左室壓力-應(yīng)變環(huán)結(jié)合峰值應(yīng)變離散度評(píng)價(jià)HFpEF患者的左室收縮功能及同步性*

鄭丹, 譚靜, 周海燕, 謝青, 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)是多種原因?qū)е滦呐K結(jié)構(gòu)和(或)功能的異常改變,使心室收縮和(或)舒張功能發(fā)生障礙,從而引起的一組復(fù)雜臨床綜合征[1]。射血分?jǐn)?shù)保留型心衰(heart failure with preserved ejection fraction,HFpEF)是左室射血分?jǐn)?shù) 正常或接近正常的心衰,約占所有心衰患者的一半,其發(fā)生率和預(yù)后與射血分?jǐn)?shù)降低的心衰無明顯差別[2]。由于HFpEF涉及到多種病理生理機(jī)制,患者異質(zhì)性較高,故目前尚未發(fā)現(xiàn)具有臨床獲益的治療方法[3]。HFpEF通常又被稱為舒張性心衰,但Shah等[4]研究發(fā)現(xiàn),收縮功能受損對(duì)于HFpEF患者發(fā)生心衰住院、心血管疾病死亡及心臟驟停有著重要的預(yù)測(cè)性,且左室收縮功能障礙的HFpEF患者死亡率有所增加,故對(duì)HFpEF患者左室收縮功能的準(zhǔn)確評(píng)估顯得尤為重要。由于HFpEF患者在左室射血分?jǐn)?shù)保留的情況下無法對(duì)伴發(fā)的收縮功能障礙進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估,若能找到比LVEF更靈敏的參數(shù)早期發(fā)現(xiàn)患者的收縮功能受損,對(duì)于改善HFpEF患者預(yù)后極為關(guān)鍵。本研究利用超聲心動(dòng)圖左室壓力-應(yīng)變環(huán)聯(lián)合峰值應(yīng)變離散度評(píng)價(jià)HFpEF患者左室收縮功能及同步性。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選擇2021年3月—2022年9月符合HFpEF診斷的病人73例(HFpEF組),其中女性44例、男性29例,年齡25～82歲、平均(56.75±13.83)歲,合并冠心病25例(34.2%)、高血壓17例(23.3%)、糖尿病16例(21.9%),未達(dá)透析指征的腎功能不全10例(13.7%),所有患者均有左室壁肥厚;陣發(fā)性室上性心動(dòng)過速5例(6.8%),3例左房擴(kuò)大,2例舒張功能存在異常。參照2018中國(guó)HF診斷和治療指南[1],HFpEF組的納入標(biāo)準(zhǔn):(1)存在心衰的癥狀和體征;(2)LVEF≥50%;(3)B型利鈉肽(BNP)>35 ng/L和/或N末端B型利鈉肽原(N-terminal proBNP,NT-proBNP)>125 ng/L;(4)滿足至少一項(xiàng)附加標(biāo)準(zhǔn),即左室肥厚和/或左房擴(kuò)大,心臟舒張功能異常。HFpEF組的排除標(biāo)準(zhǔn):(1)超聲心動(dòng)圖檢查Simpson法測(cè)量LVEF<50%的患者;(2)急性冠脈綜合征、休克等導(dǎo)致血流動(dòng)力學(xué)極不穩(wěn)定的患者;(3)嚴(yán)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)心律失常,如房顫或其他原因?qū)е滦穆刹积R的患者;(6)為了排除存在心衰癥狀的非心源性原因,需排除存在呼吸衰竭的患者,需要透析或有腎移植指征的腎病患者,以及 Child-Pugh B級(jí)和C級(jí)或有肝移植指征的嚴(yán)重肝病患者;(7)無法配合屏氣、肺氣干擾較大、聲窗條件差的患者。選擇同期68例門診健康體檢者為對(duì)照組,心電圖正常且無糖尿病、高血壓等慢性病史,其中男性40例、女性28例,年齡21～79歲、平均(56.6±14.36)歲。

1.2 檢測(cè)方法

采用GE公司Vivid E95型彩色多普勒超聲診斷儀進(jìn)行診斷,配備M5Sc探頭(頻率15 MHz～46 MHz、幀頻50～80幀/s),后期處理使用EchoPAC工作站。予受試者連接體表心電圖,左側(cè)臥位,遵照美國(guó)超聲心動(dòng)圖協(xié)會(huì)所推薦的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及方法[5]測(cè)量常規(guī)超聲心動(dòng)圖指標(biāo),每個(gè)測(cè)值測(cè)量3次,取平均值。應(yīng)用二維斑點(diǎn)追蹤及其衍生的壓力應(yīng)變環(huán)技術(shù)獲取應(yīng)變參數(shù)及心肌做功參數(shù)。

1.3 觀察指標(biāo)

1.3.1常規(guī)超聲心動(dòng)圖指標(biāo) 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)及左室流出道內(nèi)徑(left ventricular outflow tract diameter,LVOTd)、二尖瓣瓣口舒張?jiān)缙谧畲罅魉?MVE)、舒張晚期最大流速(MVA)、組織多普勒二尖瓣環(huán)舒張?jiān)缙诤褪鎻埻砥诘倪\(yùn)動(dòng)速度e′及a′,LVEF采用Simpson雙平面法測(cè)量。

1.3.2應(yīng)變參數(shù)、峰值應(yīng)變離散度及牛眼圖 分別儲(chǔ)存3個(gè)心動(dòng)周期以上左室心尖四腔心、心尖長(zhǎng)軸及心尖兩腔心切面二維動(dòng)態(tài)圖像,根據(jù)主動(dòng)脈瓣及二尖瓣開閉時(shí)間,判斷心動(dòng)周期時(shí)相,描記左室心內(nèi)膜輪廓,完成描記后可分別獲得心尖四腔心縱向應(yīng)變(globe longitudinal strain of four-chamber,GLS 4CH)、心尖長(zhǎng)軸縱向應(yīng)變(globe longitudinal strain of apical long axis,GLS APLAX)、心尖兩腔心縱向應(yīng)變(globe longitudinal strain of two-chamber,GLS 2CH)、整體縱向應(yīng)變(average globe longitudinal strain,Avg GLS)、峰值應(yīng)變離散度(peak strain dispersion,PSD)及牛眼圖。牛眼圖的色彩能直觀顯示左室收縮是否同步,夾雜的顏色越多表示患者心肌收縮的同步性越欠缺,對(duì)應(yīng)的PSD值也就越高。應(yīng)變參數(shù)使用絕對(duì)值進(jìn)行比較。

1.3.3心肌做功參數(shù) 選擇Myocardial work,確定主動(dòng)脈瓣關(guān)閉時(shí)間,輸入患者實(shí)時(shí)肱動(dòng)脈血壓獲得心肌做功相關(guān)參數(shù),分別為整體做功指數(shù)(global work index,GWI)、整體有效做功(global constructive work,GCW)、整體無效做功(global waste work,GWW)以及整體做功效率(global work efficiency,GWE)。GWI為壓力-應(yīng)變環(huán)面積,代表左心室收縮期(二尖瓣閉合到二尖瓣打開)心肌做功,此面積可直觀的反應(yīng)左室收縮期的心肌做功,面積越大,表示GWI越高;GCW代表心肌收縮期縮短做功與等容舒張期伸長(zhǎng)做功的總和;GWW是心肌在收縮期伸長(zhǎng)所做的功與等容舒張期縮短所做的功之和;GWE為GCW與GCW、GWW之和的比值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 一般臨床資料

HFpEF組患者收縮壓、舒張壓及NTpro-BNP較對(duì)照組高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);2組間其余一般臨床資料比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 HFpEF組與對(duì)照組受檢者一般臨床資料比較Tab.1 Comparison of general clinical data between HFpEF and control groups

2.2 常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)

HFpEF組LAd、IVST、LVPWT、E/e′大于對(duì)照組;e′小于對(duì)照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);兩組LVEF、LVDd、LVPWT、LVOTd、MVE、MVA、E/A及a′比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

表2 HFpEF組與對(duì)照組受檢者的常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)Tab.2 Comparison of routine echocardiographic parameters between HFpEF and control

2.3 應(yīng)變、PSD及心肌做功參數(shù)

HFpEF組應(yīng)變參數(shù)(GLS 4CH、GLS APLAX、GLS 2CH、Avg GLS)、GWE、GWI、GCW低于對(duì)照組,PSD及GWW高于對(duì)照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見表3。如圖1所示,對(duì)照組峰值應(yīng)變離散度的牛眼圖呈現(xiàn)出較為一致的綠色,HFpEF組的牛眼圖則出現(xiàn)了綠色、黃色及紅色相混和;對(duì)照組壓力-應(yīng)變環(huán)的面積明顯大于HFpEF組,且HFpEF組壓力-應(yīng)變環(huán)在橫坐標(biāo)上圖像右移,直觀反映了左室應(yīng)變的減低。

圖1 對(duì)照組和HFpEF 組的左室應(yīng)變曲線、牛眼圖、PSD、左室壓力-應(yīng)變環(huán)及心肌做功參數(shù)比較Fig.1 Comparison of LV strain curve, bullseye diagram, PSD, LV pressure-strain loop and myocardial work (MW) between control and HFpEF groups

表3 HFpEF組與對(duì)照組受檢者的應(yīng)變、PSD及心肌做功參數(shù)比較Tab.3 Comparison of strain, PSD and myocardial work parameters between HFpEF and control

2.4 PSD、Avg GLS、GWE三者間以及LVEF與PSD、Avg GLS、GWE間的相關(guān)性

HFpEF組PSD與Avg GLS及GWE呈負(fù)相關(guān)(r=-0.366,-0.417,P<0.05);GWE與Avg GLS呈正相關(guān)(r=0.329,P<0.05);LVEF與Avg GLS呈正相關(guān)(r=0.36,P<0.05),與PSD呈負(fù)相關(guān)(r=-0.375,P<0.05),與GWE則未表現(xiàn)出明顯相關(guān)性(P>0.05)。

2.5 左室應(yīng)變及心肌做功ROC曲線分析

ROC曲線顯示,Avg GLS、GWE及GWW在預(yù)測(cè)HFpEF患者左心室收縮功能障礙方面表現(xiàn)較好,曲線下面積(AUC)相對(duì)較大,分別為0.861、0.853、0.840,截?cái)嘀禐?2.50%、174.50、-17.78%,敏感性為87.69%、79.45%、74.00%,特異性為88.24%、88.24%、95.59%。GLS與GWE兩種指標(biāo)聯(lián)合預(yù)測(cè)HFpEF的AUC為0.883,敏感性82.19%,特異性92.65%;以上2個(gè)指標(biāo)加上PSD,3種參數(shù)聯(lián)合預(yù)測(cè)HFpEF的AUC增加至0.937,敏感性94.52%,特異性82.35%。見表4。

表4 心肌做功及應(yīng)變相關(guān)參數(shù)診斷HFpEF的價(jià)值Tab.4 Diagnostic values of myocardial work and strain-associated parameters in diagnosing HFpEF

2.6 一致性檢驗(yàn)

Avg GLS、PSD及心肌做功參數(shù)均具有良好的觀察者內(nèi)一致性。見表5。

表5 Avg GLS、PSD及心肌做功參數(shù)組間一致性檢驗(yàn)Tab.5 Intra-group consistency test of GLS, PSD and myocardial work parameters

3 討論

在既往研究中,與射血分?jǐn)?shù)降低的心衰患者相比,無論是住院還是門診,HFpEF患者似乎更年長(zhǎng)、女性較多[6],除了年齡以外,高血壓、肥胖及冠狀動(dòng)脈疾病成為了HFpEF患者額外的風(fēng)險(xiǎn)因素[7]。本研究中病例組女性患者占比較高,且大多合并冠心病、高血壓、糖尿病,與流行病學(xué)研究結(jié)論較一致。

目前常規(guī)用來評(píng)價(jià)左室收縮功能的M型超聲及Simpson法所測(cè)量的LVEF在評(píng)價(jià)整體收縮功能上有比較明顯的局限性,因其只反映了心肌收縮時(shí)心腔縮小的能力,并未反映出心肌自身的特性。2021歐洲心臟病學(xué)會(huì)(ESC)對(duì)HFpEF的診斷標(biāo)準(zhǔn)中提出,在HFpEF的無創(chuàng)檢查中,左室縱向應(yīng)變(GLS)<16%,對(duì)于HFpEF診斷的敏感性為62%,特異性為56%[8]。

本研究結(jié)果顯示,HFpEF組的各切面GLS低于對(duì)照組,且ROC曲線顯示,Avg GLS在預(yù)測(cè)HFpEF患者左室收縮功能方面AUC為0.840,截?cái)嘀禐?17.78%。可以看出,雖然2組間LVEF并無明顯差異,但左室縱向應(yīng)變能在LVEF仍保持正常的情況下檢出異常,說明縱向功能受損是收縮功能受損更敏感的標(biāo)志。

但二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)具有負(fù)荷依賴性,Voigt 等[9]研究表明,心臟前、后負(fù)荷的改變均會(huì)導(dǎo)致GLS的改變,影響對(duì)心功能的準(zhǔn)確評(píng)估。Russell等[10]研發(fā)了無創(chuàng) PSL技術(shù),在應(yīng)變技術(shù)的基礎(chǔ)上加入無創(chuàng)肱動(dòng)脈血壓的測(cè)量,是一種高效的抑制負(fù)荷依賴的方法,其將心肌形變和左室壓力相結(jié)合,以心肌運(yùn)動(dòng)為視角,了解心臟應(yīng)變的做功情況,可以定量分析整體和節(jié)段心肌做功,與GLS相比,左室功能評(píng)價(jià)的完整性得到一定程度的改善,并已用于部分心臟疾病[11-14],證實(shí)了無創(chuàng)心肌做功技術(shù)評(píng)價(jià)左室收縮功能的價(jià)值。D'Andrea等[15]的研究也發(fā)現(xiàn),HFpEF患者靜息時(shí)GWE值較低,不僅對(duì)早期亞臨床的心肌收縮功能受損起到一定預(yù)示作用,且顯示出GWE與運(yùn)動(dòng)能力下降、較明顯的肺充血和用力時(shí)左室收縮儲(chǔ)備減少緊密相關(guān)。

本研究中HFpEF組除了GWW高于對(duì)照組,其余3個(gè)心肌做功參數(shù)均低于對(duì)照組,這與之前類似研究結(jié)論一致[16-17]。考慮原因有:(1)由于HFpEF 常合并有高血壓,RAAS激活,通過內(nèi)皮素、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β、腫瘤壞死因子-α與基質(zhì)金屬蛋白酶活性的增加,誘導(dǎo)心臟肥大及間質(zhì)纖維化;還可通過血管重建,左室后負(fù)荷增加,心肌代償性肥厚,這些均對(duì)心室的收縮功能產(chǎn)生影響[18]。(2)HFpEF合并冠心病和糖尿病患者心血管微循環(huán)障礙會(huì)降低冠脈血流儲(chǔ)備,增加心肌耗氧量,影響室壁血液循環(huán),降低心肌收縮力。(3)并發(fā)慢性腎功能不全患者常由于內(nèi)源性促紅細(xì)胞生成素(EPO)生成減少,導(dǎo)致貧血,組織缺血、缺氧及代謝廢物潴留,致使心功能受損。(4)HFpEF的發(fā)病機(jī)制中舒張功能的異常可能意味著存在阻礙充盈的心肌過程,如心室僵硬度被動(dòng)增加、心臟結(jié)構(gòu)和功能的改變等[19],心室充盈異常影響了心肌在等容舒張期的伸長(zhǎng)。(5)心室僵硬度及纖維化的增加,特別是冠心病患者節(jié)段性的室壁運(yùn)動(dòng)異常也將影響心肌的收縮同步性。

以上心肌收縮功能受損、等容舒張期心肌伸長(zhǎng)受限及收縮的同步性欠缺導(dǎo)致GCW減低,GWW增加,繼而GWE減低,且由前可知,HFpEF患者GLS減低,形變能力受損,導(dǎo)致壓力-應(yīng)變環(huán)曲線右移且環(huán)的面積縮小,GWI減低。既往還有部分研究證實(shí)了GWW參數(shù)對(duì)于HFpEF的顯著意義,發(fā)現(xiàn) GWW在預(yù)測(cè)HFpEF首次住院及死亡率方面顯示出較高的準(zhǔn)確性,GWW>170 mmHg%與主要心血管不良事件(MACE)發(fā)生率增加4倍和主要不良事件(MAE)風(fēng)險(xiǎn)增加3倍相關(guān)[20]。本研究ROC曲線顯示,心肌做功參數(shù)中GWE及GWW的AUC也相對(duì)較大,GWE、GWW參數(shù)或許對(duì)于HFpEF的診斷能提供進(jìn)一步的輔助信息。

機(jī)械非同步化的超聲評(píng)價(jià)方法主要體現(xiàn)在PSD上,PSD是指各個(gè)節(jié)段心肌GLS的標(biāo)準(zhǔn)差,可以直觀顯示出各節(jié)段心肌機(jī)械及收縮的不均勻性[21],且具有一定優(yōu)勢(shì),方法簡(jiǎn)便、易行,值得推廣。PSD的數(shù)值越小表示各節(jié)段運(yùn)動(dòng)越同步,GLS達(dá)到峰值的時(shí)間較統(tǒng)一。

本研究中HFpEF組PSD增大,表示左室收縮同步性下降,左室失同步也進(jìn)一步導(dǎo)致了心室收縮期射血能力減低,心肌做功受損。本研究探討了PSD、GLS及GWE之間的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)PSD與Avg GLS呈負(fù)相關(guān),這與吳婷等[22]研究結(jié)論一致,由于可能存在某一節(jié)段的應(yīng)變功能減低,導(dǎo)致整體應(yīng)變減低,心肌運(yùn)動(dòng)欠協(xié)調(diào),同步性受損,進(jìn)而PSD升高。本研究中PSD與GWE、LVEF均呈負(fù)相關(guān),進(jìn)一步表明左室收縮的同步性不一致,給左室收縮帶來的不利影響,心肌做功效率降低。

臨床目前診斷HFpEF的確診試驗(yàn)是有創(chuàng)血流動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)試驗(yàn),肺毛細(xì)血管楔壓的測(cè)量,即靜息狀態(tài)肺毛細(xì)血管楔壓(PCWP)≥15 mmHg,或運(yùn)動(dòng)時(shí)≥25 mmHg,或靜息時(shí)左室舒張末期壓力≥16 mmHg,一般考慮診斷[8]。然而有創(chuàng)的血流動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)難以普及,并且有風(fēng)險(xiǎn),現(xiàn)有的指南也沒有強(qiáng)制要求每個(gè)患者都用金標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行診斷,反而強(qiáng)調(diào)更多無創(chuàng)的、能提示左室充盈壓力升高的指標(biāo)診斷出HFpEF的可能性較大。本研究旨在探討由于HFpEF患者也存在收縮功能障礙,故體現(xiàn)亞臨床收縮功能障礙的新技術(shù)指標(biāo)是否能為該病的診斷提供新的思路。

本研究中GLS與GWE兩種指標(biāo)聯(lián)合診斷HFpEF的ROC曲線顯示,AUC為0.883,在此基礎(chǔ)上增加PSD,AUC增加至0.937,表明GLS、GWE及PSD的聯(lián)合運(yùn)用,較單一的技術(shù)參數(shù)具有一定優(yōu)越性,為臨床能夠較早地鑒別HFpEF患者左室收縮功能障礙的發(fā)生提供了一種新途徑。

綜上所述,心肌做功參數(shù)及峰值應(yīng)變離散度較LVEF能更早期、敏感地提示HFpEF患者左室收縮功能及同步性的改變。Avg GLS、GWE及PSD的聯(lián)合應(yīng)用可提升對(duì)HFpEF的診斷性能。

本研究存在一定的局限性:(1)本研究篩選HFpEF患者的標(biāo)準(zhǔn)是按照2018中國(guó)心衰診斷和治療指南,沒有使用HFpEF的診斷金標(biāo)準(zhǔn),即有創(chuàng)檢查顯示靜息或運(yùn)動(dòng)時(shí)左室充盈壓升高;(2)樣本量相對(duì)較小,增加受試者數(shù)量可能會(huì)提高結(jié)果的可靠性;(3)雖然加入了無創(chuàng)肱動(dòng)脈血壓的測(cè)量,且較GLS的負(fù)荷依賴性小,但心肌做功參數(shù)是通過壓力結(jié)合應(yīng)變而得到的,故心肌做功參數(shù)并不能完全避免負(fù)荷依賴。