±s

表2 FOLFOX 藥物化療前后左室收縮期三維參數(shù)比較Tab.2 Comparison of three-dimensional parameters of left ventricular systolic phase before and after FOLFOX drug chemotherapy±s

注：LVGLS（左室整體縱向應(yīng)變）；LVGAS（左室整體面積應(yīng)變）；LVGCS（左室整體圓周應(yīng)變）；LVGRS（左室整體徑向應(yīng)變）；LVtw（左心室扭轉(zhuǎn)角度）；MCI（心肌綜合指數(shù)）。與化療前比較，*P ＜0.05；與T1 比較；#P ＜0.05；與T6 比較；&P ＜0.05

分組LVGLS（%）LVGAS（%）LVGCS（%）LVGRS（%）LVtw（°）MCI（%×°）T0 21.23±2.01 31.00±2.50 22.00±2.69 44.16±6.27 14.35±1.89 303.36±40.14 T1 19.40±1.22*28.40±2.95*21.50±2.62 43.46±6.37 13.27±1.60*257.94±37.27*T6 18.36±1.60*#27.03±3.22*20.56±2.68*41.40±6.66 12.85±1.26*236.52±37.27*#T12 17.26±2.30*#&25.60±3.47*#19.50±2.86*#38.80±6.41*#11.46±1.31*#&198.73±38.96*#&F 值25.42 16.94 4.93 4.21 18.00 40.76 P 值＜0.001＜0.001 0.003 0.007＜0.001＜0.001

圖1 結(jié)直腸癌化療前、化療1 周期后、化療6 周期后、化療12 周期后牛眼圖GLS 變化對比Fig.1 Comparison of GLS changes in cattle′s eye chart before chemotherapy，after 1 cycle of chemotherapy，after 6 cycles of chemotherapy，and after 12 cycles of chemotherapy

圖2 結(jié)直腸癌化療前、化療1 周期后、化療6 周期后、化療12 周期后牛眼圖LVtw 變化對比Fig.2 Comparison of changes in LVtw before chemotherapy，after 1 cycle of chemotherapy，after 6 cycles of chemotherapy，and after 12 cycles of chemotherapy

2.4 各組患者血清cTnT 值的比較隨著mFOLFOX6 藥物累計劑量的增加，患者血清cTnT 的數(shù)值逐漸增大，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），但所有數(shù)值均在正常范圍內(nèi)（各位患者的血清cTnT 均＜14 pg/mL）。血清cTnT 指標(biāo)經(jīng)過12 個mFOLFOX6 循環(huán)后，從（3.67 ± 0.59）pg/mL 升至（8.73 ±0.54）pg/mL（P＜0.01）。見圖3。

圖3 各組患者血清cTnT 數(shù)值Fig.3 Serum cTnT values of patients in each group

圖4 結(jié)直腸癌化療患者左心室收縮期各參數(shù)ROC 曲線Fig.4 ROC curve of each parameter of left ventricular systolic period in colorectal cancer chemotherapy patients

表3 SD-STI 各應(yīng)變參數(shù)及MCI 的ROC 分析結(jié)果Tab.3 Strain parameters of SD-STI and ROC analysis results of MCI

2.5 化療患者左心室收縮期各參數(shù)ROC 曲線分析及對比患者左心室LVEF、GLS、GAS、GCS、MCI 及LVtw 的ROC 曲線見圖4，其中MCI、LVtw 及GLS、GAS 的AUC 均＞0.7。其中MCI 取261 為截斷值時，診斷mFOLFOX6 化療方案對結(jié)直腸癌患者左室心肌的隱匿性毒性的靈敏度為87.78%，特異度為83.33%，見表3。

2.6 結(jié)直腸癌化療患者血清cTnT 與LVEF、LVGLS、MCI之間的相關(guān)性分析LVEF與cTnT之間呈負(fù)相關(guān)（r=-0.233 6，P= 0.007 9），LVGLS 與cTnT之間呈負(fù)相關(guān)（r=-0.600 8，P＜0.000 1），MCI與cTnT之間呈負(fù)相關(guān)（r=-0.722 8，P＜0.000 1），其中MCI 與cTnT 之間的相關(guān)性更高（圖5）。

圖5 化療患者血清cTnT 與LVEF、LVGLS、MCI 之間的散點圖Fig.5 Scatter plots between serum cTnT and LVEF，LVGLS and MCI in chemotherapy patients

2.7 觀察者之間和觀察者內(nèi)部的差異觀察者之間的測量結(jié)果表明，GLS 的ICC = 0.897，LVtw 的ICC = 0.976；觀察者內(nèi)部測量顯示GLS 的ICC =0.955，LVtw 的ICC = 0.987。均具有良好的重復(fù)性（圖6）。

圖6 3D 參數(shù)中觀察者內(nèi)和觀察者間可靠性的Bland-Altman 分析Fig.6 Bland-Altman analysis of intra-observer and inter-observer reliability in 3D parameters

3 討論

氟尿嘧啶是與mFOLFOX6 方案的心臟毒性有關(guān)的抗代謝物，目前，已提出冠狀血管痙攣，內(nèi)皮損傷和心肌缺血是基于氟尿嘧啶類化療方案發(fā)生心臟毒性的機制［2］。其心臟毒性包括：冠脈血管痙攣，急性冠脈綜合征，心律不齊，心肌炎和心力衰竭［7］，在化療過程中患者自述出現(xiàn)了心悸以及胸悶、甚至心前區(qū)的突發(fā)疼痛［3］。所以，mFOLFOX6方案化療過程中的心臟毒性不可忽視，而且，有研究建議接受基于氟尿嘧啶的化療的患者密切監(jiān)測心臟毒性并增強心臟管理［8，21］，所以，應(yīng)及早的監(jiān)測心臟功能的變化，可為臨床用藥或更改化療方案提供一些有價值的建議。超聲心動圖所提供左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）被廣泛用于識別癌癥治療相關(guān)的心臟功能障礙，LVEF 的降低主要是檢測出明顯的左心室功能不全［9］，但是，這為時已晚，而且無法逆轉(zhuǎn)正在進(jìn)行的變化的臨床過程，提示需要更敏感的參數(shù)來早期發(fā)現(xiàn)心臟損害［10］，如今，斑點跟蹤成像技術(shù)已用于觀察心臟功能障礙和化療相關(guān)的心肌損害，而且3D-STE 應(yīng)變參數(shù)具有潛在的診斷優(yōu)勢，3D-STE 在定量應(yīng)變和左心室體積方面可能具有更高的準(zhǔn)確性，盡管時間分辨率和圖像質(zhì)量可能會限制3D STE 的可行性，但已注意到3D STE 的測量可重復(fù)性［11］。同樣的，在本研究中發(fā)現(xiàn)3D-STE 各參數(shù)之間的可重復(fù)性較為良好。

在本研究中，三維應(yīng)變參數(shù)GLS、GAS、MCI、LVTw 在首個化療周期后便發(fā)生了降低，隨著mFOLFOX6 藥物累積劑量的增加，左心室MCI、GLS、GAS、GCS、GRS、LVtw 參數(shù)下降的更加明顯，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01），其中MCI 的下降程度最為顯著。而常規(guī)超聲參數(shù)LVEF 在化療后期才發(fā)生了降低，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），但數(shù)值仍處于正常范圍內(nèi)。LVEF 是基于體積的測量與通過心肌變形直接測量心肌運動存在根本的區(qū)別，并且這些測量的可靠性和準(zhǔn)確性也有所不同［12］。與其他研究一樣［13］，本研究已經(jīng)顯示了從STE 衍生出的應(yīng)變參數(shù)在識別癌癥治療后具有正常LVEF 的患者的心肌變化中的潛在價值［6，12］。

有研究［4］表明，氟尿嘧啶類藥物心臟毒性多發(fā)生于首個化療周期，通常在給藥后72 h 內(nèi)，故本研究將患者第一個化療周期后的心臟超聲數(shù)值納入作為其中一個分組進(jìn)行對比，而本研究結(jié)果證實，化療第一周期GLS、GAS、MCI、LVtw 相比于化療前數(shù)值便已經(jīng)出現(xiàn)下降。由于mFOLFOX6 化療方案屬于短時間內(nèi)高劑量持續(xù)灌注氟尿嘧啶類藥物的化療方案，上述參數(shù)的減低提示在大劑量輸注mFOLFOX6 藥物后，對心肌造成了損傷。原因可能是心內(nèi)膜首先受到心內(nèi)血液的沖擊，因此，在第一時間化療藥物的毒性作用會發(fā)生于心臟的心內(nèi)膜面，而氟尿嘧啶類藥物能夠破壞內(nèi)皮細(xì)胞，并直接對心肌細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用，而且還會使冠狀動脈痙攣收縮，對冠狀動脈的微循環(huán)產(chǎn)生一定的影響［14］，心內(nèi)膜下心肌主要為縱行心肌纖維，縱行纖維數(shù)量占優(yōu)勢，因此心肌的縱向運動是左室收縮功能中起到主導(dǎo)作用，GLS 可反應(yīng)心肌纖維的縱向運動，而心內(nèi)膜下纖維被認(rèn)為最容易因缺血或毒性而受損［15］，GAS 是基于縱向與環(huán)向應(yīng)變參數(shù)導(dǎo)出的同一心動周期中心內(nèi)膜面的面積變化率［16］，所以，在首個化療周期后患者的GLS、GAS出現(xiàn)小幅減低。但是此時GCS 雖低于化療前組，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），可能是由于藥物造成心臟收縮功能損害局限于心內(nèi)膜下還沒有侵及環(huán)形肌層。

隨著藥物累積劑量的增加，即便是LVEF 還在正常范圍內(nèi)，三維應(yīng)變數(shù)值均發(fā)生明顯的降低，其中MCI 的下降程度更加明顯。心肌綜合指數(shù)MCI作為一個新指標(biāo)，其綜合了GLS 及LVtw，能夠更全面的反應(yīng)心臟整體收縮功能的變化，心臟作為一個復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，每一次收縮伴隨著各層心肌的縱向、圓周的縮短，徑向的增厚，還包括基底部順時針及心尖逆時針方向的旋轉(zhuǎn)引起的心肌的扭轉(zhuǎn)，這種扭轉(zhuǎn)運動或扭轉(zhuǎn)歸因于心外膜和心內(nèi)膜螺旋心肌纖維對之間的相互作用［17］，而心肌綜合指數(shù)恰好將心肌整體縱向的應(yīng)變與心室扭轉(zhuǎn)的角度綜合起來，更全面的評估早期化療藥物對心肌的損害，這與MORNOS 的研究結(jié)果相似［6］。MEHTA等［18］建議將心肌應(yīng)變與心臟生物標(biāo)志物升高相結(jié)合，對心血管毒性的預(yù)測性比單獨使用更高。在本研究中，MCI 在LVEF 保持在正常范圍內(nèi)的化療患者中下降明顯，隨著化療藥物累積劑量的增加，血清cTnT 的數(shù)值逐漸增加，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，即便是所有患者在整個化療過程中沒有明顯的心肌毒性的表現(xiàn)，可能慮心肌在損傷早期具有代償?shù)哪芰?，MCI 與血清cTnT 之間的相關(guān)性（r=-0.722 8）明顯高于LVEF 與cTnT 之間的相關(guān)性（r=-0.233 6），同樣也高于GLS 與cTnT 之間的相關(guān)性（r=-0.600 8）。本研究的各參數(shù)ROC 曲線結(jié)果顯示：MCI 的曲線下面積（0.903）最大，它超越了被認(rèn)為是評估心臟早期損傷最敏感的指標(biāo)GLS（0.838），因此，MCI 可以被用作一種更綜合的、更反應(yīng)化療過程中左室心肌力學(xué)特征改變的參數(shù)，評估亞臨床心臟的損傷［19］。張艷等［20］研究表明：ROC 曲線中，MCI 的敏感度（98.3%）最高，LVtw 特異度（75.7%），在評價左心室功能時，MCI、LVtw 可以作為敏感參數(shù)。

本研究的局限性：（1）未進(jìn)行長期隨訪，MCI是否能夠成為化療患者生存率的預(yù)測指標(biāo)；（2）未分析mFOLFOX6 方案對心肌各節(jié)段的影響；（3）在進(jìn)行圖像分析判讀時，人為主觀操作的準(zhǔn)確性；（4）本研究的樣本量相對較?。唬?）客觀影響因素：存在患者的個體差異；因追蹤技術(shù)要求高質(zhì)量圖像，導(dǎo)致較多患者無法獲取清晰的圖像，可能會限制結(jié)果的外推性。

斑點追蹤能夠早期發(fā)現(xiàn)以mFOLFOX6 化療的結(jié)直腸癌患者未見明確臨床癥狀的隱匿性心肌損害，為臨床醫(yī)生及早的提供患者心功能變化的程度，其中MCI 是較為敏感的觀測指標(biāo)。