超聲心動圖評價左心室射血分數正常終末期腎病患者左心室重構和功能的價值研究

張志華，莫為春，鄭風雅，黃雷軍，龔輝

終末期腎病（ESRD）指各種慢性腎臟疾病發展到終末階段，腎功能不可逆性、進行性下降至功能喪失，代謝物蓄積，水、電解質及酸堿平衡紊亂，以致內分泌功能失調引起機體的一系列自體中毒癥狀。心血管疾病和心功能異常是慢性腎臟疾病患者的主要并發癥之一和最常見的死亡原因，其主要不良心血管事件及動脈粥樣硬化性心血管病風險比普通人群高15～20 倍，尤其是進入ESRD 階段，心血管疾病死亡率進一步增高，占ESRD 死因的45%～60%［1-4］。

盡管有許多研究表明，ESRD 與心臟結構和功能改變有關，但左心室重構與功能異常程度及其相互關系尚待討論［5-8］；此外，在臨床工作中常比較關注患者是否存在心功能衰竭及左心室射血分數（LVEF）異常，卻忽略其他重要指標的異常。本研究采用常規超聲心動圖評價LVEF 正常ESRD 患者左心室重構及收縮、舒張功能的改變，討論這些異常指標的重要臨床意義，并為臨床全面評價ESRD 患者及后續隨訪提供依據。

1 資料與方法

本研究價值：

（1）本研究從超聲心動圖角度揭示了左心室射血分數（LVEF）正常的終末期腎病（ESRD）患者左心室重構及功能的改變，并指出臨床工作中需全面評估ESRD 患者的左心室構型及舒張功能改變。

（2）由于ESRD 的病因復雜，高血壓、糖尿病或動脈硬化等問題、治療干預等措施及肌酐、尿素氮等生化指標存在明顯個體差異，因此無法準確評價這些影響因素對心臟功能的影響。

1.1 一般資料 選取2016 年1 月—2018 年6 月首次于復旦大學附屬金山醫院透析治療且隨訪LVEF 正常的ESRD 患者121 例作為病例組，其中男64 例，女57 例；平均年齡（49.9±10.2）歲。納入標準：（1）ESRD 診斷標準參照改善全球腎臟病預后組織（KDIGO）2012指南［9］；（2）首次進行透析治療；（3）年齡≥18 歲；（4）意識清晰，能配合完成超聲心動圖檢查；（5）常規超聲心動圖隨訪LVEF ≥52%（男性）或54%（女性）。

另選取同期年齡、性別相匹配，體格檢查、心電圖檢查及常規超聲心動圖檢查均正常的50 例健康體檢者作為對照組，其中男26例，女24例；平均年齡（49.6±9.2）歲。排除標準：冠心病、先天性心臟病、原發性心肌病、心臟瓣膜病、嚴重心律失常、心包積液、甲狀腺病變、惡性腫瘤，超聲心動圖圖像質量不理想及不能配合檢查者。本研究經復旦大學附屬金山醫院倫理委員會批準，研究符合世界醫學會制定的《赫爾辛基宣言》的要求。參與者本人對課題方案及超聲心動圖檢查均知情同意，并簽署知情同意書。

1.2 儀器 采用Philips IE Elite 超聲診斷儀，探頭型號S5-1，探頭頻率2～5 MHz，根據2015 歐洲/美國超聲心動圖學會推薦指南［10］進行M 型超聲心動圖、二維超聲心動圖及三維超聲心動圖檢查，并記錄3 個心動周期的左心室3 個切面（心尖四腔心切面、心尖二腔心切面、左心室長軸切面）的二維灰階動態圖像；實時3D圖像采用X5-1 探頭，在心尖四腔心切面上啟動“Full Volume”模式，調整探頭及參數至左心室完整顯示，心內膜清晰時囑患者屏氣并采集圖像，儀器將自動采集4個瓜瓣狀拼接成的“金字塔”形的三維立體圖像，確認圖像質量滿意后存儲。

1.3 方法

1.3.1 M 型超聲心動圖 依據胸骨旁長軸切面測量主動脈根部內徑（AOd）、左心房內徑（LAd）、左心室舒張末期內徑（LVEDd）、左心室收縮末期內徑（LVESd）、室間隔厚度（IVST）、左心室后壁厚度（LVPWT），并計算左心室短軸縮短率（LVFS），LVFS=（LVEDd-LVESd）/LVEDd×100%；根據DEVEREUX［11］校正公式計算左心室質量（LVM）和左心室質量指數（LVMI），LVM=0.8×1.04×［（LVEDd+IVST+LVPWT）3-LVEDd3］+0.6，LVMI=LVM/體表面積（BSA）。LVMI＞115 g/m2（男性）或95 g/m2（女性）定義為左心室肥厚［12］。根據公式計算相對室壁厚度（RWT），RWT=（IVST+LVPWT）/LVEDd，RWT＞0.42 為異常［13］。根據腔室量化評估標準將左心室構型分為4 型：（1）正常構型：LVMI 與RWT 均正常；（2）向心性重構：LVMI 正常，RWT 增加；（3）離心性肥厚：LVMI 增加，RWT 正常；（4）向心性肥厚：LVMI 與RWT 均增加［12］。

1.3.2 二維超聲心動圖 采用雙平面Simpson 法測量左心室舒張末期容積（LVEDV）、左心室收縮末期容積（LVESV）及左心房容積（LAV），計算LVEF 及左心房容積指數（LAVI），LAVI=LAV/BSA。

1.3.2.1 脈沖多普勒 取心尖四腔切面，利用脈沖多普勒記錄左房室瓣血流圖，測量左房室瓣左心室舒張早期峰值流速E 峰、舒張晚期峰值流速A 峰及E 峰減速時間（DT），并計算E/A。心尖五腔切面，利用脈沖多普勒檢測主動脈瓣口血流頻譜，測定主動脈瓣射血時間；同一切面將取樣容積置于左心室流出道和流入道之間，記錄血流頻譜，測量左心室等容舒張時間（IVRT），即流出道血流結束到流入道血流開始的時間間隔。計算左心室Tei 指數，左心室Tei 指數=（a-b）/b，其中a為左房室瓣A 峰終點至下一心動周期E 峰起點的時間間隔，b 為主動脈瓣射血時間。

1.3.2.2 組織多普勒 取心尖四腔切面，分別記錄室間隔側（s）及側壁（l）的左房室瓣環速度頻譜（描記速度為50～100 cm/s），測量左心室收縮期（S'）、舒張早期（E'）、舒張晚期（A'）的瓣環運動速度，取兩位點E'的均值計算E/E'（av）。并根據相關指南將左心室舒張功能異常分為輕、中、重3 級［14］。

1.3.3 實時三維超聲心動圖 利用Philps IE Elite 超聲診斷儀自帶3DQ Advance 菜單對全容積圖像進行定量分析，根據軟件指示確定左心室舒張末期及收縮末期，然后確定5 個左心室心內膜參照點，即左房室瓣瓣環水平的室間隔、側壁、前壁和下壁及心尖部，軟件自動勾畫動態三維心內膜輪廓，手動逐幀調整達到最佳吻合后，軟件將自動計算和顯示左心室整體時間-容積曲線，并顯示左心室整體舒張末期容積（gLVEDV）、左心室整體收縮末期容積（gLVESV）和左心室整體射血分數（gLVEF），根據2015 歐洲/美國超聲心動圖學會推薦指南［10］，gLVEF＜52%（男性）或54%（女性）提示收縮功能異常。

1.4 觀察指標 比較兩組一般資料〔性別、年齡、身高、體質量、BMI、BSA、收縮壓（SBP）、舒張壓（DBP）、脈壓（DP）、心率〕，AOd、腔室大小（LAd、LVEDd、LVESd、LAV、LVEDV、LVESV、gLVEDV、gLVESV）及其經BSA 校正值、左心室構型（IVST、LVPWT、LVM、LVMI 及RWT）、左心室收縮功能參數（LVFS、LVEF、gLVEF 及S'）、左心室整體功能（左心室 Tei 指數）及舒張功能參數（E 峰、A 峰、E/A、DT、IVRT、E'、A'、E'/A'及E/E'）；分 析ESRD 舒 張功能障礙患者左心室構型、gLVEF 情況，ESRD 患者左心室構型與gLVEF 情況。

1.5 統計學方法 采用IBM SPSS 19.0 統計學軟件進行數據分析。符合正態分布的計量資料以（）表示，兩組間比較采用成組t 檢驗；計數資料以相對數表示，組間比較采用χ2檢驗。以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組一般資料比較 兩組性別、年齡、身高、心率比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；病例組體質量、BMI、BSA 小于對照組，SBP、DBP、DP 大于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05，見表1）。

2.2 兩組AOd、腔室大小及其經BSA 校正值、左心室構型指標、部分左心室收縮功能指標比較 病例組AOd、AOd/BSA、LAd、LAd/BSA、LVEDd、LVEDd/BSA、LVESd、LVESd/BSA、LAV、LAVI、LVEDV、LVEDV/BSA、LVESV、LVESV/BSA、gLVEDV、gLVEDV/BSA、gLVESV、gLVESV/BSA 大 于 對 照 組，IVST、LVPWT、RWT 厚于對照組，LVM、LVMI 重于對照組，LVFS、LVEF、gLVEF 小于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05，見表2）。121 例ESRD 患者左心室構型分型：構型正常17 例（14.0%），構型異常104例（86.0%），其中向心性重構1 例（0.8%），離心性肥厚55 例（45.5%），向心性肥厚48 例（39.7%）；gLVEF 異常39 例（32.2%），gLVEF 正常82 例（67.8%）。

2.3 兩組左心室整體功能參數、收縮功能個別指標、舒張功能指標比較 病例組E 峰、A 峰快于對照組，E/A 低于對照組，DT、IVRT、左心室Tei 指數大于對照組，S'（s）、E'（s）、E'（l）、E'/A'（s）、E'/A'（l）慢于對照組，A'（l）、E/E'（av）快于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）；兩組A'（s）、S'（l）比較，差異無統計學意義（P＞0.05，見表3）。121 例ESRD患者左心室舒張功能分型：舒張功能正常5 例（4.1%），舒張功能障礙116 例（95.9%）（其中房顫1 例），舒張功能輕度減退66 例（54.5%），舒張功能中度減退46 例（38.0%），舒張功能重度減退3 例（2.5%）。

2.4 ESRD 舒張功能障礙患者左心室構型情況 116 例舒張功能障礙ESRD 患者包括104 例（86.0%）左心室構型異常（房顫1 例，舒張功能輕度減退56 例，舒張功能中度減退44 例，舒張功能重度減退3 例）及12 例（9.9%）左心室構型正常者（舒張功能輕度減退10 例，舒張功能中度減退2 例）。

2.5 ESRD 舒張功能障礙患者gLVEF 情況 116 例舒張功能障礙ESRD 患者包括39 例（32.2%）gLVEF 異常（房顫1 例，舒張功能輕度減退25 例，舒張功能中度減退11 例，舒張功能重度減退2 例）及77 例（63.6%）gLVEF 仍在參考范圍者（舒張功能輕度減退41 例，舒張功能中度減退35 例，舒張功能重度減退1 例）。

2.6 ESRD 患 者 左 心 室 構 型 與gLVEF 情 況 121 例ESRD 患者中左心室構型及gLVEF 正常者14 例，左心室構型正常、gLVEF 異常者3 例，左心室構型異常、gLVEF正常者68例，左心室構型及gLVEF均異常者36例。

3 討論

ESRD 是慢性腎臟疾病的終末階段，隨著高血壓、動脈粥樣硬化、糖尿病等疾病發病率的升高及人口老齡化進程的加快，其發病率逐年升高。心律失常、缺血性心臟病、心功能衰竭等是該疾病死亡率升高的最主要原因，并隨著病程進展進一步升高［15］，而其病理基礎則是心臟結構及功能的改變，因此準確、全面評估ESRD患者心臟結構及功能對該疾病的診斷、治療至關重要。

常規超聲心動圖是臨床常用的簡便、無創、準確評價心功能的有效手段。在臨床工作中，常比較關注ESRD 患者是否存在心功能衰竭及LVEF 異常，而忽略其他超聲心動圖指標的重要性。本研究從超聲心動圖角度分析了ESRD 患者心臟結構及功能的一般特點，全面評價了左心室的重構與收縮、舒張功能，為臨床全面評估、隨訪該疾病提供參考依據。

本研究從超聲心動圖角度對ESRD 患者左心室構型、收縮及舒張功能進行了分析和研究，發現盡管本研究納入的ESRD 患者LVEF 均在參考范圍內，仍有32.2%的患者gLVEF 低于參考范圍；86.0%的ESRD 患者存在不同程度的左心室構型改變，主要表現為向心性肥厚（39.7%）和離心性肥厚（45.5%）；還發現高達95.9%的患者存在不同程度的舒張功能障礙，主要表現為舒張功能輕度減退（54.5%）和舒張功能中度減退（38.0%）。此外，舒張功能異常ESRD 患者包括所有左心室構型改變者及gLVEF 異常者。

實時三維超聲心動圖因其無需依賴左心室幾何形狀假設，能更準確地反映左心室的實際形狀及各節段運動狀態，評估左心室容積及LVEF，越來越受到臨床關注［16-17］。盡管本研究中ESRD 患者無明確的左心室收縮功能不全表現，其常規心臟功能指標均在參考范圍內，與對照組相比，gLVEF 降低尤為明顯，有32.2% ESRD患者gLVEF 低于參考范圍下限，提示ESRD 患者收縮功能存在不同程度的降低，采用gLVEF 作為參考指標可以提高左心室收縮功能異常的準確率。

表 2 兩組AOd、腔室大小及其經BSA 校正值、左心室構型指標、部分左心室收縮功能指標比較（）Table 2 AOd，parameters of chamber size and their values after BSA correction，left ventricular configuration and some systolic function indices of the study population

表 2 兩組AOd、腔室大小及其經BSA 校正值、左心室構型指標、部分左心室收縮功能指標比較（）Table 2 AOd，parameters of chamber size and their values after BSA correction，left ventricular configuration and some systolic function indices of the study population

注：AOd=主動脈根部內徑，LAd=左心房內徑，LVEDd=左心室舒張末期內徑，LVESd=左心室收縮末期內徑，IVST=室間隔厚度，LVPWT=左心室后壁厚度，LVM=左心室質量，LVMI=左心室質量指數，RWT=相對室壁厚度，LVFS=左心室短軸縮短率，LAV=左心房容積，LAVI=左心房容積指數，LVEDV=左心室舒張末期容積，LVESV=左心室收縮末期容積，LVEF=左心室射血分數，gLVEDV=左心室整體舒張末期容積，gLVESV=左心室整體收縮末期容積，gLVEF=左心室整體射血分數

項目 對照組（n=50）病例組（n=121） t 值 P 值M 型超聲心動圖 AOd（cm） 3.20±0.29 3.33±0.39 -2.183 0.030 AOd/BSA（cm/m2） 1.88±0.20 2.04±0.24 -4.235 ＜0.001 LAd（cm） 3.48±0.23 4.34±0.67 -12.388 ＜0.001 LAd/BSA（cm/m2） 2.05±0.21 2.65±0.36 -11.139 ＜0.001 LVEDd（cm） 4.81±0.24 5.38±0.58 -9.020 ＜0.001 LVEDd/BSA（cm/m2） 2.83±0.23 3.29±0.32 -10.625 ＜0.001 LVESd（cm） 2.99±0.20 3.49±0.52 -9.020 ＜0.001 LVESd/BSA（cm/m2） 1.75±0.13 2.13±0.29 -11.689 ＜0.001 IVST（cm） 0.86±0.08 1.13±0.23 -11.243 ＜0.001 LVPWT（cm） 0.86±0.08 1.09±0.20 -10.854 ＜0.001 LVM（g） 161.1±25.2 290.0±107.6 -12.381 ＜0.001 LVMI（g/m2） 94.0±11.1 174.2±55.9 -15.075 ＜0.001 RWT 0.36±0.04 0.41±0.07 -5.388 ＜0.001 LVFS（%） 38.4±2.7 34.9±4.7 6.108 ＜0.001二維超聲心動圖 LAV（ml） 44.9±6.1 69.8±28.5 -9.113 ＜0.001 LAVI（ml/m2） 26.8±3.8 42.1±15.8 -10.289 ＜0.001 LVEDV（ml） 106.7±10.8 116.2±27.1 -3.258 ＜0.001 LVEDV/BSA（ml/m2） 62.6±6.5 70.5±13.6 -5.173 ＜0.001 LVESV（ml） 34.8±5.8 44.2±15.6 -5.759 ＜0.001 LVESV/BSA（ml/m2） 20.3±2.7 26.8±8.6 -7.460 ＜0.001 LVEF（%） 67.5±3.6 62.5±5.3 6.064 ＜0.001三維超聲心動圖 gLVEDV（ml） 76.9±8.9 93.4±15.1 -8.883 ＜0.001 gLVEDV/BSA（ml/m2） 45.2±5.9 56.9±7.7 -10.841 ＜0.001 gLVESV（ml） 27.2±4.2 42.5±11.9 -12.330 ＜0.001 gLVESV/BSA（ml/m2） 15.9±2.5 25.8±6.5 -14.325 ＜0.001 gLVEF（%） 64.1±2.6 55.5±6.3 12.807 ＜0.001

正常人心臟腔室大小易受BSA 和年齡的影響，因此采用BSA 校正后值及年齡相仿者會極大地縮小結果的誤差。本研究中ESRD 患者AOd、LAd、LVEDd、LVESd、LAV、LVEDV、LVESV 均明顯增大，經BSA校正后仍明顯高于年齡相仿的正常對照組；有86.0%的ESRD 患者存在不同程度左心室構型改變，與DE SIMONE［18］的研究結果相似，主要表現為向心性、離心性肥厚。這些均是ESRD 患者對慢性血流動力學長期處于壓力狀態下的應激反應。向心性肥厚常見于壓力負荷過重，左心室壁代償性增厚以增加心室內壓，維持有效循環血容量，此時常伴正常左心室腔容量。離心性肥厚因長期慢性容量負荷過重，舒張期左心室壁張力過高，耗氧量增加，心肌細胞逐漸增長，肌節并聯性增生，最后導致左心室腔擴大與室壁輕度增厚并存。此外，ESRD 患者存在明顯鈣磷代謝紊亂，動脈鈣化發生率明顯高于普通人群，血管壁僵硬度增加、順應性降低致收縮壓升高、舒張壓降低，DP 增加，進一步加重心室重構；此外，左心室發生重構的104 例（86.0%）ESRD患者有68 例gLVEF 不完全異常，而39 例（32.2%）例gLVEF 異常的ESRD 患者亦有3 例不完全發生左心室重構，可能的機制是左心室收縮功能異常與左心室重構有關［19-20］，也可能與冠狀動脈硬化程度、心率、創傷后應激障礙等因素有關［21-23］。

表3 兩組左心室整體功能參數、收縮功能個別指標、舒張功能指標比較（）Table 3 Global LV function parameters，some systolic function parameters as well as diastolic function parameters measured by the Doppler in the study population

表3 兩組左心室整體功能參數、收縮功能個別指標、舒張功能指標比較（）Table 3 Global LV function parameters，some systolic function parameters as well as diastolic function parameters measured by the Doppler in the study population

注：E 峰=左房室瓣左心室舒張早期峰值流速，A 峰=左房室瓣左心室舒張晚期峰值流速，E/A=左房室瓣左心室舒張早期與舒張晚期峰值流速比值，DT=左房室瓣E 峰減速時間，IVRT=等容舒張時間，LV Tei 指數=心肌做功指數，S'=左房室瓣環左心室收縮期峰值運動速度，E'=左房室瓣環左心室舒張早期峰值運動速度，A'=左房室瓣環左心室舒張晚期峰值運動速度，E/E'=左房室瓣左心室舒張早期峰值流速與左房室瓣環舒張早期峰值運動速度比值，s=室間隔，l=側壁，E'（av）=室間隔與側壁左房室瓣環左心室舒張早期峰值運動速度的平均值

指標 對照組（n=50）病例組（n=121） t 值 P 值脈沖多普勒指標 E 峰（cm/s） 72.8±15.6 79.9±25.0 -2.234 0.027 A 峰（cm/s） 66.7±16.8 91.3±22.3 -7.853 ＜0.001 E/A 1.16±0.39 0.92±0.42 3.411 0.001 DT（ms） 176.7±29.2 192.7±38.7 -2.939 0.004 IVRT（ms） 84.7±10.8 90.9±16.6 -2.895 0.004 左心室Tei 指數 0.37±0.06 0.41±0.15 -2.628 0.009組織多普勒指標 S'（s）（cm/s） 7.89±1.15 7.46±1.54 2.012 0.046 E'（s）（cm/s） 8.40±2.02 5.84±1.61 8.743 ＜0.001 A'（s）（cm/s） 8.69±1.50 8.84±2.10 -0.458 0.648 S'（l）（cm/s） 9.35±1.74 8.71±2.10 1.890 0.061 E'（l）（cm/s） 10.85±2.98 7.61±2.17 7.924 ＜0.001 A'（l）（cm/s） 9.12±2.15 10.89±2.76 -4.064 ＜0.001 E'/A'（s） 1.01±0.35 0.69±0.27 5.785 ＜0.001 E'/A'（l） 1.28±0.54 0.75±0.34 6.445 ＜0.001 E/E'（av） 7.79±1.76 12.49±4.49 -9.795 ＜0.001

表 1 兩組一般資料比較Table 1 Baseline characteristics of the study population

心肌肥厚可直接影響心肌的主動松弛和充盈，造成舒張功能障礙。本研究中高達95.9%的患者存在不同程度的舒張功能障礙，主要表現為舒張功能輕度減退（54.5%）和舒張功能中度減退（38.0%）。舒張功能障礙是ESRD 患者死亡率升高的獨立預測指標［24-25］。舒張功能的評價主要依賴于超聲心動圖，左房室瓣血流圖是評價左心室舒張功能的經典方法，因其易受年齡、心率等血流動力學因素影響，且無法區分假性正常化等，目前指南推薦結合左房室瓣血流頻譜、組織多普勒及左心房大小等多種指標來進行綜合評價。值得關注的一點，本研究中舒張功能障礙的ESRD 患者包括全部左心室構型改變者也包括全部gLVEF 異常者。本研究中盡管有63.6%的患者gLVEF 尚在參考范圍內，9.9%的ESRD 患者不存在明顯的左心室重構，但均已出現不同程度的舒張功能障礙，提示舒張功能異常可能早于左心室構型改變及左心室收縮功能異常。

本研究尚存在一定的局限性，例如結果僅適用于LVEF 正常的ESRD 患者，ESRD 病因復雜，受患者年齡、基礎疾病、臨床生化指標、用藥及后續治療情況等影響較大，因此更多種情況有待后續進一步研究。

綜上所述，ESRD 患者左心室存在不同程度的左心室重構及功能減退，表現為腔室擴大、室壁增厚，左心室收縮及舒張功能不同程度減退；左心室構型正常的ESRD 患者舒張功能不完全正常，舒張功能異常早于收縮功能及左心室構型改變，全面評估LVEF 正常ESRD患者的左心室功能不容忽視，因此尤其要注重左心室舒張功能的評價。

作者貢獻：張志華、龔輝進行文章的構思與設計；張志華、莫為春進行文章的可行性分析，數據整理，統計學處理；鄭風雅、黃雷軍進行文獻/資料收集；張志華進行結果分析與解釋，負責論文撰寫與修訂，英文的修訂；龔輝負責文章的質量控制及審校，對文章整體負責，監督管理。

本文無利益沖突。