采用超聲心動圖評估體外循環與非體外循環冠狀動脈旁路移植術對心臟功能的影響

王涵，張冰，孟慶龍，陶佳，吳偉春，朱振輝，王浩

冠狀動脈旁路移植術（CABG）是心肌血運重建的重要治療方式，可有效地改善灌注效率，平衡心肌組織的血氧供應，從而緩解癥狀并提高生活質量[1-3]。傳統CABG 依賴體外循環和心臟停跳技術，為外科醫生完成多支冠狀動脈的吻合手術提供較為清晰術野，但體外循環引發的炎癥反應引起心肌的直接損傷，同時灌注液的分布不均削弱對危險心肌的保護作用，導致缺血-再灌注損傷。非體外循環CABG 可避免體外循環對機體的損傷，有研究表明相比于體外循環CABG 有更低的并發癥發生率及近期死亡率[4-5]，但心臟跳動的情況下進行手術限制了術野的范圍和吻合口的數量，出現更高的重復血運重建的發生率和較低的長期生存率[6-8]。目前關于兩種術式的結論仍存在較大爭議。本研究利用超聲心動圖和斑點追蹤技術綜合評估兩種術式對心臟形態和心肌功能的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象

本研究選取中國醫學科學院阜外醫院2019 年12 月至2020 年12 月行單純CABG 的患者375 例，平均年齡（61.53±8.82）歲，男性306 例，根據手術方式分為體外循環組（n=219）和非體外循環組（n=156）。納入標準：符合CABG 手術指征；超聲心動圖影像質量合格，且檢查時為竇性心律；患者簽署知情同意。排除標準：有CABG 史；合并進行了其他心臟手術；中、重度心臟瓣膜病；先天性心臟病。本研究通過中國醫學科學院阜外醫院倫理委員會審批，并豁免知情同意。

1.2 儀器與方法

臨床資料：通過醫院的電子病歷系統，收集患者的年齡、性別、身高、體重、體表面積（BSA）、合并癥、既往病史、既往手術史、多支血管病變情況、血常規、血生化、手術方式、術中吻合口數量、住院天數等資料。

超聲心動圖常規數據分析：本次研究分析的超聲心動圖影像均由Philips EPIC 7C 型多普勒超聲診斷儀（X5-1 探頭，頻率1～5 MHz）采集，參考美國超聲心動圖學會制訂的標準及相關研究結果[9-10]，對CABG 患者于術前、術后早期（1 周內）、術后3個月及術后1 年的超聲心動圖影像進行分析。常規經胸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）、左心房容積（LAV），計算每搏輸出量（SV）以及左心室射血分數（LVEF）。測量左心室舒張末期內徑（LVEDD）、左心室收縮末期內徑（LVESD）、左心房內徑（LAD）、右心室內徑（RVD）。LVEDV、LVESV、SV、LAV、LVEDD 和LVESD 數值通過BSA 進行標化，記為LVEDV 指數（LVEDVi）、LVESV 指 數（LVESVi）、SV 指 數（SVi）、LAV 指數（LAVi）、LVEDD 指數（LVEDDi）、LVESD 指數（LVESDi）。

心肌應變數據分析：將原始DICOM 格式的圖像拷貝至TOMTEC 工作站，進行圖像分析。選取心尖四腔、三腔、兩腔心切面影像，進入自動分析模式，自動勾畫出心內膜及心房、心室輪廓,手動調整勾畫欠佳的節段。獲取左心室整體長軸應變（LVGLS）、左心房儲備應變（LASr）、左心房導管應變（LAScd）、左心房泵應變（LASct）、右心室整體長軸應變（RVGLS）和右心室游離壁應變（RVFWS）。

1.3 統計學方法

采用SPSS 25.0 統計分析軟件。計數資料以頻數（%）表示，計量資料以均數±標準差表示，組間比較使用t檢驗或Pearsonχ2檢驗。兩組在術前、術后早期、術后3 個月及術后1 年組間兩兩比較應用t檢驗，在兩組分別隨機選取30 例進行重復性試驗，應用Bland-Altman 分析在觀察者間和觀察者內部對LVGLS、LASr、LAScd、LASct、RVGLS 和RVFWS 進行一致性檢驗。P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組術前基線資料及手術資料比較（表1）

表1 兩組術前基線資料及手術資料比較（）

表1 兩組術前基線資料及手術資料比較（）

注：PCI：經皮冠狀動脈介入治療。1 mmHg=0.133 kPa

體外循環組和非體外循環組之間年齡、性別、心率、收縮壓和舒張壓差異均無統計學意義（P均>0.05）。體外循環組術中橋血管支數明顯多于非體外循環組（P=0.003）。

2.2 兩組術前、術后隨訪常規超聲心動圖參數比較（表2）

表2 兩組術前、術后隨訪超聲心動圖常規參數比較（）

表2 兩組術前、術后隨訪超聲心動圖常規參數比較（）

注：LVEF：左心室射血分數；LVEDVi：左心室舒張末期容積指數；LVESVi：左心室收縮末期容積指數；SVi：每搏輸出量指數；LVEDDi：左心室舒張末期內徑指數；LVESDi：左心室收縮末期內徑指數；LAD：左心房內徑；LAVi：左心房容積指數；RVD：右心室內徑。與本組術前比較*P<0.05；與本組術后早期比較△P<0.05；與本組術后3 個月比較▲P<0.05

兩組間比較，術前、術后早期常規超聲心動圖參數差異無統計學意義（P均>0.05）。術后3 個月與非體外循環組相比，體外循環組LAVi 較低，差異有統計學意義（P<0.05）。術后1 年，兩組間LAVi差異無統計學意義（P>0.05）。

體外循環組中，術后早期與術前比較，容量參數（LVEDVi、LVESVi、SVi、LAVi）和內徑參數（LVEDDi、LVESDi、LAD、RVD）降低，差異均有統計學意義（P均<0.05）；術后3 個月SVi 和LVEDDi 仍低于術前，但較術后早期增高，LAD 增高大于術前，差異均有統計學意義（P<0.05），但LAVi 在術后早期和術后3 個月變化不明顯，都低于術前，差異均有統計學意義（P均<0.05）。術后1 年，與術前相比，RVD 減低，LAD增大，差異均有統計學意義（P均<0.05）。

非體外循環組中，術后早期與術前比較，LVEF、容量參數（LVEDVi、SVi、LAVi）和內徑參數（LVEDDi、LAD、RVD）降低，差異均有統計學意義（P<0.05）；與術后早期比較，術后3 個月SVi 和LVEDDi 增高但仍低于術前，差異均有統計學意義（P<0.05），LAD 和LAVi 增高與術前水平相近，但LVEDVi 在術后早期和術后3 個月變化不明顯且低于術前，以上差異均有統計學意義（P<0.05）。術后1 年，與術前相比，RVD 減低，LAD 增大，差異均有統計學意義（P<0.05）。

2.3 兩組術前、術后隨訪超聲心動圖心肌應變測量值比較（表3）

表3 兩組術前、術后隨訪超聲心動圖心肌應變測量值比較（%，）

表3 兩組術前、術后隨訪超聲心動圖心肌應變測量值比較（%，）

注：LVGLS：左心室整體長軸應變；LASr：左心房儲備應變；LAScd：左心房導管應變；LASct：左心房泵應變；RVGLS：右心室整體長軸應變；RVFWS：右心室游離壁應變。心肌應變測量值負號僅代表方向，為心肌縮短。與本組術前比較*P<0.05；與本組術后早期比較△P<0.05；與本組術后3 個月比較▲P<0.05

兩組間比較，術前LVGLS、LASr、LAScd、LASct、RVGLS、RVFWS 差異無統計學意義，術后早期均較術前減低（P<0.05），但組間差異無統計學意義（P>0.05）。

術后3 個月，心肌應變測量值均比術后早期升高，其中LASct、RVGLS 和RVFWS 體外循環組均高于非體外循環組，且兩組RVGLS 和RVFWS 均低于術前（P均<0.05）。

術后1 年，兩組RVGLS 和RVFWS 仍低于術前水平（P<0.05），但組間差異無統計學意義（P>0.05）。

3 討論

CABG 是復雜冠狀動脈病變再血管化的重要治療手段，可以有效地緩解癥狀并提高生活質量[1-2]，對于左主干病變、三支血管病變及左前降支嚴重狹窄的患者，CABG 比經皮冠狀動脈介入治療及藥物治療具有更高的遠期通暢率及生存率[3，11]。目前根據是否應用體外循環輔助將CABG 分為體外循環CABG 與非體外循環CABG。國內外研究顯示，非體外循環可減少全身炎癥反應，降低并發癥的發生率，縮短住院時間，可能比傳統體外循環CABG 有較低術后早期死亡率[4]。但長期隨訪發現，體外循環CABG 有較低的重復血運重建的發生率和較高的長期生存率，比非體外循環CABG 更有可能獲得較好的長期預后[7-8]。目前上述結論仍存在爭議，本研究利用超聲心動圖和斑點追蹤技術評估兩種術式對心臟形態和心肌功能的影響。

本研究顯示，體外循環和非體外循環兩組基線資料、常規超聲心動圖參數和心肌應變測量值比較無明顯差異，提示患者術前情況相似。但術中血管橋數有明顯差異（P=0.003），體外循環組多于非體外循環，這與之前的研究一致，由于受手術視野等因素限制，非體外循環CABG 在吻合口數量上仍存在劣勢，從而可能影響完全再血管化的效果和遠期預后[5]。本研究顯示，兩組在術后早期常規超聲心動圖參數和心肌應變測量值無明顯差異，均低于術前，提示兩種手術方式都存在一定程度的心肌損傷。術后3 個月，部分左心室超聲心動圖常規參數和LVGLS 恢復到術前水平，提示CABG 通過移植橋血管為缺血心肌血運重建，從而改善左心室收縮功能，與既往研究結果一致[12]。

左心房與左心室聯系緊密，在協調心臟整體功能方面發揮著重要作用[13]，在心動周期的不同階段發揮儲備功能、管道功能以及收縮功能[14]。本研究發現，術后3 個月體外循環組LAVi 低于非體外循環組。LAVi 是評估左心房形態、重構和左心室舒張功能的重要指標，可反映左心室充盈壓來預測心臟舒張功能不全的嚴重程度[15]。研究表明LAVi 與急性心肌梗死、心力衰竭、心臟術后心房顫動等不良事件獨立相關[15-16]。本研究進一步比較了兩組左心房心肌應變測量值，術后3 個月體外循環組LASct絕對值高于非體外循環組，且體外循環組左心房心肌應變與術前相近，但非體外循環組LASr 和LASct絕對值仍明顯低于術前，提示體外循環組可能比非體外循環組更早地恢復左心房功能，可能由于非體外循環術中部分心肌處于熱缺血，相較于體外循環組心臟停跳冷缺血，心肌損傷程度更大，且多支靶血管吻合手術使心臟呈非生理位置影響心肌血供，進一步加重心肌損傷[6-17]。

右心室主要功能是作為血液貯存器和血流通道，參與調節體循環和肺循環的平衡[18]。既往研究發現，CABG 術后常出現右心功能減低，可導致心力衰竭并增加死亡率。目前右心功能減低的機制尚不明確，多項研究提示右心室功能障礙可持續至術后6 個月。Michaux 等[19]通過術中經食道超聲心動圖發現，體外循環和非體外循環CABG 后右心室舒張功能下降情況相似。Pegg 等[20]利用心臟MRI 研究了體外循環和非體外循環CABG 對早期和晚期右心室功能的影響，發現兩組在術后6 d 右心室的SVi均下降，兩組間無明顯差異，但6 個月后該指標均恢復到術前水平。Hirasawa 等[21]發現在明顯三尖瓣反流的情況下右心室心肌應變比右心室容量更敏感地反映右心室心功能且與預后密切相關。斑點追蹤成像技術可不依賴角度和容量評價心肌運動及心臟房室腔功能，更準確地反映心肌的功能變化[22]。本研究觀察到術后早期兩組RVGLS 和RVFWS 絕對值較術前明顯降低，提示術后早期出現右心室心肌受損。隨訪發現在術后3 個月、術后1 年RVGLS 和RVFWS 絕對值略有改善，但仍明顯低于術前水平，說明右心室心肌細胞功能部分恢復，但右心功能障礙仍存在。右心室功能障礙可能由于右心室供血受損引起心肌缺血缺氧，導致右心室心肌重構。右冠狀動脈供應右心室2/3 區域，有研究發現受損程度隨右冠狀動脈狹窄程度加重而加重[23]，左前降支供應余下右心室，Engstrom 等[24]觀察到有1/3 右心室功能障礙的患者存在左前降支狹窄。本研究術前冠狀動脈造影顯示右冠狀動脈和左前降支病變分別為83.20%、67.65%，可能與CABG 術后可逆性損傷延遲恢復有關。Smarz 等[25]對急性心肌梗死患者隨訪5 年，發現右心室功能障礙與遠期預后差獨立相關。由此提示，右心室功能障礙可能影響手術遠期結果，有待遠期隨訪加以分析。

本研究的局限性：本研究僅納入行單獨CABG患者，有待對CABG 合并其他手術進行系統研究；對CABG 患者進行短期隨訪，初步觀察了心肌功能的變化，需進一步長期隨訪。

綜上所述，體外循環和非體外循環CABG 患者左心室功能在術后3 個月與術前相近，但體外循環組可能比非體外循環組更早地恢復左心房功能。右心室功能障礙在術后早期出現，至術后1 年仍然存在，與是否使用體外循環無關。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突