运动负荷斑点追踪成像对非梗阻性肥厚型心肌病左心室功能的评价

李颖，赵含章，李静，丁明岩，冀威，矫妮，朱芳

辽宁省人民医院心功能科，辽宁沈阳 110016；*通讯作者 朱芳 zfmoon@126.com

肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy，HCM）是一种常见的由基因突变引起的常染色体显性遗传性疾病，常发生不良事件，以家族性猝死史、晕厥史、室性心动过速、严重的心室肥厚、左心室流出道梗阻和运动期间血压升高为主[1]。尽管运动负荷超声在HCM 中应用广泛，目前主要用于评价左心室流出道是否存在梗阻，运动超声心动图在HCM 中的具体应用有待于进一步探讨。既往研究显示与发生过不良事件的HCM 患者相比，未出现不良事件的患者运动负荷过程中出现室壁运动减低的比例明显减小（31.5%比5.9%）[2]。既往研究显示HCM 患者静息状态下左心室纵向应变（left ventricular global longitudinal strain，LVGLS）、左心室应变率（left ventricular strain rate，LVSR）均减低[3-4]，但缺少运动负荷状态下对HCM 患者的研究。本研究主要应用运动负荷超声心动图评价非梗阻性HCM 患者运动前后左心室功能变化，探讨非梗阻性HCM 患者运动负荷状态下左心室适应性改变能力。

1 资料与方法

1.1 研究对象 纳入2017年12月—2019年4月就诊于辽宁省人民医院门诊或住院的43 例非梗阻性HCM患者，其中40 例完成负荷试验，3 例由于疲劳而终止运动。完成运动的40 例患者中有2 例因运动后发生左心室流出道梗阻被排除。最终纳入38例非梗阻性HCM患者，静息状态下和运动负荷后左心室流出的收缩期压差（left ventricular outflow systolic pressure，LVOTG）<30 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）。选取43 名性别、年龄与HCM 组相匹配的健康体检者作为对照组（表1），经详细询问病史、体格检查、X 线、心电图及超声心动图检查后无异常，并对本研究知情同意。纳入标准参照HCM 诊断标准[1]：①存在任何心肌厚度>15 mm的节段；②血压正常者室间隔厚度/后壁厚度>1.3；③高血压患者室间隔厚度/后壁厚度>1.5 明确诊断；④静息及运动状态下LVOTG<30 mmHg。排除标准：①室间隔切除术或酒精消融术后；②血压>180/100 mmHg；③有明确运动诱发恶性心律失常史；④其他原因导致的不能接受运动的情况。本研究经我院医学伦理委员会批准，所有患者均告知此项检查的必要性及风险，并签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 使用Philips EPIQ 7C 型彩色多普勒超声诊断仪配有（S5-1 相控阵探头，频率1～5 MHz，QLab 10.5 工作站）、Philips 3017 Full Vision Drive 运动踏车仪同时连接Mindray Bene View T8 心电监护仪监测血压、心电图和血氧饱和度。检查前3 h 禁食，24 h 内未服用影响心率的药物。

1.2.1 静息状态下超声参数采集 患者取左侧卧位，平静呼吸同步连接肢体导联心电图，首先于静息状态下按照美国超声心动图学会指南标准[5]常规超声模式下留存图像。常规测量超声心动图各参数，采集标准心尖四腔、二腔、三腔观切面和左心短轴观以及二尖瓣水平、乳头肌水平、心尖水平二维灰阶动态图像3 个完整心动周期以原始数据储存至移动硬盘以备脱机分析。测量二维参数室间隔厚度（interventricular septum thickness，IVST）、左心室后壁厚度（left ventricular posterior wall thickness，LVPWT）、左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）、二尖瓣舒张早期血流速度E 峰（early diastolic mitral inflow velocity，E）、二尖瓣舒张晚期血流速度A 峰（late diastolic mitral inflow velocity，A）计算E/A，左心室流出道收缩期压差（LVOTG），组织多普勒分别测得左心室侧壁运动速度（lateral velocities e’，Lat e’）和室间隔运动速度（septal velocities e’，Sep e’）计算平均e’，同时得出E/e’。所有数字图像导入工作站后应用自动成像分析软件获得参数，软件自动追踪心内膜边界，手动调节ROI 使其刚好包绕左心室心肌。于心尖三腔观心、四腔观心、两腔观心获得LVGLS 和LVSR，左心室圆周应变（left ventricular circumferential strain，LVGCS）由二尖瓣短轴水平、乳头肌短轴水平和心尖短轴水平测量的参数取平均值。

1.2.2 运动试验方案 采用改良Bruce 方案目标心率达到亚极量后即停止运动，亚极量Bruce 方案目标心率=（220－年龄）×85%。为确保患者安全，运动终止指征如下：①无法忍受的症状；②严重的肌肉疲劳；③高血压>220/120 mmHg；④症状性低血压（血压降低>40 mmHg）；⑤心律失常（室上性心动过速、心房颤动、频发复杂的室性异位节律）；⑥外周血氧饱和度降低至<85%；在一切安全的情况下鼓励患者尽可能坚持运动达到目标心率。

1.2.3 运动后即刻超声参数采集 运动终止后患者取左侧卧位，遵照2017年负荷超声心动图规范化操作指南[6]，运动后60 s 内躺在检查床上，采集峰值状态心尖四腔、三腔、二腔观切面，短轴采集峰值状态下二尖瓣水平、腱索水平和心尖水平二维灰阶动态图各3 个完整的心动周期，以原始数据储存至移动硬盘以备脱机分析，同时记录峰值期心电图及血压信息，询问患者症状。

所有数字图像导入工作站后应用自动成像分析软件分别选择心尖三腔、四腔、二腔观切面以及二尖瓣短轴、腱索短轴和心尖短轴切面二维动态灰阶图像，系统自动绘制感兴趣区域生成沿左心室心内膜、心外膜走行的环状虚线，并生成时间曲线和牛眼图（图1、2）。将时间曲线的原始数据导出到Excel 表格，依照已确定心动周期各时相的时间分别对LVGLS、LVSR、LVGCS 取平均值。为了降低STI 技术测量上的变异性，每个病例均由2 位经验丰富的临床医师独立分析参数，最终获得左心室收缩功能参数LVGLS、LVSR、LVGCS 的平均值。

图1 HNOCM 患者运动后心尖四腔切面左心室纵向应变时间曲线

图2 HNOCM 患者运动后牛眼图

1.3 统计学方法 采用SPSS 25.0 及MedCalc 19.1.3软件进行数据分析。正态分布的连续资料采用表示，对照组和HCM 组比较采用独立样本t检验。采用Bland-Altman 分析评价不同研究人员之间的一致性，并计算静息期和峰值期LVGLS、LVSR、LVGCS的95%CI。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料 运动负荷试验期间所有患者均无晕厥、严重心律失常、心脏骤停、急性心力衰竭以及胸痛等心血管事件发生。两组受检者均成功采集二维斑点追踪成像图像。两组受检者年龄、性别、血压、心率等比较，差异无统计学意义（均P>0.05，表1）。

2.2 静息期左心室结构和功能参数 与对照组比较，HCM 组IVS、LVPW、IVS/LVPW、E/e’较高，Lat e’、Sep e’和E/A 较低（均P<0.05，表1）；两组E、A、LVOTG 和LVEF 比较，差异均无统计学意义（均P>0.05，表1）。

2.3 运动后左心室收缩储备参数 与对照组比较，HCM 组静息期LVGLS、LVSR，峰值期LVGLS、LVSR 较低，差异均有统计学意义（均P<0.05，表2）；与对照组比较，HCM 组静息期LVGCS、峰值期LVGCS 较高（均P<0.05，表2）。与对照组比较，HCM 组LVGLS 变化率、LVSR 变化率及LVGCS 变化率均较低（P<0.05，表2）。

2.4 不同观察者间斑点追踪分析的一致性 静息期LVGLS、峰值期LVGLS 的95%CI分别为（-0.07，0.18）、（-0.27，-0.09）；静息期LVSR、峰值期LVSR的95%CI分别为（-0.015，0.005）、（-0.028，0.006）；静息期LVGCS、峰值期LVGCS 的95%CI分别为（-0.04，0.23）、（-0.27，-0.09），静息期LVGLS、峰值期LVGLS 分别有2.5%（2/81）、6.2%（5/81）的点在95%CI外；静息期LVSR、峰值期LVSR 分别有1.2%（1/81）、6.2%（5/81）的点在95%CI外；静息期LVGCS、峰值期LVGCS 分别有2.5%（2/81）、4.9%（4/81）的点在95%CI外（图3）。

表1 对照组与HCM 组基本资料及常规超声参数比较（±s）

表1 对照组与HCM 组基本资料及常规超声参数比较（±s）

注：IVST 为室间隔厚度，LVPWT 为左心室后壁厚度，E、A 分别为二尖瓣舒张早期、晚期血流速度，LVOTG 为左心室流出道收缩期压差，Lat e’为左心室侧壁收缩期运动速度，Sep e’为室间隔收缩期运动速度，LVEF 为左心室射血分数

分组例数男性年龄心率收缩压舒张压IVST LVPWT IVST（例）（岁）（次/min）（mmHg）（mmHg）（mm）（mm）/LVPWT对照组 43 29 55.88±5.45 79.6±6.1 116.3±10.1 74.8±7.1 9.6±0.7 8.9±0.7 1.10±0.04 1.90±0.31 t/χ2 值 0.88 1.49 -1.42 0.23 -0.27 -25.72 -5.34 -17.77 HCM 组38 21 54.08±5.32 81.4±5.3 115.8±11.3 75.2±7.8 19.0±2.3 10.1±1.2 P 值0.38 0.14 0.16 0.82 0.79＜0.05＜0.05＜0.05分组E A E/A LVOTG Lat e’Sep e’E/e’LVEF（cm/s）（cm/s）（mmHg）（cm/s）（cm/s）（%）对照组 58.12±8.91 68.56±7.12 0.85±0.14 6.9±1.1 13.87±1.45 9.76±1.24 7.99±2.61 63.90±0.04 64.50±0.02 t 值 -2.12 -9.66 4.02 -2.18 5.09 6.78 -2.73 -0.89 HCM 组62.45±7.78 73.74±6.98 0.74±0.09 7.4±1.2 10.98±1.67 7.65±1.35 9.33±1.65 P 值0.11 0.65＜0.05 0.15＜0.05＜0.05＜0.05 0.37

表2 对照组和HCM 组左心室收缩功能参数变化比较（±s）

表2 对照组和HCM 组左心室收缩功能参数变化比较（±s）

注：LVGLS 为左心室纵向应变，LVSR 为左心室应变率，LVGCS 为左心室圆周应变；左心室变化率=（峰值期－静息期）/峰值期，即运动前后左心室收缩功能的绝对变化值

分组例数LVGLS（%）LVSR（/S）LVGCS（%）静息期峰值期变化率静息期峰值期变化率静息期峰值期变化率对照组 43 -21.92±1.39-28.52±1.47 22.96±5.78-1.21±1.11-1.74±0.15 29.91±7.07-20.91±2.07-26.62±1.38 21.37±7.69 HCM 组38-17.19-18.78 8.33-0.95 1.15 16.94-23.45-28.15 16.46±8.08 t 值 -13.94 -26.45 12.39 -3.29 -5.42 2.16 5.42 4.04 2.91±1.66±1.83±4.69±0.15±0.18±9.59±2.15±2.01 P 值＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05

图3 Bland-Altman 分析观察者间静息期和峰值期左心室收缩功能参数的一致性

3 讨论

本研究结果发现，运动后与对照组比较，HCM 组静息期LVGLS、峰值期LVGLS、LVGLS 变化率、静息期LVSR、峰值期LVSR、LVSR 变化率及LVGCS变化率较低，表明HCM 患者较正常人的收缩储备功能明显减少，与Pozios 等[7]的研究结果相符。Wu 等[8]研究显示HCM 患者运动能力下降主要与左心室力学和功能储备受损有关，峰值期LVGLS 与运动能力相关是预测HCM 患者运动能力下降的最佳参考值。本研究进一步证明，即使在无左心室流出梗阻的HCM 患者中，尽管LVEF 在正常范围内，但与对照组比较，HCM 患者运动后左心室机械储备明显减低，由此认为HCM 患者运动后由于左心室形变能力减低而导致左心室适应性改变能力减低，也是导致其运动耐量减低等一系列临床症状的原因之一。

Maron 等[9]研究显示，通常HCM 患者均存在左心室功能障碍，这可导致心律失常或心力衰竭等心血管事件的发生。本研究结果显示与对照组比较，HCM患者静息期LVEF 无差异，LVGLS 和LVSR 减低，而LVGCS 升高，运动后的变化率均较低。本研究进一步证实LVEF 对HCM 患者左心室收缩功能的评价存在一定的限制，而LVGLS、LVSR 和LVGCS 可准确反映HCM 患者左心室心肌收缩功能。主要是因为存在心肌肥厚时，左心室容积通常减小径向收缩代偿性增加，尽管每搏输出量减少，纵向收缩减低但LVEF一般正常或增高，认为无论在静息期还是峰值期，HCM 患者LVGCS 增加是左心室肥厚的自我保护机制，可维持左心室正常的LVEF 也是LVGLS 损伤的代偿反应，与Badran 等[10]的研究结论一致。因此，HCM 患者静息状态下LVGCS 增加，以弥补LVGLS的减低[11]。然而正如本研究所示，由于运动过程中发生失代偿从而导致左心室收缩储备功能受损使其运动耐量减低。

既往研究结果显示，在监测心率、血压和血氧饱和度的情况下运动负荷超声心动图在评价HCM 患者左心室收缩功能方面安全可靠，不会导致心血管疾病的发生[12-14]。Olivotto 等[15]通过对243 例HCM 患者研究显示运动负荷超声可准确、安全地评估其左心室功能；近年也有研究显示运动负荷超声在评价HCM患者左心室收缩功能和预后价值方面安全有效，临床上已成为HCM 无创评估的一个完整而有力的组成部分，并在决策患者治疗方法方面发挥重要作用[16]。

总之，运动负荷超声心动图作为一项安全可靠的检查方法，可准确评价非梗阻性HCM 患者左心室结构和功能，运动负荷超声结合二维斑点追踪成像为非梗阻型HCM 患者左心室功能的评估提供了新方法，对非梗阻型HCM 患者运动耐量评估有重要参考价值。