超聲心動圖評估代謝綜合征患者心功能的研究進展

劉鳳琴任建麗,2王志剛,2

超聲心動圖評估代謝綜合征患者心功能的研究進展

劉鳳琴1任建麗1,2王志剛1,2

代謝疾病；超聲心動描記術，多普勒，彩色；超聲心動描記術，三維；斑點追蹤成像；心室功能；綜述

代謝綜合征（metabolic syndrome，MS）是多種代謝因素異常聚集的一系列代謝紊亂疾病，是引起心血管疾病發(fā)病率與死亡率上升的高危因素。目前隨著肥胖人數(shù)的逐漸增加，MS發(fā)病率在世界范圍內(nèi)呈上升趨勢［1］。心臟作為MS受損的靶器官之一，如何快捷、準確地評估心功能，在病情評估、治療監(jiān)測及改善預后等方面具有重要意義。目前，心臟MRI是評估心功能的“金標準”，但其價格昂貴、分析過程復雜耗時，臨床推廣尚存在一定的難度［2］。超聲心動圖作為一種操作簡便、無創(chuàng)、價廉的影像學檢查手段，已廣泛用于評估MS患者的心功能。本文就常規(guī)超聲心動圖、組織多普勒成像（tissue Doppler imaging，TDI）、心肌做功指數(shù)（myocardial performance index，MPI）、斑點追蹤成像（speckle tracking imaging，STI）及實時三維超聲心動圖（real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）評估MS患者心功能的研究作一綜述，為臨床診斷及治療提供參考。

1 常規(guī)超聲心動圖

M型超聲、二維超聲、彩色多普勒超聲與頻譜多普勒超聲心動圖可以方便、快捷地觀察心室的形態(tài)及血流信息，評估心室收縮及舒張功能，但不易在疾病早期發(fā)現(xiàn)心功能異常，敏感性相對較低。目前，國內(nèi)外學者應用常規(guī)超聲技術對MS患者心功能的評估做了大量研究。

1.1 心室收縮功能 常規(guī)超聲評估左心室收縮功能的指標主要有縮短分數(shù)及射血分數(shù)（ejection fraction，EF）；右心室?guī)缀涡螒B(tài)復雜，評估其收縮功能的參數(shù)主要有三尖瓣環(huán)收縮期位移（圖1）、二維面積變化分數(shù)等。既往研究［3-4］報道，MS患者左心室縮短分數(shù)、EF與健康對照組相比無顯著差異，表明常規(guī)超聲技術在評估MS患者左心室收縮功能方面意義不大。評估MS患者右心室收縮功能的研究中，Karakurt等［4］發(fā)現(xiàn)盡管三尖瓣環(huán)收縮期位移在正常范圍內(nèi)，但與健康對照組相比卻明顯減小，提示右心室已經(jīng)出現(xiàn)亞臨床收縮功能障礙。

1.2 心室舒張功能 常規(guī)超聲評估心室舒張功能的指標主要有脈沖多普勒二、三尖瓣口血流頻譜E峰與A峰比值、E峰減速時間等。Tadic等［5］研究發(fā)現(xiàn)，與健康對照組相比，MS組二、三尖瓣口血流頻譜E峰與A峰比值減小，E峰減速時間延長，提示MS患者左、右心室的舒張功能受損，并且腰圍、空腹血糖及高血壓是心室舒張功能減低的獨立預測因子。Tadic等［6］開展的一項關于MS與高血壓對心功能相互影響的研究發(fā)現(xiàn)，非杓型高血壓伴MS患者與單純非杓型高血壓患者相比，左、右心室舒張功能受損更明顯。Paneni等［7］報道MS患者與糖尿病患者心室舒張功能受損程度相似，但同時患有上述兩種疾病者心室舒張功能明顯減低。上述研究表明，MS患者如果伴有其他影響心功能的疾病，其心臟功能會發(fā)生更顯著的變化。

圖1 三尖瓣環(huán)收縮期位移。紅色直線表示三尖瓣環(huán)收縮期位移測量方式

2 TDI

TDI是一項以多普勒原理為基礎的超聲成像技術，能夠獲取心肌組織運動速度、位移、時間等信息，較常規(guī)超聲可以更為直觀地分析心臟功能。但TDI技術有角度依賴性，心臟的擺動以及正常的呼吸運動等均會影響其對心功能分析的準確性。目前應用TDI技術對MS患者心功能的研究主要集中在以下幾個方面。

2.1 E/e'比值 E/e'是指脈沖多普勒瓣口血流頻譜E峰與組織多普勒瓣環(huán)運動速度e'的比值，其與右心導管測量的肺毛細血管楔壓呈線性相關，是評估心室舒張功能較為敏感且有效的指標。歐洲心血管成像協(xié)會與美國超聲心動圖學會聯(lián)合發(fā)布成人心臟超聲心動圖診斷指南更新共識，指出右心室E/e'比值＞6為異常閾值［8］。既往研究［5，9］報道，與健康對照組相比，MS組二、三尖瓣瓣環(huán)E/e'比值明顯增大，說明MS患者左、右心室舒張功能均受損。Tadic等［9］還指出，隨著MS代謝異常因素從3個依次遞增到5個，二尖瓣瓣環(huán)E/e'比值依次升高，表明異常代謝因素越多，患者的左心室舒張功能受損越嚴重。

2.2 等容收縮期心肌加速度（isovolumic acceleration，IVA）TDI技術獲得的IVA是一項相對負荷獨立性評估心室收縮功能的敏感指標，其定義為等容收縮期心肌速度峰值除以速度達峰時間。IVA與有創(chuàng)方法獲得的最大心室壓力變化速率有較好的相關性，可以準確、無創(chuàng)地評估心室的收縮功能。Ertürk等［10］研究表明，MS患者無論是左心室還是右心室，與對照組相比IVA均降低，證實MS患者的左、右心室收縮功能均受到損害；多元回歸分析結(jié)果表明，MS代謝異常因素中的腰圍及舒張期血壓是影響IVA的獨立危險因素。

2.3 心肌運動同步性 心臟實現(xiàn)其泵血功能的必備條件是心肌有規(guī)律地同步收縮與舒張，而室壁心肌各節(jié)段的機械活動不同步會影響心室收縮與舒張功能。目前，TDI技術已廣泛用于評估左心室壁心肌運動同步性。Li等［11］研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，MS組左心室6個壁12個節(jié)段Tec（經(jīng)心率校正后的QRS波起始點至舒張早期峰值速度的時限）的標準差Te-SD、Tec的最大值與最小值之差Te-diff及左心室6個壁12個節(jié)段Tsc（經(jīng)心率校正后的QRS波起始點至收縮期峰值速度的時限）的標準差Ts-SD、Tsc的最大值與最小值之差Ts-diff均增大，即MS患者出現(xiàn)了左心室壁心肌運動的不同步。Li等［11］還發(fā)現(xiàn)肥胖、血糖及年齡是左心室心肌運動不同步的重要影響因素，然而高血壓作為MS的重要診斷要素之一，并不是影響其同步性的關鍵因素。

3 MPI

MPI又稱為Tei指數(shù)，能夠全面地反映心臟整體功能，其定義為等容收縮時間與等容舒張時間之和除以射血時間。測量MPI的方法主要有脈沖多普勒及TDI法（圖2）。MPI測量方法簡便、重復性強，且不依賴心室?guī)缀涡螒B(tài)及瓣膜反流，為臨床定量評估心功能提供了一種新的手段。但其可靠性依賴于心率、負荷及右心房壓力的大小。以心導管檢查為“金標準”，正常成人左心室MPI參考值為0.39±0.10。成人右心超聲心動圖診斷指南指出，右心室MPI＞0.40（脈沖多普勒成像法）或MPI＞0.55（TDI法）時，表明右心室功能不全［12］。

圖2 TDI法測量心肌做功指數(shù)。ET：射血時間；TCO：等容收縮時間+射血時間+等容舒張時間

Sreenivasa Kumar等［13］分別用脈沖多普勒及TDI法測量MS患者和健康對照者的左心室MPI，發(fā)現(xiàn)MS患者MPI明顯升高（脈沖多普勒成像法：0.63±0.08比0.48±0.05，P＜0.0001；TDI法：0.64±0.09比0.48±0.06，P＜0.0001），并且這兩種方法所測得的MPI具有很好的相關性（r=0.941），提示MS患者左心室功能已經(jīng)受損。Sreenivasa Kumar等［13］還發(fā)現(xiàn)，在目前關于選用EF這一參數(shù)評估MS患者的左心室收縮功能的研究中，均指出測得的EF值在正常范圍內(nèi)，表明一些常規(guī)參數(shù)尚不足以精確評估亞臨床的心肌功能障礙。因此，選用MPI評估左心室的整體功能相對于常規(guī)的一些參數(shù)敏感度更高。同時，Tadic等［14］應用組織多普勒法測量右心室MPI，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對照組相比，MS組MPI明顯升高，提示MS患者的右心功能也受到損害。

4 STI

STI技術可以追蹤心肌聲學斑點，并計算出其運動軌跡，已廣泛用于評估心功能等方面［15］。STI技術無角度依賴性、重復性好，可以定量檢測心肌運動速度、應變及應變率，評估心室整體與局部心肌功能（圖3）；但其對圖像清晰性的要求較高，而且只有應用高幀頻才能反映各時間點心肌節(jié)段的運動［16］。

圖3 左心室游離壁各節(jié)段縱向應變及應變率曲線。黃色、紅色及綠色曲線分別為基底段、中間段、心尖段縱向應變及應變率曲線

4.1 二維斑點追蹤成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI） 2D-STI技術目前已用于評估MS患者左心室應變、應變率及扭轉(zhuǎn)運動等方面。Crendal等［17］首次應用2D-STI技術評估MS患者的左心室功能，發(fā)現(xiàn)MS組與對照組比較，無論左心室收縮期還是舒張期，其縱向應變及應變率均降低，而圓周應變、應變率及左心室扭轉(zhuǎn)無明顯差異，表明MS患者左心室心肌縱向運動功能受損，圓周運動和扭轉(zhuǎn)運動功能尚可，這與Tadic等［18］的研究結(jié)果部分一致，但也有矛盾。Tadic等［18］發(fā)現(xiàn)MS組與對照組相比，左心室的整體縱向應變及圓周應變均降低，而徑向應變無顯著差異。上述研究結(jié)果表明，隨著代謝異常因素聚集越多，左心室縱向應變及應變率越低，并采用2D-STI技術再次證實了左心室心肌受損嚴重程度與異常代謝因素的數(shù)量具有相關性。既往研究［3-4］證實，采用EF評估MS患者左心室收縮功能，其結(jié)果與對照組無明顯差異。但Almeida等［19］應用2D-STI技術評估無臨床癥狀及EF≥50%的MS患者左心室收縮期圓周應變后，發(fā)現(xiàn)MS組圓周應變明顯降低，并且腰圍與圓周應變相關性最高，提示此類MS患者左心室收縮功能已經(jīng)下降。這一結(jié)果進一步表明MS患者改變生活方式及控制心血管疾病危險因素尤其是腹部肥胖的重要性。

此外，G?kdeniz等［20］研究認為，右心室心外膜脂肪厚度（epicardial fat thickness，EFT）在導致右心室功能障礙方面尤為重要；并在隨后的研究中發(fā)現(xiàn)，MS組與對照組相比，EFT明顯增厚，并且通過2D-STI技術測出MS組右心室整體縱向應變以及收縮期、舒張早期縱向應變率等明顯下降。多元回歸分析結(jié)果表明，EFT是導致右心室收縮及舒張功能減低的獨立危險因素。

4.2 三維斑點追蹤成像（three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI） 3D-STI技術是近年發(fā)展起來的一項在三維立體空間而非平面上追蹤心肌運動的技術，能更全面、立體地評價心室的應變及應變率。與局限在二維平面的2D-STI技術相比，3D-STI能夠更準確、真實地評估心臟功能。陳璐等［21］應用3D-STI技術分別評估了左心室形態(tài)未發(fā)生重構(gòu)的MS組和健康對照組的左心室整體收縮期峰值縱向應變、圓周應變及徑向應變等參數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對照組比較，MS組縱向應變絕對值降低；兩組圓周應變與徑向應變差異無統(tǒng)計學意義，提示MS患者左心室整體長軸收縮功能已發(fā)生改變，3D-STI技術能夠早期評估心功能。

5 RT-3DE

RT-3DE技術是將三維圖像與時間軸相結(jié)合，可實時全容積采集和同步顯示動態(tài)立體圖像，不依賴幾何學假設，能全面檢測心室的整體功能、局部容積大小及心室壁運動的同步性（圖4）。既往研究［22-23］證實，RT-3DE與MRI技術在評估心功能方面具有良好的相關性，能夠可靠地定量評估心功能，其局限性主要是空間分辨率有限，對于二維圖像差、心內(nèi)膜難以清晰顯示者，會影響其準確性。

圖4 實時三維超聲成像顯示右心室形態(tài)及時間-容積曲線

目前關于應用RT-3DE技術評估MS患者心功能的研究較少。展英華等［24］發(fā)現(xiàn)MS組與對照組相比，左心室部分室壁局部EF、心搏量及局部/整體EF、局部/整體心搏量均降低；在17節(jié)段容積-時間曲線參數(shù)指標左心室16、12節(jié)段達最小收縮容積的時間標準差（Tmsv16-SD、Tmsv12-SD）、最大差（Tmsv16-Dif、Tmsv12-Dif）及心率校正值（Tmsv16-SD%、Tmsv12-SD%、Tmsv16-Dif%、Tmsvl2-Dif%）等方面均有顯著差異，提示MS患者的左心室整體與局部功能及節(jié)段收縮的同步性已經(jīng)發(fā)生改變。Tadic等［25］的一項關于應用RT-3DE技術評估MS患者右心功能的研究顯示，與健康對照組相比，MS組右心室舒張末期容積、收縮末期容積均明顯增大，EF顯著降低；并且多元回歸分析結(jié)果顯示，收縮期血壓與腰圍分別是右心室EF的獨立影響因素，表明MS患者右心功能受到損害。同時在日常生活中，MS患者應積極控制血壓，預防向心性肥胖，防止心室重構(gòu)，控制病情發(fā)展。

綜上所述，MS發(fā)病率在國內(nèi)外呈上升趨勢，而MS患者普遍存在心功能損害，準確評估其心功能可以為臨床選擇治療方法和評估預后提供重要依據(jù)。右心室功能作為整體心臟功能的重要組成部分，目前臨床研究主要集中于常規(guī)超聲心動圖及TDI技術，其中常規(guī)超聲由于右心室復雜的解剖結(jié)構(gòu)使其測量結(jié)果準確性不高，TDI技術的角度依賴性也會影響其對心功能分析的可靠性，而STI、RT-3DE技術則能夠更可靠、準確地評估右心室整體與局部心肌功能。上述各種超聲技術均存在一定的局限性，隨著醫(yī)學儀器的改進及相應軟件的研發(fā)，2種或2種以上超聲技術聯(lián)合應用成為可能，如將RT-3DE與2D-ST相結(jié)合的3D-STI技術。新技術相互融合、互補，可以為定量評估MS患者心功能提供更為準確的數(shù)據(jù)。

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R589；R445.1

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.10.019

2015-05-04

2015-08-26

（本文編輯 張春輝）

國家自然科學基金面上項目（81471675）；重慶高校創(chuàng)新團隊建設計劃（KJTD201303）；重慶市基礎與前沿研究計劃項目（cstc2014jcyjA10031）；重慶市醫(yī)學科研計劃項目（20142035）。

1.重慶醫(yī)科大學超聲影像學研究所，重慶醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院超聲科 重慶 400010；2.超聲分子影像重慶市重點實驗室 重慶 400010

任建麗 E-mail：renjianli_1977@163.com