心肌分层应变评估重度主动脉瓣狭窄患者左室心肌收缩功能变化

林洁，严志汉

（1.温州医科大学附属黄岩医院 超声科，浙江 台州 318020；2.温州医科大学附属第二医院育英儿童医院 放射影像科，浙江 温州 325027）

主动脉瓣狭窄（aortic stenosis，AS）是非常常见的心脏瓣膜疾病，其特征是瓣膜狭窄进行性加重和心肌的继发性改变[1]，在疾病早期，肥厚的心肌细胞仍发挥着代偿作用，随着疾病的进展，心肌逐渐失去代偿能力引起一系列的血流动力学改变，进而出现临床症状、心力衰竭及各种心血管不良事件[2]。AS患者一旦出现心衰症状，其预后往往不佳[3]，所以对重度AS患者，早期发现其心功能改变为心外科医师提供临床决策依据具有非常重要的意义。本研究采用最新发展的心肌分层应变（layerspecific strain，LSS）来定量研究左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）正常的重度AS患者左室壁多层心肌收缩功能变化。

1 对象和方法

1.1 对象 选取2012年1月至2017年9月在温州医科大学附属黄岩医院经超声心动图和临床确诊的重度AS患者57例，其中左室壁增厚组36例，年龄48～80岁，平均（63.1±8.5）岁，男21例，女15例，左室壁不厚组21例，年龄41～80岁，平均（63.60±8.75）岁，男11例，女10例。所有患者LVEF≥55%，心电图均为窦性心律。重度AS参考2017年欧洲心脏病协会和欧洲胸心外科协会心脏瓣膜病管理指南[4]的诊断标准。左室壁肥厚标准[5]：舒张期室间隔厚度（diastolic inter-ventricular septum dimension，IVSd）＞11 mm，舒张期左室后壁厚度（diastolic left ventricular posterior wall thickness，LVPWd）＞11 mm。排除标准：二尖瓣疾病、主动脉瓣中度以上的关闭不全、心律失常（心房颤动、左束支传到阻滞、右束支传到阻滞）、恶性或者进行性高血压、慢性肾病、有冠状动脉旁路移植或者冠状动脉支架植入病史，所有患者均经冠状动脉造影排除中度、重度冠状动脉狭窄。同时选取年龄、性别和AS相匹配的健康志愿者30例作为对照组，年龄40～75岁，平均（59.8±8.2）岁，其中男17例，女13例，均为窦性心律，无心血管病史，无慢性肺部疾病史，排除其他各种器质性疾病。本研究经本院伦理委员会审核批准。

1.2 主要仪器和检测方法 采用美国GE公司生产的Vivid E9超声诊断仪，M3S探头，频率1.7～3.4 MHz，帧频＞60帧/s。嘱受检者左侧卧位，连接同步心电图，采集心尖四腔心、心尖二腔心、心尖左室长轴切面、二尖瓣口水平短轴切面、乳头肌水平短轴切面及心尖水平短轴切面各连续3个心动周期的动态图像，并采集主动脉口及二尖瓣口血流频谱（E峰和A峰）、组织多普勒二尖瓣环（室间隔侧）运动速度频谱（e峰和a峰），将上述图像导入移动硬盘以供脱机分析。

1.3 图像处理与数据分析 采用EchoPAC软件对图像进行脱机分析。LSS参数测量：进入EchoPAC软件工作站，调出动态图像，在收缩末期沿着心内膜缘手动勾画左室轮廓，再调整感兴趣区宽度，使整个左室心肌刚好全部落在感兴趣区域内，软件会自动给出各切面心肌的应变曲线或牛眼图，同时给出各切面或整体（global）的内膜（endocardial，Endo）、中层（mid wall，Mid）、外膜（epicardial，Epi）的纵向峰值应变（longitudinal peak strain，LS）和Endo、Mid、Epi的圆周峰值应变（circuferential peak strain，CS），见图1。

1.4 重复性分析 随机抽取20例病例，2周后分别由2名有经验的超声医师进行图像分析，评估观察者内和观察者间的重复性。

图1 左室Endo-LS、Mid-LS、Epi-LS牛眼图显示各切面具体的Endo-LS、Mid-LS、Epi-LS

1.5 统计学处理方法 使用SPSS17.0及MedCalc统计软件进行统计分析。计量资料以±s表示，多组间计量资料采用单因素方差分析，组间两两比较采用采用LSD-t检验；重复性检验采用Bland-Altman分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 常规二维超声心动图比较 和对照组比，AS左室壁不厚组IVSd、LVPWd、E/e明显增加，差异有统计学意义（P＜0.05）；和对照组及AS左室壁不厚组比较，AS左室壁增厚组IVSd、LVPWd、左心房内径（left atrial diameter，LAD）及E/e均明显增加，差异有统计学意义（P＜0.05）；3组间左室舒张末期内径（left ventricular end diastolic diameter，LVEDD）、左室收缩末期内径（left ventricular end systolic diameter，LVESD）、左室舒张末期容积指数（left ventricular end diastolic volume index，LVEDVI）、左室收缩末期容积指数（left ventricular end diastolic volume index，LVESVI）、LVEF、E/A及e/a差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 二维超声心动图常规参数比较（±s）

表1 二维超声心动图常规参数比较（±s）

与对照组比：aP＜0.05；与AS左室壁不厚组比：bP＜0.05

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2.2 应变参数比较 和对照组比，AS左室壁不厚组和AS左室壁增厚组Endo-GLS、Mid-GLS、Epi-GLS均明显降低，差异有统计学意义（P＜0.05）。和AS左室壁不厚组比，AS左室壁增厚组Endo-GLS、Mid-GLS、Epi-GLS均明显降低，差异有统计学意义（P＜0.05）。3组间Endo-GCS、Mid-GCS、Epi-GCS差异无统计学意义（P＞0.05）。左心室室壁三层的应变符合如下规律：Endo-GLS＞Mid-GLS＞Epi-GLS，Endo-GCS＞Mid-GCS＞Epi-GCS。见图2。

2.3 重复性检验 左室应变参数观察者内和观察者间差异的均值在-1.0%～1.0%之间，95%CI在-5.0%～5.0%之间，见图3。因此，心肌LSS所测的各应变参数具有较高的重复性。

3 讨论

重度AS的病理生理改变是主动脉瓣开放受限，引起左室后负荷增加及左室肥厚，目前治疗的有效手段就是通过手术或者介入行主动脉瓣置换，AS患者的预后与术前心功能状态密切相关[6-7]，因此，早期发现AS患者左心功能改变对临床医师作出决策具有非常重要的意义。

传统的超声心动图评估左室收缩功能主要是测量LVEF和短轴缩短率，不能充分反映左室壁这种复杂的收缩活动机制以及心内膜与心外膜之间的关系，近些年发展起来的斑点追踪技术可以充分评估左室心肌斑点的运动轨迹，更早地发现各种疾病状态下左室收缩功能的改变[8]。

图2 对照组、AS左室壁不厚组和AS左室壁增厚组患者左室GLS和GCS比较

图3 LS和CS重复性检验的Bland-Altman分析图

研究显示斑点追踪技术可以定量评估AS患者左心功能改变[9-15]，但都是以心室壁的整体平均应变作为研究对象，实际上心室壁的心肌由三层不同结构和走向的心肌纤维组成，左室功能是由这三层心肌纤维的收缩和舒张共同作用决定的[16]。左室心肌纤维分布无论从心内膜到心外膜还是从基底部到心尖部都是不均匀的，史静等[17]对正常人左室心肌进行LSS分析，发现LS和CS值均从心内膜向心外膜依次减低，从基底部向心尖部依次增高，这种不均匀分布的心肌纤维共同作用使左室协同收缩。本研究发现对照组与AS左室壁增厚组和不厚组均符合这种规律。本研究显示，随着AS左室厚度增加，左室Endo-GLS、Mid-GLS、Epi-GLS逐渐减低，合理的解释是：AS患者通过主动脉瓣口的血流明显减少，使供应冠状动脉的血流量减少，同时由于左室壁心肌肥厚，使左室壁毛细血管分布密度减少，而心内膜下心肌是毛细血管分布最丰富的区域，上述原因导致心内膜下心肌缺血，而心内膜下主要是纵向纤维，因此，在AS中首先出现GLS的降低。有研究显示，AS左室肥厚所引起的心肌收缩功能损害是从心内膜开始，然后逐渐扩展到心外膜[18]。心肌多层GLS的减低可能预示左室收缩功能开始出现减退，因此测量AS患者左室心肌各层的GLS对早期评估AS患者心功能损害具有十分重要的临床意义[19]。随着AS狭窄进行性加重和左室后负荷的进一步增加，左室壁心肌向心性重构，必然会导致Endo-GLS、Mid-GLS、Epi-GLS进一步减低，甚至可能是其他方向心肌应变的减低[11]。本研究对GCS研究显示，对照组、AS左室壁不厚组和AS左室壁增厚组中，Endo-GCS、Mid-GCS、Epi-GCS值均无明显差异。心肌各层GCS改变不明显，而GLS减低，可能是GCS在AS患者中为维持正常的LVEF发挥代偿作用。ARONSON等[20]认为AS患者早期GCS是增高的，以作为GLS减低的补偿机制，从而维持正常LVEF，本研究AS左室壁无增厚组心肌各层GCS有增高趋势，但无显著增高，可能与入选的AS标准不同有关。也有研究[12]认为在AS患者中GLS减低，而LVEF维持正常，与左室扭转运动增强有关。随着室壁进一步增厚，GCS开始减低。GCS的明显减少预示左室心肌更广泛的损害，导致LVEF下降，预后更差[6-7]。

本研究也存在一定局限性：样本量较小；LSS对图像质量要求较高，需要有较高的帧频和图像清晰度。

总之，在AS患者中，随着左室壁逐渐增厚，LSS可在早期发现左室收缩功能的改变，因此LSS可以提供传统的超声心动图所不能提供的敏感参数用于定量评估AS患者左室收缩功能情况，为医师做出重要的临床决策提供帮助。

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