無創心肌做功技術在急性心肌梗死后左室重構中作用的研究進展

賀詩嵐，李天亮

急性心肌梗死指各種原因導致冠狀動脈絕對或相對狹窄，相應供血區域缺血壞死的心血管急危重癥。據統計，我國2016年急性心肌梗死城市地區標化發病率為99.89/10萬～50.12/10萬，農村地區標化發病率為32.68/10萬～43.51/10萬，急性心肌梗死死亡率為66.71/10萬，嚴重影響國民生活質量[1]。大面積透壁性心肌梗死引起左室結構復雜改變，包括梗死區和非梗死區，這些改變通常稱為心室重構，而這種重構可影響心室功能，導致心力衰竭[2]，從而影響病人預后。早期經皮冠狀動脈介入(percutaneous coronary intervention，PCI)開通“罪犯血管”對挽救損傷區的心肌細胞及梗死區的冬眠心肌細胞有積極作用，認為是降低急性心肌梗死早期病死率的主要干預手段。血管緊張素轉換酶抑制劑(ACEI)、血管緊張素受體阻滯劑、β受體阻滯劑和鹽皮質激素受體拮抗劑在心肌梗死病人中廣泛使用，且證實是有效的[3]。部分心肌梗死病人發生心力衰竭，且發生率增高[4]。因此，如何評估、預防或治療心室重構，評價并改善心室功能顯得尤為重要。

臨床評估左室收縮功能的參數是左室射血分數(LVEF)及整體縱向應變(GLS)，LVEF的測定有助于指導臨床決策，GLS是評估輕度收縮功能障礙的敏感參數。然而，這些方法的局限性之一是依賴于心室后負荷，不能提供有關心室做功效率的信息。無創心肌做功是采用斑點追蹤技術得到的應變值與無創左心室壓力(left ventricular pressure，LVP)結合得到的[5]。心肌做功參數提供的診斷信息多于LVEF和GLS獲得的信息，心肌做功參數考慮到后負荷因素，且可測量心肌做功效率，該方法既可用于計算心肌整體做功效率，也可用于計算各節段心肌做功效率[6]。有研究顯示，此方法對各種心血管疾病的評估有一定優勢，具有良好的應用前景[7]。綜述無創心肌做功技術在急性心肌梗死后左室重構中作用的研究進展。

1 急性心肌梗死與左室重構

急性心肌梗死后心室重構是指急性心肌梗死后心室持續發生大小、形態、結構和功能的變化過程，表現為左心室擴大、LVEF降低和/或局部室壁活動異常，是決定急性心肌梗死后心臟事件發生率和遠期預后的主要因素。病人出現心力衰竭癥狀之前，心室重構多表現為無癥狀的結構和功能異常(心臟收縮或舒張功能不全)，其病理基礎為心肌纖維化(包括替代性纖維化和反應性纖維化)[8]，兩者均由成纖維細胞和肌成纖維細胞介導。替代性纖維化即瘢痕形成，是預防缺血損傷后心室壁破裂的關鍵過程。然而，后期由于心室內壓力不均勻、炎癥反應及神經內分泌機制等因素，引起非梗死區反應性纖維化，包括梗死邊緣缺血或損傷區及遠離梗死區域的正常心肌組織，導致心室順應性降低及室壁僵硬度增加，從而影響心排血量。除對心臟收縮力的影響外，纖維瘢痕和間質纖維化同時干擾心臟的正常電生理活動，從而誘發心律失常。

早期心室重構常在急性心肌梗死后24～72 h內發生，由于心肌細胞壞死引起梗死部位室壁變薄，在心室內壓力作用下，心肌纖維被拉長，梗死面積擴大，超聲表現為心室腔擴張，心室容積增加。心肌梗死伸展或稱心肌梗死擴展是早期心室結構改變的基礎，早期心室結構改變指梗死區心肌持續的、不成比例的變薄和擴張，不伴有壞死心肌數量的增加[9]。此過程在大面積透壁性心肌梗死病人中常見，表現為心室結構扭曲[10]，胸骨旁短軸切面運動消失或運動障礙的室壁節段超過正常上限[11]，易出現心肌梗死后并發癥，如充血性心力衰竭、室壁瘤形成等，嚴重者由于擴張區域變薄，在膠原沉積和瘢痕形成之前無法維持心室壁的完整性，發生心臟破裂[12]，故病人死亡率和發病率均增加。與左心室其他節段相比，前壁心尖段更易發生透壁性心肌梗死，由于此區域較薄，曲率較大，梗死擴張更常見[13]。心肌梗死延展即壞死心肌數量增加，實際是一種早期再梗死的表現，是與原梗死區無關的另一支動脈阻塞或同支動脈的再次阻塞所致，因此常見于梗死范圍小的病人。晚期心室重構主要表現為非梗死區心肌細胞肥大、凋亡和彌漫性纖維化，通常在數周內(偶爾在數月內)發生，晚期心室重構個體化差異大，可延續數月甚至1年。

有研究表明，急性心肌梗死后心室擴張過程與繼發性容量負荷過載引起進行性左室離心性肥大模型相似，心室壓力-容積曲線右移[14]，此過程可作為對功能障礙的反應，其嚴重程度反映了心肌梗死引起的原發性損害程度。防止或最小化梗死后心室容積的增加及由此對預后帶來的不利影響，其中有效的方法是限制最初的心肌損傷。急性再灌注治療可恢復梗死區域血流，減輕心室擴張程度，改善預后。

2 急性心肌梗死后左室重構的預測

心肌梗死伸展增加了左室收縮和舒張末期容積，從而增加室壁應力，刺激心肌肥厚，引起左室重塑，最終結局為心臟舒張及收縮功能嚴重下降，甚至出現頑固性心力衰竭[15]。故心室擴張的過程受3個相互依賴的因素影響，即梗死面積、梗死愈合和心室壁應力。心肌梗死面積是心肌梗死后左室重構和功能障礙的主要決定因素[16]，同時也是心肌梗死預后的有力預測因素[13]。

心肌梗死面積的評估可通過多種方法實現，包括心臟生物標志物的量化[17]、二維超聲心動圖評估LVEF、室壁運動評分指數(WMSI)及對比增強磁共振成像。肌酐磷酸激酶或肌鈣蛋白T水平測量已廣泛應用于臨床，有研究表明，射血分數的降低與血清肌酐磷酸激酶對心肌梗死面積的估計有關[18]，但其預測左室重構的準確性不高，對比增強磁共振成像可準確量化心肌梗死后心肌瘢痕的程度，已成為較多隨機臨床試驗評估心肌梗死面積的金標準。然而，這種成像技術不可用于床旁，且在某些病人中可能是不可用的。相比之下，超聲心動圖在急性心肌梗死病人中應用廣泛，因此已成為心肌梗死后危險分層的首選檢查技術。心肌梗死后早期測量的LVEF和WMSI是梗死面積的有效替代指標，已成為左室重構和臨床結局的預測指標[19]。二維超聲心動圖對這些參數的量化存在局限性，如左室幾何對稱的假設、觀察者內和觀察者間變異性及觀察者對室壁運動的判別能力。

新型超聲心動圖成像技術，如斑點追蹤成像技術，通過追蹤心肌的位置變化，定量分析心肌在各個方向的運動及變形，從而提供心肌組織功能的信息[20]，可增加LVEF和WMSI對預測ST段抬高型心肌梗死后的左室功能恢復和臨床結局價值[21]。有研究表明，在心肌梗死急性期，根據左室GLS中位數(-15.0%)對病人進行分層，GLS受損病人在隨訪時可能表現為左室擴大；在3個月和6個月的隨訪中，左室GLS>-15.0%與顯著增大的左室容量獨立相關。肌鈣蛋白水平和室壁運動異常預測左室進一步擴張中，基線左室GLS具有增量價值[22]。

上述方法測量左室容積和左室收縮功能時未考慮負荷依賴性[23]。梗死節段的最終收縮力取決于受負荷條件影響的周圍心肌剩余活力[24]。高水平的后負荷可降低正常和缺血節段的左心室縱向應變[23]，故不能真實地反映左心室收縮力[25]。無創心肌做功是一種新技術，通過無創的壓力-應變環評估整體和局部心肌的做功表現，該測量數值來自應變數據和無創肱動脈壓，因此考慮到左心室后負荷。在臨床研究中，使用無創性左心室壓力曲線與微壓計導管測量的有創性LVP得到的壓力-應變環面積顯示出較強的相關性和較好的一致性[26]。據報道，左室重構時能量代謝發生改變，從有氧(游離脂肪酸)代謝轉變為無氧(葡萄糖)代謝，三磷酸腺苷(ATP)產量較低，減少了心肌收縮[27]。有研究表明，使用F18氟脫氧葡萄糖的正電子發射斷層掃描評估無創性心肌做功指數與局部心肌葡萄糖(無氧)代謝有較強的相關性[26]。因此，由于持續無氧心肌代謝，左室重構病人的無創性心肌做功指數受損可能常見。在心肌梗死后未出現左室重構但無創性心肌做功指數受損的病人中，可能存在受損(持續無氧)心肌代謝，導致后期的左室重構，盡管多數心肌梗死病人隨訪前3～6個月未出現左室重構，仍有部分病人隨訪6個月后可能出現左室重構[28]。

已有研究報道，應變和室壁應力可預測左室重構[29]。心肌缺血病人表現為收縮力改變、收縮不同步和無用功增多。正常心臟的左心室收縮、左室節段做功有助于收縮功能；相反，心肌梗死后梗死節段被遠端非梗死節段拉長，導致非梗死區域心肌細胞肥大和伸長，導致室壁質量增加，左心室容積增大，無用功增加。有研究顯示，與未發生左心室重構病人相比，隨訪3個月時，左室重構病人表現出較高的無用功值[30]。心肌梗死相關冠狀動脈的分布在左心室重構病人和無左心室重構病人之間無差異，提示影響左前降支供應節段的有用功及無用功可能是重構過程的重要因素，而與梗死相關的冠狀動脈無關[31]。有研究顯示，心肌梗死病人接受直接PCI和最佳藥物治療后，出院前犯罪血管支配區域的局部心臟做功指數與早期不良左室重構獨立相關[32]，因此，其作為一種新型反映整體和局部心肌功能的指標，可預測心肌梗死后左室重構和院內并發癥[31]。

3 無創心肌做功技術的測量方法

無創心肌做功指數可用壓力-應變環(pressure-strain loop，PSL)面積計算，包括整體左室做功及各節段心肌做功。由于功是基于力和長度的測量，不是壓力和應變，因此PSL是一個指數，而不是傳統定義上的功[33]。

PSL面積的計算需使用斑點追蹤超聲心動圖(strain Doppler echocardiography，STE)測量左室縱向應變，輸入采用袖帶法測量的肱動脈收縮壓。因此，心肌做功分析依賴于STE獲得的圖像質量及應變值的準確性。無創的LVP曲線是由一條平均壓力曲線的輪廓估計所得，該曲線匯集了多種不同心臟疾病病人的有創LVP，通過調整瓣膜啟閉時間及左室收縮壓峰值，使標準化的LVP曲線個體化。瓣膜啟閉時間通過直接觀察心尖三腔心切面的二維圖像，也可通過二尖瓣口和主動脈瓣口的多普勒血流速度獲得。結合LVP和應變得到心肌做功的節段值和整體值。心肌節段心肌做功分布可用靶心圖表示，所有節段心肌做功的平均值得到整體心肌做功。

心肌做功的相關指標均可用于評估節段和整體心肌功能[34]：心肌做功指數(myocardial work index，MWI)、心肌做功效率(myocardia work efficiency，MWE)、有用功或有效功(constructive work，CW)、無用功或無效功(wasted work，WW)、正向功(positive work，PW)、負向功(negative work，NW)、收縮期有用功或有效功(systolic constructive work，Sys CW)、收縮期無用功或無效功(systolic wasted work，Sys WW)。CW是指在收縮期某節段縮短時所做的功，有助于心室射血；WW是指該節段在收縮期拉長和等容舒張期縮短所做的功，代表一個心動周期中能量的損失；WE的計算方法是CW/CW+WW，即CW與CW和WW之和的比值。

一項多中心研究結果顯示，研究對象中男85名，女141名，年齡(45±13)歲，男性和女性的MWI最低值分別為：整體做功指數(global work index，GWI)分別為1 270 mmHg%(1 mmHg=0.133 kPa)和1 310 mmHg%，整體有用功(global constructive work，GCW)分別為1 650 mmHg%和1 544 mmHg%，整體做功效率(global work efficiency，GWE)分別為90%和91%；整體無用功(global wasted work，GWW)的最高值男性為238 mmHg%，女性為239 mmHg%；男性GWE值較低，而GWW值較高；隨著女性年齡的增長，GWI和GCW均顯著增加[35]。有研究分別從226名(NORRE研究)和115名健康受試者報道的左室心肌做功參數參考值中觀察到性別差異，即健康女性的心肌做功高于男性，而心肌做功與年齡的關系尚未明確，需進一步研究[36]。上述心肌做功正常值范圍僅是國外的研究結果，由于人種差異，因此符合我國的心肌做功正常參考值需大規模、多中心研究支持[37]。

4 小結與展望

心肌梗死后心室結構的急性和長期變化(心室重構)是影響心室功能和存活的重要過程。限制梗死范圍、促進瘢痕形成、減少或防止梗死面積擴大、降低室壁應力等方法有利于維持心肌梗死區心室結構改變。盡管人們對心肌梗死初期損傷的限制給予了足夠關注，但隱匿的心室重構也對梗死后最終結局產生了重要影響。心肌做功作為一種新型無創心肌功能的評估技術，結合了心肌應變與動脈壓力，提供了一種預測左室重構和臨床結局的方法，為早期急性心肌梗死的治療方案、干預手段及預后評估提供了可靠的數據支持，以期在臨床工作中廣泛使用。