斑點追蹤分層應變評價尿毒癥患者左心室心肌收縮功能的變化

徐立新 朱張茜 潘高云 尤利益 李選峰

尿毒癥是慢性腎功能不全的終末狀態，可對全身多個器官系統功能造成影響，其中，心血管疾病是尿毒癥的主要并發癥，發生率明顯高于正常人群[1，2]。心臟猝死及心臟功能衰竭是尿毒癥死亡的主要原因之一。有研究發現，在尿毒癥患者心臟結構并未出現明顯改變的早期階段已存在心功能不全[3]。因此，及時準確的評估尿毒癥患者心功能異常對臨床診治及改善預后尤為關鍵。斑點分層應變基于二維斑點追蹤成像技術(2D-STI)，斑點追蹤心內膜下、中層、心外膜下心肌應變，克服了組織多普勒技術角度依賴的局限性，定量評價左心室心肌功能變化。本研究旨在應用斑點追蹤分層應變技術檢測左心室射血分數正常的尿毒癥患者左心室壁三層心肌局部及整體應變，評價該技術在尿毒癥患者早期心臟功能改變中的應用價值。

對象與方法

1.研究對象：選取2016年6月～2017年7月在溫州市人民醫院確診為尿毒癥并未經血透及腹透治療的患者75例，其中男性37例，女性38例，患者年齡30～68歲，平均年齡為48.83±10.72歲。根據2013年歐洲高血壓分會(ESH)/歐洲心臟病學會(ESC)動脈高血壓管理指南[4]將尿毒癥患者分為兩組：(1)左心室構型正常組(UA組)：LVMI 在正常范圍內，LVMI≤115g/m2(男性) 或 LVMI≤95g/m2(女性)，其中男性17例，女性21例，患者年齡32～67歲，平均年齡48.76 ± 11.02歲。(2)左心室肥厚組 (UB組)：LVMI>115g/m2(男性)或 LVMI>95g/m2(女性)，其中男性20例，女性17例，患者年齡30～68歲，平均年齡47.98±10.78歲。入選標準為所有研究對象原發病均為慢性腎臟疾病，排除結締組織病、糖尿病、高血壓病等繼發的腎臟疾病；血肌酐(Scr)>707μmol/L；左心室收縮功能正常(左心室射血分數>50%)；竇性心律。排除標準：心肌梗死、心臟瓣膜病、先天性心臟病、心包積液、心律失常，原發性心肌病等心臟病病史，并排除超聲圖像質量不標準病例。

另外選取同一時期健康志愿者35例為對照組(UN組)，經臨床及超聲、心電圖等檢查證實無心臟、肺部疾病，其中男性18例，女性17例，年齡31～67歲，平均年齡49.67±10.62歲。所有研究對象均在知情同意的情況下進行。

2.儀器與方法:采用GE Vivid E9 超聲診斷設備，配備M5S二維超聲探頭[頻率(1.7～3.3)MHz]。測量被檢查者的身高、體重、心率及血壓。囑受檢者左側臥位，連接心電圖，置M5S二維超聲探頭于受檢者左胸前，測量收縮末期左心房內徑(LAD)，標準左心室長軸切面M型超聲條件下測量左心室舒張末期內徑(LVIDd)、舒張末期室間隔厚度(IVSd)、舒張末期左心室后壁厚度(LVPWd)，然后分別計算左心室質量[LVM(g)]=1.04×[(LVEDd+LVPWd+IVSd)3-LVEDd3]-13.6；左心室質量指數(LVMI)=LVM/體表面積(BSA)。采用雙平面Simpson法測量左心室射血分數(LVEF)。在組織多普勒(TDI)模式下獲得二尖瓣瓣環在室間隔及側壁處的收縮期S′波峰，取兩者平均值，連續測量3次取S′平均值。在二維超聲模式下，囑患者呼吸后屏氣，調整探頭的角度和位置，獲得清晰穩定的心尖二腔、三腔及四腔超聲心動圖像，同時儲存連續的3個心動周期動態圖像。進入EchoPac PC工作站，采用Qanalysis軟件分析,手動描繪左心室心尖3個長軸切面的心內外膜面，適當調整感興趣區域寬度，系統自動將左心室心肌分為內、中、外三層進行斑點追蹤分析，并獲取心肌層各個節段及整體縱向應變。

隨機抽取20例受試者進行一致性檢驗，兩名同職稱的醫生在同一時間段對同一患者進行檢測分析，進行個體間的比較，同一名醫生在2周后檢測同一受檢者，進行個體內的比較。

結 果

1.尿毒癥患者與對照組臨床資料比較：UA 組及UB 組與UN組比較，收縮壓(SBP)、舒張壓(DBP)及血清肌酐(SCr)升高，差異有統計學意義(P<0.05)；UB組與UA組比較，SBP、DBP及SCr升高，差異有統計學意義(P<0.05)；尿毒癥患者與UN組年齡、身高、體重、體表面積及心率比較,差異無統計學意義(P<0.05，表1)。

表1 尿毒癥患者與對照組臨床資料比較

2.尿毒癥患者與對照組常規超聲心動圖數據比較：與UN組比較，UA組S′值減低，差異有統計學意義(P<0.05)；與UA組及UN組比較，UB組IVSd、LVEDd、LVPWd、LVMI升高，S′值減低，差異有統計學意義(P<0.05)；UA組與UN組IVSd、LVEDd、LVPWd、LVMI、S′比較差異無統計學意義(P>0.05)；LAD、LVEF在3組間比較，差異無統計學意義(P>0.05，表2)。

表2 尿毒癥患者與對照組常規超聲心動圖數據比較

3.尿毒癥患者與對照組左心室縱向分層應變數據比較：UA組與UN組比較，內膜下心肌基底段、中間段、心尖段及整層心肌縱向應變(LS)減低，差異有統計學意義(P<0.05),中層及心外膜下心肌LS減低，但差異無統計學意義(P>0.05)；UB組與UA組及UN組比較，內膜下、中層、心外膜下各個節段及整層心肌LS均減低，差異有統計學意義(P<0.05)，詳見表3、表4和圖1。

表3 尿毒癥患者與對照組左心室各節段縱向分層應變(LS%)數據比較

4.重復性分析結果：Bland-Altman分析顯示觀察者內心內膜下、中層、心外膜下心肌縱向應變平均差值分別為0.9%、0.0%、0.3%，95%CI為-2.5%～2.7%、-1.7%～1.8%、-1.6%～1.8%。觀察者間內心內膜下、中層、心外膜下心肌縱向應變平均差值分別為0.3%、0.0%、0.2%，95%CI分別為-2.1%～2.6%、-2.2%～2.3%、-2.0%～2.0%。心肌各層縱向應變參數具有較好的重復性,詳見圖2、圖3。

表4 尿毒癥患者與對照組左心室整體縱向分層應變(LS%)數據比較

討 論

尿毒癥心肌病的主要病理生理改變是心臟的前后負荷加重以及機體在尿毒癥環境下產生炎性因子、毒性物質、高磷血癥等，引起心肌細胞損害，心肌肥厚，導致心肌功能失代償，心臟衰竭，對疾病預后造成巨大影響[5,6]。因此，早期診斷尿毒癥患者心功能改變，進行早期治療，可降低尿毒癥患者的心血管疾病并發癥的發生率，對改善尿毒癥預后意義重大。

圖1 尿毒癥左心室肥厚患者心尖二腔觀左心室心內膜下、中層、外膜下心肌縱向應變

圖2 不同觀察者之間心內膜下、中層及心外膜下心肌縱向應變Bland-Altman分析圖

圖3 觀察者內心內膜下、中層及心外膜下心肌縱向應變Bland-Altman分析圖

二維斑點追蹤成像技術(2D-STI)通過追蹤運動的心肌回聲斑點，定量分析心動周期內的心肌形變信息，并測量各個節段及各層心肌的應變，能夠敏感地反映心肌收縮功能。基于2D-STI技術的左心室壁分層應變分析，能對高血壓等疾病引起的心肌病變受累程度進行準確的評估[7～9]。既往研究發現，2D-STI與MRI在評價心肌梗死患者左心室局部及整體功能方面有良好的相關性[10]。

左心室壁由3層心肌纖維組成，即縱行的心內膜下心肌、環行的中層心肌及斜行的心外膜下心肌，3層心肌纖維呈螺旋形折疊排列，引起心臟復雜的收縮舒張活動：心臟長軸方向的縱向運動、短軸方向的環向、徑向運動以及心臟扭轉、旋轉等。本研究發現，各組受試者左心室心肌縱向應變自心外膜下至心內膜下逐層升高。這與史靜等[11]對正常成年人左心室分層應變研究結果相一致。造成這種現象可能與各層心肌在左心室腔內相對曲率半徑不同產生不一致的心肌張力有關[12]。崔洪巖等[13]研究發現，心內外膜下心肌不同的運動幅度導致相對速度階差及跨壁位移，這對維持正常的心臟收縮活動具有重要作用。

本研究結果顯示，尿毒癥左心室構型正常時，基底段、中間段、心尖段及心內膜下全層心肌縱向應變均較對照組減低，差異有統計學意義。位于心內膜下的縱行心肌纖維在心臟縱向收縮活動中發揮重要作用[14]。尿毒癥患者水鈉潴留，腎性血壓升高，心臟的前后負荷壓力增加，位于心內膜下的縱行心肌纖維最易受壓力變化影響，心肌細胞拉長，心肌間質纖維化，導致心內膜下心肌缺血、缺氧。另外尿毒癥血液中的毒性物質及低蛋白血癥、糖代謝異常、貧血等并發癥進一步加重心內膜下心肌微血管病變。因此，尿毒癥患者心內膜下心肌縱向應變較早出現改變。本研究中3組受試者左心室射血分數差異無統計學意義，說明對左心室局部較輕微的收縮功能改變，反映整體心功能變化的常規的超聲心動圖指標并不敏感。但是，UA組及UB組在組織多普勒模式下獲得的二尖瓣瓣環收縮期波峰S′值較對照組減低，差異有統計學意義。Daskalov等[15]研究表明，二尖瓣瓣環S′值在評價左心室縱向運動中具有較好的應用價值，重復性高。也有研究表明，二尖瓣瓣環S′值在因圖像質量差而不能準確測量LVEF的患者中可作為單獨預測左心室收縮功能的指標[16]。

隨著病程的延長，尿毒癥患者心臟前后負荷進一步加重，心臟循環阻力增加，心肌細胞外基質增寬，心肌纖維化加重，伴隨著尿毒癥相關的促肥大因子產生，導致左心室心肌肥厚，各層心肌纖維排列紊亂。增厚的左心室壁使單位面積的心肌內毛細血管量減少，加重了心肌微循環功能障礙，心內膜下、中層及心外膜下各層心肌血流灌注不足，引起心臟整體收縮功能不全，相應的各層心肌縱向應變減低[17]。本研究顯示UB組與UA組及UN組比較，各層及各節段左心室縱向應變均減低。相關文獻報道，多層的心肌縱向應變減低對預測左心室收縮功能減弱有重要意義[18～20]。

本項研究仍存在一定的局限性，研究的樣本數量相對較少，斑點追蹤分層應變技術對受試者采集圖像質量要求高，需要較高的幀頻及清晰度。

綜上所述，在尿毒癥患者左心室整體射血分數正常的情況下，斑點追蹤分層應變能定量、準確評估左心室局部及整體心肌收縮功能變化，其中以心內膜下心肌縱向應變較敏感，為臨床早期診斷尿毒癥患者心功能異常提供依據，便于早期治療改善預后。