肝硬化心肌病的超声心动图研究进展

向覃言秋，孙阳



肝硬化心肌病的超声心动图研究进展

向覃言秋，孙阳

重庆医科大学超声影像学研究所，重庆医科大学附属第二医院超声科，重庆 400010；

肝硬化心肌病；超声心动图；斑点追踪成像；心室功能，左；综述

自1953年首次发现肝硬化患者存在血流动力学异常，随后研究证实由于血管舒张因子过度产生、激活，肝硬化患者内脏血管异常舒张导致高循环动力综合征，表现为心率、心输出量增加，动脉血压降低，进一步导致心肌异常，即“肝硬化心肌病”（cirrhotic cardiomyopathy，CCM）[1-3]。CCM指肝硬化患者心肌收缩功能不全（心肌应激状态下收缩反应力受损）或合并舒张功能不全、电生理异常（QT间隔延长），并排除其他已知的心脏疾病[4]。CCM发生在近40%的肝硬化患者中[5]。但由于外周血管阻力降低，有效血容量尚可以满足静息状态下的生理需求，然而在经颈静脉肝内门体分流术（transjugular intrahepatic portosystemic shunt，TIPS）、肝移植等应激状态下可出现各种心血管并发症，甚至诱发心力衰竭。CCM成为肝移植术后最常见的死亡原因，发生率为7%~21%[5]。CCM可不同程度地影响患者的预后[6]。故早期发现肝硬化患者的心功能异常能更好地指导临床治疗、评估预后。本文就常规超声心动图、实时三维超声心动图（real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）、斑点追踪成像（speckled tracking imaging，STI）评估CCM患者心功能的研究进展进行综述。

1 常规超声心动图

1.1 结构改变 常规超声心动图通过心脏不同切面可清晰显示其解剖结构，方便、快捷地获取CCM患者心脏腔室大小及室壁厚度等，动态观察CCM患者在肝硬化程度加重、并发肝肾综合征等容量负荷加重的情况下心脏结构的改变。

CCM患者二维结构改变主要集中在左心，表现为左心房直径、容积增大，左心室直径、容积增大，左心室壁厚度和左心室质量增加。Chen等[7]发现肝硬化患者左心室舒张末期容积、左心室收缩末期容积、左心室质量及左心室舒张期室间隔厚度较对照组增大，而接受肝移植患者其左心室舒张末期内径、左心室舒张末期容积、左心室收缩末期容积较术前明显减小，未接受肝移植患者于（18.22±6.6）个月后随访，其左心室质量、左心室舒张期室间隔厚度均明显增加，差异均有统计学意义。Ortiz-Olvera等[8]的解剖学研究发现，CCM患者大多存在不同程度的室壁厚度增加，133例肝硬化患者中，43%存在心脏扩大及左心室肥厚。

然而，由于常规超声心动图在疾病早期检测敏感性较差，影响因素多，且CCM患者早期静息状态下结构改变轻微，故常规超声心动图检测出CCM患者结构异常是否存在确切的诊断及监测意义，仍存在一定争议。目前仅左心房扩大及左心室质量增加被纳入世界胃肠病学大会提出的CCM诊断的支持标准中[4]。

1.2 左心室收缩功能 左心室收缩功能即心脏产生足够的心输出量和动脉压力以适应机体需求的能力。左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）是反映左心室整体收缩功能的重要指标，已广泛应用于评估和监测肝硬化患者左心室收缩功能的改变。目前仍最推荐采用双平面Simpson法进行测量[9]。

CCM的左心室收缩功能障碍诊断标准[4]：①静息状态下LVEF<55%；②运动、容量负荷、药物刺激下，心输出量增高反应力迟钝。CCM患者静息状态下左心室收缩功能障碍表现十分隐匿，LVEF大多正常或增高[10]，静息状态下LVEF<55%的报道较少。但在外在刺激（站立姿势、钠负荷、药物刺激等）下，CCM患者LVEF出现不同程度下降已达成共识，其主要原因在于压力负荷状态下CCM患者心率增高反应力迟钝，心肌储备势能减少，心肌细胞氧摄取能力减弱[6]。

LVEF在临床上应用广泛，但受容量负荷、心率、瓣膜功能影响较大，并依赖于准确地追踪心内膜边界，且不同测量者之间主观差异性较大，故常规超声心动图测量LVEF准确性及特异性较差。

1.3 左心室舒张功能 CCM患者左心室舒张功能障碍（left ventricular diastolic dysfunction，LVDD）诊断标准[4]：①二尖瓣舒张早期峰值流速/二尖瓣舒张晚期峰值流速（E/A）<1；②E峰减速时间（deceleration times of the E wave，DT）>200 ms；③左心室等容弛豫时间（isovolumic relaxation time，IVRT）>80 ms。舒张功能障碍（diastolic dysfunction，DD）是CCM患者最显著的特点，常于收缩功能障碍之前出现，但CCM患者LVDD程度大多轻微。Papastergiou等[11]检测92例肝硬化患者舒张功能，并根据E/A、IVRT、DT及左心房直径将LVDD由轻至重分为1~4级，结果诊断LVDD共55例（60%），其中36例为1级，19例为2级，无3~4级患者。Nazar等[12]研究发现，LVDD在肝硬化患者中发病率可达58%，且LVDD程度与肝病严重程度、有无腹水具有显著相关性，LVDD在失代偿性肝硬化患者中发生率更高。

目前CCM患者LVDD的发生机制尚未完全阐明，但Kazankov等[13]认为CCM患者由于存在特殊的高循环动力学状态，心脏负荷增加，心肌出现适应性改变即心肌肥大，而动脉血管舒张使有效血容量增加，肾素-血管紧张素-醛固酮系统、交感神经系统的激活诱导心肌细胞纤维化，心肌肥厚、心肌纤维化及心内膜水肿使左心室僵硬度增加、顺应性降低而导致LVDD的发生。

E/A是评估CCM患者LVDD最常用的指标。研究表明，Tips术后死亡率、Tips术后腹水再发生率的增高均与E/A<1具有显著相关性[14]。CCM患者由于内脏血管床扩张前负荷降低、心率加快均可直接影响E/A的准确性，其测量可出现假阳性。

组织多普勒成像（tissue Doppler imaging，TDI）技术利用TDI原理，能直接获取心肌组织运动的速度、位移等，克服脉冲多普勒高度依赖负荷条件、年龄等缺陷，目前TDI在CCM研究中主要集中在E/e’。E/e’即脉冲多普勒二尖瓣口血流频谱E峰与组织多普勒二尖瓣瓣环运动速度e’的比值，前者反映左心房、左心室间的压力梯度，后者反映舒张早期左心室充盈容积，E/e’较E/A比值评估左心室顺应性更为敏感，同心导管测得肺毛细血管压具有线性关系[15]。CCM患者E/e’增高，表明在高压力梯度下左心房左心室间的容积改变减小，充分表明了CCM患者在高充盈压力下存在舒张功能障碍。Sampaio等[16]利用脉冲多普勒、TDI分别评估了109例肝硬化患者的左心室舒张功能，其中E/A<1诊断LVDD为44例，该组心率明显增高，TDI诊断LVDD为18例，且无任何血流动力学异常发现，表明TDI不受心率等影响，较脉冲多普勒准确性更高。但由于TDI技术具有角度依赖性且受周围毗邻组织牵拉影响较大，其临床应用仍受到一定限制。

2 RT-3DE

RT-3DE是基于二维图像基础上进行三维重建，真实、立体地获得心房、心室的整体形态，克服了常规超声心动图在数学建模、几何假设等方面的不足，更加准确地评估心脏的整体功能、容积大小及室壁运动的同步性。心脏磁共振成像（cardiovascular magnetic resonance，CMR）是检测心脏结构和容积的“金标准”[17]，而RT-3DE较CMR具有更高的可重复性，但RT-3DE对图像质量及时间分辨率要求较高，在心内膜边界欠清时可影响测值的准确性。

目前RT-3DE在CCM中应用较少，国外尚无相关文献报道。葛晓颖等[18]应用RT-3DE测得肝硬化组和对照组右心房容积指数，结果显示肝硬化组右心房最大容积指数、右心房最小容积指数、右心房收缩前容积指数、右心房总排空指数均增大，而右心房被动排空指数减小，结果表明肝硬化患者右心房“储备”及“泵”功能增强，而“管道”功能受损，RT-3DE能准确反映肝硬化患者右心房容积及功能的改变。

3 STI

STI通过帧对帧地追踪均匀分布于整个心肌的原始声学斑点，描绘其几何学形变，计算运动轨迹，定量检测心肌组织运动的速度、应变及应变率。STI可以在LVEF正常状态下敏感地监测到心肌的亚临床功能障碍，已广泛应用于缺血性心肌病、高血压性心肌病、代谢相关心肌病（尿毒症性心肌病、糖尿病性心肌病）、化疗药物致中毒性心肌病等心肌病变。STI对空间、时间分辨率要求较高，且相关研究表明STI在帧频高达50~70 帧/s时才能良好地反映各节段心肌组织声学斑点在各时间点上的运动改变[19]。

3.1 二维STI（2D-STI） 目前2D-STI在CCM中的研究主要集中于心室应变、应变率及左心室扭转运动，双房应变研究报道较少。Hammami等[20]将80例肝硬化患者与80例健康志愿者进行对照研究，运用2D-STI得到左心室不同节段及整体纵向应变，结果发现肝硬化组较对照组左心室整体应变降低，其中基底段较心尖段降低更为明显，差异有统计学意义，且肝硬化组左心室整体纵向应变在Child-Pugh分级A、B、C 3组中无明显差异。

Altekin等[21]利用2D-STI评估非酒精性肝硬化患者的左心室收缩功能，结果显示病例组较对照组纵向应变及应变率降低，圆周应变及应变率增加。将病例组依据终末期肝病模型（model for end-stage liver disease，MELD）得分是否>10.5分为两组，其中得分较高组纵向应变、应变率更低，差异有统计学意义。因此认为，心肌圆周运动增强在CCM患者代偿性维持LVEF正常的机制中发挥主导作用，而纵向应变、纵向应变率是检测肝硬化患者左心室亚临床功能障碍的敏感参数，同MELD得分具有良好的相关性。

Chen等[7]研究发现，肝硬化患者不仅左心室纵向应变、圆周应变降低，其右心室整体纵向应变亦明显降低。其中41例肝硬化患者接受肝移植术后，左心室纵向、圆周应变、右心室整体纵向应变均较术前有所回升，差异有统计学意义。2D-STI不仅能较好地评价左心室功能，还能准确检测右心室心肌形变，且右心室整体纵向应变在预测右心室功能障碍时优于右心室面积变化分数及三尖瓣环收缩期位移，为肝移植术后患者临床治疗及预后评估提供重要参数。

2D-STI还应用于定量评价左心室扭转、解扭运动。Pagourelias等[22]研究发现，72例肝硬化患者较20例健康志愿者心尖扭转参数（收缩期心尖扭转角度峰值、收缩期心尖扭转率）升高，致左心室扭转运动明显增强，但左心室基底段、心尖段扭转达峰时间明显延长，左心室解扭率降低。认为左心室旋转运动增强能够解释肝硬化患者静息状态下CO、LVEF的增高，而左心室心肌顺应性、弹性恢复力降低导致了LVDD。2D-STI通过定量评估左心室旋转，从机械力学角度为CCM患者左心室功能障碍提供了新解释。

3.2 速度向量成像（velocity vector imaging，VVI） VVI是一种可视可量化研究心肌结构力学的新技术，它基于STI，不依赖多普勒原理，通过追踪二维高帧频灰阶图像中的像素点得到其运动速度、距离、方向、时相的变化曲线，能更精确地反映局部心肌的形变。目前VVI在CCM的应用极少，仅见1例国外学者报道[23]。Sampaio等[23]运用VVI评价肝硬化患者左心房功能改变，结果发现与对照组相比，病例组左心房纵向峰值应变（peak atrial longitudinal strain，PALS）值降低，与E/e’具有良好的相关性，而左心房收缩前峰值应变（peak atrial strain just before atrial contraction，PACS）值无明显差异。VVI技术可以准确评估肝硬化患者左心房功能改变，肝硬化患者由于LVDD，其左心房“储存”功能受损，“辅泵”功能未受明显影响。PALS较左心房容积指数更准确、敏感地评估左心房功能及左心室充盈压力的改变。

3.3 3D-STI 3D-STI是近年来基于实时全容积扫描发展起来的超声新技术，同步显示心肌运动的三维图像，能在极短时间内全面评估心肌功能改变。与仅限于二维平面的常规超声心动图相比，3D-STI能同时获得心肌三维运动图像，其分析软件能提供更加丰富、全面的研究数据，从而更早期、准确地检测出心肌的异常。

钱嵘等[24]运用3D-STI评价47例肝硬化患者与30例健康志愿者的右心室心肌功能，并将肝硬化组依据Child-Pugh分级分为A、B、C 3组，分析其各节段心肌峰值面积应变（area strain，AS）、右心室整体面积应变（general area strain，GAS）。结果显示与对照组相比，A组无明显差异，B组部分心肌节段AS、GAS增加，C组部分心肌节段AS、GAS明显降低。表明3D-STI能有效评价不同阶段肝硬化右心室心肌功能的改变，且右心室心肌功能与病情严重程度密切相关。

4 结语

尽管目前国内外对CCM的研究不断深入，但至今仍未建立公认的、可靠的影像学诊断方法及标准。由于CCM复杂的致病机制、特殊的血流动力学及病理生理学改变，单一的常规超声心动图参数对评价CCM患者心脏形态、结构、功能已不能满足临床所需。因此，将2种或2种以上的超声新技术联合，为早期准确诊断CCM心肌的异常提供了新的技术平台，而如何综合应用RT-3DE和STI技术准确反映CCM心肌病理生理学改变、心肌力学状态与心脏血流动力学、形态结构学之间的时空关联性，需要进一步深入研究。

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（本文编辑 周立波）

2017-08-25

2017-12-22

R540.4；R575.2

10.3969/j.issn.1005-5185.2018.02.018