斑点追踪分层应变评价尿毒症患者左心室心肌收缩功能的变化

徐立新 朱张茜 潘高云 尤利益 李选峰

尿毒症是慢性肾功能不全的终末状态，可对全身多个器官系统功能造成影响，其中，心血管疾病是尿毒症的主要并发症，发生率明显高于正常人群[1，2]。心脏猝死及心脏功能衰竭是尿毒症死亡的主要原因之一。有研究发现，在尿毒症患者心脏结构并未出现明显改变的早期阶段已存在心功能不全[3]。因此，及时准确的评估尿毒症患者心功能异常对临床诊治及改善预后尤为关键。斑点分层应变基于二维斑点追踪成像技术(2D-STI)，斑点追踪心内膜下、中层、心外膜下心肌应变，克服了组织多普勒技术角度依赖的局限性，定量评价左心室心肌功能变化。本研究旨在应用斑点追踪分层应变技术检测左心室射血分数正常的尿毒症患者左心室壁三层心肌局部及整体应变，评价该技术在尿毒症患者早期心脏功能改变中的应用价值。

对象与方法

1.研究对象：选取2016年6月～2017年7月在温州市人民医院确诊为尿毒症并未经血透及腹透治疗的患者75例，其中男性37例，女性38例，患者年龄30～68岁，平均年龄为48.83±10.72岁。根据2013年欧洲高血压分会(ESH)/欧洲心脏病学会(ESC)动脉高血压管理指南[4]将尿毒症患者分为两组：(1)左心室构型正常组(UA组)：LVMI 在正常范围内，LVMI≤115g/m2(男性) 或 LVMI≤95g/m2(女性)，其中男性17例，女性21例，患者年龄32～67岁，平均年龄48.76 ± 11.02岁。(2)左心室肥厚组 (UB组)：LVMI>115g/m2(男性)或 LVMI>95g/m2(女性)，其中男性20例，女性17例，患者年龄30～68岁，平均年龄47.98±10.78岁。入选标准为所有研究对象原发病均为慢性肾脏疾病，排除结缔组织病、糖尿病、高血压病等继发的肾脏疾病；血肌酐(Scr)>707μmol/L；左心室收缩功能正常(左心室射血分数>50%)；窦性心律。排除标准：心肌梗死、心脏瓣膜病、先天性心脏病、心包积液、心律失常，原发性心肌病等心脏病病史，并排除超声图像质量不标准病例。

另外选取同一时期健康志愿者35例为对照组(UN组)，经临床及超声、心电图等检查证实无心脏、肺部疾病，其中男性18例，女性17例，年龄31～67岁，平均年龄49.67±10.62岁。所有研究对象均在知情同意的情况下进行。

2.仪器与方法:采用GE Vivid E9 超声诊断设备，配备M5S二维超声探头[频率(1.7～3.3)MHz]。测量被检查者的身高、体重、心率及血压。嘱受检者左侧卧位，连接心电图，置M5S二维超声探头于受检者左胸前，测量收缩末期左心房内径(LAD)，标准左心室长轴切面M型超声条件下测量左心室舒张末期内径(LVIDd)、舒张末期室间隔厚度(IVSd)、舒张末期左心室后壁厚度(LVPWd)，然后分别计算左心室质量[LVM(g)]=1.04×[(LVEDd+LVPWd+IVSd)3-LVEDd3]-13.6；左心室质量指数(LVMI)=LVM/体表面积(BSA)。采用双平面Simpson法测量左心室射血分数(LVEF)。在组织多普勒(TDI)模式下获得二尖瓣瓣环在室间隔及侧壁处的收缩期S′波峰，取两者平均值，连续测量3次取S′平均值。在二维超声模式下，嘱患者呼吸后屏气，调整探头的角度和位置，获得清晰稳定的心尖二腔、三腔及四腔超声心动图像，同时储存连续的3个心动周期动态图像。进入EchoPac PC工作站，采用Qanalysis软件分析,手动描绘左心室心尖3个长轴切面的心内外膜面，适当调整感兴趣区域宽度，系统自动将左心室心肌分为内、中、外三层进行斑点追踪分析，并获取心肌层各个节段及整体纵向应变。

随机抽取20例受试者进行一致性检验，两名同职称的医生在同一时间段对同一患者进行检测分析，进行个体间的比较，同一名医生在2周后检测同一受检者，进行个体内的比较。

结 果

1.尿毒症患者与对照组临床资料比较：UA 组及UB 组与UN组比较，收缩压(SBP)、舒张压(DBP)及血清肌酐(SCr)升高，差异有统计学意义(P<0.05)；UB组与UA组比较，SBP、DBP及SCr升高，差异有统计学意义(P<0.05)；尿毒症患者与UN组年龄、身高、体重、体表面积及心率比较,差异无统计学意义(P<0.05，表1)。

表1 尿毒症患者与对照组临床资料比较

2.尿毒症患者与对照组常规超声心动图数据比较：与UN组比较，UA组S′值减低，差异有统计学意义(P<0.05)；与UA组及UN组比较，UB组IVSd、LVEDd、LVPWd、LVMI升高，S′值减低，差异有统计学意义(P<0.05)；UA组与UN组IVSd、LVEDd、LVPWd、LVMI、S′比较差异无统计学意义(P>0.05)；LAD、LVEF在3组间比较，差异无统计学意义(P>0.05，表2)。

表2 尿毒症患者与对照组常规超声心动图数据比较

3.尿毒症患者与对照组左心室纵向分层应变数据比较：UA组与UN组比较，内膜下心肌基底段、中间段、心尖段及整层心肌纵向应变(LS)减低，差异有统计学意义(P<0.05),中层及心外膜下心肌LS减低，但差异无统计学意义(P>0.05)；UB组与UA组及UN组比较，内膜下、中层、心外膜下各个节段及整层心肌LS均减低，差异有统计学意义(P<0.05)，详见表3、表4和图1。

表3 尿毒症患者与对照组左心室各节段纵向分层应变(LS%)数据比较

4.重复性分析结果：Bland-Altman分析显示观察者内心内膜下、中层、心外膜下心肌纵向应变平均差值分别为0.9%、0.0%、0.3%，95%CI为-2.5%～2.7%、-1.7%～1.8%、-1.6%～1.8%。观察者间内心内膜下、中层、心外膜下心肌纵向应变平均差值分别为0.3%、0.0%、0.2%，95%CI分别为-2.1%～2.6%、-2.2%～2.3%、-2.0%～2.0%。心肌各层纵向应变参数具有较好的重复性,详见图2、图3。

表4 尿毒症患者与对照组左心室整体纵向分层应变(LS%)数据比较

讨 论

尿毒症心肌病的主要病理生理改变是心脏的前后负荷加重以及机体在尿毒症环境下产生炎性因子、毒性物质、高磷血症等，引起心肌细胞损害，心肌肥厚，导致心肌功能失代偿，心脏衰竭，对疾病预后造成巨大影响[5,6]。因此，早期诊断尿毒症患者心功能改变，进行早期治疗，可降低尿毒症患者的心血管疾病并发症的发生率，对改善尿毒症预后意义重大。

图1 尿毒症左心室肥厚患者心尖二腔观左心室心内膜下、中层、外膜下心肌纵向应变

图2 不同观察者之间心内膜下、中层及心外膜下心肌纵向应变Bland-Altman分析图

图3 观察者内心内膜下、中层及心外膜下心肌纵向应变Bland-Altman分析图

二维斑点追踪成像技术(2D-STI)通过追踪运动的心肌回声斑点，定量分析心动周期内的心肌形变信息，并测量各个节段及各层心肌的应变，能够敏感地反映心肌收缩功能。基于2D-STI技术的左心室壁分层应变分析，能对高血压等疾病引起的心肌病变受累程度进行准确的评估[7～9]。既往研究发现，2D-STI与MRI在评价心肌梗死患者左心室局部及整体功能方面有良好的相关性[10]。

左心室壁由3层心肌纤维组成，即纵行的心内膜下心肌、环行的中层心肌及斜行的心外膜下心肌，3层心肌纤维呈螺旋形折叠排列，引起心脏复杂的收缩舒张活动：心脏长轴方向的纵向运动、短轴方向的环向、径向运动以及心脏扭转、旋转等。本研究发现，各组受试者左心室心肌纵向应变自心外膜下至心内膜下逐层升高。这与史静等[11]对正常成年人左心室分层应变研究结果相一致。造成这种现象可能与各层心肌在左心室腔内相对曲率半径不同产生不一致的心肌张力有关[12]。崔洪岩等[13]研究发现，心内外膜下心肌不同的运动幅度导致相对速度阶差及跨壁位移，这对维持正常的心脏收缩活动具有重要作用。

本研究结果显示，尿毒症左心室构型正常时，基底段、中间段、心尖段及心内膜下全层心肌纵向应变均较对照组减低，差异有统计学意义。位于心内膜下的纵行心肌纤维在心脏纵向收缩活动中发挥重要作用[14]。尿毒症患者水钠潴留，肾性血压升高，心脏的前后负荷压力增加，位于心内膜下的纵行心肌纤维最易受压力变化影响，心肌细胞拉长，心肌间质纤维化，导致心内膜下心肌缺血、缺氧。另外尿毒症血液中的毒性物质及低蛋白血症、糖代谢异常、贫血等并发症进一步加重心内膜下心肌微血管病变。因此，尿毒症患者心内膜下心肌纵向应变较早出现改变。本研究中3组受试者左心室射血分数差异无统计学意义，说明对左心室局部较轻微的收缩功能改变，反映整体心功能变化的常规的超声心动图指标并不敏感。但是，UA组及UB组在组织多普勒模式下获得的二尖瓣瓣环收缩期波峰S′值较对照组减低，差异有统计学意义。Daskalov等[15]研究表明，二尖瓣瓣环S′值在评价左心室纵向运动中具有较好的应用价值，重复性高。也有研究表明，二尖瓣瓣环S′值在因图像质量差而不能准确测量LVEF的患者中可作为单独预测左心室收缩功能的指标[16]。

随着病程的延长，尿毒症患者心脏前后负荷进一步加重，心脏循环阻力增加，心肌细胞外基质增宽，心肌纤维化加重，伴随着尿毒症相关的促肥大因子产生，导致左心室心肌肥厚，各层心肌纤维排列紊乱。增厚的左心室壁使单位面积的心肌内毛细血管量减少，加重了心肌微循环功能障碍，心内膜下、中层及心外膜下各层心肌血流灌注不足，引起心脏整体收缩功能不全，相应的各层心肌纵向应变减低[17]。本研究显示UB组与UA组及UN组比较，各层及各节段左心室纵向应变均减低。相关文献报道，多层的心肌纵向应变减低对预测左心室收缩功能减弱有重要意义[18～20]。

本项研究仍存在一定的局限性，研究的样本数量相对较少，斑点追踪分层应变技术对受试者采集图像质量要求高，需要较高的帧频及清晰度。

综上所述，在尿毒症患者左心室整体射血分数正常的情况下，斑点追踪分层应变能定量、准确评估左心室局部及整体心肌收缩功能变化，其中以心内膜下心肌纵向应变较敏感，为临床早期诊断尿毒症患者心功能异常提供依据，便于早期治疗改善预后。