CABG術(shù)前超聲四維心肌應(yīng)變和LVEF與術(shù)后1年LVEF相關(guān)性的比較*

李 丹 馮杰莉 張 喆 李昭屏

(北京大學第三醫(yī)院心內(nèi)科、血管醫(yī)學研究所，北京 100191)

冠狀動脈旁路移植術(shù)(coronary artery bypass grafting，CABG)是治療缺血性心肌病的有效手段，這類患者術(shù)后左心功能的提高主要來自于頓抑心肌和冬眠心肌在血液再灌注后心肌功能的恢復，因此，CABG術(shù)前心肌功能狀態(tài)檢測對預測術(shù)后心功能是否改善具有重要意義[1～3]。左室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)為單位容積的射血量，能直接反映左室射血效率，間接反映左室心肌收縮力和心功能，是臨床公認且常用的超聲心動圖指標。由于左室收縮并不是單一運動方向，而呈“擰毛巾”式運動進行收縮，單純LVEF不能準確反映心肌收縮功能。近年出現(xiàn)的左室四維應(yīng)變成像(four-dimensional strain imaging，4D-SI)技術(shù)，通過追蹤左室復雜三維運動過程測定實時三維心肌應(yīng)變(即四維心肌應(yīng)變)，從長軸、短軸等心肌不同的運動方向評價心肌功能，能夠更加精準地評價左室在各個方向上的功能[4,5]。李云等[6]的研究顯示4D-SI技術(shù)能更準確預測冠心病患者冠狀動脈介入治療后左室心肌功能的改善，可作為術(shù)后左心整體功能改善的獨立預測指標。目前缺乏4D-SI與缺血性心肌病患者CABG術(shù)后心功能及預后的相關(guān)臨床研究報告。本研究應(yīng)用4D-SI技術(shù)評估CABG術(shù)前左室心肌功能，探討其與CABG術(shù)后1年LVEF的相關(guān)性，并對CABG術(shù)前四維心肌應(yīng)變和LVEF與術(shù)后1年LVEF的相關(guān)性進行比較。

1 臨床資料與方法

1.1 一般資料

本研究通過北京大學第三醫(yī)院醫(yī)學科學研究倫理委員會的倫理審查[(2019)醫(yī)倫審第(239-01)號]。

納入標準：明確診斷冠心病，超聲心動圖檢查提示心臟擴大且LVEF<50%，經(jīng)冠狀動脈造影檢查證實冠狀動脈雙支或三支血管狹窄均>70%，且病變彌漫，無法經(jīng)冠狀動脈介入治療，具有CABG手術(shù)適應(yīng)證。

排除標準：心房顫動；重度瓣膜狹窄或關(guān)閉不全；超聲心動圖的圖像質(zhì)量差(>3個左室節(jié)段不能分析)。

2018年10月～2019年9月納入45例，均獲得本研究知情同意簽字，排除4例術(shù)后失訪，共入組41例，男33例(80.5%)，女8例(19.5%)。年齡46～82歲，(60.9±9.6)歲。均有心肌梗死病史，2次及以上心肌梗死16例，前壁心肌梗死28例，下后壁心肌梗死30例，經(jīng)冠狀動脈造影檢查證實冠狀動脈雙支或三支血管狹窄均>70%，且病變彌漫，無法介入治療，行CABG術(shù)式相同。合并高血壓21例，糖尿病17例，吸煙27例。術(shù)前N末端腦鈉肽前體(N-terminal pro-brain natriuretic peptide，NT-ProBNP) 1236.5(496.0，2793.5)pg/ml(正常值<125 pg/ml)。

1.2 常規(guī)超聲心動圖檢查

所有超聲心動圖檢查均由一位有10年以上超聲心動檢查工作經(jīng)驗的醫(yī)師完成，符合美國超聲心動圖協(xié)會成人超聲心動圖檢查測量指南要求。采用GE Vivid E9彩色多普勒超聲診斷儀，取二維胸骨旁長軸切面和心尖兩腔心及四腔心切面，測量左房面積(left atrial area，LAA)和右房面積(right atrial area，RAA)；測量舒張末期室間隔厚度、左室后壁厚度、舒張末期左室內(nèi)徑(left ventricular end diastolic diameter，LVEDD)；測定舒張早期二尖瓣血流速度E峰，左室側(cè)壁二尖瓣環(huán)舒張早期運動速度Em，計算E/Em比值；根據(jù)Devereux公式計算左室質(zhì)量指數(shù)(left ventricular mass index，LVMI)；采用改良Simpson法測定LVEF。

1.3 四維心肌應(yīng)變成像

術(shù)前完成常規(guī)超聲心動圖檢查后即刻進行四維心肌應(yīng)變成像，檢查者為同一人。采用GE Vivid E9彩色多普勒超聲診斷儀，四維全容積探頭，于心尖四腔心切面啟動Multi-D鍵，采集四維全容積圖像存儲以供分析。注意調(diào)整扇角、深度、增益、幀頻(>25幀/s)，使得包含全部左室數(shù)據(jù)且心內(nèi)膜顯示清楚。超聲診斷儀自動捕獲同一心動周期的心尖四腔心、心尖兩腔心及心尖三腔心切面，分別于舒張末期和收縮末期在二尖瓣環(huán)水平中點及左室心尖部心內(nèi)膜面標記兩點，系統(tǒng)自動識別并勾畫左室心內(nèi)膜面，再次確認并行手動校正心內(nèi)膜位置后，系統(tǒng)自動顯示重建的左室立體圖以及四維容積和左室四維心肌應(yīng)變測量值，測得整體長軸應(yīng)變(global longitudinal strain，GLS)、整體圓周應(yīng)變(global circumferential strain，GCS)、整體徑向應(yīng)變(global radial strain，GRS)及整體面積應(yīng)變(global area strain，GAS)，見圖1，單位均為%。

1.4 統(tǒng)計學分析

2 結(jié)果

2.1 CABG術(shù)前四維心肌應(yīng)變成像結(jié)果

CABG術(shù)前4D-GLS為(-6.59±3.47)%，4D-GCS為(-6.45±4.04)%，4D-GRS為(15.91±9.37)%，4D-GAS為(-11.94±6.66)%。

2.2 CABG術(shù)前與術(shù)后1年常規(guī)超聲心動圖數(shù)據(jù)比較

見表1，與術(shù)前超聲心動圖數(shù)據(jù)比較，術(shù)后1年LVEF顯著提高(P=0.000)，LVEDD和LVMI明顯降低(均P=0.000)，左室側(cè)壁E/Em有降低趨勢，但差異無統(tǒng)計學意義(P=0.054)，LAA、RAA手術(shù)前后無統(tǒng)計學差異(P>0.05)。

表1 CABG術(shù)前與術(shù)后1年常規(guī)超聲心動圖數(shù)據(jù)比較(n=41)

2.3 CABG術(shù)前LVEF與術(shù)后1年常規(guī)超聲心動圖數(shù)據(jù)相關(guān)性分析

見表2，術(shù)前LVEF與術(shù)后1年LAA、RAA無相關(guān)性(P>0.05)，與術(shù)后1年LVEDD、LVMI、LVEF及左室側(cè)壁E/Em顯著相關(guān)(P<0.05)，與術(shù)后1年LVEF相關(guān)性最高(r=0.824，P=0.000)。

表2 CABG術(shù)前LVEF及左室四維心肌應(yīng)變與術(shù)后1年常規(guī)超聲心動圖數(shù)據(jù)相關(guān)性分析

2.4 CABG術(shù)前左室四維心肌應(yīng)變與術(shù)后1年常規(guī)超聲心動圖數(shù)據(jù)相關(guān)性分析

見表2，術(shù)前左室四維心肌應(yīng)變指標與術(shù)后1年LAA、RAA無相關(guān)性(P>0.05)，與術(shù)后1年LVEDD、LVMI、LVEF顯著相關(guān)(P<0.05)，其中4D-GLS與各指標的相關(guān)性最高(LVEDD：r=0.566，P=0.000；LVMI：r=0.496，P=0.001；LVEF：r=-0.502，P=0.001)；術(shù)前4D-GLS、4D-GRS、4D-GAS與術(shù)后1年左室側(cè)壁E/Em具有相關(guān)性(P<0.05)，但術(shù)前4D-GCS與其無相關(guān)性(P>0.05)。

2.5 CABG術(shù)前四維心肌應(yīng)變和LVEF與術(shù)后1年LVEF相關(guān)性比較

以術(shù)后LVEF為主要終點評價指標，術(shù)前LVEF與術(shù)后LVEF的相關(guān)性(r=0.824)優(yōu)于術(shù)前四維心肌應(yīng)變指標(r絕對值為0.425～0.502)，術(shù)前四維心肌應(yīng)變中4D-GLS與術(shù)后LVEF相關(guān)性最高(r=-0.502)，以術(shù)前4D-GLS作為術(shù)前四維心肌應(yīng)變代表與術(shù)前LVEF進行比較見圖2、3，4D-GLS與術(shù)后1年LVEF的散點分布離散度較大，呈橢圓形分布；術(shù)前LVEF與術(shù)后1年LVEF的散點均勻分布在擬合直線兩側(cè)，離散度較小。

3 討論

臨床實踐顯示，行CABG的缺血性心肌病患者左室收縮功能與術(shù)后并發(fā)癥及臨床預后關(guān)系密切，術(shù)前左室收縮功能越低，手術(shù)風險越高，術(shù)后不良事件發(fā)生可能性越高，準確評價術(shù)前左室心功能對圍手術(shù)期預后評估至關(guān)重要。

目前心肌血運重建指南推薦采用美國胸外科醫(yī)師協(xié)會(Society of Thoracic Surgeons，STS)評分和EuroSCORE Ⅱ評分評價CABG圍手術(shù)期不良事件的發(fā)生，2個評分系統(tǒng)對心功能的評估指標均采用LVEF反映左心室收縮功能[3]。缺血性心肌病患者由于心肌缺血缺氧引起心肌收縮力減弱，導致LVEF下降[7]。CABG術(shù)后完全阻塞或高度狹窄的冠脈病變恢復血流，使其中仍然存活但功能受損的那部分頓抑或冬眠心肌恢復功能，左室收縮功能得到改善[8]。我們的研究結(jié)果顯示缺血性心肌病患者CABG術(shù)后1年LVEF較術(shù)前顯著提高(P=0.000)，且術(shù)前LVEF與術(shù)后LVEF具有良好的相關(guān)性(r=0.824，P=0.000)，提示LVEF是預測CABG術(shù)后心功能的良好指標。但CABG術(shù)后心功能恢復和改善的程度，取決于可逆的頓抑和冬眠心肌的數(shù)量。研究表明，在有存活心肌的缺血性心肌病患者中，與單純藥物治療相比，外科血運重建改善生存率和左室功能，當存活心肌范圍>10%時，早期血運重建的獲益更大[2,9]，因此，準確評價CABG術(shù)前左室心肌功能可以幫助篩選臨床獲益更多的缺血性心肌病患者。

近年出現(xiàn)的心肌應(yīng)變成像技術(shù)已得到臨床廣泛認可，能夠更加精準地識別缺血性心肌病變，在判斷心肌功能和冠狀動脈狹窄方面優(yōu)于LVEF[10,11]。4D-SI技術(shù)能實時動態(tài)掃描心臟三維全容積參數(shù)，從縱向、環(huán)周及徑向上予以立體建模、定量化計算描述局部心肌運動狀態(tài)，因此能全面準確評價心肌矢量運動狀態(tài)[12,13]。El Razaky等[14]的研究顯示，4D-SI技術(shù)比常規(guī)超聲心動圖檢查能提供更加準確豐富的心肌節(jié)段信息，對左室結(jié)構(gòu)及運動狀態(tài)判斷更加準確，但目前尚缺乏4D-SI技術(shù)預測缺血性心肌病患者CABG術(shù)后心功能的研究。LVEF是預測不良事件的重要指標已為共識[3]，因此我們的研究將四維心肌應(yīng)變與LVEF進行相關(guān)分析，結(jié)果顯示術(shù)前4D-SI指標與術(shù)后1年LVEF均具有良好相關(guān)性，其中術(shù)前4D-GLS與術(shù)后1年LVEF相關(guān)性最高(r=-0.502，P=0.001)，提示4D-SI技術(shù)同樣是判斷缺血性心肌病患者CABG術(shù)后心功能改善的良好指標，其中反映心肌長軸運動的GLS相較其他軸向的應(yīng)變指標更好，提示未來的研究可更傾向應(yīng)用4D-GLS進行分析。

術(shù)前4D-SI與CABG術(shù)后LVEF的相關(guān)性和術(shù)前LVEF相比結(jié)果一致。缺血性心肌病患者的心肌梗死以及處于頓抑或冬眠狀態(tài)的心肌細胞呈節(jié)段性分布，左室整體心肌應(yīng)變反映一個方向的心肌整體運動功能，心肌應(yīng)變的牛眼圖將心肌分為17個節(jié)段，每一個節(jié)段均有定量應(yīng)變值，可反映梗死或嚴重缺血心肌的局部心肌功能，我們后續(xù)研究將進一步分析梗死或嚴重缺血心肌的應(yīng)變值特點。本研究中采取的4D-SI指標為左室整體應(yīng)變指標，研究表明心臟收縮以沿心臟長軸方向的縱向收縮為主，致使心肌缺血的長軸功能損害早于短軸功能[15,16]，因此反映心臟長軸收縮功能的4D-GLS與術(shù)后1年LVEF相關(guān)最高(r=-0.502，P=0.001)。目前關(guān)于4D-SI技術(shù)的研究在高血壓、糖尿病、肥厚型心肌病及無室壁節(jié)段性運動異常的冠心病和射血分數(shù)保留心衰患者中觀察到早期左室功能受損，LVEF正常，但整體心肌應(yīng)變均有減低[5,17～19]，證實心肌應(yīng)變的敏感性優(yōu)于LVEF。本研究顯示缺血性心臟病患者CABG術(shù)前采用4D-SI技術(shù)檢查對其術(shù)后心功能的預評估與常規(guī)二維超聲以LVEF為指標相比高度一致，說明左室四維整體心肌應(yīng)變也可能是已經(jīng)發(fā)生心肌梗死或嚴重心肌缺血患者的預后評價指標，未來的研究可對此類患者進一步分析每個心肌節(jié)段的四維應(yīng)變值，并與心肌核素和心臟MR進行對照研究，將缺血部位心肌的存活性及纖維化程度與局部心肌應(yīng)變值進行相關(guān)分析，評價缺血性心肌病患者的局部左室心肌應(yīng)變值與存活心肌及心肌纖維化之間的關(guān)系，尋找新的評價心肌存活及心肌纖維化的指標，進一步評價4D-SI技術(shù)的臨床應(yīng)用價值和局限性。

本研究樣本量較小，且由于左室四維心肌應(yīng)變成像高度依賴對心內(nèi)膜的描計，對圖像質(zhì)量要求較高，CABG術(shù)后圖像清晰度下降，無法行四維圖像采集進行四維心肌應(yīng)變分析，缺少手術(shù)前后比較，存在研究的局限性。CABG術(shù)前左室四維整體心肌應(yīng)變與術(shù)后LVEF相關(guān)性良好，和術(shù)前LVEF相關(guān)性一致，后續(xù)研究將進一步擴大樣本量，分析整體心肌應(yīng)變與心臟事件的關(guān)系。在將來的研究中我們還將對缺血性心肌病患者分別計算左室壁17個節(jié)段的應(yīng)變值，與心肌核素對照，分析存活心肌與局部心肌應(yīng)變值之間的關(guān)系，明確心肌應(yīng)變是否可以成為評價存活心肌的新指標。總之，4D-SI為CABG手術(shù)的缺血性心肌病患者提供了一個潛在判斷臨床預后的新指標，其中長軸應(yīng)變最優(yōu)。