左房自動功能成像技術(shù)對射血分數(shù)保留型心衰患者左房功能的評估價值*

鄭丹, 梁勤, 周海燕, 宋林潼, 李偉***

(1.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 心血管內(nèi)科, 貴州 貴陽 550004; 2.貴州省人民醫(yī)院 心內(nèi)科心功能室, 貴州 貴陽 550002)

心力衰竭(heart failure,HF)是一種可由多種因素所致的全身性疾病,在心臟損傷后,結(jié)構(gòu)、神經(jīng)體液、細胞及分子機制等復(fù)雜的過程導(dǎo)致容量負荷過重、交感神經(jīng)活動增加、循環(huán)再分配,并導(dǎo)致不同的臨床體征和癥狀[1]。射血分數(shù)保留型心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction, HFpEF)通常稱為舒張性心力衰竭,其發(fā)生率和預(yù)后與射血分數(shù)降低的心衰無明顯差別[2],并已成為全球心力衰竭的主要類型。左房功能障礙在HF中的重要病理生理作用也越來越受到廣泛關(guān)注,尤其是在HFpEF中,既往研究表明,大多數(shù)HFpEF患者伴有左室肥大、左房擴大和舒張功能障礙[4],隨著左室舒張功能不全的加重,左室充盈壓(left ventricular filling pressure, LVFP)增高,導(dǎo)致左房容量及壓力負荷增加,左房發(fā)生重構(gòu),導(dǎo)致左心房功能異常。既往研究顯示,左房應(yīng)變與左室充盈壓或肺毛細血管楔壓有良好的相關(guān)性[5],且具有無創(chuàng)、方便易行、無角度依賴性、受二尖瓣病變影響較小等優(yōu)點[6],能評估左房全心動周期(左房儲備期、管道期、收縮期)的收縮和舒張功能,有望在臨床中推廣。本研究旨在應(yīng)用左房自動功能成像技術(shù),利用所獲得左房應(yīng)變等參數(shù)評估HFpEF患者左房功能的變化及意義。

1 資料與方法

1.1 資料

1.1.1研究對象 選擇2021年3月—2022年9月收治的符合HFpEF診斷的患者73例(HFpEF組),其中女44例、男29例,年齡25～82歲、平均(56.75±13.83)歲,根據(jù)左房最大容積指數(shù)(left atrial max volume index,LAVImax)分為A、B兩組。LAVImax是通過左房最大容積除以體表面積計算得出,目前被用作左房重構(gòu)的代表性指標(LAVImax≥34 mL/m2為左心房重構(gòu))[7]。LAVImax<34 mL/m2為A 組、LAVImax≥34 mL/m2為B組。收集同期68例門診體檢健康者作為對照組,其中男40例、女28例,年齡21～79歲、平均(56.6±14.36)歲。參照2018中國心力衰竭診斷和治療指南[8],HFpEF患者的列入標準如下：(1)存在心力衰竭的癥狀及體征;(2)左室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction,LVEF)≥50%;(3)B型利鈉肽(BNP)>35 ng/L和/或N末端B型利鈉肽原(NT-proBNP)>125 ng/L;(4)滿足至少1項附加標準,即或左心室肥厚和、或左心房擴大,心臟舒張功能異常。主要排除標準： (1)超聲心動圖檢查Simpson法測量LVEF<50%的患者;(2)急性冠脈綜合征、休克等導(dǎo)致血流動力學(xué)極不穩(wěn)定的患者;(3)嚴重的瓣膜病或接受過心臟瓣膜手術(shù)或介入治療的患者;(4)先天性心臟病、肥厚型心肌病、心包疾病;(5)嚴重的肝腎疾病患者;(6)無法配合屏氣、聲窗條件差的患者。

1.1.2儀器 采用GE公司Vivid E95型彩色多普勒超聲診斷儀進行診斷,配備M5S探頭(頻率15 MHz～46 MHz、幀頻50～80幀/s)和EchoPAC工作站。

1.2 研究方法

1.2.1常規(guī)超聲心動圖指標 按照美國超聲心動圖協(xié)會所推薦的測量標準及方法[9]測量得左房前后徑(left atrial diameter,LAd)、左室舒張末內(nèi)徑(left ventricular end-diastolic diameter,LVDd)、室間隔厚度(interventricular septal thickness,IVST)、左室后壁厚度(left ventricular posterior wall thickness,LVPWT)、左室流出道內(nèi)徑(left ventricular outflow tract diameter,LVOTd)、二尖瓣瓣口舒張早期最大流速(MVE)、舒張晚期最大流速(MVA)、組織多普勒二尖瓣環(huán)舒張早期及舒張晚期的運動速度e′及a′、三尖瓣環(huán)收縮期移動距離(tricuspid annular plane systolic excursion,TAPSE)以及左室射血分數(shù)(LVEF),LVEF采用Simpson雙平面法測量。每個測值測量3次取平均值。

1.2.2左房應(yīng)變參數(shù)的測量 根據(jù)歐洲心血管影像協(xié)會和美國超聲心動圖學(xué)會對于左房應(yīng)變測量的推薦方法[10],進行雙平面左心房應(yīng)變分析,可獲得四腔心、兩腔心及雙平面的左房最大容積(left atrial max volume,LAVmax)、左房最小容積(left atrial minimum volume,LAVmin)、左房收縮前容積(left atrial presystolic volume,LAVpreA)、左房射血容積(left atrial ejection volume,LAEV),將最大容積除以最小容積得到左房排空分數(shù)(left atrial emptying fraction,LAEF)。以舒張晚期為零參考點,還可獲得左房3個時相應(yīng)變值,分別是左房儲存期應(yīng)變(left atrial strain in storage phase,LASr)、左房管道期應(yīng)變(left atrial strain in conduit phase,LAScd)、左房收縮期應(yīng)變(left atrial strain in systolic phase,LASct),如圖1。本研究均取用雙平面的結(jié)果進行分析,且應(yīng)變參數(shù)均使用絕對值進行比較。參照文獻[11],引入左房僵硬指數(shù)(LA stiffness index)及左房充盈指數(shù)(LA filling index)。LA stiffness index數(shù)值越大,表明僵硬程度越高,順應(yīng)性越低;LA filling index數(shù)值越高,提示左室充盈壓越高。左心房充盈指數(shù)定義為二尖瓣瓣口舒張早期最大流速MVE和LASr的比值,即E/LASr;左心房僵硬指數(shù)計算為E/e′與LASr比值,即(E/e′)/LASr。

圖1 LA AFI斑點追蹤示意Fig.1 LA AFI speckle-tracking diagram

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 HFpEF組與對照組一般臨床資料

HFpEF組患者收縮壓、舒張壓及NTpro-BNP較對照組高,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);兩組間其余一般臨床資料比較,差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 HFpEF組與對照組一般臨床資料比較Tab.1 Comparison of general clinical data between HFpEF and control groups

2.2 HFpEF組與對照組常規(guī)超聲心動圖參數(shù)

與對照組相比,HFpEF組LAd、IVST、LVPWT、E/e′增高,e′降低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);兩組LVEF、LVDd、LVPWT、LVOTd、MVE、MVA、E/A、a′、TAPSE參數(shù)比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

表2 HFpEF組與對照組常規(guī)超聲心動圖參數(shù)對比Tab.2 Comparison of routine echocardiographic parameters between HFpEF and control

2.3 A、B組及對照組多普勒參數(shù)及左房參數(shù)

A、B兩組E/e′、LAVImax、LAVmax均高于對照組,e′、LAEF、LASr、LAScd及LASct均低于對照組(P<0.05);B組LAVImax、E/e′、LAVmax高于A組,e′、LAEF、LASr、LAScd、LASct低于A組(P<0.05);A、B兩組LA stiffness index均高于對照組(P<0.05); B組LA stiffness index、LA filling index低于A組(P<0.05)。A組LA filling index與對照組比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);3組間MVE、MVA、E/A及a′參數(shù)比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表3、表4及圖2。

表3 3組多普勒參數(shù)對比結(jié)果Tab.3 Comparison of Doppler parameters among three groups

表4 3組左房應(yīng)變及其衍生參數(shù)對比結(jié)果Tab.4 Comparison of left atrial strain and its derived parameters among three

圖2 3組間左房應(yīng)變曲線及應(yīng)變值對比Fig.2 Comparison of left atrial strain curve and strain values among the three groups

2.4 左房參數(shù)ROC曲線分析

ROC曲線顯示,LASr、LAScd、LA stiffness index預(yù)測HFpEF的曲線下面積(AUC)相對較大,分別約0.927、0.910、0.922,截斷值為34.5%、-18.5%、28%,敏感性為80.82%、84.93%、79.45%,特異性為95.59%、77.94%、91.18%。見表5。

表5 左房應(yīng)變及其衍生參數(shù)ROC曲線分析結(jié)果Tab.5 ROC curve results of left atrial strain and its derived parameters

2.5 左房應(yīng)變及其衍生參數(shù)與NT-proBNP的相關(guān)性分析

左房應(yīng)變、LA stiffness index及LA filling index與NT-proBNP的相關(guān)分析顯示,LASr與NT-proBNP呈負相關(guān)(r=-0.279,P<0.05),LA stiffness index與NT-proBNP呈正相關(guān)(r=0.423,P<0.01)。見表6。

表6 左房相關(guān)指標與BNP相關(guān)分析Tab.6 Correlation analysis between left atrial related parameters and BNP

2.6 一致性檢驗

左房應(yīng)變參數(shù)均具有良好的觀察者內(nèi)一致性。見表7。

表7 左房應(yīng)變參數(shù)組內(nèi)一致性檢驗Tab.7 Intragroup consistency test of left atrial strain parameters

3 討論

目前認為HFpEF的病理生理機制是以左心室舒張功能不全為核心,伴隨左心室收縮功能不全、左心房功能的異常以及肺動脈高壓等[12]。由于其臨床表型的多樣性以及對HFpEF潛在病理生理機制的認識不足是目前尚未找到有效治療方法的主要原因。

因HFpEF病人左室舒張功能的變化,左室心肌一經(jīng)損傷,引起順應(yīng)性降低,以保持心輸出量充足,左房則代償性地做功以彌補左室充盈的欠缺,長時間超負荷做功,可使左房的形態(tài)發(fā)生變化,功能減退,最后引起心房重構(gòu)[13]。在HFpEF的診斷中,LAVImax已作為一項診斷指標[14]。

近年來,隨著斑點追蹤技術(shù)的發(fā)展以及對HFpEF的不斷認識,對左房功能障礙的探索也引起了廣大學(xué)者的關(guān)注,以往對左房應(yīng)變的研究大多使用的是左室應(yīng)變的計算模型,將左房按照節(jié)段進行劃分,但左房壁與左室壁的厚度相差較大,故使用左室應(yīng)變模型對左房的測量會出現(xiàn)顯著誤差。左房自動功能成像技術(shù)是專為左房優(yōu)化設(shè)計的斑點追蹤分析軟件,其準確性高、無角度依耐性、操作簡單、快捷,所得到的左房應(yīng)變有助于客觀的評估左房功能。左房應(yīng)變能顯示左房在一個心動周期中的三個不同時相的形變能力：儲備期、通道期及收縮期。本研究中HFpEF組患者左房儲備期、通道期及收縮期應(yīng)變均小于對照組,這與以往類似研究結(jié)論一致[15-16],且這一系列變化在左房重構(gòu)(B組)患者中更為明顯,表明左房應(yīng)變在HFpEF患者左房大小正常時,就可以檢出異常,并且提示左房功能在左房重構(gòu)前就已輕微受損。其原因考慮有：(1)由于左房在二尖瓣開放期間與左室直接貫通,在舒張期暴露于左室壓力,而左室舒張功能不全是HFpEF的主要病理生理過程之一,在心衰的早期階段,當(dāng)左室射血分數(shù)保持不變時,左室舒張末期壓力升高,左室舒張壓將影響左房,導(dǎo)致左房壓力升高,從而導(dǎo)致了左房機械應(yīng)力增加[17]、肺靜脈排空減少,隨著左室舒張功能的延長和惡化,左房的舒張和順應(yīng)性逐漸受損,降低左房充盈即儲備期應(yīng)變逐漸受損,最終導(dǎo)致左心房擴大和衰竭;(2)由于左房與左室均與二尖瓣環(huán)連續(xù),因此瓣環(huán)位移速度的降低和心室內(nèi)的偏移會影響心房的運動,故左室收縮功能障礙也通過房室耦合導(dǎo)致左房功能障礙[18];(3)左房心肌纖維化也是導(dǎo)致左房功能障礙的一個重要因素[19]。有研究指出,左房應(yīng)變可區(qū)分HFpEF患者是否具有HFpEF危險因素,其準確性不劣于傳統(tǒng)超聲心動圖診斷HFpEF的參數(shù)[11],且有可能識別出HFpEF評分中等的患者,是運動試驗不可行時輔助診斷的一種有前景的替代方法[20]。本研究的ROC曲線顯示,LASr對于診斷HFpEF的AUC較大,且相關(guān)性分析提示LASr與NT-proBNP呈負相關(guān),左房機械功能的進一步評估可能對HFpEF患者的診斷、治療及預(yù)后有更積極的作用。

左心房充盈指數(shù)LA filling index定義為二尖瓣舒張早期流速與左心房應(yīng)變的比值,因此該指數(shù)可表示患者左室充盈狀態(tài)及左心房功能的變化。Braunauer等[21]研究發(fā)現(xiàn),新型LA filling index在估計LVEF保留患者的左心室充盈壓方面可能具有潛在的臨床意義。Zhou等[22]研究表明該指數(shù)在診斷左心房壓力升高方面也表現(xiàn)良好(AUC=0.904)。本研究結(jié)果顯示,盡管HFpEF 患者中左房大小正常組與對照組相比,該指數(shù)并未顯示出明顯差異,但左房增大組患者的LA filling index則明顯高于左房重構(gòu)不明顯及對照組的患者。

左房僵硬指數(shù)為E/e′與LASr的比值,E/e′可反映LVFP對左室功能的影響,LASr可反映左室舒張功能對LA順應(yīng)性的影響。最近幾項研究提出,該比值有可能成為預(yù)測穩(wěn)定性冠狀動脈疾病和LVEF正常患者LVFP升高的更好的單一無創(chuàng)指標[23]。本研究顯示HFpEF組LA stiffness index高于對照組,且在左房重構(gòu)患者中更明顯,較LA filling index更為敏感;在ROC分析中,LA stiffness index在預(yù)測HFpEF上表現(xiàn)較好,由于LASr被認為是左房功能障礙的指標,在左室舒張功能障礙的情況下降低[24],LASr減低、以及E/e′的升高共同導(dǎo)致LA stiffness index的增加。

臨床上可用的心臟特異性生物標志物,如BNP仍然是診斷和評價HFpEF患者預(yù)后的重要測定指標,且已被納入心力衰竭診斷和管理指南[25]。Henkens等[26]在關(guān)于不同生物標志物與識別早期HFpEF表型相關(guān)性的研究中發(fā)現(xiàn),92個Olink蛋白生物標志物中有32個在HFpEF各在表型組之間存在顯著差異,NT-proBNP是主要的生物標志物之一,其主要參與炎癥和細胞外基質(zhì)的重塑,是目前提出的HFpEF病理生理學(xué)中的關(guān)鍵過程。本研究相關(guān)性分析顯示,LA stiffness index與NT-proBNP呈正相關(guān),表明該指數(shù)對于識別HFpEF早期表型可能具有一定價值。

綜上所述,HFpE患者的左房功能變化早于左房結(jié)構(gòu)改變,左房應(yīng)變及其衍生參數(shù)能無創(chuàng)定量評估HFpEF患者的左房功能障礙,可為臨床提供有價值的信息。本研究存在一定的局限性：(1)樣本量相對較小,擴大樣本量可能會提高結(jié)果的可靠性;(2)不同的軟件包供應(yīng)商可能影響分析結(jié)果ADDIN,因此,應(yīng)在本研究所用超聲軟件包(即GE)的背景下考慮本研究的結(jié)果;(3)本研究只采用了二維斑點追蹤技術(shù)。在后續(xù)的研究中,可擴大樣本量并采用三維斑點追蹤技術(shù),進一步探討二維及三維應(yīng)變測值的應(yīng)用價值,更全面的對左房功能進行評估。