Three-dimensional circumferential strain in evaluating changes of left ventricular myocardial contractional function in early chronic kidney disease patients

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(Department of Ultrasound, Shengjing Hospital of China Medical University, Shenyang 110004, China)



Three-dimensional circumferential strain in evaluating changes of left ventricular myocardial contractional function in early chronic kidney disease patients

LIUKaiwei,RENWeidong*,SUNLu,SONGGuang,LIUHui

(DepartmentofUltrasound,ShengjingHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110004,China)

ObjectiveTo assess the early changes of left ventricular myocardial contractional function in early chronic kidney disease (CKD) patients with three-dimensional global circumferential strain (GCS). MethodsTwenty-six cases of CKD2 group, 20 cases of CKD3 group and 30 cases of healthy subjects as control group were selected. Parameters of two-dimensional echocardiography including left ventricular at end-diastole diameter (LVEDd), interventricular septal thickness at end-diastole (IVSTd), left ventricular posterior wall thickness at end-diastole (LVPWTd), end-diastolic volume (EDV), end-systolic volume (ESV), and parameters of 3D-STE including three-dimensional left ventricular ejection fraction (3D-LVEF), three-dimensional left ventricular mass index (3D-LVMi), and GCS were calculated and compared. ResultsCompared with the control group, IVSTd increased and LVEDd, GCS decreased in CKD2 group, IVSTd, LVESV, 3D-LVMi increased and LVEDd, 3D-LVEF, GCS decreased (allP<0.05) in CKD3 group. Compared with the CKD2 group, IVSTd, 3D-LVMi increased and LVEDd, GCS decreased (allP<0.05) in CKD3 group. ConclusionIn the early stages of CKD, the left ventricular myocardial contractive function has reduced, which can be detected by 3D-STE with GCS.

Kidney disease; Echocardiography, three-dimensional; Ventricular function, left

肾脏疾病终末期常发生心脏衰竭和心源性猝死[1-2]。研究[3]表明，早期慢性肾病(chronic kidney disease, CKD)患者就已存在心脏功能损伤。因此，早期检测CKD患者的心脏功能对预防和降低CKD患者心脏危害十分关键。三维斑点追踪成像(three-dimensional speckle tracking echocardiography, 3D-STE)技术综合三维超声心动图和二维斑点追踪成像(two-dimensional speckle tracking echocardiography, 2D-STE)技术，是基于心肌运动形变和心脏运动机械学的定量评价方法，通过左心室全容积成像在三维空间上追踪心肌回声斑点粒子的运动轨迹，摆脱了组织多普勒成像技术的角度依赖性及2D-STE的二维平面局限性，可更客观、全面地评价心室的收缩功能。本研究采用整体圆周应变(global circumferential strain, GCS)评价CKD早期患者左心室心肌收缩功能，旨在了解患者心肌损伤后心肌圆周运动的变化，并为早期CKD患者左心室心肌收缩功能损伤提供依据。

1　资料与方法

1.1一般资料选取2014年4月—2015年5月于我院肾内科就诊的病情稳定的CKD早期患者46例，其中CKD2期组26例，男14例，女12例，年龄30～60岁，平均(46.5±9.9)岁，包括慢性肾小球肾炎12例，肾病综合征8例，多囊肾6例；CKD3期组20例，男11例，女9例，年龄26～59岁，平均 (49.0±9.7)岁，包括慢性肾小球肾炎14例，肾病综合征4例，多囊肾2例。入选标准：①依据2002年美国肾脏病基金会颁布的《慢性肾脏病的临床实践指南》(K/DOQI)诊断标准[4]； 2期，肾小球滤过率(glomerular filtration rate, GFR)60～89 ml/min，伴肾脏损害≥3个月，临床表现为肾脏病理学检测结果异常或出现反映肾脏损伤的指标，包括影像学检查和血、尿液等异常；3期，GFR 30～59 ml/min。根据MDRD公式计算GFR[5]；②CKD患者经二维及M型超声测量，左心室射血分数(left ventricular ejection fraction， LVEF)均>50%，无心包积液，未进行透析治疗。排除标准：部分室壁运动异常、冠心病、中度至重度的瓣膜反流或狭窄、心肌梗死、心力衰竭、心律失常、肺高压、原发性高血压、有肾移植手术史、糖尿病、除CKD外的影响心脏结构和功能的代谢性和全身性疾病以及不标准的超声心动图图像。同期选取与CKD组患者性别、年龄相匹配的健康志愿者30名为对照组，男16名，女14名，年龄38～60岁，平均(49.5±5.6)岁。本研究经本院医学伦理委员会批准，且受检者均知情同意。

1.2仪器与方法采用GE Vivid E9超声诊断仪，M5S-D探头，频率2.0～5.0 MHz，4V-D探头，频率1.7～ 3.5 MHz。嘱受检者取左侧卧位，同步连接并记录心电图，于静息状态下用M5S-D探头采集常规二维超声图像，测量左心室舒张末期内径(left ventricular at end-diastole diameter， LVEDd)、左心室舒张末期后壁厚度(left ventricular posterior wall thickness at end-diastole， LVPWTd)以及舒张末期室间隔厚度(interventricular septal thickness at end-diastole， IVSTd)。

图1　左心室三维GCS图，白色代表GCS，黄色代表各节段径向应变值　A.对照组； B.CKD2期组; C.CKD3期组,GCS峰值较对照组减低、后移，各节段曲线离散度增大

采用4V-D探头，于标准心尖四腔心切面下进入4D模式，获取清晰心尖两腔、三腔和四腔心切面，调整图像深度及扇角，尽量包括左心室全部心肌，取得最佳帧频。随后进入全容积模式，嘱患者屏气后，采集由6个心动周期拼接构成的动态三维灰阶图像并同时选取由3个连续心动周期组成的动态图像。进入Echo Pac PC工作站，于4D-Auto LVQ模式下，勾画收缩期及舒张期的心内、外膜，计算左心室的舒张末期容积(end-diastolic volume, EDV)及收缩末期容积(end-systolic volume, ESV)、三维左心室心肌质量指数(three-dimensional left ventricular mass index， 3D-LVMi)、三维LVEF(three-dimensional LVEF， 3D-LVEF)，绘制GCS曲线(图1)。

2　结果

CKD2期、3期组收缩压均高于对照组，且CKD3期组收缩压显著高于CKD2期组；与对照组相比，CKD3期组舒张压升高；CKD2期、3期组血清肌酐(serum creatinine， Scr)升高，且CKD3期组显著高于CKD2期组，以上差异均有统计学意义(P均<0.05)；3组其余临床资料比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1。

与对照组比较，CKD2期组的IVSTd增大，LVEDd、GCS减小，CKD3期组的IVSTd、LVESV、3D-LVMi显著增大，LVEDd、3D-LVEF、GCS显著减小，差异均有统计学意义(P均<0.05)。与CKD2期组比较，CKD3期组的IVSTd、3D-LVMi增大，LVEDd、GCS减小，差异均有统计学意义(P均<0.05)。3组LVPWTd、LVEDV差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表2。

表1　3组临床资料比较±s)

表2　3组二维超声心动图及3D-STE测量参数比较±s)

3　讨论

CKD患者多由于体内水钠潴留而引起血流动力学改变，心脏容量负荷增加、继发性高血压导致心脏压力负荷加重、代谢毒素累积、贫血、营养物质缺失、慢性炎症反应持续状态、钙磷等离子代谢紊乱、血半胱氨酸水平升高、继发性甲状旁腺功能亢进及神经体液等多方面因素均可引起心肌细胞改变，造成心肌结构和功能异常[6]。CKD早期患者即已经出现心肌损伤，虽然常规超声心动图检测LVEF指标尚在正常范围，但左心室心肌收缩功能亦可能受损。

斑点追踪成像技术通过追踪心肌组织中的超声斑点描计心肌运动轨迹，可量化局部心肌功能。3D-STE突破了2D-STE二维平面的限制，可从立体空间追踪心肌斑点的运动，测量各方向的心肌应变，能更真实反映心肌的变形和运动，更准确、客观地评价心脏的功能[7]。Saito等[8]通过采用3D-STE和2D-STE测量正常人16节段的纵向、径向及圆周应变结果，发现与2D-STE相比，3D-STE可行性和重复性更好，获得的图像和数据分析速度更快。Maffessant等[9]对正常及缺血心肌节段进行对比，发现3D-STE较2D-STE可更敏感地检测到节段性室壁运动减弱。

圆周运动是心肌在短轴方向的环形运动，圆周应变反映心肌在各心动周期中环形的伸长与缩短过程，是左心室心肌一种重要的运动形式。Yan等[10]采用二维圆周应变评价冠状动脉疾病患者左心室收缩功能，发现LVEF>45%的患者，GCS减低是碎片状QRS波的危险因素，可以预测心脏不良事件。本研究发现CKD患者GCS较对照组明显减低，并伴随疾病进展进行性下降，可能因CKD可引起多种神经体液等方面的异常，导致左心室心肌损伤。当心脏负荷长期增加时，心内膜下心肌所受应力最大，易发生心肌纤维化和微血管功能异常，因此出现心肌短轴方向损伤，心肌环形肌纤维受累。同时，随着左心室心肌增厚，心内膜下心肌需氧量增加，心肌纤维化加重，单位心肌供血减少，心室顺应性下降。Reant等[11]研究表明，采用3D-STE测定的左心室整体应变与心输出量、LVEF均有较高的相关性。本研究中，CKD2期患者与对照组相比，3D-LVEF差异无统计学意义，但GCS已出现下降(P<0.05)。虽然3D-LVEF是通过描记经三维重建后的左心室心内膜，测量心室容积在全心动周期内的变化，但GCS是在对全层心肌加权后所得，因此可较3D-LVEF更敏感地反映左心室心肌收缩功能的变化，与刘红云等[12]研究结果一致。

本研究中，CKD早期患者即出现血压升高，随着Scr值升高，GFR逐渐下降，体内肾素血管紧张素醛固酮系统被激活，血管紧张素Ⅱ增多，同时血压也升高。而血压升高刺激心肌肥厚、纤维化，心肌间质纤维化，影响左心室心肌收缩功能。本研究亦发现，CKD患者的LVSTd增大、LVEDd减小、3D-LVMi逐渐增大，与章子铭等[13]研究结果一致，提示CKD早期即可导致心肌肥厚，心脏构型出现变化。根据LVMi值可将左心室重构分为4型，即心室构型正常、向心性重构、向心性肥厚及离心性肥厚。向心性重构可能是左心室适应性变化的重构方式，CKD患者的左心室适应性变化可能与心肌细胞损伤有关。研究[14]认为，CKD进展时，如GFR<60 ml/min，提示肾脏功能50%已经丧失。本研究中CKD2期组肾功能尚处于代偿期阶段，心肌受损情况相对较轻，与对照组比较，3D-LVEF、3D-LVMi尚未出现统计学差异；CKD3期时，肾脏功能已处于失代偿期，致心肌损伤因素的作用增强，使左心室心肌收缩功能与对照组相比明显损伤，并较CKD2期加重。

本研究的局限性：①样本量较小；②未对CKD患者根据心室构型不同进行分组，且无长期随访；③3D-STE对图像质量要求高，需在拼接的全容积图像上进行斑点追踪，易出现拼接错位。

综上所述，CKD早期患者已出现不同程度的左心室心肌收缩功能异常，通过GCS可早期检测CKD患者的左心室心肌收缩功能下降，并定量评估CKD早期患者心肌功能，可为临床对CKD早期患者心脏功能损伤的防治提供有价值的参考。

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辽宁省科技厅科学技术计划项目(2013225049)。

刘开薇(1990—)，女，辽宁锦州人，在读硕士。研究方向：心血管超声。E-mail： 985340427@qq.com

任卫东，中国医科大学附属盛京医院超声科，110004。E-mail： renwd01@163.com

2016-03-20

2016-06-02

10.13929/j.1672-8475.2016.07.008

三维圆周应变评价早期慢性肾病患者左心室心肌收缩功能变化

刘开薇，任卫东*，孙璐，宋光，刘慧

(中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳110004)

目的采用三维整体圆周应变(GCS)评价早期慢性肾病(CKD)患者左心室心肌收缩功能。方法选取26例CKD2期患者(CKD2期组)、20例CKD3期(CKD3期组)患者及30名健康志愿者(对照组)。对所有受检者行常规二维超声心动图和三维斑点追踪成像(3D-STE),测量并比较常规超声心动图指标，包括左心室舒张末期间间隔厚度(IVSTd)、左心室舒张末期内径(LVEDd)、左心室舒张末期后壁厚度(LVPWTd)、左心室舒张末期容积(EDV)和收缩末期容积(ESV)，以及3D-STE指标，包括三维左心室射血分数(3D-LVEF)、三维左心室心肌质量指数(3D-LVMi)及左心室GCS。结果与对照组比较，CKD2期组的IVSTd增大，LVEDd、GCS减小；CKD3期组的IVSTd、LVESV、3D-LVMi增大，LVEDd、3D-LVEF、GCS减小；与CKD2期组比较，CKD3期组的IVSTd、3D-LVMi增大，LVEDd、GCS减小，以上差异均有统计学意义(P均<0.05)。结论早期CKD患者左心室心肌收缩功能已减低，可通过GCS进行评价。

肾疾病；超声心动描记术，三维；心室功能，左

R589; R540.45

A

1672-8475(2016)07-0421-05