超聲心肌做功技術(shù)評價不同病因致左室功能受損的應(yīng)用進展

范靖東 李 敏 孫 陽

超聲心動圖是心臟疾病首選及重要的篩查方法，其中左室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）是評估左室收縮功能的常用參數(shù)，但當(dāng)左室容量負(fù)荷或心肌形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時，其診斷靈敏度會下降。應(yīng)用二維斑點追蹤（twodimensional speckle tracking imaging，2D-STI）技術(shù)可獲取左室整體縱向應(yīng)變（global longitudinal strain，GLS）為主的一系列應(yīng)變參數(shù)，較LVEF能更早發(fā)現(xiàn)左室心肌的細微變化。與二維應(yīng)變參數(shù)相比，三維應(yīng)變參數(shù)測量不受空間限制，能提供更準(zhǔn)確、客觀的參考。然而，這些常規(guī)應(yīng)變參數(shù)的測量方法均具有負(fù)荷依賴性［1］，后負(fù)荷的增加會導(dǎo)致應(yīng)變參數(shù)降低，可能無法真實反映心肌收縮功能。超聲心肌做功技術(shù)是在二維斑點追蹤技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合左室后負(fù)荷，利用構(gòu)建的無創(chuàng)左室壓力-應(yīng)變環(huán)定量評估心肌功能的新方法，克服了負(fù)荷依賴性的限制，可更為準(zhǔn)確地評估左室整體和局部心肌力學(xué)功能。高血壓、冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ㄒ韵潞喎Q冠心病）、心肌病、糖尿病等通過不同的病因、機制和病理過程均可導(dǎo)致左室收縮功能障礙，甚至發(fā)展為慢性心力衰竭。盡早識別左室收縮功能障礙，能有效阻止心力衰竭的發(fā)生、發(fā)展和惡化，降低其病死率。本文就超聲心肌做功技術(shù)評價不同病因致左室功能受損的應(yīng)用進展進行綜述。

一、超聲心肌做功技術(shù)原理及主要參數(shù)

1.超聲心肌做功技術(shù)原理：了解左室與體循環(huán)動脈之間的相互作用是評估左室功能的關(guān)鍵因素。生理條件下，心肌收縮提供了將血液從心室排出和在全身循環(huán)所消耗的機械能。在此過程中，壓力-容積環(huán)（pressure-volume loop，PVL）可作為心臟耗氧量指標(biāo)，提供有關(guān)心肌能量學(xué)和功效的信息，并通過侵入性操作了解左室心肌做功情況，但因其有創(chuàng)臨床應(yīng)用受限。Russell等［2］將斑點追蹤應(yīng)變分析和無創(chuàng)左室壓力曲線相結(jié)合形成左室壓力-應(yīng)變環(huán)（pressure-strain loop，PSL），以應(yīng)變表示距離，室壁壓力代表力，分析整個心動周期內(nèi)心肌做功（力×距離）的連續(xù)性變化。其中心肌做功參數(shù)反映了心動周期內(nèi)心肌應(yīng)變和左室壓力變化的所有改變，為評估左室功能提供更全面的信息。超聲心肌做功技術(shù)獲取的左室壓曲線由無創(chuàng)的肱動脈袖帶壓推導(dǎo)而來，并根據(jù)等容期和射血期的持續(xù)時間調(diào)整參考左室壓曲線的剖面而生成，與侵入式檢查、MRI［3］、PET等均呈良好的一致性。

2.主要參數(shù)：按照歐洲協(xié)會心血管影像協(xié)會（EACVI）及ASE指南采集標(biāo)準(zhǔn)圖像，導(dǎo)入EchoPAC軟件，輸入血壓，獲得心肌做功相關(guān)參數(shù)，包括：①整體做功指數(shù)（global work index，GWI），指從二尖瓣關(guān)閉到二尖瓣開放心肌做功的總和，即PSL面積；②整體有效功（global constructive work，GCW），指有助左室射血的功，即收縮期心肌縮短和等容舒張期心肌延長所做正功；③整體無效功（global wasted work，GWW），指對抗左室射血的功，即收縮期心肌延長和等容舒張期心肌縮短所做負(fù)功；④整體做功效率（global work efficiency，GWE），反映機械能在整個心動周期中做功的效率，公式：GWE=GCW/（GCW+GWW）×100%。

二、超聲心肌做功技術(shù)評價不同病因致左室功能受損的應(yīng)用進展

1.高血壓：是心血管事件的獨立危險因素，持續(xù)進展會導(dǎo)致心臟后負(fù)荷增加，可引起左室重構(gòu)甚至誘發(fā)心力衰竭。Chan等［4］研究發(fā)現(xiàn)，高血壓患者（高血壓組）GLS和LVEF與無心血管疾病者（正常對照組）比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義；但與正常對照組GWI［（1900±165）mm Hg%］及GCW［（2184±192）mm Hg%］比較，2～3級高血壓組GWI［（2590±435）mm Hg%］及GCW［（3057±403）mm Hg%］均顯著升高（均P＜0.05）；1級高血壓組GWI［（2052±374）mm Hg%］及GCW［（2361±377）mm Hg%］略升高，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義；推測高血壓患者GWI及GCW升高可能作為一種代償機制來維持左室收縮功能以對抗后負(fù)荷的增加。Mansour等［5］研究發(fā)現(xiàn)，運動后誘發(fā)后負(fù)荷異常增高者（收縮壓峰值＞180 mm Hg，1 mm Hg=0.133 kPa）在靜息時GLS和心肌做功參數(shù)與運動后未誘發(fā)后負(fù)荷異常增高者（對照組，收縮壓峰值≤180 mm Hg）相似，但其在峰值運動負(fù)荷下GWI、GCW和GWW均隨著收縮壓升高而增加，與對照組比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）；當(dāng)GWW＞96.5 mm Hg%提示預(yù)后不佳，此時GLS仍無明顯變化（P=0.49），說明在后負(fù)荷異常增高情況下心肌做功參數(shù)評價左室力學(xué)改變優(yōu)于GLS。此外，有研究［6］發(fā)現(xiàn)，正常血壓者（收縮壓＜120 mm Hg及舒張壓＜80 mm Hg）、高血壓前期者（收縮壓120～140 mm Hg和/或舒張壓80～90 mm Hg）和高血壓者（收縮壓≥140 mm Hg和/或舒張壓≥90 mm Hg）脈壓與GWI、GCW及GWW均呈正相關(guān)（均P＜0.001），與GWW均呈負(fù)相關(guān)（均P＜0.001），表明脈壓是GWI、GWE、GCW和GWW的獨立預(yù)測因子。綜上，心肌做功參數(shù)克服了負(fù)荷依賴性，對預(yù)測高血壓患者早期左室心肌功能異常較GLS更加敏感。

2.冠心?。菏怯捎诠跔顒用}不同程度的狹窄或閉塞，導(dǎo)致供血心肌缺血、缺氧甚至壞死，引起左室功能受損。既往研究［7］認(rèn)為，GLS對心內(nèi)膜下心肌灌注減少更加敏感；但在非ST段抬高型心肌梗死（non ST-segment elevation myocardial infarction，NSTEMI）中，局部心肌做功參數(shù)已被證實較GLS能更敏感地識別急性冠狀動脈閉塞，有利于指導(dǎo)早期介入干預(yù)。Lustosa等［8］研究表明，ST段抬高型心肌梗死（ST-segment elevation myocardial infarction，STEMI）左室重塑者GWI、GCW、GWE明顯降低，GWW明顯升高，與未出現(xiàn)左室重塑者比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.001）。另一項研究［9］發(fā)現(xiàn)心肌做功參數(shù)在評估急性STEMI經(jīng)皮冠狀動脈介入術(shù)后左室功能恢復(fù)及急性并發(fā)癥方面均優(yōu)于GLS；其中GCW與LVEF、GLS均呈顯著相關(guān)（r=0.58、-0.67，均P＜0.01）。多因素Logistic回歸分析顯示，GCW是STEMI患者左室節(jié)段性及整體心肌功能恢復(fù)的獨立預(yù)測因子［O R=1.17（95%可信區(qū)間1.13～1.20）、1.43（95%可信區(qū)間1.18～1.68），均P＜0.001］。Borrie等［10］選取20例具有冠狀動脈缺血臨床指標(biāo)的受試者（誘發(fā)性缺血組）和40例無該項指標(biāo)者（正常對照組），應(yīng)用超聲心肌做功技術(shù)分析兩組負(fù)荷前后心肌做功參數(shù)變化，研究發(fā)現(xiàn)負(fù)荷前誘發(fā)性缺血組GWI低于正常對照組（P=0.02），GLS比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義；負(fù)荷后，正常對照組GWI較負(fù)荷前升高了54%（2296 mm Hg%vs.3523 mm Hg%），GWE保持96%不變；但誘發(fā)性缺血組由于局部GWI在缺血受累節(jié)段下降，負(fù)荷前后GWI變化不明顯（2069 mm Hg%vs.2070 mm Hg%），GWE下降（93%vs.87%，P＜0.05）；受試者工作特征曲線分析顯示，GWI預(yù)測心肌缺血的曲線下面積為0.94。初步證實心肌做功參數(shù)可應(yīng)用于負(fù)荷超聲心動圖以識別心肌缺血，有助于臨床早期發(fā)現(xiàn)疑似冠心病者。

3.心肌?。菏怯刹煌∫蛞鹦氖也贿m當(dāng)肥厚或擴張，伴有心功能障礙的一組異質(zhì)性心肌疾病，通常指原發(fā)性心肌病，包括肥厚型心肌病、淀粉樣變心肌病、擴張型心肌病等。Galli等［11］研究發(fā)現(xiàn)，肥厚型心肌病組GCW較正常對照組明顯下降［（1599±423）mm Hg%vs.（2248±249）mm Hg%，P＜0.001］；在多變量分析中，評估心肺運動試驗的峰值攝氧量下降與GCW密切相關(guān)（β=0.65，P=0.007）。心臟MRI證實，GCW也是心肌纖維化唯一的預(yù)測因子，當(dāng)GCW＜1623 mm Hg%時提示預(yù)后不良。此后，Hiemstra等［12］研究進一步證實，肥厚型心肌病組GCW、GWE、GWI均降低，GWW則升高，與正常對照組比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.001）。Clemmensen等［13］研究發(fā)現(xiàn)，淀粉樣變心肌病組GWI、GWE均較正常對照組明顯下降（均P＜0.001），且以基底段下降更明顯；運動狀態(tài)下，淀粉樣變心肌病組GWI較正常對照組明顯降低（P＜0.001），表明淀粉樣變心肌病患者心肌運動儲備能力明顯下降。此外，Clemmensen等［14］研究還發(fā)現(xiàn)，GWI在預(yù)測淀粉樣變心肌病患者主要心臟不良事件發(fā)生方面優(yōu)于GLS，GWI＜1043 mm Hg%者主要心臟不良事件發(fā)生風(fēng)險高于GWI＞1043 mm Hg%者（HR=2.3，95%可信區(qū)間1.2～4.3，P=0.01）。Schrub等［15］對擴張型心肌病患者心肌做功參數(shù)與運動耐量之間的關(guān)系進行了研究，51例擴張型心肌病患者行心肺運動試驗后，16例患者出現(xiàn)了左室不同步運動（室間隔或心尖擺動）；在多變量分析中，室間隔GWE是運動能力的唯一預(yù)測因素（β=0.68，P=0.03）。而擴張型心肌病經(jīng)治療后，其步行距離與GWI呈正相關(guān)［16］。

4.心臟瓣膜?。航陙恚曅募∽龉夹g(shù)在評價心臟瓣膜病致左室功能受損中也有新的進展。由于心肌做功參數(shù)是基于袖帶壓力計測量而來，在嚴(yán)重主動脈瓣狹窄患者中，收縮壓并不能代表左室收縮壓峰值。而GLS由于負(fù)荷依賴性，在該類患者左心功能評估方面應(yīng)用也有限。Jain等［17］使用主動脈平均壓差和收縮壓之和計算嚴(yán)重主動脈瓣狹窄患者左室收縮壓峰值，發(fā)現(xiàn)有創(chuàng)測量的左室收縮壓與無創(chuàng)測量的左室收縮壓呈高度正相關(guān)（r=0.92，P＜0.01）；該研究還發(fā)現(xiàn)與術(shù)前比較，經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣植入術(shù)后GWI及GCW均顯著降低［（1815.8±441.6）mm Hg%vs.（2102.1±797.4）mm Hg%，P=0.012；（1534.8±385.0）mm Hg%vs.（1856.2±704.6）mm Hg%，P＜0.001］，這可能是由于主動脈瓣狹窄改善后，后負(fù)荷、左室做功均降低。近年經(jīng)導(dǎo)管二尖瓣夾合術(shù)已成為新的治療嚴(yán)重二尖瓣反流臨床熱點，Papadopoulos等［18］研究發(fā)現(xiàn)，基線GCW是經(jīng)導(dǎo)管二尖瓣夾合術(shù)后反映左室逆重構(gòu)者左室收縮末期容積減小的唯一預(yù)測因子，GCW＞846 mm Hg%與左室收縮末期容積減?。?0%密切相關(guān)，靈敏度和特異度分別為79%和74%，這對于確定行經(jīng)導(dǎo)管二尖瓣夾合術(shù)患者的臨床療效是非常重要的。然而該研究樣本量較小，后續(xù)仍需大量臨床研究的進一步證實。

5.腫瘤心臟病：腫瘤心臟病學(xué)重點關(guān)注惡性腫瘤治療期間由化學(xué)藥物、靶向生物制劑及放射治療引起的心臟毒性的預(yù)防、診療和監(jiān)測。蒽環(huán)類藥物作為臨床常用的抗腫瘤藥，在延長患者生存時間的同時，治療相關(guān)毒性所致的心血管疾病患病率也隨之升高，成為腫瘤患者治療后死亡的重要原因之一。GLS是公認(rèn)的化療致左室功能障礙的早期標(biāo)志物，較LVEF能更早期預(yù)測后續(xù)心臟毒性。但GLS具有負(fù)荷依賴性，在評估腫瘤化療后早期心肌功能受損方面可能不太準(zhǔn)確。Zhan等［19］選取598例接受蒽環(huán)類化療的兒童及青少年患者，均僅接受了包括蒽環(huán)類藥物在內(nèi)的典型化療方案，所有患者分別在化療前及第1次化療后1～6個月、6個月～1年、1～2年、2～5年、5～10年及10年以上接受了2～5次超聲心動圖檢查，共計2036份檢查結(jié)果；研究發(fā)現(xiàn)，化療后各時間段GWI、GCW均下降，與化療前比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05），GWE保留；且GWI和GCW的變化先于GLS，這可能與化療藥物導(dǎo)致功能性心肌細胞的喪失有關(guān)。然而Guan等［20］應(yīng)用超聲心肌做功技術(shù)檢測79例接受不同腫瘤治療方案的乳腺癌患者，研究發(fā)現(xiàn)與未接受蒽環(huán)類或靶向藥治療者比較，接受蒽環(huán)類或靶向藥治療者GWI和GWE在化療T6周期后均發(fā)生顯著變化，GLS在T4周期后發(fā)生顯著變化，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05），推測GLS在預(yù)測血壓變化較小的腫瘤患者心功能方面優(yōu)于心肌做功參數(shù)。分析原因可能為該研究樣本量較小，部分患者在接受化療后出現(xiàn)高血壓，而心肌做功參數(shù)是根據(jù)施加于應(yīng)變的左室壓力積分進行計算，應(yīng)變的減少被平衡所致。

6.糖尿?。何⒀懿∽冏鳛樘悄虿∽畛Ｒ姷牟l(fā)癥，當(dāng)累及心臟時，會導(dǎo)致心肌微循環(huán)障礙，出現(xiàn)心肌細胞肥大及纖維化，甚至造成局部或者廣泛性壞死，成為糖尿病患者死亡的主要原因。Liao等［21］研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病組GWI和GWE均降低，GWW升高，與正常對照組比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）；且2型糖尿病患者年齡、體質(zhì)量指數(shù)、收縮壓、吸煙史與GWI、GWW和GWE均呈良好的相關(guān)性（均P＜0.05）。Huang等［22］進一步研究發(fā)現(xiàn)，糖化血紅蛋白A1c與GWI、GCW均獨立相關(guān)（β=-0.452、-0.393，均P＜0.05），糖尿病病程與GCW獨立相關(guān)（β=-0.298，P＜0.05）。此外，Ikonomidis等［23］將160例2型糖尿病患者按照用藥方式分為胰島素組、胰高血糖素樣肽-1受體激動劑（GLP-1RA）組、鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運體-2抑制劑（SGLT-2i）組及GLP-1RA+SGLT-2i聯(lián)合組，每組各40例，研究發(fā)現(xiàn)與胰島素組和SGLT-2i組比較，GLP-1RA組和GLP-1RA+SGLT-2i聯(lián)合組GWI升高更顯著，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）。由此可見，超聲心肌做功技術(shù)可以更敏感地發(fā)現(xiàn)常規(guī)超聲心動圖未能檢出的早期糖尿病心肌功能障礙，并對該類患者后期臨床治療用藥等提供有價值的參考依據(jù)。

7.其他：超聲心肌做功技術(shù)在評價其他疾病致心肌功能受損方面也有較好的應(yīng)用價值。一項納入1216例新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）患者的前瞻性國際調(diào)查［24］顯示，超聲心肌做功技術(shù)在檢測COVID-19患者心臟并發(fā)癥方面靈敏度較高。此外有報道［25］顯示，部分COVID-19患者初期LVEF和GLS均正常，室壁運動也無異常，但GWI顯著降低；在后續(xù)隨訪中又出現(xiàn)GWI明顯上升至接近正常水平，表明GWI可能是COVID-19誘導(dǎo)的急性心肌功能障礙更敏感的指標(biāo)。Sabatino等［26］研究發(fā)現(xiàn)，川崎病患兒GWI降低，當(dāng)川崎病合并冠狀動脈擴張時，GWI降低更顯著，與健康兒比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.001），說明GWI可能是評估川崎病心肌功能障礙更敏感的指標(biāo)。Oberhoffer等［27］研究發(fā)現(xiàn)，特納綜合征患者GWI升高，且與心率升高呈良好的一致性。肖武平等［28］研究發(fā)現(xiàn)，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎中、高疾病活動度組GWI、GCW均較正常對照組顯著降低（均P＜0.05），說明超聲心肌做功技術(shù)能早期反映類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎心功能受損情況。陳慧赟等［29］研究發(fā)現(xiàn)，與無嚴(yán)重妊娠期并發(fā)癥孕婦分娩的早產(chǎn)兒比較，重度子癇前期孕婦分娩的早產(chǎn)兒在出生后24 h內(nèi)GWE和GCW均降低，出生后48～72 h GWE降低，GWW增加，在出生后14～28 d GWE仍降低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05），提示重度子癇前期孕婦分娩的新生兒存在持續(xù)的亞臨床心肌損傷。

三、總結(jié)與展望

超聲心肌做功技術(shù)作為一種將后負(fù)荷因素納入評估左室整體和局部心肌力學(xué)功能的新方法，克服了既往應(yīng)變參數(shù)不能準(zhǔn)確反映心肌氧耗的局限，同時也具備操作簡單、重復(fù)性強等常規(guī)超聲心動圖所具有的獨特優(yōu)勢。隨著近年對該技術(shù)的深入探索，超聲心肌做功技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于評價多種疾病，如高血壓、冠心病、心肌病等對左室心肌力學(xué)的影響。但該技術(shù)目前在臨床的應(yīng)用也存在一定局限性，如對圖像質(zhì)量要求較高、存在左室流出道和主動脈瓣壓差時估測左室收縮壓無效、未包括來自動脈硬化等因素所致的后負(fù)荷等。盡管如此，超聲心肌做功技術(shù)為臨床探究疾病所致心肌力學(xué)改變及療效評估等提供了一種新思路，有望為評估心肌功能提供更全面有力的指標(biāo)，具有廣闊的應(yīng)用前景。