超聲心肌做功評價左室收縮功能的臨床研究進展

王 巖，薛 莉

（哈爾濱醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院心血管超聲科，哈爾濱150001）

0 引言

對于心臟疾病的檢查診斷，超聲心動圖檢查具有無創(chuàng)便捷、費用低、可重復(fù)等優(yōu)點。常規(guī)超聲心動圖可以實時直觀地顯示心臟結(jié)構(gòu)和室壁運動情況，臨床最常用M型法和雙平面Simpson法測量得到的左室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)來評估左室的收縮功能，但當左室容量負荷以及心臟幾何形態(tài)發(fā)生改變時其缺乏準確性，對早期心肌無癥狀性受損的左室收縮功能障礙的診斷存在一定困難[1-4]。二維斑點追蹤超聲心動圖(2D speckle tracking echocardiography，2D-STE)是近年來發(fā)展起來的可以定量分析評估心肌功能的新技術(shù)[5]，克服了角度依賴性，被廣泛地應(yīng)用于檢查診斷各種心臟疾病。隨著斑點追蹤技術(shù)的不斷發(fā)展，超聲對于心臟功能的診斷價值有了進一步的提升。心肌做功(myocardial work，MW)是基于2D-STE進一步得到的定量評價左室收縮功能的新指標，其考慮了后負荷對于左室收縮功能的影響[6-8]，較測量整體縱向應(yīng)變(global longitudinal strain，GLS)更能客觀地反映左室心肌力學功能。臨床初步研究發(fā)現(xiàn)，在冠心病、高血壓、心肌病等疾病診斷治療中均可發(fā)現(xiàn)無創(chuàng)測量的MW各參數(shù)的顯著變化。Edwards等[9]、Boe等[10]和Galli等[11]的研究證明測量整體做功指數(shù)(global work index，GWI)比測量GLS能更敏感地檢測和診斷冠心病及其他心臟疾病，表明MW參數(shù)對左室收縮功能的評估優(yōu)于應(yīng)變參數(shù)和其他方法[8]，在準確診斷心臟疾病和療效隨訪方面體現(xiàn)了其巨大的獨特的應(yīng)用價值。本文將對目前MW評價左室功能的臨床研究進展加以綜述。

1 MW參數(shù)及測量方法

評價左室MW的參數(shù)包括[12-13]：有效功(constructive work，CW)，為收縮期心肌縮短與等容舒張期心肌延長做功之和；無效功(waste work，WW)，為在收縮期心肌延長和等容舒張期心肌縮短做功之和；心肌工作效率(myocardial work efficiency，MWE)，計算方法為CW/(CW+WW)×100%，反映心動周期中機械能消耗的效率；心肌做功指數(shù)(myocardial work index，MWI)，為心肌從二尖瓣閉合到二尖瓣開放時間段內(nèi)做的總功。

Urheim等[14]的研究表明，區(qū)域心肌做功指數(shù)(regional myocardial work index，RMWI)可以通過心肌應(yīng)變結(jié)合有創(chuàng)測量的左室腔內(nèi)壓力(代替區(qū)域心室壁應(yīng)力)構(gòu)建的壓力-應(yīng)變回路產(chǎn)生的左室壓力-應(yīng)變環(huán)(left ventricular pressure-strain loop，LVPSL)面積來估算。與已知的壓力-容積環(huán)相似，LVPSL面積反映了局部心肌工作耗氧量和代謝需求，但受到有創(chuàng)測量的限制。Cauwenberghs等[15]發(fā)現(xiàn)，MWI可由肱動脈袖帶血壓替代有創(chuàng)測量的左室壓力來構(gòu)建的LVPSL面積得到[7，12]，如圖1所示[13]。這種無創(chuàng)LVPSL可由超聲機器及工作站內(nèi)置的MW算法自動計算得到，并最終獲取整體和局部各MW參數(shù)值，如圖2所示[16]。通過肱動脈袖帶血壓構(gòu)建的LVPSL面積，從心肌力學上實現(xiàn)了對左室收縮功能的無創(chuàng)評估，且由于受損心肌與正常心肌在收縮同步性及方向性上的差異會導(dǎo)致LVPSL的旋轉(zhuǎn)方向不同，故LVPSL的方向可以用來區(qū)分心肌主動收縮和被動收縮，對評價左室收縮功能具有重要價值。

圖1 獲取MW參數(shù)的操作方法[13]

圖2 二維超聲心動圖測定MW參數(shù)[16]

Russell等[7]和Hubert等[17]的研究證實了無創(chuàng)測量的左室壓力和有創(chuàng)測量的左室壓力的LVPSL具有良好的一致性和相關(guān)性。Russell等[7]還發(fā)現(xiàn)LVPSL無創(chuàng)測量MW參數(shù)的方法與有創(chuàng)測量MW和直接測量MW吻合良好，且能客觀地反映心肌代謝。Manganaro等[16，18]研究獲得了健康志愿者各MW參數(shù)的正常值，并發(fā)現(xiàn)無創(chuàng)測量的MW指標與常規(guī)心室收縮功能參數(shù)和應(yīng)變參數(shù)間有良好的相關(guān)性。表明應(yīng)用無創(chuàng)MW參數(shù)評估左室收縮功能是可行且可靠的，值得臨床加以研究及驗證。

2 MW在評估左室收縮功能中的臨床研究進展

2.1 冠心病

Edwards等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在無局部室壁運動異常和保留LVEF的患者中，整體有效功(global constructive work，GCW)在預(yù)測顯著的冠心病方面優(yōu)于GLS。唐莎等[19]發(fā)現(xiàn)有節(jié)段性室壁運動異常的冠心病患者，其GWI、GCW、整體做功效率(global work efficiency，GWE)和整體無效功(global waste work，GWW)均可較好地反映和評估其左室收縮功能的改變。

崔存英等[20]對冠心病患者進行冠狀動脈旁路移植術(shù)后的MWI定量評價。與健康對照組相比，患者術(shù)前、術(shù)后1個月及3個月的GWI、GCW、GWE均降低，GWW升高；術(shù)后1個月與術(shù)前相比各MW參數(shù)無明顯變化，而術(shù)后3個月的GWI和GWE比術(shù)前增高；術(shù)后3個月的GWI、GCW、GWE比術(shù)后1個月時增高。研究結(jié)果表明，MW參數(shù)為定量評估冠狀動脈旁路移植術(shù)后患者的左室收縮功能提供了一個有效方法，可以檢測到術(shù)后患者左室收縮功能的改善，對準確評估患者術(shù)后左室收縮功能的逐漸恢復(fù)情況具有敏感性。

2.1.1 非ST段抬高型心肌梗死

Boe等[10]研究發(fā)現(xiàn)RMWI在檢測非ST段抬高型心肌梗死患者是否發(fā)生急性冠狀動脈閉塞(acute coronary occlusion，ACO)方面明顯優(yōu)于GLS和LVEF，具有更高的敏感度和特異度，可以通過存在一個區(qū)域的RMWI降低篩選ACO患者。在區(qū)域應(yīng)變受損的患者中，輸入收縮壓的高低會影響LVPSL的MWI變化，收縮壓較高，MWI值也隨之增高，從而預(yù)測ACO發(fā)生的可能性小。該研究表明MWI能夠進行準確的ACO風險評估，可以作為一個重要的參考指標及時篩選出需要進一步治療的患者。

2.1.2 ST段抬高型心肌梗死

Lustosa等[21]研究了ST段抬高型心肌梗死患者經(jīng)皮冠狀動脈介入治療術(shù)后左室重構(gòu)患者與無左室重構(gòu)患者的MW參數(shù)，發(fā)現(xiàn)左室重構(gòu)患者的GWI、GCW和GWE減低程度均高于無左室重構(gòu)患者，但GWW明顯增加。且Lustosa等[22]評估了出院前記錄的患者整體和病變區(qū)域局部左室MW數(shù)據(jù)對術(shù)后3個月左室重構(gòu)的預(yù)測價值，進一步研究發(fā)現(xiàn)，左室重構(gòu)患者的整體和病變區(qū)域MW明顯較低，在初次接受經(jīng)皮冠狀動脈介入治療和藥物治療的患者中，出院前病變區(qū)域的MW與早期左室重構(gòu)獨立相關(guān)。心肌梗死后，左室重構(gòu)患者整個左室擴張和形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，此時形變的左室心肌運動已經(jīng)不能完全有助于射血，表現(xiàn)出GWW明顯增加和GWI、GCW與GWE明顯減低，表明MW參數(shù)可以準確地檢測到發(fā)生左室重構(gòu)心肌的收縮功能異常，其可為預(yù)測ST段抬高型心肌梗死后左室重構(gòu)提供重要的信息。

2.2 心力衰竭

2.2.1 診斷與預(yù)后評估

Mahdiui等[12]發(fā)現(xiàn)心肌梗死患者和射血分數(shù)下降的心力衰竭(heart failure with reduced ejection fraction，HFrEF)患者左室GWE顯著降低。李亞南等[23]的研究根據(jù)LVEF的不同將慢性心力衰竭患者分為射血分數(shù)保留的心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF)組與HFrEF組，發(fā)現(xiàn)2組患者的GWI、GCW和GLS均較健康對照組明顯減低，且HFrEF組與健康對照組相比GWW增高、GWE減低；HFrEF組較HFpEF組的GWI、GCW、GWE及GLS減低，GWW增高。研究表明對于慢性心力衰竭患者評估其左室MW參數(shù)可以有效反映左室收縮功能，為診斷慢性心力衰竭患者及評估預(yù)后提供了新的方式。

及時確診心力衰竭和判斷不良預(yù)后是確保患者得到及時和充分治療的重要因素。Hedwig等[24]研究發(fā)現(xiàn)GWI與已知心力衰竭預(yù)后標志物相關(guān)。GWI＜500 mmHg%(1 mmHg=133．32 Pa)是LVEF嚴重下降、運動能力極低、利鈉肽顯著升高的預(yù)測因子，提示預(yù)后不良。Wang等[25]的研究進一步發(fā)現(xiàn)，對于LVEF≤40%的患者，GWI提高了GLS、LVEF等參數(shù)對心力衰竭患者不良后果風險的預(yù)測價值，低于750 mmHg%的左室GWI臨界值預(yù)示著出現(xiàn)死亡的風險顯著增大。表明在HFrEF患者中，GWI比LVEF和GLS提供了更多關(guān)于死亡風險的預(yù)后信息。

2.2.2 療效評估

在評價心力衰竭患者的療效方面，Przewlocka-Kosmala等[26]研究了HFpEF患者的GLS和MW參數(shù)與運動能力對螺內(nèi)酯反應(yīng)的關(guān)系，將HFpEF患者分為對照組和螺內(nèi)酯治療組，對照組給予安慰劑。隨訪時發(fā)現(xiàn)，螺內(nèi)酯治療組6個月運動能力的增加與GCW的增加變化獨立相關(guān)，但與GLS無相關(guān)性。表明在HFpEF患者中，GCW作為對左室收縮反應(yīng)的衡量指標比GLS更能決定左室的運動能力。Gon?alves等[27]研究評價了纈沙坦治療對心力衰竭患者左室MW參數(shù)的影響。發(fā)現(xiàn)LVEF≤40%的慢性心力衰竭患者在纈沙坦治療6個月后，與治療前相比，左室內(nèi)徑和左房容積顯著降低，GCW和GWE顯著增加，LVEF和GLS得到改善。表明纈沙坦治療6個月后，患者左室GCW和GWE的增加與其反向重構(gòu)相關(guān)。證明了MW參數(shù)可以敏感地檢測出左室收縮功能的變化情況并加以量化，可以有效地對心力衰竭患者的治療進展及預(yù)后不良風險方面進行準確評估。

心臟再同步化治療(cardiac resynchronization therapy，CRT)通過左室再同步化收縮恢復(fù)衰竭的左室功能，然而CRT在心力衰竭患者治療上受太多無反應(yīng)者的限制。Galli等[28]研究了各MW參數(shù)在預(yù)測CRT反應(yīng)中的作用，發(fā)現(xiàn)CRT有效者的GCW顯著增加。GCW較高的患者對CRT表現(xiàn)出良好的有效性，GCW＞1057 mmHg%是CRT陽性反應(yīng)的唯一顯著預(yù)測因子。并且在缺血性和非缺血性患者中，GCW均與CRT誘導(dǎo)的心肌重構(gòu)相關(guān)。Galli等[11]進一步研究發(fā)現(xiàn)GCW＞1057 mmHg%和GWW＞384 mmHg%組合對鑒別CRT有效者具有良好的特異度(100%)和陽性預(yù)測值(100%)，但敏感度、陰性預(yù)測值和準確度較低，表明GCW和GWW有助于提高對CRT有效者的識別。Vecera等[29]研究發(fā)現(xiàn)在CRT有效者中，室間隔WW減低而左室游離壁WW無明顯變化，左室GWW減少。在無反應(yīng)者中，MW各參數(shù)與術(shù)前相比沒有顯著變化。表明室間隔WW是CRT反應(yīng)的一個強有力的預(yù)測因子。

Galli等[30]進一步研究發(fā)現(xiàn)，GCW≤888 mmHg%是心力衰竭患者接受CRT后心源性死亡的唯一獨立預(yù)測因子，其在CRT有效者中確定了一組心源性死亡高危人群，并提高了各因素預(yù)測心源性死亡的能力，表明左室GCW可以預(yù)測接受CRT患者的遠期術(shù)后療效。Bijl等[31]的研究將接受CRT前患者的GWE與遠期預(yù)后聯(lián)系起來，發(fā)現(xiàn)接受CRT前患者的GWE＜75%與全因死亡風險的降低獨立相關(guān)，表明了GWE的提高對CRT療效的重要性，CRT前較低的GWE與改善長期預(yù)后獨立相關(guān)。這些研究揭示了MW參數(shù)在預(yù)測CRT有效性及CRT后患者遠期預(yù)后方面的獨特價值，為篩選需行CRT的患者、判斷適應(yīng)程度、評估治療價值方面提供了一個有效的參考指標，這是GLS和LVEF完全不具有的能力。

2.3 高血壓

Mansour等[32]發(fā)現(xiàn)收縮壓增高患者的GWE相對不變，GWI、GCW和GWW顯著增加，且心尖做功顯著增加，支持了心尖對MW的貢獻和作用。王小林[33]探討了MW參數(shù)在評估原發(fā)性高血壓不同構(gòu)型患者左室收縮功能中的應(yīng)用，根據(jù)高血壓患者是否存在左室壁肥厚將其分為肥厚組和非肥厚組。非肥厚組患者的GWI和GCW較健康對照組增高，而肥厚組與健康對照組相比GLS和GWE減低，GWI和GWW增高；肥厚組較非肥厚組的GLS減低，GCW增加。研究表明與健康者相比，高血壓患者的GWI明顯增高，且左室肥厚患者的GWE低于健康者，而非肥厚患者的GWE與健康者無顯著差異。表明隨著高血壓疾病的進一步發(fā)展，患者出現(xiàn)室壁肥厚，GWE的變化可以準確反映出患者的左室重構(gòu)。

Chan等[34]研究了高血壓和擴張型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)患者GWI的不同模式。研究發(fā)現(xiàn)與健康對照組相比，高血壓組的LVEF和GLS無差異，中度至重度的高血壓患者GWI顯著升高，因為在高血壓代償階段，通過提高左室心肌收縮力來抵抗較高的后負荷壓力。而與健康對照組相比，高血壓組的LVEF和GLS尚無顯著差異，此時的GLS并不能準確評估其左室收縮功能，而MW參數(shù)評估左室收縮功能優(yōu)于GLS。

2.4 心肌病

2.4.1 肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)

張苗等[35]研究發(fā)現(xiàn)與健康對照組相比，HCM患者左室GWI、GWE、GCW及GLS均明顯減低，GWW明顯增加。MW參數(shù)為HCM患者的左室心肌受損情況提供了一種良好的評價方式，進而可以評估左室收縮功能，為臨床診斷提供一種新的參考指標。趙慶慶等[6]的研究也支持這一觀點。

Galli等[36]研究比較了非梗阻性HCM患者和健康對照者的MW參數(shù)并評估了MW參數(shù)與左室纖維化之間的相關(guān)性。研究表明盡管非梗阻性HCM患者的LVEF尚且屬于正常范圍，但GCW顯著減低，心臟磁共振評估表明其與左室纖維化有關(guān)。在HCM患者中GCW是左室纖維化的唯一預(yù)測因子，能夠以極佳的敏感度和特異度預(yù)測心肌纖維化。

Hiemstra等[37]描述了非梗阻性HCM患者的整體和節(jié)段MW參數(shù)，并評估了其與不良預(yù)后的相關(guān)性。選取具有不同的表型(心尖肥厚型、向心性肥厚型和間隔肥厚型)的非梗阻性HCM患者作為病例組。發(fā)現(xiàn)與健康對照組相比，HCM患者的GCW、GWE和GWI顯著降低，而GWW升高。GCW與左室壁厚度相關(guān)，GCW的節(jié)段性減低出現(xiàn)在室壁最肥厚處，GCW＞1730 mmHg%的患者無不良事件生存率優(yōu)于GCW＜1730 mmHg%的患者。該研究表明非梗阻性HCM患者的MW參數(shù)降低與左室最大室壁厚度相關(guān)，并且與較差的長期預(yù)后顯著相關(guān)。與高血壓患者代償期肥厚的心肌不同，HCM患者肥厚的心肌呈毛玻璃樣，是病理性的，不具備正常的收縮功能，無法為心肌收縮射血提供動力，MW參數(shù)可以準確識別左室室壁增厚處的收縮異常，體現(xiàn)了其檢測左室收縮功能的敏感度與特異度。

2.4.2 DCM

Cui等[38]探討了DCM患者的MW參數(shù)分布特征及其評價治療效果的臨床價值，發(fā)現(xiàn)健康對照組和病例組間整體MW和局部MW均有顯著差異。與治療前相比，治療后患者的GWI和6 min步行距離增加，但LVEF和GLS無明顯變化。表明DCM患者左室心肌功能參數(shù)普遍減低，GWI可作為評價治療效果的指標。Schrub等[39]發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)左室非同步化DCM患者的LVEF較低，整體和室間隔的GWE值較低，GWW較高。表明在DCM患者中，GMW的不均勻分布與左室非同步化有關(guān)，且對于發(fā)生左室非同步化的患者，室間隔GWE是運動能力的唯一預(yù)測因子。

2.4.3 心臟淀粉樣變(cardiac amyloidosis，CA)

Pagourelias等[40]研究了CA患者在休息和運動時GWI的特征，發(fā)現(xiàn)靜息狀態(tài)下CA患者左室的GLS、GWI和GWE明顯低于健康對照組。左室心肌功能的下降在基底段更為明顯，這導(dǎo)致CA患者平均心尖基底段做功比發(fā)生顯著變化。表明與健康者相比，CA患者的GWI明顯降低，且在運動后這種差異更為明顯，即使GWI隨著運動略有增加，但GWE卻降低，提示CA患者心肌能量利用效率低下，且CA患者運動后GWI的增加是通過心尖段收縮能力的增強來補償?shù)?。Clemmensen等[41]評價了GWI在CA患者預(yù)后中的潛在價值，發(fā)現(xiàn)在隨訪期間，GWI＜1043 mmHg%的患者發(fā)生心臟不良事件的風險高于GWI＞1043 mmHg%的患者。此外，心尖基底段做功比是死亡的顯著預(yù)測因子。將GWI和心尖基底段做功比相結(jié)合，可以獲得一個獨立的全因死亡率預(yù)測模型，這同樣是GLS所不具有的能力，表明了與GLS相比MW參數(shù)在診斷左室收縮功能上的優(yōu)越性，體現(xiàn)了超聲技術(shù)在評估左室收縮功能方面的進一步提升。

3 總結(jié)與展望

臨床研究表明MW參數(shù)作為評價左室收縮功能的新指標，在診斷心臟疾病、評價治療效果及預(yù)后評估方面有其獨特的優(yōu)勢，并具有許多GLS不具備的診斷功能。但是基于2D-STE技術(shù)得到的MW參數(shù)同樣具有局限性：采集的圖像質(zhì)量要求較高，需要得到清晰完整的心內(nèi)膜，且描記心內(nèi)膜時需將乳頭肌排除在外[42]。且根據(jù)無創(chuàng)測量MW參數(shù)的原理，此方法不適用于存在二尖瓣嚴重反流的患者、主動脈瓣嚴重狹窄和HCM及其他疾病導(dǎo)致的左室流出道梗阻的患者。期待日后通過新的技術(shù)手段克服現(xiàn)有的使用限制，如通過技術(shù)手段使超聲探頭幀頻進一步提升，抑制噪聲，增大圖像分辨力，從而更清晰地顯示心內(nèi)膜；嘗試通過計算主動脈瓣嚴重狹窄患者的跨瓣壓差，加以修正肱動脈血壓來代替左室壓力，擴大MW指標的適用范圍等。

MW參數(shù)的應(yīng)用表明后負荷對左室收縮功能評估的影響已經(jīng)得到了校正，為臨床判斷左室收縮功能提供了更精準且一致的評估指標，是超聲在評估左室收縮功能上的一項創(chuàng)新性的技術(shù)進步。通過MW參數(shù)可實現(xiàn)超聲便捷檢查、準確無創(chuàng)評估左室收縮功能，減少了不必要的有創(chuàng)操作及檢查成本，具有較廣闊的臨床應(yīng)用前景。但目前MW參數(shù)的臨床應(yīng)用尚不普遍，需要進一步與臨床相結(jié)合，以實現(xiàn)其診斷價值。