二维斑点追踪技术评估慢性肾病患者左心室功能应用进展

李 颖,黄晓玲

(重庆医科大学附属第一医院超声科，重庆 400016)

慢性肾脏病(chronic kidney disease， CKD)患者中，心血管疾病死亡率是普通人群的10～30倍[1-2]。M型超声下测量左心室射血分数(ejection fraction, EF)通过对心室进行几何假设估算左心室收缩功能，当左心室局部心肌功能出现异常时，难以准确反映左心室收缩功能。二维斑点追踪成像(two-dimensional speckle tracking imaging， 2D-STI)通过逐帧追踪心肌组织声学斑点的运动轨迹而克服了角度依赖性，能够更准确地评价局部心肌功能，同时得到心肌组织的运动速度、应变、应变率及心脏旋转等参数，可检出EF正常的CKD患者局部心肌功能异常[3-4]，评价心肌不同步运动[5]。此外，根据左心室心肌应变也可预测患者全因死亡率、心血管疾病患病率、室性心律失常，在心血管风险分层管理中有重要作用。

1 2D-STI原理

2D-STI通过追踪心肌组织声学斑点的运动轨迹，克服了心脏整体运动和邻近心肌节段被动牵拉对局部心肌运动速率以及应变的影响，不依赖于室壁运动方向和声束方向间的角度关系．可完整地评价局部和整体心肌功能；常用测量指标有应变、应变率、达峰时间、旋转与解旋角度。

2D-STI在左心室心肌功能测定中应用最为广泛。左心室心肌呈不同方向螺旋状排列，故收缩期左心室整体呈“拧毛巾”样扭转运动。左心室心肌应变可分解为圆周、径向、纵向3个方向，通常以“牛眼图”显示测量结果，美国超声心动图学会推荐将左心室分为17个节段，可对左心室心肌功能进行节段性评价。此外，2D-STI可分层评价心肌功能，在手动描记ROI后，软件自动将心肌划分为心内膜下层心肌、中层心肌及心外膜下层心肌，且可分别获得每层心肌的相关参数。

2 2D-STI评价CKD患者左心室收缩功能

目前，临床主要采用EF和室壁运动评估左心室收缩功能，其中EF反映左心室整体收缩能力。多项研究[3-4,6]表明，EF值尚处于正常范围的CDK患者中，左心室心肌应变已出现异常。2D-STI可发现亚临床心功能异常。对于左心室肥厚、长期维持性透析、接受动静脉造瘘术等患者，2D-STI可更准确地评价其左心室局部功能受损。

2.1 左心室构型异常患者 慢性肾功能不全患者体内相关毒素累积，可对心肌细胞造成损害。尿毒症心肌病的主要影像学表现包括左心室质量增加、左心室重构及瓣膜钙化等。2D-STI可评价不同左心室构型患者心肌受累程度。黄冬梅等[7]采用2D-STI评价CKD患者中的左心室肥厚组、左心室构型正常组和健康对照组的左心室心肌功能，发现与健康对照组比较，左心室构型正常组心内膜下心肌收缩期纵向峰值应变(peak systolic longitudinal strain, SLS)减低(P<0.05)；左心室肥厚组3层心肌SLS减低(P<0.05)，表明相比左心室构型正常者，左心室肥厚CKD患者受累心肌更多。与此同时，孙梦瑶等[8]认为左心室肥厚的CKD患者心肌圆周方向收缩功能并未受损。为进一步研究左心室肥厚及形变对局部功能的影响，郑逸等[9]观察67例尿毒症心肌病患者，分析左心室形变与局部心肌功能的关系，发现心肌肥厚及球形化在2D-STI中均表现为心肌局部生物力学参数明显下降，心肌应变、应变率、旋转角度和心肌位移减少，且减少程度与心肌肥厚相关。即使未发生明显心肌肥厚及球形化，根据局部生物力学参数下降也可预测尿毒症心肌病患者心功能损害，应及早治疗，积极纠正左心室重构的发展。

2.2 维持性血液透析患者 有研究[10]对未透析患者、接受肾移植患者、维持性透析患者进行比较，发现维持性透析患者左心室纵向应变、左心室收缩期径向应变、应变率均低于其他两组；左心室心肌应变、应变率与肾功能损害相关性更高。李晓燕等[11]分析透析患者与未透析患者的左心室心肌应变，发现未透析组径向应变较透析组降低，可能与透析后容量负荷降低、电解质紊乱纠正有关。利用2D-STI技术还可观察单次透析对患者左心室心肌功能的影响。孙敏敏等[12]的研究显示，对照组、透析前组、透析后组左心室各层圆周应变、纵向应变依次变小(P<0.01)。超滤量与左心室纵向应变差值相关，可能因慢性肾病患者心脏代偿功能较差，大量液体移除后，心输出量下降导致心肌灌注量下降；另一方面，左心室纵向应变是前负荷依赖的变量。Ibrahim等[13-14]观察透析前后患者左心室心肌应变的变化，发现左心室整体纵向应变在透析后均明显降低。因此，应用左心室纵向应变评价左心室收缩功能时，需将患者左心室前负荷纳入评估范围。

2.3 动静脉造瘘术后患者 准确评价动静脉瘘对心功能的影响是术后患者心血管风险分级及管理的关键。钱大钧等[15]对尿毒症患者动静脉内瘘术后血浆脑钠尿肽水平及左心室心肌分层应变参数的变化进行分析，发现术后第2周起心肌纵向应变值均下降(P均<0.05)，且心内膜应变值下降更明显(P<0.01)，术后第3、4周心肌纵向应变值与术前比较差异有统计学意义，提示对于评价内瘘术后患者左心室功能，应变值是一个较为敏感的指标。康晓研等[16]采用2D-STI定量评价尿毒症患者动静脉内瘘术后的心肌应变，观察容量负荷改变后左心室心肌收缩力的变化情况，以左心室舒张末期容积指数(left ventricular end diastolic volume index， LVEDVI)评价左心室容量负荷，发现LVEDVI=80 ml/m2时左心室纵向应变最大，LVEDVI<80 ml/m2时左心室纵向应变随容量负荷增加而增大，LVEDVI>80 ml/m2时左心室纵向应变随容量负荷增加而减小；容量增大组左心室节段及整体应变测值均高于容量正常组，故推测心肌收缩力在一定范围内随容量负荷增加而增强，左心室纵向应变与左心室前负荷相关。

3 2D-STI评价CKD患者左心室舒张功能

左心室舒张功能受损可能出现在收缩功能损伤之前。目前评价左心室舒张功能不全的指标主要为二尖瓣口舒张早期血流速度/二尖瓣环舒张早期组织运动速度平均值(E/e')；透析患者出现体液负荷过重时，常规方法可能出现假阴性结果，而左心室舒张期应变率则可更准确地评价舒张功能。de Bie等[17]采用E峰与左心室等容舒张期整体舒张应变率(global diastolic strain rate during isovolumic relaxation， SRIVR)的比值评价CKD患者的左心室舒张功能，以E/e'≥15.0为标准，33.7%(30/89)患者出现左心室舒张功能受损，以E/SRIVR≥236为标准，则41.6%(37/89)患者出现左心室舒张功能受损。

左心房功能变化是影响左心室舒张功能的重要因素之一，左心房心肌应变可作为评价左心室舒张功能的指标。Abid等[18]观察透析前后患者左心房整体峰值应变与心脏常规指标的关系，发现左心房整体应变与e'有较好的相关性(r=0.557,P=0.001)。

4 2D-STI评价CKD患者左心室同步性

CKD患者存在心肌局部收缩功能异常的同时可能合并左心室收缩不同步，通过2D-STI获得的旋转运动参数可以评价心肌同步运动。李晓燕等[11]采用2D-STI，以各节段达峰时间差与各节段达峰时间最大差值作为评价指标，发现未透析组各节段达峰时间差与达峰时间最大差值均较透析组显著延长，提示未透析患者同步性较透析者差。左心室纵向峰值应变离散度(peak strain dispersion, DPS)也可评价患者左心室同步性。黑晶晶等[5]比较透析患者及正常对照的左心室DPS，发现透析患者DPS高于正常对照组(P<0.001)，表明DPS可早期、定量评价左心室收缩同步性。

Lagies等[14]比较患者透析前后的数据，发现透析后16.7%(2/12)患者出现左心室同步性下降，25.0%(3/12)患者出现左心室旋转延迟，提示可能存在透析相关心肌缺血，而反复心肌缺血可引起心肌抑顿，增加心肌不可逆损伤及纤维化的风险。

5 2D-STI预测CKD患者的转归

5.1 预测全因死亡率 全因死亡率指一定时期内各种原因导致的总死亡人数与该人群同期平均人口数之比。左心室心肌应变对预测CKD患者全因死亡率有重要价值。Sung等[19]收集EF正常的透析患者，比较心肌肌钙蛋白T(cardiac troponin T, cTnT)和左心室整体纵向应变对患者死亡率的预测价值，发现cTnT与左心室整体纵向应变有较好的相关性(rs=0.44，P<0.001)，cTnT升高则与新发心肌抑顿有关；矫正临床数据后，cTnT每升高0.01 ng/ml和左心室整体纵向应变绝对值小于15%在预测全因死亡率的风险率分别是1.13和3.09，但两者间无明显相关性，提示对于预测全因死亡率，cTnT和左心室整体纵向应变是两个独立因素。Krishnasamy等[20]通过随访447例CKD患者，提出左心室纵向应变是CKD重要的预测指标，其他指标如血磷等也是影响应变的重要指标。Pressman等[21]对48名非洲裔美国人进行随访，发现左心室整体纵向应变与死亡率明显相关(危险比1.15)：左心室整体纵向应变每降低1%，死亡率增加15%；在包括临床危险因素的矫正模型中，左心室整体纵向应变仍有预测价值[95%CI(1.10,1.56)]；以此为标准，矫正年龄、性别及临床危险因素后，左心室整体纵向应变绝对值小于16%的患者死亡风险率为对照组的8.2倍。

5.2 预测心血管疾病发病率 一项纳入106例无心血管病史的CKD患者的队列研究[22]结果显示，左心室整体纵向应变与主动脉脉搏波速度是CKD患者心血管疾病发病率的独立预测因素之一，左心室整体纵向应变[危险比1.12,95%CI(1.02,1.29),P=0.041]和主动脉脉搏波速度[危险比1.31,95%CI(1.05，1.41),P=0.021]均有较好的预测价值，提示左心室整体纵向应变可成为预测心血管事件的亚临床指标。

5.3 预测室性心律失常 CKD患者合并室性心律失常时，植入式心律转复除颤器(implantable cardioverter defibrillator， ICD)可能对患者有益；但在CKD患者中，ICD相关并发症发生率也很高。对于CKD室性心律失常及心源性猝死风险，左心室机械指数及左心室纵向应变可能是新的预测指标。Hensen等[23]随访250例CKD患者(中位随访时间28个月，16～53个月)，16例出现心源性猝死或室性心律失常，左心室整体纵向应变[AUC=0.79,95%CI(0.68,0.89)]和左心室机械分数[AUC=0.71,95%CI(0.61,0.80)]有更高预测价值，而EF值的预测价值较低[(AUC=0.60,95%CI(0.41,0.78)]。

6 小结与展望

2D-STI在CKD患者中的应用尚处于初级阶段，仍有许多不足，如左心室心肌应变正常值尚无统一标准，对左心房、右心房、右心室心肌功能评价还不成熟，但左心室心肌应变在患者心血管风险分层管理中有很好的临床价值和前景，值得深入探索。