二維斑點追蹤技術在保留左室射血分數尿毒癥透析患者左室局部功能評價中的應用

張秉宜 周青 郭瑞強 胡波 平杰 張玲 邢博緣

1.三峽大學人民醫院超聲影像科，湖北宜昌443003；2.武漢大學人民醫院超聲影像科，湖北武漢430060

二維斑點追蹤技術在保留左室射血分數尿毒癥透析患者左室局部功能評價中的應用

張秉宜1周青2郭瑞強2胡波2平杰1張玲1邢博緣1

1.三峽大學人民醫院超聲影像科，湖北宜昌443003；2.武漢大學人民醫院超聲影像科，湖北武漢430060

目的應用二維斑點追蹤顯像（2D-STI）技術評價保留左室射血分數（PLVEF）尿毒癥透析患者左室局部功能。方法選擇2013年12月～2015年10月在武漢大學人民醫院及三峽大學人民醫院就診的左室射血分數正常（LVEF＞49%）的尿毒癥血液透析患者31例（尿毒癥組），同時選取年齡、性別匹配的29例健康志愿者為正常對照組。應用2D-STI測量左室徑向、環向、縱向功能，用應變、應變率（含收縮期、舒張早期、舒張晚期）測值表示，并計算舒張早期與晚期應變率的比值。比較兩組常規超聲及左室徑向、環向、縱向功能，做LVEF與左室收縮期峰值徑向、環向、縱向應變的相關性分析及線性回歸分析。結果①尿毒癥組LVEF較正常對照組降低［（59±6）%比（65±4）%］，差異有高度統計學意義（P＜0.01）；②尿毒癥組左室收縮期峰值縱向、徑向應變值及舒張早期與晚期應變率比值均低于正常對照組（P＜0.05或P＜0.01），但兩組的左室收縮期峰值環向應變值及舒張早期與晚期應變率的比值比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。③左室收縮期峰值環向應變與LVEF間有顯著相關性（r= -0.432，P＜0.05），兩者間呈線性關系（β=0.231，P＜0.05）。結論規律性血液透析的尿毒癥患者出現左室結構及功能的顯著改變，左室的收縮及舒張功能一并出現障礙，主要表現在左室徑向及縱向的局部功能上，但左室的環向局部功能卻能保持正常。左室收縮期峰值環向應變是LVEF的獨立預測因子。應用2D-STE能早期檢測出尿毒癥患者左室局部心功能的異常及評估疾病的嚴重程度，并可提供有用的信息以指導對PLVEF尿毒癥透析患者的危險程度進行分級。

超聲心動描記術；尿毒癥；腎透析；心室功能；二維斑點追蹤顯像

尿毒癥患者的心肌損害非常普遍，可引起頑固性心力衰竭或死亡。一系列代謝及病理生理失常，諸如貧血、高血壓、電活動異常、容量及壓力負荷過載、高甲狀旁腺激素血癥等共同作用，可促進和加重心肌損害，導致患者心臟功能嚴重受損［1］。尿毒癥患者早期左室射血分數尚保持在正常范圍［2］，普通二維超聲心動圖無法準確評估左室收縮功能。因此，如何早期準確并可靠地評價尿毒癥患者的左室收縮功能成為臨床所關注的重點。二維斑點追蹤顯像（2-dimensiona1speck-1e tracking imaging，2D-STI）技術是研究心肌運動的一項新技術，通過追蹤聲像圖中斑點的運動而獲得其運動的應變及應變率，獲取心肌功能的相關指標［3］，能敏感、精確地反映左室的局部功能。本研究應用2DSTI技術對保留左室射血分數（preserved 1eft ventricu-1ar ejection fraction，PLVEF）的尿毒癥患者左室局部功能進行研究，旨在早期檢測出尿毒癥患者亞臨床階段心功能異常，以利于指導臨床針對性治療。

1 資料與方法

1.1 一般資料

根據我國尿毒癥的診斷標準［4］（血肌酐＞442μmo1/L或血尿素氮＞25 mmo1/L），選取2013年12月～2015年10月武漢大學人民醫院及三峽大學人民醫院尿毒癥血液透析患者33例，排除非腎源性心臟病、先天性心臟病、心臟瓣膜病或心肌病患者；嚴重高血壓［收縮壓＞180 mmHg（1 mmHg=0.133kPa）和/或舒張壓＞100 mmHg］患者；近期有急性心梗或心衰發作者；妊娠、哺乳期婦女；超聲心動圖圖像不清晰者。最終納入31例患者作為尿毒癥組，其中男20例，女11例，年齡35～78歲，平均（59±11）歲，均為定期規律行血液透析患者。同時選取年齡、性別匹配的29例健康志愿者為正常對照組，其中男16例，女13例，年齡33～75歲，平均（60±8）歲，均無心臟病、腎臟病史，經體檢、心電圖、胸片、尿常規及超聲心動圖檢查均正常。所有參與研究者均經相關醫學倫理委員會批準，并簽署知情同意書。

1.2 儀器和方法

采用GE Vivid E9彩色多普勒超聲診斷儀，M5S二維心臟探頭（頻率1.7～3.3 MHz），掃描角度＜60°，幀頻60～90幀/s。并配有EchoPac工作站，可將動態圖像儲存于硬盤內以備脫機分析。所有受檢者均采取左側臥位，同步心電圖顯示。圖像采集的過程中，囑受檢者平穩呼吸，必要時屏氣以保證采集圖像的質量。

1.2.1 常規超聲測量指標雙平面面積-長度法公式計算左室舒張末期容積指數（LVDI=心尖四腔觀左室舒張末期容積/體表面積）；左房容積指數（LAVI=心尖四腔觀左房容積/體表面積）；室間隔舒張末期厚度（IVS）；左室后壁舒張末期厚度（LVWPD）。采用雙平面Simpson法測得左室射血分數（LVEF），應用脈沖多普勒記錄二尖瓣口血流頻譜，測量舒張早期和晚期最大血流速度比（E/A）。全部數據均測量3個心動周期，取平均值。采集二維超聲心動圖圖像，調節探頭角度、增益、聚焦等參數，使心內膜緣顯示為最佳。存儲心尖四腔、二腔和三腔3個切面觀以及左室乳頭肌短軸觀二維灰階動態圖像，每個切面觀采集連續5個心動周期存儲于硬盤內，以便分析。

1.2.2 圖像后處理及分析將圖像傳輸至EchoPac工作站，以Q-ana1ysis的2DS軟件進行圖像分析。以主動脈頻譜確定主動脈瓣關閉時間點，對左室心尖四腔觀動態圖像進行分析，按照提示選取心內膜，軟件可自動勾畫出心內膜輪廓，生成感興趣區，調節其寬度與心肌厚度一致，自動得出追蹤結果。以此方法依次分析左室心尖二腔觀、三腔觀及乳頭肌水平短軸觀的動態圖像，程序自動分析得出整個左室各節段的應變、應變率及其相應曲線圖，系統自動得出各節段的應變牛眼圖及應變值。

1.2.3 2D-STI應變及應變率測量指標測量受檢者左室乳頭肌水平短軸觀及心尖四腔觀、二腔觀、三腔觀的整體應變（S）及應變率（SR），包括左室收縮期峰值縱向應變（LS）、應變率（SRL），徑向應變（RS）、應變率（SRR），環向應變（CS）、應變率（SRC），以及縱向、徑向、環向舒張早期應變率（SRE）、舒張晚期應變率（SRA）并分別計算各自的SRE/A比值。以LS、RS、CS表示左室各節段局部收縮功能。用左室整體舒張期縱向、徑向、環向SRE/A（LSRE/A、RSRE/A、CSRE/A）表示左室各節段局部舒張功能。

1.3 統計學方法

采用SPSS 16.0統計學軟件進行數據分析，計量資料數據用均數±標準差（x±s）表示，兩組間比較采用t檢驗；計數資料用率表示，組間比較采用χ2檢驗；采用Pearson相關性分析及線性回歸分析LVEF與LS、RS、CS之間的相關性，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組基本測量指標比較

尿毒癥組左室的形態結構及功能與正常對照組明顯不同，尿毒癥組LVDI、LAVI、IVS、LVWPD明顯高于正常對照組，差異均有統計學意義（P＜0.05或P＜0.01）。尿毒癥組LVEF、E/A、A明顯低于正常對照組，差異均有統計學意義（P＜0.05或P＜0.01）。見表1。

2.2 左室心肌運動應變及應變率參數的比較

兩組收縮期、舒張早期、舒張晚期的LSR、RSR比較差異均有統計學意義（P＜0.05或P＜0.01）；尿毒癥組左室整體縱向及徑向收縮功能（LS、RS）、舒張功能（LSRE/A、RSRE/A）均較正常對照組顯著降低，差異均有統計學意義（P＜0.05或P＜0.01）；兩組CS及CSR比較，差異均無統計學意義（均P＞0.05）。見表2～3、圖1（封四）。

表1 兩組超聲心動圖常規結果的比較

表1 兩組超聲心動圖常規結果的比較

注：LVDI：左室舒張末期容積指數；LAVI：左房容積指數；IVS：室間隔舒張末期厚度；LVWPD：左室后壁舒張末期厚度；E：二尖瓣口舒張早期血流速度；A：二尖瓣口舒張晚期血流速度；LVEF：左室射血分數

組別例數LVDI（mL/m2）LAVI（m L/m2）IVS（mm）LVWPD（mm）E（cm/s）A（cm/s）E/A LVEF（%）正常對照組尿毒癥組t值P值29 31 38±10 45±16 2.015 0.048 24±5 34±12 4.160 0.000 8.8±1.0 11±2.0 5.331 0.000 8.6±1.0 11.0±2.0 5.815 0.000 82±16 88±22 1.201 0.234 66±13 78±19 2.835 0.006 1.3±0.4 1.1±0.3 2.200 0.031 65±4 59±6 4.524 0.000

表2 兩組二維斑點追蹤應變比較（%

表2 兩組二維斑點追蹤應變比較（%

注：LS：左室收縮期峰值縱向應變；RS：左室收縮期峰值徑向應變；CS：左室收縮期峰值環向應變

組別例數LSRSCS正常對照組尿毒癥組t值P值29 31 -30±2 -20±3 15.083 0.000 54±14 46±10 2.559 0.013 -18±4 -20±6 0.136 1.580

2.3 LVEF與應變指標的相關性及線性回歸關系

尿毒癥組LS、RS、CS與LVEF間存在顯著相關性（r=-0.444、0.448、-0.432，均P＜0.05）。尿毒癥組CS與LVEF間存在直線回歸關系（β=0.231，P＜0.05）。見表4～5。

表3 兩組二維斑點追蹤應變率比較（s-1，x±s）

3 討論

尿毒癥患者心肌損害發病率高，臨床表現缺乏特異性，心肌損害嚴重程度與患者預后密切相關。多種研究方法表明［5-7］，尿毒癥患者普遍存在左室收縮功能障礙，該比例為15%～28%。左室收縮功能障礙是尿毒癥患者預后不良的重要預測因素，早期檢出尿毒癥患者左室收縮功能異常對改善心功能具有重要的臨床意義。經胸二維超聲心動圖是評價心臟的一種傳統方法，具有非侵入性及價廉等優點，可客觀評價左室的結構及功能。尿毒癥早期左室即可出現肥厚，左室整體收縮功能保持或接近正常，但舒張功能已經開始出現障礙［8-10］，使用傳統心臟彩超及多普勒技術可檢測。然而，眾多應用傳統心臟彩超對尿毒癥患者的研究表明［7］，該技術雖能充分顯示患者在進展期心臟結構及功能的變化，卻無法反映心臟功能的微小變化。由于2D-STE技術的出現，使得早期診斷尿毒癥患者亞臨床期心臟功能的障礙成為可能。

表4 尿毒癥組LVEF與收縮期峰值應變的相關性分析

表5 尿毒癥組LVEF與收縮期峰值應變的線性回歸分析

2D-STE是利用斑點追蹤成像原理，計算整個感興趣區域內心肌各節段與心動周期各時相對應的應變、應變率、位移、旋轉及扭轉等，能準確、無創地反映左室局部及整體心肌功能。因其在二維圖像上進行形變分析，不受聲束方向與室壁運動方向間夾角的影響，具有無角度依賴性，可重復性好，且易于掌握等優點［11-12］，已經作為一種特殊的檢查方法推薦使用，正逐步應用于臨床。左室的收縮及舒張活動是一個復雜的過程，兩者間協調運動由縱向、徑向及環向上的心肌纖維收縮力所控制。心肌纖維的縱向收縮主要分布于心內膜及外膜下，兩者共同作用于左室長軸的收縮活動。左室中間層的心肌纖維呈環向分布，其收縮產生短軸方向上心肌的運動。有研究證明左室在收縮過程中環向應變程度遠大于縱向［13-14］。徑向應變是指左室心肌在徑向上的形變（即朝向左室腔中心的運動）。徑向應變代表左室心肌在短軸方向上的增厚及變薄。由于質量守恒定律的存在，左室心肌在縱向及環向的縮短可導致徑向上心肌的增厚。然而，左室壁的增厚不單是心肌細胞簡單縮短，而是心肌細胞群間剪切合力的結果［15］。心肌纖維在徑向上的收縮可導致心肌不同層面的運動，其程度是心內膜下高于心外膜下。因此，左室的收縮功能包含徑向上的增厚運動、縱向上的收縮運動及環向上的縮短運動［11］。本研究發現尿毒癥組較正常對照組，左室心肌的縱向及徑向收縮功能（LS、RS）顯著降低，而環向收縮功能（CS）無顯著變化。盡管尿毒癥組LVEF在正常值范圍（＞49%），但明顯低于正常對照組（P＜0.05），這表明左室在徑向上室壁的增厚及縱向上心肌的扭轉對LVEF起重要作用。實驗研究發現［16-18］，左室心肌對于氧氣的消耗具有透壁性，即心肌各層對氧氣的消耗，代謝活性及冠脈血流存在差異，心內膜下高于心外膜下。盡管心內膜下心肌層距冠狀動脈遠，但心內膜下心肌的徑向應變遠高于心外膜下，其結果是心內膜下心肌收縮消耗的能量高，此處心肌更易受到低灌注的影響，最終可導致心內膜下心肌更易出現心肌缺血及鈣偶聯的損害。實驗研究發現，心肌細胞缺血、壞死及心肌細胞纖維化的程度是由心內膜下向心外膜下延伸擴展的［19］。尿毒癥患者左室徑向及縱向心肌形變異常可能反映心肌肥大及心肌重排后所出現的心肌纖維化，此結論已被心內膜下心肌活檢所證實。人體及動物實驗研究表明［20］，尿毒癥患者出現的心肌細胞纖維化不受傳統心血管危險因素影響。由此，可以推測心肌細胞的纖維化可能是患者左室縱向收縮功能顯著降低的原因之一。

尿毒癥早期左室心內膜下心肌細胞收縮功能障礙較易影響徑向及縱向上的心肌纖維，兩者共同作用導致LVEF的降低及徑向、縱向整體應變值的下降。本研究發現，尿毒癥組左室環向收縮功能（CS）的穩定可使LVEF保持在正常范圍內。左室中間層心肌纖維的收縮同左室環向應變保持線性相關，故相對于心內膜下心肌來說，左室的環向收縮期應變能更好地反映中層心肌內在的收縮力。本觀點與既往的研究結果相似［21］。此外本研究還發現，左室的環向收縮功能同潛在病理狀態的嚴重性是相關的，也同患者的左室功能級別密切相關，與LVEF亦相關。左室環向收縮期應變是LVEF獨立于其他指標的一個預測值，這進一步證明了環向收縮期應變對LVEF起巨大貢獻作用。本研究的局限性在于研究樣本量較少，標準差變異較大，加之并未對患者進行隨訪研究，這均需要后續加以補充完善。

綜上所述，規律透析的尿毒癥患者出現左室結構及功能的顯著改變。尿毒癥患者左室功能障礙主要表現在徑向及縱向的局部功能上。因尿毒癥患者的左室環向局部功能保持不變，故左室的環向收縮期應變是LVEF的獨立預測因子。2D-STE能檢測尿毒癥患者在疾病早期潛在的危害，并可提供有用的信息，用以預測PLVEF尿毒癥患者的愈后。特別是可以通過監測左室環向收縮功能，用以評價患者心血管事件發生的危險性，可提供有用的價值。

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Evaluation of the left ventricular regional function using two-dimensional speck le tracking echocardiography in urem ia patients undergoing maintenance haemodialysisw ith preserved left ventricular ejection fraction

ZHANG Bingyi1ZHOU Qing2GUO Ruiqiang2HU Bo2PING Jie1ZHANG Ling1XING Boyuan1
1.Department of U1trasonography and Imaging，Renmin Hospita1 of the Three Gorges University，Hubei Province，Yichang 443003，China；2.Department of U1trasonography and Imaging，Renmin Hospita1ofWuhan University，Hubei Province，Wuhan 430060，China

Objective To eva1uate the 1eft ventricu1ar regiona1 function using two-dimensiona1speck1e tracking imaging（2D-STI）in uremia patients with preserved 1eft ventricu1ar ejection fraction（PLVEF）undergoing haemodia1ysis.M ethods Thirty-one uremia patientswith PLVEF（LVEF＞49%）undergoing haemodia1ysis who were treated in Renmin Hospita1ofWuhan University and Renmin Hospita1of the Three Gorges University were enro11ed in the study from December 2013 to October 2015（uremia patient group），and 29 norma1 subjects with age and sex matched were se1ected as hea1thy contro1group.The strain and strain rate（conc1uding systo1ic，ear1y diasto1ic，1ate diasto1ic）va1ues be1onging to the radia1，circum ferentia1，and 1ongtitudina1 functions of the 1eft ventricu1ar have been measured by 2D-STImethod，and the ratios between ear1y and 1ate diasto1ic strain rate were ca1cu1ated.The conventiona1u1trasound resu1ts and the 1eft ventricu1ar regiona1 functions in the radia1，circumferentia1，and 1ongtitudina1directionswere compared between two groups.The corre1ation and 1inear regression tests between the systo1ic strain va1ues in radia1，circum ferentia1，and 1ongtitudina1directions and LVEF were ana1yzed respective1y.Results①Whi1e the LVEF va1ues in the uremia patient group were found to be 1ower than that in the hea1thy contro1group［（59±6）%vs（65±4）%］，the difference was statistica11y significant（P＜0.01）.②The va1ues of systo1ic strain in the 1ongtitudina1and radia1directionswere decreased in the uremia patient group，as we11 as the va1ues of the strain rate ratio（ear1y diasto1ic/1ate diasto1ic）were 1ower than those in the contro1group（P＜0.05 or P＜0.01）.However，there was no difference observed in terms of the va1ues ofsysto1ic strain and strain rate ratio（ear1y diasto1ic/1ate diasto1ic）in circumferentia1direction（P＞0.05）.③There was a significant corre1ation between the 1eftventricu1ar systo1ic strain va1ues in circumferentia1direction and LVEF（r=-0.432，P＜0.05）.There was a1so a 1inear regression re1ationship between these two parameters（β=0.231，P＜0.05）.Conclusion Uremia patients undergoing regu1ar haemodia1ysis appeared significant changes in 1eft ventricu1ar structures and functions.The systo1ic and diasto1ic functions of 1eft ventricu1ar are both dec1ined，main1y disp1ayed in the radia1 and 1ongitudina1 regiona1 functions，whi1e the circumferentia1 regiona1 function is preserved.The circumferentia1systo1ic strain is observed as an independent predictor re1ated to the LVEF.2D-STI can be used to detect the severity and the abnorma1 1eft ventricu1ar regiona1 functions of uraemic cardiomyopathy in the ear1y stages of uremia patients and it might be used to provide usefu1information for the degree of the risk in uremia patients undergoing haemodia1ysis with PLVEF.

Echocardiography；Uremia；Haemodia1ysis；Ventricu1ar function；Two-dimensiona1speck1e tracking imaging

R445.1

A

1673-7210（2016）07（a）-0104-05

2016-03-04本文編輯：任念）

湖北省宜昌市醫療衛生科研項目（A15301-13）。