二維斑點追蹤技術評價維持性血液透析患者左室扭轉及同步性的價值

任永鳳，陳　飛，鄭　慧，王　洲，殷延華，李　健，馮　景， 陸　靜

(1.安徽醫科大學亳州市人民醫院臨床學院超聲科，安徽 亳州　236800；

2.安徽醫科大學第一附屬醫院超聲科，安徽 合肥　230022)

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二維斑點追蹤技術評價維持性血液透析患者左室扭轉及同步性的價值

任永鳳1，2，陳飛1，鄭慧2，王洲1，殷延華1，李健1，馮景1， 陸靜1

(1.安徽醫科大學亳州市人民醫院臨床學院超聲科，安徽 亳州236800；

2.安徽醫科大學第一附屬醫院超聲科，安徽 合肥230022)

摘要：目的利用二維斑點追蹤技術(2D-STI)評價維持性血液透析患者左室心肌扭轉運動功能及同步性的變化，探討其應用價值。方法收集血液凈化中心經動靜脈內瘺(AVF)行維持性血液透析的晚期腎病患者68例，并根據肺動脈壓分級標準([1])進行分組比較，另外選擇性別、年齡相匹配的健康志愿者30例為對照組。雙平面法測量左室射血分數(LVEF)。應用2DSTI技術分別測量左室短軸基底段扭轉角度峰值(Prot-B)、心尖段扭轉角度峰值(Prot-A)、整體扭轉角度峰值(Ptw-All)、達峰時間(T-Ptw)及左心室同步化指數(TAS-POST)。結果透析各組左室扭轉參數與對照組比較Prot-B、Prot-A、Ptw-All減低，差異有統計學意義(P<0.05)。并且隨肺動脈壓增高左室整體扭轉角度逐漸下降，兩者呈負相關(r=-0.689，P<0.01)。無肺動脈高壓組與對照組比較T-Ptw及TAS-POST差異無統計學意義，而肺動脈壓增高各組與對照組及無肺動脈高壓組比較T-Ptw及TAS-POST差異有統計學意義(P<0.05)。中重度肺動脈高壓(PH)組與對照組、無PH組及輕度PH比較，LVEF明顯減低，差異有統計學意義(P<0.05)，而輕度PH組、無PH組與對照組比較LVEF差異無統計學意義。結論維持性血液透析患者左心室心肌扭轉及解旋運動功能減低，同步性下降， 2D-STI可以定量的評價左室心肌旋轉和扭轉的力學改變，為臨床提供重要診斷信息。

關鍵詞：斑點追蹤；血液透析；左心室；扭轉；同步性

慢性腎衰竭和心血管疾病的發生密切相關，而心血管疾病是維持透析患者的常見并發癥及主要死亡原因，在所有原因中占34.1%[2]。而肺動脈高壓(pulmonary hypertension,PH)是維持性血液透析患者全因死亡、心血管死亡及新發主要心血管事件的獨立危險因素[3]。慢性腎衰長期血液透析的患者，其血容量負荷增加，使心臟處于循環高動力狀態，易導致肺動脈壓力增高，而合并肺動脈高壓的透析患者死亡率明顯高于不合并肺動脈高壓患者[4]。因此長期透析PH患者其左心室功能的評估對其治療及預后有著重要作用。本文利用二維斑點追蹤技術評價維持性血液透析患者左室心肌力學變化，分析血透并肺動脈高壓患者左室心肌力學變化及收縮同步性，以及與肺動脈壓之間的關系，研究結果顯示：維持性血液透析患者左心室心肌扭轉及解旋運動功能減低，同步性下降， 二維斑點追蹤技術(2D-STI)可以定量的評價左室心肌旋轉和扭轉的力學改變，為臨床提供重要診斷信息。

1資料與方法

1.1研究對象入選我院2014年5月—2015年10月均經前臂動靜脈內瘺法行維持性血液透析治療的晚期腎病患者68例，女36例，男32例，年齡30～74歲，平均(51.13±11)歲，采用金寶或者貝朗主機、醋酸鹽透析，所有患者每周接受透析3次，每次持續4～5 h。所有病例均為竇性心律，同時排除透析前有：先天性心臟病、冠心病、心肌病、瓣膜病、阻塞性肺疾病，結締組織病，原發性肺動脈高壓病等可能引起右心室及肺動脈壓增高疾病的患者。對照組為年齡相匹配的健康志愿者30例，女16例，男14例，年齡28～66歲，平均(52.87±8.6)歲。

1.2儀器與方法 采用Philips IE33彩色多普勒超聲診斷儀,X5-1探頭,頻率1.0～5.0 MHz,內置QLAB量化分析軟件。所有患者在透析后接受一位經驗豐富的超聲心動圖醫師經胸超聲心動圖檢查，受檢者平靜狀態下，取左側臥位，記錄同步心電圖。

肺動脈收縮壓測量方法：于心尖四腔觀，采用連續多普勒血流模式，獲取三尖瓣口反流速度圖。根據簡化Bernoulli公式計算得出三尖瓣最大反流壓差(PG)=4V2，以下腔靜脈內徑變化率為依據估測右房壓(RAP)，分為5、10、15 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),在無右室流出道梗阻的情況下，肺動脈收縮壓(PASP)=PG+RAP。根據肺動脈壓分級標準[1]分成：輕度PH組(30 mmHg≤PASP<50 mmHg)、中度PH組(50 mmHg≤PASP<70 mmHg)、重度PH組(PASP≥70 mmHg)。雙平面Simpson法LVEF獲取方法：被檢者左側臥位獲取心尖四腔觀、兩腔觀動態二維圖像，盡量清晰顯示心內膜，儀器內置雙平面Simpson法軟件，調取四腔、兩腔動態圖像，分別凍結圖像于舒張末及收縮末期圖像，清晰顯示心內膜，選擇瓣環及心尖內膜，儀器自動描記內膜，包絡不理想地方手動微調，軟件自動計算出左室舒張末容積、收縮末容積，并自動獲取左室射血分數(LVEF)，儀器測量3次取平均值。

2D-STI技術圖像獲取方法：二維模式調節深度、角度、增益使心內膜清晰顯示，并記錄連續4個心動周的左室標準短軸二尖瓣口水平、心尖水平(盡量遠離乳頭肌)的動態圖像并存儲。

圖像分析：常規二維雙平面法測量LVEF。調出二維左室短軸動態圖像，使用儀器內置QLAB軟件，點擊進入CMQ界面，顯示清晰的心內膜和心外膜感興趣區將圖像凍結于收縮末期，儀器自動包絡心內膜邊界，對于包絡不滿意的可以手動微調，圖像經過軟件自動處理得到隨心動周期變化的扭轉角度roi曲線圖(圖1、2)，根據斑點追蹤曲線即可得出左室短軸基底段扭轉角度峰值(Prot-B)、心尖段扭轉角度峰值(Prot-A)、整體扭轉角度峰值(Ptw-All)、達峰時間(T-Ptw)，從心尖至心底部觀，心尖呈逆時針旋轉為正直，心底部呈順時針旋轉為負值，左室扭轉角度峰值為心尖的旋轉角度峰值與心底的旋轉角度峰值的差值。

A.基底段扭轉角度曲線圖

B.心尖段扭轉角度曲線圖

圖2　扭轉角度和肺動脈壓分布圖

左心室收縮不同步的標準根據Suffoletto等[5]的研究，把左心室同步化指數(TAS-POSTi)>130 ms作為左心室收縮不同步的判斷標準，且TAS-POST越大，收縮不同步的程度越大，以左心室每一短軸水平前間隔和后壁的最大收縮期達峰時間之差作為同步化指數(TAS-POST)。

2結果

所有患者臨床透析時間為4～60個月，平均(16.28±12.2)個月。所有透析患者血管收縮壓(SBP)及血管舒張壓(DBP)較對照組增高，SBP差異有統計學意義，透析患者各組之間比較無明顯差異。透析各組左室扭轉參數與對照組比較Prot-B、Prot-A、Ptw-All減低，差異有統計學意義(P<0.05)。并且隨肺動脈壓增高透析患者整體扭轉功能逐漸下降，呈線性分布，如圖2，Pearson相關分析表明，左室整體扭轉功能與肺動脈壓力呈顯著負相關(r=-0.689，P<0.01)。無肺動脈高壓組與對照組比較T-Ptw及TAS-POST差異無統計學意義，而肺動脈壓增高各組與對照組及無肺動脈高壓組比較T-Ptw及TAS-POST差異有統計學意義(P<0.05)。中重度PH組與對照組、無PH組及輕度PH比較，LVEF明顯降低，差異有統計學意義(P<0.05)，而輕度PH組、無PH組與對照組比較LVEF差異無統計學意義，研究各組心肌扭轉參數比較見表1。

表1　透析各組與對照組心功能參數比較±s)

注：與對照組比較，aP<0.05；與無PH組比較，bP<0.05；與輕度PH組比較，cP<0.05；與中度PH組比較，dP<0.05。

3討論

隨著生活方式的改變及人口老齡化，糖尿病、高血壓、高血脂、肥胖等代謝性疾病的腎臟損害日益增多；另一方面，各種感染、免疫介導的原發或繼發性腎臟病的發病率和患病率均在逐年增加，血液透析是目前慢性腎病患者腎臟替代治療的主要手段，生活質量明顯改善，但許多患者仍無法長期存活。研究表明，慢性腎衰竭和心血管疾病(cardiovasculardisease，CVD)的發生密切相關[6]，心血管事件被認為是透析患者的主要死亡原因，約占所有死因的50%[7-8]。PH多產生于腎病晚期階段，肺動脈壓的早期干預有利于改善預后。提示預防和及早控制心血管并發癥，有助于提高終末期腎病患者生存率。

2D-STI技術是近年來發展起來的一項新的超聲心動圖定量分析技術，其主要原理是在二維灰階超聲圖像基礎上，心肌組織細小結構對入射超聲波產生一些多方向上的物理現象(包括：散射、反射、干擾等), 形成所稱的“回聲斑點”。我們知道心肌纖維組成與排列較為特殊，分為縱形肌纖維和環形肌纖維,內外層由螺旋形肌束組成，中層由環形肌束組成，特殊的結構決定了心肌的運動包括縱向、徑向、旋轉及圓周四個方向的信息。通過實時追蹤左室長軸四腔、三腔、兩腔，短軸二尖瓣水平、乳頭肌水平及心尖水平 16 節段心肌聲學斑點，針對感興趣區心肌范圍，儀器軟件自動追蹤不同像素心肌組織斑點在一幀幀圖像中的位置，每一幀位置的變化進行比較，敏感地計算出兩點之間的運動軌跡,從而評價局部及整體的心肌功能，定量獲取心肌組織運動的各項力學參數[9-10]。經典心肌帶理論中，左右心室由同一條心肌帶螺旋走形纏繞形成，心內膜和心外膜相互作用，各自運動形成整體平衡的左右心室扭轉，這種扭轉平衡易受多種因素影響，右心室壓力高負荷就是其中一種，從而發生扭轉功能的變化，這種變化早于臨床表現和傳統超聲心動圖指標，可以早期發現左心功能的變化[11]。對于不同長度及直徑的心臟，心尖環和心底環的各自旋轉角度可能存在差異，兩者呈反方向運動，兩者扭轉角度絕對值相加及時左室整體扭轉角度，因此整體的左心室扭轉角度更能反映心臟切向變形能力，是2D-STI技術中評價左心功能較為敏感的指標。左室心肌正常情況基底水平呈順時針旋轉，心尖水平呈逆時針旋轉，左室扭轉運動是左心室心尖相對于基底的旋轉運動。左室扭轉運動在射血過程中起著重要作用，一定程度上可反映左室的收縮功能，局部心肌旋轉運動的異常也可以影響心臟整體功能。決定心肌旋轉的主要因素是心肌纖維的運動角度和縮短程度，并與心內膜和心外膜之間肌節拉緊的變形梯度密切相關。二維斑點追蹤顯像技術基于高幀頻的二維灰階超聲圖像，可實時追蹤心肌內的回聲斑點，能定量測量心臟心肌的旋轉和扭轉角度，無角度依賴性，是評價左室旋轉和扭轉運動的一種新方法[12]。被證實與MRI評價心肌功能有很好的相關性[13]。另有研究表明，左室扭轉運動受到多種因素的影響，心外膜和心內膜心肌纖維的不同步的病理進程，可能會影響順時針及逆時針的力量之間的平衡，進而造成心內膜下心肌、心外膜下心肌旋轉和扭轉發生改變[14]。

本研究結果表明，透析患者左室扭轉功能參數Prot-B、Prot-A、Ptw-All較正常人明顯減低，差異有統計學意義，并隨著肺動脈壓增高左室整體扭轉角度進行性減低。有研究結果和模型認為，對于不同長度及直徑的心臟，心尖環和心底環的各自旋轉角度可能有差異，但整體的左心室扭轉角度更能反映心臟能力，更適合作為評價左心功能的指標。同時我們還發現中重度PH組與對照組、無PH組及輕度PH比較，LVEF明顯減低，差異有統計學意義，而輕度PH組、無PH組與對照組比較LVEF差異無統計學意義。但此時左心室扭轉功能明顯減低，說明早期未出現肺動脈高壓或肺動脈壓輕度增高透析患者即使LVEF正常，左室心肌功能已經受損。因此2D-STI技術較常規LVEF評價左室收縮功能更加敏感。

肺動脈高壓患者中左心腔的變形及室間隔的矛盾運動會導致左心室節段運動同步性的改變，左室同步性的研究發現，肺動脈壓增高各組與對照組及無肺動脈高壓組比較左室各節段T-Ptw明顯延長，TAS-POST增大，差異有統計學意義(P<0.05)，而肺動脈壓正常患者組與對照組比較T-Ptw、TAS-POST無明顯差異。有研究認為，肺動脈高壓引起的左室失同步運動與異常電生理活動引起的失同步是有區別的，電生理異常導致心肌增厚時間紊亂，引起室壁節段失同步運動[5]。本研究透析患者的左室失同步運動主要表現為室間隔與左室后壁，而不是心臟固有的失同步收縮，因為我們在患者中排除了冠心病或心肌病等左室原發心臟疾病的患者，推測認為與肺動脈壓力增高有關。但有報道認為，雖然心肌節段收縮達峰時間被廣泛用于量化心肌失同步的評價，但達峰時間卻不能夠適用于PH引起的室間隔的矛盾運動造成的心肌不同步運動，顯然可以解釋我們的研究結果左室同步性與肺動脈壓沒有相關性，只是可以發現左室運動同步性下降。由此可見當肺動脈壓力較著時，達峰時間及同步化指數均不能完全反映左室失同步嚴重情況。

綜上，2D-STI技術可以無創定量評價維持性血液透析患者左室心肌力學變化，左室扭轉功能隨肺動脈壓力增高逐漸下降，尤其左室整體扭轉角度對于左室功能的評價更有價值，同時心肌運動達峰時間及不同步指數可以定量評價左室不同步運動，但不能完全反映因肺動脈壓力增高引起的左室失同步嚴重程度。

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Left ventricular torsion and synchronicity function in maintenance hemodialysis patients by using 2D-STI

REN Yong-feng1，2，CHEN Fei1, ZHEN Hui2, et al

(1.DepartmentofUltrasound,BozhouPeople’sHospital,Bozhou,Anhui236800,China;2.DepartmentofUltrasound,TheFirstAffiliatedHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei,Anhui230022,China)

Abstract:ObjectiveTo evaluate left ventricular torsion and synchronicity function in maintenance hemodialysis patients by using two-dimentional speckle tracking imaging(2D-STI),and to discuss the application value.Methods The study objects consisted of 68 maintenance hemodialysis patients who were created arteriovenous fistula(AVF) in Blood Purification Centre of Bozhou People’s Hospital, who were assigned in different groups according to the pulmonary artery pressure(PH) group classification standard，and 30 healthy volunteers were chosen as control group. Left ventricular ejection fraction(LVEF) was measured by bi-Simpson’s method in all study objects. Left ventricular short axis basal segment torsion angle peak (Prot-B), apex section torsion angle peak (Prot-A), the overall torsion angle peak (Ptw-All), tmax (T-Ptw) and left ventricular synchronization index (TAS-POST) were measured by 2DSTI.ResultsCompared with control group, Prot-B, Prot-A, Ptw-All decreased in patients of different hemodialysis groups with statistically significant difference(P<0.05). With the severity of PH, Ptw-All decreased progressively.Correlation analysis showed that Ptw-All was negatively correlated with pulmonary arterial pressure (r=-0.689，P<0.01). Compared with control group and no pulmonary hypertension group, Differences in T-Ptw and TAS-POST were not statistically significant between control group and no pulmonary hypertension group, while statistically significant among pulmonary hypertension groups(P<0.05).LVEF decreased significantly in moderate and severe PH group compared with control group,no-PH group and mild PH group(P<0.05). Difference in LVEF was not significant among control group,no-PH group and mild PH group.ConclusionsPulmonary arterial pressure was negatively correlated with myocardia Ptw-All.2D-STI can evaluate left ventricular myocardial torsion function and synchronicity quantitatively, which can provide important diagnostic information.

Key words:speckle tracking imaging(STI);hemodialysis;left ventricle；torsion;synchronicity

(收稿日期：2015-11-17，修回日期：2016-01-23)

doi:10.3969/j.issn.1009-6469.2016.04.050

通信作者：鄭慧，女，主任醫師，碩士生導師，研究方向：心血管超聲診斷，E-mail：zhenhuiayfycsk@163.com