实时三平面自动功能成像评价单次透析对尿毒症患者左室纵向收缩功能的即刻影响

张秉宜 郭瑞强 周青 平杰 张玲 章晓锋

[摘要] 目的 應用实时三平面（RT-3PE）自动功能成像技术（AFI）评价由单次透析所致的前负荷降低对尿毒症患者左室纵向收缩功能的即刻影响。 方法 选取2013年12月～2017年3月在武汉大学人民医院及三峡大学人民医院进行常规透析的尿毒症患者31例。应用RT-3PE AFI实时获取尿毒症患者透析前、后左室收缩期纵向峰值应变（PSLS）及牛眼图，比较透析前、后上述指标的变化。 结果 与透析前比较，透析后左心室射血分数（LVEF）无显著改变（P > 0.05），透析后左心室整体PSLS的平均值显著降低（P < 0.05）。节段性分析显示，透析后局部PSLS仅在中间段出现显著降低（P < 0.01），而在心尖段及基底段均未出现显著改变（均P > 0.05）。透析后左室整体PSLS与LVEF呈显著负相关（r=-0.78，P < 0.01），与Sm亦呈显著负相关（r=-0.50，P < 0.05）；左室整体PSLS变化值与透析液量呈显著正相关（r=0.63，P < 0.05）。 结论 由AFI分析测得的PSLS表明，应用整体PSLS可以准确评价尿毒症患者的左室纵向收缩功能。单次透析能在不改变左室整体收缩功能的情况下，通过降低前负荷影响左室纵向收缩功能，且仅在中间段影响显著。应用PSLS评价尿毒症左室收缩功能时应注意患者的前负荷状态。

[关键词] 超声心动描技术；尿毒症；透析；收缩功能；实时三平面

[中图分类号] R445.3 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）04（a）-0122-05

[Abstract] Objective To assess the immediate impact of preload reduction caused by single hemodialysis on left ventricular longitudinal systolic function in uremic patients with real-time three plane （real-time three-plane， RT-3PE） automatic functional imaging （AFI） technology. Methods Thirty-one patients with uremia were selected who were underwent routine hemodialysis in People′s Hospital of China Three Gorges University and Renmin Hospital of Wuhan University from December 2013 to March 2017. Left ventricular peak systolic longitudinal strain （PSLS） and bovine eye diagram were detected by using RT-3PE AFI technology before and after routine hemodialysis immediately. The change of indicators was compared before and after routine hemodialysis. Results Compared with pre-hemodialysis， post- hemodialysis the LVEF values had no statistically significant changed （P > 0.05）， the average values of left ventricular whole PSLS were significantly reduced （P < 0.05）. Segmental analysis showed that， the values of local PSLS only appeared in the middle period decreased significantly after hemodialysis （P < 0.01）. There was no significant change in the apex section and basal segment （average P > 0.05）. After hemodialysis， left ventricular overall PSLS and LVEF was significantly negative correlated （r = -0.78， P < 0.01）， and Sm also showed significant negative correlation （r = -0.50， P < 0.50）. While left ventricular overall PSLS and dialysate volume was significantly positive correlated （r = 0.63， P < 0.05）. Conclusion As showing by the results of PSLS measured by AFI analysis， application of left ventricular PSLS can accurately evaluate left ventricular longitudinal contraction function in patients with uremia. Under the condition of no changing the whole systolic function of left ventricular， single dialysis can affect the left ventricular longitudinal systolic function by reducing preload， significant effects change only appeared in the middle section. When using PSLS assessment of left ventricular systolic function in uremia patients， doctors should pay attention to the state of preload.

[Key words] Echocardiography； Uremia； Hemodialysis； Systolic function； Real-time three-plane

收缩期纵向峰值应变（peak systolic longitudinal strain，PSLS）是一种由二维斑点追踪成像技术（two dimensional speckle tracking image，2D-STI）测得的反映左室纵向收缩功能的新指标。使用该指标能更好地理解左室射血分数正常心衰患者的病理生理学基础[1-4]。近年来随着自动功能成像技术（automated function imaging，AFI）的出现，使得测量左室纵向功能变得更加方便、快捷。AFI能提供左室纵向应变的节段性分布牛眼图，从牛眼图中我们可以获取任一节段心肌的局部纵向应变值。应用实时三平面（real-time three-plane，RT-3PE）技术即在同一时相显示心尖两腔、三腔及四腔三个运动切面，将RT-3PE显像技术与AFI相结合，可迅速得出左室17个节段的应变牛眼图，使得分析准确率更高。目前对于由透析所致急性前负荷减少对尿毒症患者左室纵向收缩功能产生何种影响来说尚存在争议。本研究目的旨在使用RT-3PE AFI（牛眼图）的方法探讨由透析所致前负荷降低对尿毒症患者左室纵向收缩功能产生何种影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2013年12月～2017年3月在武汉大学人民医院及三峡大学人民医院血液透析中心治疗的尿毒症患者33例，排除非肾源性心脏病、先天性心脏病、心脏瓣膜病或心肌病患者；严重高血压[收缩压>180 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）和/或舒张压>100 mmHg]；左室射血分数（LVEF）≤49%；近期有急性心梗或心衰发作者；妊娠、哺乳期妇女；超声心动图图像不清晰者。按标准排除2例患者，1例LVEF≤49%，1例因患者图像质量差。最终纳入符合标准的研究对象共31例，男20例，女11例，年龄35～78岁，平均（59±11）岁。使用Gambro AK 200 F血液透析仪，配备聚酰胺膜作为透析膜，血液流过滤设置在300～400 mL/min，透析流动率控制在500 mL/min左右。每次透析时间为210～240 min，1周行3次透析，透析史5～190个月，中位数为36个月。所有患者透析后均达到干体重，每例患者的干体重由经验评估得出，基于患者在多次透析中的临床症状及血压反应。透析移除液量为（2.5±0.7）L，由透析前、后的体重差值计算得出，按1 kg=1 L换算。透析剂量用每周尿毒清除指数（Kt/v）进行评价，Kt/v>1.3。所有患者均未出现临床过度脱水表现，即所有患者未出现双下肢水肿、呼吸困难或胸片显示有肺水肿等征象。本研究经医院医学伦理委员会通过，所有患者知情同意并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 常规超声心动图检查 于透析前、后30 min内各行1次心脏彩超检查。使用GE公司生产的Vivid E9超声心动图仪，M5S探头（频率1.5～4.3 MHz，帧频60～90帧/s）。受检者左侧卧位，平静呼吸，同步连接心电图。检查内容包含左室舒张末期内径（LVDD）、左室收缩末期内径（LVDS）、室间隔舒张末期厚度（IVSD）、左室后壁舒张末期厚度（LVWPD），以椭圆形面积公式计算左室短轴缩短率（FS），使用双平面Simpson法测量左室射血分数（LVEF）。根据Devereux公式计算左室心肌重量（LVM）、左室心肌质量指数（LVMI）。LVMI=LVM×BSA-1，LVM=1.04×[（LVDD+IVSD+LVWPD）3-LVDD3]-13.6。所有测量方法严格遵循美国超声心动图指南（ASE）进行[5-7]。二尖瓣血流速度使用脉冲多普勒技术测量。上述参数均取3个连续心动周期测值的平均值。

1.2.2 AFI测量左室收缩期应变 为了分析左室整体及局部的PSLS，本研究使用4V-D探头于心尖四腔心切面获取高质量的实时三平面图像（即可同时显示心尖四腔心、两腔心及三腔心切面）。调整图像的帧频数保持在60～80帧/s，存储3个连续心动周期图像于硬盘中用于脱机分析使用。使用EchoPAC软件脱机分析应变，首先对三平面图像中左室心尖4腔心切面观动态图像进行分析，按照提示依次选择3个点（二尖瓣环2个点、左室心尖部1个点）的心内膜，并应用EchoPAC软件自带的AFI程序自动勾画左室心内膜面的轮廓，生成感兴趣区域，调节感兴趣区域的宽度使得其与左室心肌的厚度一致，调整满意后进行自动分析得出追踪结果（图1、2）。按照此方法依次分析左室心尖部三腔心及两腔心切面的动态图像，软件自动分析得出左室各节段PSLS的牛眼图（图3、4）及左室整体PSLS的平均值，分析者并不知道患者的临床资料。左室整体PSLS定义为左室16个节段PSLS的平均值。基底段、中间段及心尖段的PSLS定义为上述各节段中每个部分应变值的均值，细分为左室心尖段为4个部分的均值，而左室基底段及中间段均为6个部分的均值。

1.2.3 重复性检验 从透析前及透析后患者中分别随机抽取10例受检者作为研究对象，由两位经过规范化培训的高年资医生独立完成，在不知道对方测量结果及受检者病情的情况下，各自分别测量相关指标2次，然后对同一检查者的两次测量结果和不同检查者的测量结果进行重复性和差异性分析。

1.3 统计学方法

采用SPSS 18.0统计学软件进行数据分析，所有呈正态分布的计量资料用均数±标准差（x±s）表示，计数资料用率表示。使用两配对样本t检验比较透析前、后各变量值的变化。考虑到数据的非独立特性，使用协变量对其进行适当的调整，以达到处理效应的正确评价。使用Pearson相关分析法分析各参数间的相关性。重复性比较采用Bland-Altman分析法。以雙侧P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 透析前、后常规超声检查结果比较

透析后LVDD、LVMI、Sm较透析前显著降低，差异有统计学意义（P < 0.05）；透析后IVS、LVWPD、FS、LVEF、E、A、E/A较透析前无显著变化（P > 0.05）。见表1。

2.2 透析前、后左室整体及局部收缩期纵向峰值应变比较

左室整体及局部的PSLS改变见表2。透析后，左室整体PSLS较透析前显著降低（P < 0.05）。透析前、后左室整体PSLS值呈显著正相关（r=0.89，P < 0.01）。PSLS节段性分析显示，透析后仅在左室中间段出现显著降低（P < 0.05），基底段及心尖段均未出现显著变化（均P > 0.05）。

在矫正了年龄、性别、透析史、LVEF、体重、血压及心率后，与透析前比较，左室整体PSLS在透析后发生显著降低（P < 0.05），且仅在左室中间段出现显著降低（P < 0.01）。

2.3 左室整体PSLS与LVEF的相关性

Pearson相关性分析结果显示，透析前左室整体PSLS与LVEF呈显著负相关（r=-0.78，P < 0.01），透析前、后左室整体PSLS呈显著正相关（r=0.89，P < 0.01）。透析后左室整体PSLS与LVEF呈显著负相关（r=-0.78，P < 0.01），与Sm亦呈显著负相关（r=-0.50，P < 0.05）。左室整体PSLS变化值与透析液量呈显著正相关（r=0.63，P < 0.05），透析液量平均值为（2.0±0.9）L。

2.4 重复性检验

AFI分析得出的PSLS透析前组内和组间变异分别为1.9%和5.5%，透析后组内和组间变异分别为1.8%和5.3%，提示PSLS具有较高的可重复性。

3 讨论

新近发展的2D-STI是评价左室功能的一种有效方法，其通过定量分析左室的二维应变以评价左室局部及整体功能。众多研究证实该技术对于评价左室功能是有效且可靠的，且多数是以左室纵向功能为研究目标[1，8]。虽然该方法具有无角度依赖性、可重复性高等优点，但因其分析过程需要人工勾画心内膜以获取感兴趣区域的参数，使得分析过程相当耗时。新近出现的AFI能有效克服费时的缺点，并具有诸多优点，主要包括以下几个方面：①AFI是半自动化，在每个心尖切面图像中仅需收缩期末的3个点就可以进行追踪以获得左室纵向应变值，软件可自动化得出PSLS值。②AFI可提供直观简单的牛眼图以显示各节段的PSLS值。RT-3PE以4V探头的轴线为轴心，第一个固定平面为基准切面，在此基础上以空间60°的切割关系获取与此切面互成60°和130°的两个切面[9-10]，可同时显示心尖两腔、三腔和四腔三个运动切面。应用此技术只需在心尖处进行一次图像采集，即可同时获取三个运动切面，不仅可节约扫查时间，且可排除心动周期变异的影响，实时捕获同一心动周期内左心室所有室壁节段运动信息[11]，克服了2D-STI技术每个心动周期只能测得一个切面室壁运动信息的缺点，使得左心室各节段心肌的运动更具有可比性。因此，综合使用上述两种技术能在最短的时间内分析常规的超声图像。

Andersen等[12]在使用TDI研究前负荷对左室长轴功能影响中发现，反映左室长轴功能的应变值并未因前负荷轻至中度的改变而发生显著变化。而另一项由献血所致前负荷降低的研究发现，即使是当LVEF无显著变化时[13]，由TDI测得PSLS为容量负荷依赖性指标，即该指标可随前负荷的降低而下降。

本研究发现，左室整体PSLS与Sm及LVEF高度相关，这两个参数是临床上用以评价左室收缩功能最常用的指标。单次透析后左室PSLS出现显著下降，而LVEF在透析后并无显著改变。产生这种结果的原因可能是PSLS较EF能更敏感地反映出因前负荷降低所致的微小变化，虽然EF同样是一个对负荷较敏感的参数。因后负荷的降低能改善左室收缩功能，假设当体循环中心血压降低时，PSLS理应增加[14]才对。而在本研究中，透析后患者的动脉血压出现降低的同时PSLS也出现了下降。这种观察结果间接证明了PSLS是容量负荷依赖性指标，其对左室纵向功能的微小变化相当敏感。

按照Frank-Starling曲线分析，左室前负荷的下降会使收缩功能降低，就本研究而言这正好解释了PSLS出现下降的原因[15]。值得注意的是，容量负荷依赖性指标PSLS仅在左室中间段才出现明显变化。究其原因，可能是由左室心肌纤维分布特点所决定的。按照Torrent-Guasp等[16]提出的心肌带理论，左心室中间层心肌主要由环向分布的纤维组成，约占心肌总质量的50%，而内、外层的心肌由斜行纵向分布的纤维组成。对于内、外层斜行纵向纤维收缩是使长轴缩短，加之因内层心肌是左室纵向缩短运动的主要贡献者[17]。据此推测，相对于左室基底段及心尖段心肌而言，左室中间段的内层心肌是平行于长轴排列分布的，这与Scollan等[18]应用CMR研究正常人左室心肌纤维分布的结论是一致。

綜上所述，左室整体PSLS和中间段局部PSLS是容量负荷依赖性指标。这表明在应用PSLS研究尿毒症患者左室功能时，应考虑到患者左室的前负荷状态。

[参考文献]

[1] Perk G，Tunick PA，Kronzon I. Non-Doppler two-dimensional strain imaging by echocardiography from technical considerations to clinical applications [J]. Am Soc Echocardiogr，2007，20（8）：234–243.

[2] Reisner SA，Lysyansky P，Agmon Y，et al. Global longitudinal strain：A novel index of left ventricular systolic function [J]. J Am Soc Echocardiogr，2004，17（6）：630–633.

[3] Yip G，Wang M，Zhang Y，et al. Left ventricular long-axis function in diastolic heart failure is reduced in both diastole and systole：Time for a redenition [J]. Heart，2002， 87（2）：121-125.

[4] Schiller NB，Shah PM，Crawford M，et al. Recommendations for quantitation of the left ventricle by two-dimensional echocardiography. American Society of Echocardiography Committee on Standards，Subcom-mittee on Quantitation of Two-Dimensional Echocardiograms [J]. Am Soc Echocardiogr，1989，2（5）：358-367.

[5] Choi JO，Park SW，Ha MR，et al. Reduced systolic long-axis function of left ventricle by 2-D strain in the patient with diastolic dysfunction with preserved ejection fraction [J]. Am Soc Echocardiogr ，2007，20（8）：585.

[6] Pritchett AM，Jacobsen SJ，Mahoney DW，et al. Left atrial volume as an index of left atrial size：A population-based study [J]. Am Coll Cardiol，2003，41（6）：1036–1043.

[7] Gilman G，Nelson TA，Hansen WH，et al. Diastolic function：A sonographer′s approach to the essential echocardiographic measurements of left ventricular diastolic function [J]. Am Soc Echocardiogr，2007，20（2）：199-209.

[8] Becker M，Bilke E，Kuhl H，et al. Analysis of myocardial deformation based on pixel tracking in two dimensional echocardiographic images enables quantitative assessment of regional left ventricular function [J]. Heart，2006，92（8）：1102-1108.

[9] 靳鵬，郑慧，张婧姝，等.斑点追踪显像技术与实时三平面定量组织速度成像技术评价高血压患者左室舒张功能[J].安徽医科大学学报，2012，47（9）：1074-1078.

[10] 蒋大磊，郑慧，张新书，等.实时三平面定量组织速度成像与应变率成像技术评价高血压病左室舒张功能[J].安徽医科大学学报，2010，10（2）：227-231.

[11] 沈燕华，贺声，宋凯，等.实时三平面定量组织速度成像技术评价冠心病患者心室舒张同步运动[J].医学影像学杂志，2012，22（12）：2026-2030.

[12] Andersen NH，Terkelsen CJ，Sloth E，et al. In？uence of preload alterations on parameters of systolic long-axis left ventricular function：A Doppler tissue study [J]. Am Soc Echocardiogr，2004，17（9）：941–947.

[13] Abali G，Tokgozoglu L，OzcebeOI，et al. Which Doppler parameters are load independent？ A study in normal volunteers after blood donation [J]. Am Soc Echocardiogr，2005，18（12）：1260-1265.

[14] Becker M，Kramann R，Dohmen G，et al. Impact of left ventricular loading conditions onmyocardial deformation parameters：Analysis of early and late changes of myocardial deformation parameters after aortic valve replacement [J]. Am Soc Echocardiogr，2007，20（6）：681-689.

[15] Jin-Oh C，Dae-Hee S，Sung Won C，et al. Effect of preload on left ventricular longitudinal strain by 2D-speckle tracking [J]. Echocardiography，2008，25（8）：873-879.

[16] Torrent-Guasp F，KocicaMJ，Corno AF，et al. Towards new understanding of the heart structure and function [J]. Eur J Cardiothorac Surg，2005，27（2）：191-201.

[17] Buckberg GD，Mahajan A，Jung B，et al. MRI myocardial motion and ber tracking：A conrmation of knowledge from different imaging modalities [J]. Eur J Cardiothorac Surg ，2006，29（Suppl 1）：S165-S177.

[18] Scollan DF，Holmes A，Zhang J，et al. Reconstruction of cardiac ventricular geometry and ？ber orientation using magnetic resonance imaging [J]. Ann Biomed Eng，2000， 28（6）：934-944.