門控心肌灌注顯像評估慢性心力衰竭患者左心室機械同步性的應用及其與紐約心功能分級的關系

吳飛鵬 鄭賢東 吳琪燕 洪麗菊 岳雷 楊蕊 陳丹丹 周友俊

昆明醫(yī)科大學附屬延安醫(yī)院核醫(yī)學科，昆明 650051

通信作者：周友俊，Email：13668770541@163.com

慢性心力衰竭患者常會發(fā)生左心室機械同步性失調，機械同步性失調是慢性心力衰竭患者預后不良的重要因素[1]。左心室機械同步性失調是指左心室各室壁節(jié)段心肌的舒張和（或）收縮時間不一致，進而導致心臟整體的運動不協(xié)調。左心室機械同步性的評估可通過多種檢查方式實現(xiàn)，主要包括心臟MRI、斑點追蹤超聲心動圖、核素顯像等。心臟MRI 因檢查費用高、檢查時間長且無法應用于心臟起搏器植入術后的患者等，故其臨床應用受到限制；超聲檢查易受人為因素的影響，導致結果可重復性較差，同時變異程度較大；核素顯像主要包括門控心血池顯像和門控心肌灌注顯像（gated myocardial perfusion imaging，GMPI），其中GMPI的相位分析技術因具有簡便易開展、重復性極佳、可量化評估左心室機械同步性的嚴重程度等優(yōu)點而被認為是評估左心室機械同步性的標準檢查方式[2]。紐約心功能分級是當前評估慢性心力衰竭患者心功能受損嚴重程度最常用的方法，但該方法主要依靠患者的癥狀進行評估，是一種非量化的標準，因此存在較強的主觀因素，對于癥狀不夠典型或耐受性較好的患者，其評估結果可能存在一定誤差。

GMPI 除了可以評估左心室機械同步性，還可同時獲得一系列反映心臟功能的參數指標，在反映慢性心力衰竭患者心功能發(fā)展的嚴重程度方面提供客觀的定量依據。同時，核素顯像作為功能影像方法，或可早期診斷心力衰竭。明確導致心肌發(fā)生收縮和（或）舒張不同步的原因和潛在機制能夠為慢性心力衰竭患者的治療提供新的途徑和思路。因此本研究擬探討GMPI 與慢性心力衰竭患者心功能受損嚴重程度的關系，并基于GMPI 評估慢性心力衰竭患者的左心室機械同步性，探討慢性心力衰竭患者發(fā)生左心室機械同步性失調的影響因素。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2020 年1 月至2021 年12 月于昆明醫(yī)科大學附屬延安醫(yī)院行GMPI 檢查的81 例慢性心力衰竭患者的臨床資料，其中男性56 例、女性25 例，年齡（56.1±15.6）歲。依據紐約心功能分級[3]評估心功能受損的嚴重程度，將患者分為心功能Ⅰ級組、心功能Ⅱ級組和心功能Ⅲ～Ⅳ級組。慢性心力衰竭的診斷標準嚴格參照《中國心力衰竭診斷和治療指南2018》[3]，該指南的診斷標準以典型的心力衰竭體征和（或）癥狀、利鈉肽水平、左心室的收縮和（或）舒張情況等項目進行綜合判斷。納入標準：（1）行GMPI 檢查；（2）病例資料完整，利鈉肽等檢查完善。排除標準：（1）哺乳期或妊娠期女性；（2）有嚴重的肝腎功能障礙；（3）有重度心律失常、急性冠狀動脈綜合征，或1 個月內接受過心臟外科手術。選擇同一時間段行GMPI 檢查且超聲及冠狀動脈造影檢查結果均正常、無心血管疾病病史的23 名受檢者為健康對照組，其中男性13 名、女性10 名，年齡（53.0±7.9）歲。本研究符合《赫爾辛基宣言》的原則，所有研究對象均在檢查前簽署了知情同意書。

1.2 GMPI 檢查

所有研究對象均行GMPI 靜息顯像，顯像儀器為美國GE 公司Discovery NM/CT 670 pro 型SPECT/CT掃描儀，顯像劑為北京原子高科股份有限公司提供的99Tcm-MIBI，注射劑量740～925 MBq。圖像處理使用顯像儀自帶的ECToolbox后處理軟件，獲取GMPI 參數如下。（1）灌注指標：靜息總積分（summed rest score，SRS）；（2）相位分析指標：相位直方圖帶寬（phase histogram bandwidth，PHB）、相位分布標準差（phase standard deviation，PSD）；（3）心功能參數：左心室射血分數（left ventricular ejection fraction，LVEF）、左心室收縮末期容積（left ventricular end-systolic volume，LVESV）、左心室舒張末期容積（left ventricular end-diastolic volume，LVEDV）、高峰充盈率（peak filling rate，PFR）等。

1.3 實驗室檢查指標與體質指數（body mass index，BMI）的采集

清晨空腹時采靜脈血，檢查指標包括超敏C反應蛋白（hypersensitivity C-reactive protein，Hs-CRP）、N 末端B 型利鈉肽原（N-terminal pro-B-type natriuretic peptide，NTpro-BNP），分別使用干式免疫熒光分析儀、全自動免疫生化分析儀采集。BMI的計算公式為體重/身高2。實驗室檢查與GMPI 檢查的完成時間間隔不超過7 d。

1.4 左心室機械同步性失調的判定

本研究中，健康對照組的同步性指標PSD、PHB 分別為（12.6±4.7）°、（36.7±10.6）°，以xˉ±2s為判斷PSD、PHB 指標異常的標準，即當PSD＞22.0°或PHB＞57.9°時，判定為左心室機械同步性失調。

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 24.0 軟件對數據進行統(tǒng)計學分析。符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示，2 組間獨立樣本的比較采用t檢驗；不符合正態(tài)分布的計量資料以M（Q1，Q3）表示，2 組間獨立樣本的比較采用Mann-WhitneyU檢驗。多組間獨立樣本的比較采用Kruskal Wallis 檢驗。計數資料用率表示，組間比較采用卡方檢驗或Fisher 確切概率法，采用Spearman 相關性分析法分析相關指標與紐約心功能分級之間的相關性。多因素分析采用Logistic回歸分析法，將單因素分析結果中P＜0.2 的指標進行Logistic 逐步回歸分析。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

81 例慢性心力衰竭患者中，17 例患者的紐約心功能分級評估結果為心功能Ⅰ級、22 例為心功能Ⅱ級、37 例為心功能Ⅲ級、5 例為心功能Ⅳ級。慢性心力衰竭患者的典型靜息GMPI 顯像圖、靶心圖和相位直方圖見圖1、2。

圖1 慢性心力衰竭患者（男性，55 歲）的靜息門控心肌灌注顯像圖 第1～2 行為短軸圖像，第3 行為垂直長軸圖像，第4 行為水平長軸圖像，顯示前壁、間隔、心尖、下壁可見多發(fā)放射性分布稀疏缺損區(qū)，提示相應部位心肌灌注異常Figure 1 Resting gated myocardial perfusion imaging of a patient (male, 55 years old) with chronic heart failure

2.2 健康對照組與不同紐約心功能分級的慢性心力衰竭患者GMPI 和實驗室檢查結果的比較

健康對照組與紐約心功能Ⅰ級的慢性心力衰竭患者組在年齡、性別、BMI 上的差異均無統(tǒng)計學意義（t=1.431、1.693，χ2= 1.710，P=0.160、0.071、0.191）。由表1 可見，在心功能Ⅰ級組的慢性心力衰竭患者與健康對照組的比較中，LVEF、LVEDV、LVESV、PFR、PSD、NTpro-BNP 間的差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。NTpro-BNP、Hs-CRP 以及GMPI 的各項指標在心功能Ⅰ級組、心功能Ⅱ級組、心功能Ⅲ～Ⅵ級組患者間的差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05），且隨著心功能受損嚴重程度的進展，LVEDV、LVESV、PHB、PSD、Hs-CRP、NTpro-BNP 水平呈上升趨勢，LVEF、PFR 水平呈下降趨勢。

表1 健康對照組與不同紐約心功能分級的慢性心力衰竭患者門控心肌灌注顯像和實驗室檢查結果的比較[±s、M（Q1，Q3）]Table 1 Comparison of gated myocardial perfusion imaging and laboratory test results between healthy control group and chronic heart failure patients with different concentric functional class [±s, M(Q1, Q3)]

表1 健康對照組與不同紐約心功能分級的慢性心力衰竭患者門控心肌灌注顯像和實驗室檢查結果的比較[±s、M（Q1，Q3）]Table 1 Comparison of gated myocardial perfusion imaging and laboratory test results between healthy control group and chronic heart failure patients with different concentric functional class [±s, M(Q1, Q3)]

注：a 表示心功能Ⅰ級組慢性心力衰竭患者與健康對照組相比，差異有統(tǒng)計學意義（t=4.084、Z=3.462、3.038、3.519、3.489、2.203，P＜0.001、P＜0.001、P=0.002、P＜0.001、P＜0.001、P=0.028）；b 表示心功能Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ～Ⅳ級慢性心力衰竭患者多組間的比較，差異有統(tǒng)計學意義（H=23.846、14.791、21.089、6.251、18.892、20.347、19.171、35.654，P＜0.001、P=0.001、P＜0.001、P=0.044、P＜0.001、P＜0.001、P＜0.001、P＜0.001）。LVEF 為左心室射血分數；LVESV 為左心室收縮末期容積；LVEDV 為左心室舒張末期容積；PFR 為高峰充盈率；EDV 為舒張末期容積；PHB 為相位直方圖帶寬；PSD 為相位分布標準差；Hs-CRP 為超敏C 反應蛋白；NTpro-BNP 為N 末端B 型利鈉肽原

組別 LVEF（%）LVEDV（ml）LVESV（ml）PFR（EDV/s）PHB（°）PSD（°）Hs-CRP（mg/L）NTpro-BNP（ng/L）健康對照組（n=23）71（70，75）62（54，82）18（14，26）4.80±1.38 36.70±10.57 12.57±4.72 0.5（0.5，1.1）52（34，94）心功能Ⅰ級組（n=17）68（61，70）a 94（77，115）a 32（23，43）a 3.29±0.73a 41（36，54）16（11，20）a 0.5（0.5，1.5）145（85，184）a心功能Ⅱ級組（n=22）54（46，62）127（96，151）55（43，78）3.00±1.06 101（64，189）42（23，52）0.8（0.5，1.9）399（186，546）心功能Ⅲ～Ⅳ級組（n=42）40（23，51）b 168（109，220）b 106（59，167）b 2.62±1.13b 139（75，205）b 47（29，59）b 3.3（1.5，16.3）b 1 730（479，4 105）b

2.3 GMPI 及實驗室檢查結果與慢性心力衰竭患者紐約心功能分級的相關性

慢性心力衰竭患者的SRS、LVESV、LVEDV、PHB、PSD、NTpro-BNP、Hs-CRP 水平與紐約心功能分級呈正相關（r=0.235、0.547、0.474、0.481、0.458、0.671、0.439，P=0.035、P＜0.001、＜0.001、＜0.001、＜0.001、＜0.001、P=0.001）；LVEF、PFR 水平與紐約心功能分級呈負相關（r=-0.563、-0.304，P＜0.001、P=0.006）。

圖2 慢性心力衰竭患者（男性，55 歲）的靶心圖（A）和相位直方圖（B）靶心圖可見間隔、前壁、心尖、下壁放射性分布稀疏缺損，相位直方圖可見相位分布明顯不規(guī)則增寬，甚至出現(xiàn)多個高峰，提示左心室間隔、前壁、心尖、下壁心肌灌注異常，左心室機械同步性失調Figure 2 Bull's-eye (A) and phase histogram (B) of a patient (male, 55 years old) with chronic heart failure

2.4 左心室機械同步與不同步慢性心力衰竭患者的單因素分析

慢性心力衰竭患者發(fā)生左心室機械同步性失調的比例為74.1%（60/81），其中心功能Ⅰ級患者發(fā)生左心室機械同步性失調的比例為23.5%（4/17）、心功能Ⅱ級為90.5%（19/21）、心功能Ⅲ級為84.2%（32/38）、心功能Ⅳ級為100%（5/5）。

由表2 可見，左心室機械同步的慢性心力衰竭患者的年齡、LVEF、PFR 水平均高于不同步患者，且差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）；左心室機械不同步患者的心率、LVEDV、LVESV、SRS、Hs-CRP、NTpro-BNP 水平均高于同步患者，且差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。左心室機械同步與不同步患者間的性別、BMI、合并癥（高血壓、糖尿病、高脂血癥、心律失常、肺炎、冠心病、肺動脈高壓、心肌?。┌l(fā)病率、搏出量、高峰充盈時間的比較，差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05）。

表2 左心室機械同步與不同步慢性心力衰竭患者的單因素分析[±s、M（Q1，Q3）、例（%）]Table 2 Univariate analysis of mechanical synchronous and asynchronous of the left ventricle chronic heart failure patients[±s, M(Q1, Q3),case(%)]

表2 左心室機械同步與不同步慢性心力衰竭患者的單因素分析[±s、M（Q1，Q3）、例（%）]Table 2 Univariate analysis of mechanical synchronous and asynchronous of the left ventricle chronic heart failure patients[±s, M(Q1, Q3),case(%)]

注：-表示檢驗方法為Fisher 確切概率法，無檢驗值；BMI 為體質指數；GMPI 為門控心肌灌注顯像；LVEF 為左心室射血分數；LVEDV 為左心室舒張末期容積；LVESV 為左心室收縮末期容積；SV 為博出量；PFR 為高峰充盈率；EDV 為舒張末期容積；TPFR 為高峰充盈時間；SRS 為靜息總積分；Hs-CRP 為超敏C 反應蛋白；NTpro-BNP 為N 末端B 型利鈉肽原

項目 左心室機械同步（n=21）左心室機械不同步（n=60）檢驗值 P值一般資料性別（男/女）12/9 44/16 χ2=1.911 0.167年齡（歲）63.4±14.7 53.6±15.3 t=2.550 0.013 BMI（kg/m2）23.05（21.48，27.25）24.52（22.27，27.26）Z=1.110 0.267心率（次/分）65（61，72）73（66，82）Z=3.149 0.002合并癥發(fā)病率[例（%）]高血壓 15（71.4）28（46.7）χ2=3.830 0.050糖尿病 7（33.3）17（28.3）χ2=0.187 0.666高脂血癥 8（38.1）11（18.3）χ2=3.384 0.066心律失常 4（19.0）16（26.7）χ2=0.486 0.486肺炎 0（0）3（5.0）- 0.564冠心病 14（66.7）43（71.7）χ2=0.187 0.666肺動脈高壓 1（4.8）9（15.0）χ2=0.709 0.400心肌病 1（4.8）9（15.0）χ2=0.709 0.400 GMPI指標LVEF（%）69.0（65.5，71.0）42.0（23.8，54.0）χ2=6.146 ＜0.001 LVEDV（ml）79.0（62.5，104.5）149.5（115，210.8）χ2=5.335 ＜0.001 LVESV（ml）26.0（18.5，34.0）91.5（54.5，159.5）χ2=5.993 ＜0.001 SV（ml）57.0±17.0 61.8±23.9 t=0.850 0.398 PFR（EDV/s）3.61±0.73 2.60±0.14 t=4.042 ＜0.001 TPFR（ms）218.56±59.26 189.93±86.61 t=1.402 0.100 SRS（分）3.0（2.0，5.0）13.0（6.3，19.8）Z=4.978 ＜0.001實驗室檢查指標Hs-CRP陽性例數[例（%）] 6（28.6）36（60.0）χ2=6.154 0.013 NTpro-BNP（ng/L）156（123.5，231.5）806.5（319.8，2 275.0）Z=4.381 ＜0.001

2.5 左心室機械同步與不同步慢性心力衰竭患者的多因素Logistic 回歸分析結果

多因素Logistic 回歸分析結果顯示，LVEF、SRS 是慢性心力衰竭患者發(fā)生左心室機械同步性失調的獨立影響因素（B=-0.166、0.278，B值標準誤為0.068、0.130，Waldχ2=5.927、4.584，P=0.015、0.032，OR=0.847、1.320，95%CI：0.741～0.968、1.024～1.702）。

3 討論

本研究回顧性分析了81 例慢性心力衰竭患者GMPI 顯像的各項指標以及NTpro-BNP、Hs-CRP水平與紐約心功能分級的關系，發(fā)現(xiàn)隨著患者紐約心功能分級程度的增高，LVESV、LVEDV、PHB、PSD、NTpro-BNP、Hs-CRP 水平不斷升高，LVEF、PFR 水平不斷降低，這與既往研究結果基本一致[4-6]。本研究中的相關性分析結果進一步顯示，NTpro-BNP、LVEF、LVESV 與紐約心功能分級的相關性最高（r=0.671、-0.563、0.547，均P＜0.05）。此外，我們發(fā)現(xiàn)LVEF、LVEDV、LVESV、PFR、PSD、NTpro-BNP 指標在健康對照組與心功能Ⅰ級慢性心力衰竭患者間的差異有統(tǒng)計學意義。心力衰竭的發(fā)生與多方面的病理生理學變化有關，當心肌細胞受到損害或心室的容量負荷過重時，機體可自發(fā)啟動代償機制，包括Frank-Starling 機制、心肌代償性肥厚、神經體液調節(jié)機制等，代償機制可以暫時維持心臟泵的正常功能，但會進一步造成心室重塑、心功能不可逆的惡化，此時心臟的收縮功能、舒張功能、同步性均出現(xiàn)了損害，至此患者開始出現(xiàn)癥狀[7]。PFR 代表左心室充盈時間曲線在舒張期第1 個高峰的最大斜率，其數值大小反映了左心室的舒張功能；PSD 能夠反映左心室機械同步性。本研究結果提示，GMPI 獲得的PFR、LVEF、LVEDV、LVESV、PSD 和NTpro-BNP 指標有利于鑒別輕度的心力衰竭患者，從而可能有助于早期提示心力衰竭的發(fā)生。

SRS 是通過肉眼計分法對靜息狀態(tài)下各室壁心肌節(jié)段的放射性分布情況[稀疏和（或）缺損]進行的半定量分析，以0～4 分分別表示放射性分布正常至放射性分布完全缺損，最后將所有節(jié)段的評分相加即為SRS，因此SRS 反映了各室壁心肌細胞在靜息狀態(tài)下的灌注情況，SRS 評分越高，灌注情況越差[8]。在慢性心力衰竭患者的遠期預后評估中，SRS 是其發(fā)生主要心臟不良事件的預測因素[9]。本研究中SRS 與紐約心功能分級呈弱相關（r=0.235），分析其原因可能是與本研究中部分慢性心力衰竭患者既往發(fā)生過陳舊性心肌梗死有關，發(fā)生心肌梗死的相應節(jié)段在GMPI 上表現(xiàn)為完全的放射性分布缺損（4 分），且表現(xiàn)出的灌注異常較嚴重，但隨著時間推移，其余存活心肌能夠發(fā)揮代償作用，使患者在體力活動上表現(xiàn)為輕度受限，因此心臟灌注情況與以患者主觀感受為主的紐約心功能分級有時并不一致，故在臨床工作中應注意區(qū)分。

GMPI 的相位分析技術主要反映了左心室的機械同步性，機械同步性與電同步性并不完全相同，在預測心血管不良事件的危險程度方面，機械同步性優(yōu)于電同步性[10]。國內學者[5]以PSD＞33.7°作為相位分析評估同步性的臨界值，分析了81 例慢性心力衰竭患者與41 名健康對照組受試者的臨床資料，結果表明SRS 與PHB、PSD 均有相關性（r=0.808、0.773）。目前相位分析的正常范圍仍未有統(tǒng)一標準，考慮到不同人種、不同顯像儀器、不同藥物劑量等的潛在差異，我們以健康人群為參照，以PSD＞22.0°或PHB＞57.9°作為判定左心室同步性失調的標準，相較既往以PSD 為主的評估標準，此標準對左心室機械同步性失調的診斷靈敏度更高，本研究通過Logistic 回歸分析進一步校正了心率的影響后發(fā)現(xiàn)，SRS、LVEF 是慢性心力衰竭患者發(fā)生左心室機械同步性失調的獨立影響因素。Hama 等[11]通過相位分析技術分析了326 例冠心病患者發(fā)生左心室機械同步性失調的影響因素，結果在冠心病患者中同樣發(fā)現(xiàn)了心肌缺血、男性、LVEDV 增高、LVEF 降低、QRS 間期延長是冠狀動脈性心臟病患者發(fā)生左心室機械同步性失調的獨立預測因子。

冠狀動脈狹窄是心肌灌注降低的主要原因，冠狀動脈造影技術雖然是目前診斷冠狀動脈性心臟病的“金標準”，但由于患者可能存在側支循環(huán)或微循環(huán)病變，所以GMPI 在反映心肌細胞本身的灌注情況方面較冠狀動脈造影技術更客觀、更直接。有關研究結果表明，由負荷試驗誘發(fā)的心肌缺血同樣能引起左心室機械同步性失調加重[12]，因此心肌灌注異常與同步性的關系十分密切，心肌灌注異常導致同步性失調的潛在機制可能是隨著心肌細胞血供減少，心肌細胞的供氧量隨之減少，導致當心肌細胞需氧量與供氧量發(fā)生矛盾時，局部心肌發(fā)生代謝異常、心電傳導失常，且隨著缺血的進一步加重，心肌細胞可能發(fā)生心肌梗死，進而形成瘢痕組織，瘢痕心肌出現(xiàn)節(jié)段性的運動減弱，最終導致心臟整體的機械同步性失調[13-15]。眾所周知，心臟的同步性收縮是維持心功能的重要前提，既往研究結果亦表明左心室機械同步性失調是心臟功能減退的關鍵因素[16]，由于左心室壁各節(jié)段心肌處于不協(xié)調運動的狀態(tài)，導致整個心臟無效做功增加，進而做功效率降低，最后表現(xiàn)為心臟收縮和（或）舒張功能減退，射血分數降低，舒張末期容積增加。容量負荷過重是心臟功能受損的另外一項重要原因，當心臟功能發(fā)生失代償時，隨著心臟收縮功能受損，搏出量降低，勢必引起收縮末期容積增加，致使心室重構加劇、心功能進一步惡化，因此我們推測左心室機械同步性失調一方面可以直接導致心功能受損，另外一方面，收縮功能受損亦可通過加重心臟容量負荷進一步導致同步性失調、心功能惡化。因此，左心室機械同步性失調與收縮功能障礙可能存在惡性循環(huán)，不斷加重慢性心力衰竭患者的病情進展，早期識別這一狀態(tài)，進而通過心臟再同步化治療等方式進行干預，可能有利于延緩疾病的進程。

綜上所述，GMPI 指標（LVEF、PFR、LVESV、LVEDV、PHB、PSD）和實驗室檢查指標（NTpro-BNP、Hs-CRP）能夠為臨床評估慢性心力衰竭患者的心功能嚴重程度提供線索，其中以NTpro-BNP、LVEF、LVESV 的提示作用較優(yōu)；PFR、LVEF、LVEDV、LVESV、PSD、NTpro-BNP 可能具有早期診斷慢性心力衰竭的潛在價值；LVEF 降低、SRS 增高是慢性心力衰竭患者發(fā)生左心室機械同步性失調的獨立影響因素，臨床工作中應予以注意。

利益沖突所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明吳飛鵬負責命題的提出與設計、數據的采集、論文的撰寫；鄭賢東負責數據的統(tǒng)計與分析；吳琪燕、洪麗菊、岳雷、楊蕊、陳丹丹負責圖像的采集與分析；周友俊負責論文的指導、修訂與審閱