三維斑點追蹤技術評價不同左室構型尿毒癥患者左室收縮功能的應用價值

祁英香 陳曉菲 姜志榮

腎移植術是目前尿毒癥患者最為有效的治療方式，術前準確評價尿毒癥患者心臟功能對于合理選擇受體和移植時間、指導患者治療非常重要［1］。由于心臟為立體結構，常規(guī)超聲心動圖是在二維平面上觀察心臟的形態(tài)、結構和功能，有一定局限性。三維斑點追蹤（3D-STI）技術可從三維立體空間結構上跟蹤心肌的活動軌跡，從而評價心臟功能，具有較好的臨床應用前景［2］。本研究應用3D-STI 技術檢測腎移植前不同左室構型尿毒癥患者左室心肌應變，旨在評價其左室整體收縮功能，以期為臨床診療提供參考。

資料與方法

一、研究對象

選取2018 年9 月至2020 年8 月我院擬行腎移植術的尿毒癥患者85 例，納入標準：①原發(fā)病為腎臟疾病；②規(guī)律血液透析1～3 年，透析前血液肌酐測值＞707 μmol/L。排除標準：①腎移植術、心臟手術史、腎臟手術史及可能影響心臟結構和功能的手術史；②陳舊性心肌梗死、心臟瓣膜病變及各類心肌病史；③各種繼發(fā)性腎臟疾病及多囊腎等遺傳性腎臟病史；④超聲圖像不清晰者。根據(jù)左室質量指數(shù)（LVMI）和室壁相對厚度（RWT）將85 例尿毒癥患者分為4 組：①左室構型正常組19 例（LVN 組），女性LVMI≤95 g/m2，男性LVMI≤115 g/m2，RWT≤0.42；②左室向心性重構組24例（LV-CR組），女性LVMI≤95 g/m2，男性LVMI≤115 g/m2，RWT＞0.42；③左室向心性肥厚組19例（LV-CH組），女性LVMI＞95 g/m2，男性LVMI＞115 g/m2，RWT＞0.42；④左室離心性肥厚組23例（LV-EH組），女性LVMI＞95 g/m2，男性LVMI＞115 g/m2，RWT＜0.42。另選同期體檢的健康成人24 例為正常對照組，入選者一般體格檢查、實驗室檢查、心電圖檢查、腎臟超聲檢查及超聲心動圖檢查均無異常。本研究經(jīng)我院醫(yī)學倫理委員會批準，所有受檢者均知情同意。

二、儀器與方法

1.儀器：使用Philips iE 33 彩色多普勒超聲診斷儀，二維S1-5 探頭和三維X1-5 探頭，頻率1～5 MHz；配備Tomtec后處理工作站。

2.超聲心動圖檢查：于術前1 周行超聲心動圖檢查，受檢者取左側臥位，同步連接心電圖，囑其平靜呼吸，雙手自然上揚放置過肩，使用S1-5 探頭行常規(guī)超聲心動圖檢查，記錄左室舒張末期室間隔厚度（IVST）、左室舒張末期后壁厚度（LVPWT）、左室舒張末期內徑（LVEDd）及左房收縮末期前后徑（LADd），應用Simpson 法測量左室射血分數(shù)（LVEF），計算左室質量（LVM）、LVMI、RWT。然后更換X1-5 探頭，清晰顯示心尖四腔心切面，適當調節(jié)扇角深度和大小，幀頻＞25幀/s，啟用最佳優(yōu)化模式和諧波，圖像清晰穩(wěn)定后，囑患者屏住呼吸，啟動“Full-4D”，連續(xù)采集4 個心動周期的動態(tài)圖像，然后應用Tomtec 后處理工作站軟件進行脫機分析，選擇清晰的圖像，軟件自動追蹤描記左室內膜面，手動調整取樣線位置，使心內膜面貼合一致，獲得左室整體縱向應變（GLS）、整體徑向應變（GRS）、整體圓周應變（GCS）。

3.一般資料收集：記錄所有受檢者的年齡、體質量、收縮壓、舒張壓，計算體表面積和體質量指數(shù)。

4.一致性分析：隨機選擇15 例患者，由2 名具有2年以上工作經(jīng)驗的超聲醫(yī)師分別行3D-STI 檢查，記錄GLS、GRS、GCS 測量結果；間隔1 周后由同一超聲醫(yī)師再次對15 例患者行3D-STI 檢查，測量GLS、GRS、GCS。

三、統(tǒng)計學處理

結 果

一、各組一般資料比較

各組年齡、體表面積、體質量指數(shù)比較差異均無統(tǒng)計學意義。與正常對照組比較，尿毒癥患者各亞組收縮壓和舒張壓均升高，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）；與LVN 組 比 較，LV-CR 組 舒張壓升 高，LV-CH 組 和LV-EH 組收縮壓、舒張壓均升高，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）；與LV-CR 組比較，LV-CH 組收縮壓升高、LV-EH 組收縮壓、舒張壓均升高，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）；與LV-CH 組比較，LV-EH 組收縮壓、舒張壓略升高，但差異均無統(tǒng)計學意義。見表1。

表1 各組一般資料比較

二、各組常規(guī)超聲心動圖參數(shù)比較

各組LADd、IVST、LVEDd、LVPWT、RWT、LVEF、LVMI 比較差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。與正常對照組比較，尿毒癥各亞組LADd 均升高（均P＜0.05）；LV-EH 組LVEF 與正常對照組、LVN 組、LV-CR 組、LV-CH 組比較均減低（均P＜0.05）；與LVN 組比較，LV-CR 組 RWT、LVMI，LV-CH 組 LADd、IVST、LVPWT、RWT、LVMI，LV-EH 組LADd、IVST、LVEDd、LVPWT、LVMI 均升高（均P＜0.05）；與LV-CR 組比較，LV-CH 組和LV-EH 組LADd、IVST、LVPWT、LVMI 均升高，LV-CH 組RWT 升高，LV-EH 組LVEDd 升高（均P＜0.05）；與LV-CH 組比較，LV-EH 組LADd、LVEDd均升高，RWT、LVEF均減低（均P＜0.05）。見表2。

表2 各組常規(guī)超聲心動圖參數(shù)比較（±s）

表2 各組常規(guī)超聲心動圖參數(shù)比較（±s）

與正常對照組比較，ΔP＜0.05；與LVN 組比較，※P＜0.05；與LV-CR 組比較，☆P＜0.05；與LV-CH 組比較，?P＜0.05。LADd：左房收縮末期前后徑；IVST：左室舒張末期室間隔厚度；LVEDd：左室舒張末期內徑；LVPWT：左室舒張末期后壁厚度；RWT：室壁相對厚度；LVEF：左室射血分數(shù)；LVMI：左室質量指數(shù)

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三、各組3D-STI參數(shù)比較

各組GLS、GCS、GRS 比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。與正常對照組比較，尿毒癥患者各組GLS，LV-CH 組和LV-EH 組GRS、GCS 均減低（均P＜0.05）；與LVN 組比較，LV-CH 組和LV-EH 組GLS、GRS、GCS均減低（均P＜0.05）；與LV-CR組比較，LV-CH組GLS、GCS 均減低，LV-EH 組GLS、GCS、GRS 均減低（均P＜0.05）；與LV-CH 組比較，LV-EH 組GLS、GCS 均減低（均P＜0.05）。見圖1～5和表3。

表3 各組3D-STI參數(shù)比較（±s） %

表3 各組3D-STI參數(shù)比較（±s） %

與正常對照組比較，ΔP＜0.05；與LVN組比較，※P＜0.05；與LV-CR組比較，☆P＜0.05；與LV-CH 組比較，?P＜0.05。GLS：整體縱向應變；GCS：整體圓周應變；GRS：整體徑向應變

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圖1 3D-STI檢測LVN組GLS（A）、GRS（B）、GCS（C）圖

四、3D-STI參數(shù)評估尿毒癥患者心肌重構的ROC曲線分析

以向心性重構為界，GLS、GCS、GRS 評估尿毒癥患者心肌重構的ROC曲線下面積分別為0.882、0.786、0.684，敏感性分別為86.0%、76.7%、58.1%，特異性分別為84.8%、65.2%、74.2%。見表4和圖5。

圖5 3D-STI 參數(shù)評估尿毒癥患者心肌重構的ROC 曲線圖

表4 3D-STI參數(shù)評估尿毒癥患者心肌重構的ROC曲線分析

圖5 3D-STI檢測正常對照組GLS（A）、GRS（B）、GCS（C）圖

圖2 3D-STI檢測LV-CR組GLS（A）、GRS（B）、GCS（C）圖

圖3 3D-STI檢測LV-CH組GLS（A）、GRS（B）、GCS（C）圖

圖4 3D-STI檢測LV-EH組GLS（A）、GRS（B）、GCS（C）圖

五、一致性分析

GLS、GCS、GRS 在觀察者內和觀察者間均顯示一致性良好。見圖6～8。

圖6 GLS 在觀察者內（A）和觀察者間（B）的Bland-Altman分析圖

圖7 GCS 在觀察者內（A）和觀察者間（B）的Bland-Altman分析圖

圖8 GRS 在觀察者內（A）和觀察者間（B）的Bland-Altman分析圖

討 論

腎移植治療能明顯提高尿毒癥患者的存活率，改善其生活質量。術前準確評估尿毒癥患者心臟功能對于選擇受體和移植時間非常重要。左室構型的變化是左室功能受損的基礎，尿毒癥相關心臟損傷最顯著的特征為左室肥厚，但左室構型早期改變尚不明顯，常規(guī)超聲心動圖對早期收縮功能障礙并不敏感，無法反映心臟功能的微小變化。目前臨床上應用較廣泛的二維斑點追蹤技術無角度依賴性、可多角度評價心肌應變，但其局限于二維平面。3D-STI技術是以心肌形變和心臟運動機械力學為基礎，可追蹤心肌斑點回聲信號，評價心臟功能的微小變化［3］，同時突破了二維斑點追蹤技術的平面限制。本研究應用3D-STI技術檢測不同左室構型尿毒癥患者心肌應變，旨在探討其在左室整體收縮功能評估中的價值。

常規(guī)超聲心動圖參數(shù)評估尿毒癥患者心臟功能有一定局限，本研究結果發(fā)現(xiàn)，LVN 組、LV-CR 組、LV-CH 組常規(guī)超聲心動圖均顯示LVEF 正常，但3DSTI 發(fā)現(xiàn)GLS 于LVN 組即出現(xiàn)減低，且隨左室構型改變進一步降低。左室構型改變是心肌細胞和成纖維細胞損傷后出現(xiàn)室壁厚度變化、心腔大小改變、組織結構變形等一系列復雜的病理改變，尿毒癥患者在高血壓及其他復雜的機體環(huán)境影響下，心肌實質細胞和間質細胞均發(fā)生病變，導致心肌重構，進而使心肌收縮不同步，收縮功能受損。盡管LVN 組左室構型尚未發(fā)生明顯改變，但由于尿毒癥毒素蓄積、血壓升高等原因，使以縱向走行為主的心內膜下心肌在長軸方向縮短，并出現(xiàn)纖維化和微血管功能障礙，心內膜下心肌因未得到充足的血液灌注出現(xiàn)缺血性改變。隨著病程的延長，左室壓力負荷與容量負荷共同作用，心肌重構加重，逐漸出現(xiàn)左室心肌肥厚，心內膜下心肌對供氧的需求進一步增加，間質纖維化明顯，心肌細胞伸縮性下降，毛細血管密度降低，縱向收縮功能進一步受損［4］，表現(xiàn)為LV-CR 組、LV-CH 組、LV-EH 組GLS 進一步減低，其中LV-EH 組GLS 減低最明顯，心室收縮失代償。

GCS 為心臟在圓周方向上的運動，主要為中層環(huán)形心肌作用的結果［5］；GRS 為心肌在短軸上的局部增厚程度。本研究結果顯示，與正常對照組比較，LVN組和LV-CR 組GCS、GRS 均無明顯變化，表明尿毒癥患者中層環(huán)形心肌此時尚未受累，并維持左室正常的收縮功能，隨著心肌重構程度加重，LV-CH 組和LV-EH組GCS、GRS 均減低，分析原因為隨著病程進展，腎小球濾過率進一步降低，血壓進一步升高，心肌板層間的交相作用刺激心室壁肥厚程度加重，當尿毒癥患者進展至向心性肥厚時，左室內膜下心肌病變損傷范圍加大、程度加重，中層心肌逐漸受累，導致GCS、GRS均減低。本研究LV-CH 組GCS、GRS 均較LVN 組減低（均P＜0.05），而程銳等［4］研究發(fā)現(xiàn)GRS 的改變早于GCS，分析出現(xiàn)這種差異的原因可能與本研究樣本量少有關，同時也說明目前3D-STI技術對徑向及圓周應變的意見尚未統(tǒng)一［6］。本研究結果顯示LV-EH 組心肌受累程度和范圍均大于其余各組，縱行的心內膜心肌進一步受損，環(huán)形的中層心肌受損進一步加重，已不能維持正常的LVEF 值，與張群英等［7］研究結論一致。

本研究ROC曲線分析結果顯示，3D-STI技術可以敏感地檢測腎移植術前患者左室心肌重構，GLS 的診斷敏感性、特異性及曲線下面積均最高（分別為86.0%、84.8%、0.882），與既往研究［8-9］結論一致，原因可能是GLS 反映心內膜下心肌應變，當心臟發(fā)生病變時，心內膜下心肌最容易也最直接受累。

本研究的局限性：①樣本量偏少；②未對患者遠期療效進行隨訪；③3D-STI技術對二維圖像質量要求較高，需要清晰描記心內膜，但手動描記會有一定的主觀性；④心臟的扭轉和旋轉對維持心臟功能有重要作用［10］，但本研究未納入相關參數(shù)。今后研究應針對上述不足進一步分析。

綜上所述，3D-STI技術能夠早期反映不同左室構型尿毒癥患者左室整體收縮功能的變化，且具有敏感、無創(chuàng)、重復性好的優(yōu)點，GLS為最佳指標，有助于臨床醫(yī)師早期干預、合理指導患者的治療，選擇適當?shù)哪I移植時間，提高患者生存率。