血流向量成像技術定量評估慢性腎臟病患者左室功能的臨床價值

王 偉 白 暉 周金玲 常 青 王岳恒

慢性腎臟病是冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、慢性心力衰竭等常見心血管疾病的獨立危險因素［1］。血流向量成像（vector flow mapping，VFM）技術可以反映左室整體功能和心血管系統維持血液循環相對穩定的能力［2］。本研究擬應用VFM 技術分析處于不同心功能狀態的慢性腎臟病患者各個時相平均EL變化特點，旨在從流體動力學角度探索其早期、定量評價慢性腎臟病患者左室功能的應用價值。

資料與方法

一、研究對象

選取2018年2～12月于我院診治的慢性腎臟病患者61 例，根據所測左室射血分數（LVEF）進行分組：LVEF≥50%者42 例（A 組），男27 例，女15 例，年齡24～72歲，平均（53.52±10.93）歲；LVEF<50%者19例（B組），男9 例，女10 例，年齡22～75 歲，平均（57.64±10.9）歲。納入標準：①病例組患者均符合腎臟病預后質量指南（KDOQI）慢性腎臟病診斷標準［3］；②基礎心率為竇性心律。排除標準：①先天性心臟病、心律失常、伴有中度以上反流瓣膜病、先天性肺動脈高壓；②免疫系統疾病或肺部疾病引起的肺動脈高壓；③各種心肌病、心肌梗死病史或由于心肌梗死引起的缺血性心肌病；④冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、有心臟手術史及中量以上心包積液者。另選同期我院健康體檢者38例作為正常對照組，男 21 例，女 17 例，年齡 23 ～ 67 歲，平均（41.5±12.83）歲。三組年齡、性別等一般資料比較差異均無統計學意義。本研究經我院醫學倫理委員會批準，入選者均知情同意。

二、儀器與方法

1.儀器：使用日立Aloka ProSound F 75 彩色多普勒超聲診斷儀，UST-52105 探頭，頻率3.5～5.0 MHz；配備DAS-RS1圖像后處理工作站。

2.常規超聲心動圖檢測：囑受檢者取左側臥位，連接肢導心電圖，應用常規超聲心動圖測量左室后壁厚度（LVPW）、室間隔厚度（IVS）、左室舒張末內徑（LVDd）、左室質量指數（LVMI）、左房內徑（LAD）、左房最大容積指數（LAVImax）、舒張期二尖瓣跨瓣血流速度E峰及A峰（E、A）；組織多普勒分別測量室間隔側及左室側壁側二尖瓣環運動速度［e’（septal）、e’（lateral）］、心肌做功指數（Tei指數）；M型超聲測量LVEF。

3.VFM圖像采集及分析：VFM模式下，采集連續3個心動周期心尖三腔及二腔觀的二維及血流動態圖像。在保證感興趣區完整的前提下，調整血流模式參數設置，獲得彩色掃描區域最高幀率，存儲并導入工作站進行分析。于心臟三腔及兩腔觀選取最清晰的一幀手動描記心內膜邊界，軟件自動跟蹤其剩余幀數心內膜。然后依據時間-流量曲線及瓣膜開閉情況將1 個完整心動周期分為4個時相：左室充盈早期、左房收縮期、等容收縮期及射血期，手動確定時相后勾畫并計算每個時相對應的平均EL，即E-EL-ave、A-EL-ave、I-EL-ave及Ej-EL-ave。

三、統計學處理

結 果

一、各組左室血流能量損耗參數變化

1.A 組 E-EL-ave、A-EL-ave、I-EL-ave 及 Ej-EL-ave均高于正常對照組，差異均有統計學意義（均P<0.05）；B 組 A-EL-ave 高于正常對照組，Ej-EL-ave 低于正常對照組，差異均有統計學意義（均P<0.05）。見表1。A組各個時相能量損耗圖較正常對照組和B 組更加鮮亮，B 組射血期能量損耗圖較正常對照組和A 組更加暗淡，見圖1。

表1 各組左室血流能量損耗參數比較（） J·m-1·s-1

表1 各組左室血流能量損耗參數比較（） J·m-1·s-1

與正常對照組比較，aP<0.05；與 A 組比較，bP<0.05。E-EL-ave：左室充盈早期平均能量損耗；A-EL-ave：左房收縮期平均能量損耗；I-EL-ave：等容收縮期平均能量損耗；Ej-EL-ave：射血期平均能量損耗

Ej-EL-ave 5.49±1.43 9.63±2.92a 3.79±0.89ab 60.56<0.000組別正常對照組A組B組F值P值E-EL-ave 6.16±2.19 10.15±3.67a 8.13±4.65 7.98 0.001 A-EL-ave 3.26±1.82 8.33±3.49a 8.67±4.28a 18.91<0.000 I-EL-ave 4.34±2.00 7.17±5.30a 4.32±1.17 6.89 0.002

2.Ej-EL-ave 在正常對照組、A 組、B組表現出雙相變化趨向，在A組最高，在B組最低，見圖2。

二、各組常規超聲心動圖參數比較

與正常對照組比較，A、B 組LVPW、IVS 均增厚，LVMI、LAVImax、A、E/e’均升高，E/A、e’（septal）、e’（lateral）均降低；與 A 組比較，B 組 LVDd 、LAD、LAVImax 均升高，LVEF、A 均降低，差異均有統計學意義（均P<0.05）。見表2。

三、ROC曲線分析

圖1 各組不同時相VFM圖

圖2 Ej-EL-ave在正常對照組、A組、B組變化的箱式圖

A 組 LVEF、I-EL-ave、Ej-EL-ave 診斷慢性腎臟病患者早期左室功能受損的曲線下面積分別為0.460、0.647、0.907。當 Ej-EL-ave>8.01 J·m-1·s-1時，其預測慢性腎臟病患者早期左室功能受損的敏感性、特異性分別為97.4%、73.8%。見圖3。 B 組 I-EL-ave、Ej-EL-ave 診斷慢性腎臟病左室收縮功能減低的曲線下面積分別為0.453、0.861。當Ej-EL-ave<3.978 J·m-1·s-1時其預測慢性腎臟病患者LVEF<50%的敏感性、特異性分別為89.5%、66.7%。見圖4。

四、相關性分析

影響慢性腎臟病患者各個時相能量損耗的相關性分析結果顯示，E與E-EL-ave呈正相關（r=0.646，P<0.01）；A、E/e’、LAVImax、E/A與A-EL-ave均相關（r=0.740、0.550、0.473、-0.528，均P<0.01）；LVEF 與 Ej-EL-ave呈正相關（r=0.636，P<0.01），見圖5。

表2 各組常規超聲心動圖參數比較（）

表2 各組常規超聲心動圖參數比較（）

與正常對照組比較，aP<0.05；與A組比較，bP<0.05。LVMI：左室質量指數；Tei指數：心肌做功指數；IVS：室間隔厚度；e’（septal）：室間隔側二尖瓣環運動速度；e’（lateral）：左室側壁側二尖瓣環運動速度；LVPW：左室后壁厚度；LVDd：左室舒張末內徑；LVEF：左室射血分數；E：舒張期二尖瓣跨瓣血流速度E峰；A：舒張期二尖瓣跨瓣血流速度A峰；LAD：左房內徑；LAVImax：左房最大容積指數；e’：室間隔側與側壁側二尖瓣環運動速度平均值

組別正常對照組A組B組F值P值LVMI（g/m2）68.4±13.3 116.6±33.4a 131.9±47.8a 28.03<0.000 Tei 指數0.3±0.1 0.4±0.1 1.4±0.2ab 2.11 0.127 IVS（mm）8.16±1.0 11.8±2.2a 11.7±1.9a 43.98<0.000 e’（septal）（cm/s）9.5±2.3 5.7±1.8a 5.2±0.9a 49.62<0.000 e’（lateral）（cm/s）13.2±4.0 8.9±2.6a 7.7±3.1a 23.51<0.000 LVPW（mm）8.0±0.8 10.4±1.9a 10.8±2.0a 24.78<0.000 LVDd（mm）46.6±3.9 49.7±5.0 54.8±6.0ab 18.87<0.000 LVEF（%）67.5±4.6 60.72±4.5 42.86±7.5ab 164.11<0.000組別正常對照組A組B組F值P值E（cm/s）70.6±13.2 71.5±13.3 71.4±20.7 0.03 0.975 A（cm/s）56.7±16.2 87.4±21.3a 72.7±16.8ab 26.19<0.000 E/A 1.3±0.5 0.8±0.1a 1.1±0.4a 15.24<0.000 LAD（mm）30.7±3.3 37.4±4.4a 42.5±5.8ab 54.92<0.000 LAVImax（ml/m2）23.6±4.2 36.9±8.7a 50.4±14.7ab 60.75<0.000 E/e’6.6±1.7 10.0±1.9a 12.0±3.4a 28.40<0.000

圖3 LVEF、I-EL-ave、Ej-EL-ave 預測慢性腎臟病患者早期左室功能受損的ROC曲線圖

圖4 I-EL-ave、Ej-EL-ave 預測慢性腎臟病患者LVEF<50%的ROC曲線圖

圖5 Ej-EL-ave與LVEF的相關性分析散點圖

討 論

慢性腎臟病患者左室功能障礙發生率較高，研究［4］表明在慢性腎臟病發病早期，其心臟結構已發生細微改變，心臟功能有所減低，若未進行干預，則可進展為不可逆轉的心力衰竭。因此，早期發現其心臟功能異常對改善患者預后意義重大。本研究結果發現A組LVPW、IVS 均增厚，LVMI、LAVImax、A-wave、E/e’均升高，E/A、e’（septal）、e’（lateral）均降低，分析這可能與心肌重構和左室前、后負荷增加等因素有關。但A組與正常對照組LVEF 比較差異無統計學意義，提示應用常規超聲心動圖評估慢性腎臟病患者左室收縮功能有一定局限性。

應用斑點追蹤技術可以早期檢測慢性腎臟病患者左室心肌功能受損情況［5］。較單純評價心臟結構和功能而言，全面評價心腔內血流狀態及動力學變化更能真實地反映患者心功能狀態。VFM 是一種基于彩色多普勒成像及斑點追蹤，以速度向量反映血流速度大小和方向，并能夠可視化呈現心腔內血流狀態的超聲新技術，其衍生的EL 是由渦流環、左室側壁與血流之間的粘滯摩擦引起的，在血流模式變化大的位點較大，在層流的位點較小，可以反映心腔內血流流動的效率及早期受損的血流流場情況［6］。本研究結果顯示，A 組LVEF 與正常對照組比較差異無統計學意義時，I-EL-ave、Ej-EL-ave較正常對照組增加（均P<0.05）。這是因為正常情況下，等容收縮期的渦流以順時針方向將流入道的血流轉向流出道，同時儲存能量，在收縮期時渦流轉為層流，進而以最小耗能方式幫助射血。該機制可以防止血流分散，避免過度消耗腔內血流動能。而A組患者的結構性因素變化會引起心腔內渦流運動狀態、大小、持續時間的改變，進而破壞渦流高效的運動模式，影響了血流勢能、動能的轉換并增加血液的湍流，從而增加心臟能量耗損及額外做功［7］，這是左室泵功能減低的早期表現。本研究發現，與LVEF 相比，I-EL-ave、Ej-EL-ave 對慢性腎臟病早期左室功能受損的診斷效能較高，尤其是Ej-EL-ave 的診斷效能最高；且Ej-EL-ave 對于LVEF<50%的慢性腎臟病患者的診斷效能也高于I-EL-ave ，當Ej-EL-ave<3.978 J·m-1·s-1時 ，可 以預 測慢 性腎臟 病患 者LVEF<50%。由此可見，Ej-EL-ave 較LVEF 可以更敏感地反映慢性腎臟病患者早期心功能受損情況及其受損程度。本研究還發現A組E-EL-ave、A-EL-ave均較正常對照組增加（均P<0.05），這是因為A 組患者心臟結構改變及增加的心室壁僵硬度可引起血流速度與方向的改變，進而增加血液間、血液與室壁間摩擦。由此可見，慢性腎臟病患者EL的增加為左室收縮及舒張功能的早期受損情況提供了可靠的流體力學依據。

研究［8］證實當收縮功能下降時，舒張早期血流動力學嚴重受損。本研究發現隨著慢性腎臟病患者心功能的減低，E-EL-ave 有減低的趨向，但A、B 組間比較差異無統計學意義，可能與本研究樣本量少有關。而Ej-EL-ave 在慢性腎臟病不同心功能情況下表現出雙相行為，在A組患者中最高，在B組患者中最低。A組患者Ej-EL-ave 的增加，表明存在一種新的流體-組織-動力學平衡，可以作為補償機制維持足夠的LVEF。而當慢性腎臟病患者LVEF<50%時，Ej-EL-ave 減低，究其原因，根據能量守恒定律，收縮期血流的動能來源于心肌收縮產生的機械能及舒張期進入左室內的血液動能［9］。舒張期心室抽吸作用是由心肌收縮這一主動耗能過程引起，隨著左室收縮能力下降，機械能減少，心力衰竭時心肌纖維的走行及運動發生變化，導致心室抽吸能力減弱，使得舒張期進入左室血液動能也減低，因此患者收縮期血流的動能減低，由此動能轉化而來的熱能也隨之減低。由此可見，慢性腎臟病心力衰竭患者收縮期EL 的減低反映了左室泵功能的衰退。

本研究相關性分析發現，舒張早、晚期充盈速率與舒張早晚期EL明顯相關，且與左室充盈壓相關的E/e’、LAVImax與舒張期EL也有很好的相關性，這與研究［10］報道一致。本研究還發現慢性腎臟病患者LVEF 與Ej-EL-ave 呈正相關，說明血流能量損耗參數在血流動力學方面對左室收縮功能評估具有補充作用，可作為慢性腎臟病患者左室功能定量評估的輔助工具。

綜上所述，血流能量損耗參數雖然不能替代常規評價左室功能的參數，但在血流動力學方面可作為早期、定量評價慢性腎臟病患者左室功能障礙的補充指標。但本研究結論還需要進行大規模的縱向研究進一步證實；另外，VFM 在二維彩色多普勒超聲基礎上對血流速度向量的分析，不能真實反映心腔內的三維血流信息，有待今后進一步完善該技術。