超声心动图评价左束支区域起搏与右心室起搏对左心室收缩同步性的影响

宋爱萍，任骋，徐心纯，许红

1.苏州大学附属张家港医院超声科，江苏苏州 215600；2.苏州大学附属张家港医院心内科，江苏苏州 215600； *通讯作者宋爱萍 295829846@qq.com

传统的右心室起搏（right ventricular pacing，RVP）因长期异常的电激动顺序会引起左心室机械不同步[1]，使左心室收缩和舒张功能异常、心室重构、二尖瓣反流量增加，最终导致心力衰竭与心因性死亡风险[2]。希氏束起搏（His-bundle pacing，HBP）激动沿传导系统下传，其电激动顺序和心室同步性保持相对正常，是真正的生理性起搏[3-4]。然而，由于HBP 技术要求较高，操作较困难，且不适用于房室结下传导阻滞患者，因而在临床上推广受限。左束支区域起搏完全克服了以上两种起搏方式的缺陷，安全性高，其起搏方式接近于生理性起搏，临床应用前景广阔。本研究应用二维斑点追踪成像（two-dimensional speckle-tracking imaging，2D-STI）与组织多普勒（tissue Doppler imaging，TDI）对比分析左束支区域起搏（left bundle branch area pacing，LBBP）和RVP 对左心室收缩同步性的影响，探讨这两种技术在评价左心室收缩同步性中的应用价值，为LBBP 的临床应用提供更好的评价依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2018年4月—2019年8月有心室起搏指征并于苏州大学附属张家港医院心内科行永久性心脏起搏器植入术的67例患者，男36例，女31例；年龄36～85岁，平均（66±16）岁，美国纽约心脏协会心功能分级均为Ⅱ级，36例接受LBBP 起搏方式治疗，其中病态窦房结综合征9例，二、三度房室传导阻滞27例；31例接受RVP 起搏方式治疗，其中病态窦房结综合征9例，二、三度房室传导阻滞22例。排除标准：先天性心脏病、严重瓣膜病、心肌病、透声差以致无法获得满意图像而影响分析的患者。本研究经医院伦理委员会同意（批准号2015011），所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 LBBP 手术所用的起搏电极导线为美敦力3830 His 主动导线，是LBBP 专用电极导线，可穿过室间隔并能旋至左束支区域；RVP 手术起搏导线5076 型电极，其头端置于中位或中低位右室间隔面。采用GE Vivid E 95 型彩色多普勒超声仪、M5Sc探头，频率1.7～3.5 MHz，配有EchoPAC 脱机软件。

所有患者术前、术后3个月分别检测12 导联心电图及常规超声心动图，QRS 时限＞120 ms 判定心电图异常，术后应用2D-STI和TDI 评价左心室收缩同步性。将受检者连接同步心电图，平稳呼吸，依次存取连续3个心动周期心尖四腔、三腔、二腔观二维和TDI 图以及胸骨旁左心室乳头肌水平短轴观二维图，二维帧频＞46帧/s，所有图像均由同一名经验丰富的超声医师采集并分析，其中自动功能成像是根据2DSTI 原理设计开发的最新临床应用软件包，在提高清晰二维图像的同时，提升了斑点追踪技术的准确性和重复性，该技术可以自动定量分析经胸采集的原始数据。

常规超声心动图参数：胸骨旁左心室长轴观测量左心房内径（left atrial diameter，LAd）、左心室舒张末期内径（left ventricular end-diastolic diameter，LVDd）与收缩末期内径（left ventricular end-systolic diameter，LVSd），用M 型超声测量室间隔与左心室后壁达最大位移点的时间差（septal-to-posterior wall motion delay，SPWMD）；取心尖切面采用双平面Simpson 法测量左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）；于心尖五腔观测量QRS 波起始至主动脉频谱起始的时间[即左心室射血前时间（left ventricular pre-ejection time，LVPT）]及主动脉频谱起始至结束时间[即主动脉瓣关闭时间（aortic valve closing-time，AVC）]。

2D-STI 参数：依次选取心尖三腔、四腔及二腔观，启动自动功能成像，软件对心内膜进行自动描记，必要时可手动调整心内膜描记曲线，即可获得左心室17 节段心肌的应变-时间曲线、牛眼图及峰值应变离散度（peak strain dispersion，PSD），牛眼图可直观显示各节段纵向应变达峰时间，并获得最大差值（Tls-Dif）；将左心室乳头肌水平短轴观拷至GE EchoPAC工作站，应用工作站Q-Analysis 中的2D-Strain 进行图像分析，软件自动生成6 节段心肌的应变-时间曲线，测量QRS 波起始至各节段径向应变达峰时间，计算其标准差（Trs-SD）及前间隔与左心室后壁收缩期径向应变达峰时间差（Tas-post）。Suffoletto 等[5]研究提出Tas-post＞130 ms 可作为左心室收缩不同步标准。本研究应用2D-STI 评价左心室收缩不同步的判断截点值采用上述标准。

TDI 参数：依次选取心尖四腔、二腔及三腔观TDI图，利用组织多普勒同步成像（TSI），每个切面取4个取样点，即可直接以牛眼图的形式显示12个取样点的心肌组织速度达峰时间（图1），由此获得12 节段达峰时间标准差（Ts-SD）及最大差值（Ts-Dif）。Yu 等[6]将左心室12 节段心肌收缩达峰时间标准差定义为左心室不同步指数（Yu 指数，即Ts-SD＞32.6 ms），本研究亦将Ts-SD＞32.6 ms 作为左心室收缩不同步指标。

图1 女，69岁，病态窦房结综合征。TSI 以牛眼图显示行LBBP 术后3个月左心室12个取样点的心肌组织速度达峰时间

1.3 统计学方法 采用SPSS 19.0 软件，正态分布的计量资料以x ±s表示，组间比较采用独立样本t检验；计数资料组间比较采用χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 LBBP组与RVP组术前资料及常规超声心动图参数比较 LBBP组男性比例高于RVP组（P=0.012），两组患者年龄、体表面积、QRS 时限、LVDd、LVSd、LVEF、LVPT 及SPWMD 差异均无统计学意义（P均＞0.05，表1）。

2.2 LBBP组与RVP组术后3个月QRS 时限及常规超声心动图参数比较 与RVP组比较，LBBP组QRS时限及LVPT 均较短（P均＜0.05），LVDd、LVSd 及LVEF 比较，差异均无统计学意义（P均＞0.05，表2）。

表1 LBBP组与RVP组术前基本资料及常规超声心动图参数比较

表2 LBBP组与RVP组术后超声常规参数及左心室收缩同步性参数比较（x ±s）

2.3 LBBP组与RVP组术后3个月左心室收缩同步性参数比较 与RVP组比较，LBBP组Tls-Dif、PSD、Trs-SD、Tas-post、Ts-Dif 及Ts-SD 均较短（P均＜0.05，表2）。LBBP组与RVP组术后左心室17 节段纵向应变-时间曲线及应变达峰时间牛眼图差异明显，LBBP组各节段应变达峰时间比较集中，曲线走势比较一致，牛眼图颜色差异不大，呈绿色或黄绿色（接近于正常值），而RVP组各节段应变达峰时间较分散，曲线形态变化紊乱，牛眼图颜色杂乱，绿色明显减少，部分甚至呈红色（图2～4）。

图2 女，62岁，三度房室传导阻滞。行LBBP 术后3个月左心室17 节段纵向应变-时间曲线及牛眼图

图3 男，70岁，病态窦房结综合征。行RVP 术后3个月左心室17 节段纵向应变-时间曲线及牛眼图

图4 男，68岁，间歇性三度房室传导阻滞合并左束支传导阻滞。LBBP 起搏术前与术后左心室收缩期纵向应变达峰时间比较，术前左心室17 节段收缩期纵向应变达峰时间牛眼图显示左心室内收缩不同步（A），B为LBBP 起搏术后（3 min）左心室17 节段收缩期纵向应变达峰时间牛眼图，显示左心室内收缩趋向于同步

2.4 2D-STI 与TDI检测左心室收缩同步性的差异以Tas-post＞130 ms、Ts-SD＞32.6 ms 作为左心室收缩不同步的检测标准，LBBP组术后，2D-STI 评价左心室收缩同步性的检出率为72%（26/36），高于TDI 的58%（21/36，P＜0.05）。RVP组术后，2D-STI 评价左心室收缩不同步的检出率为84%（26/31），高于TDI的65%（20/31，P＜0.05）。

3 讨论

左束支主干粗短呈扁带状，其分支呈扇形分布在室间隔左心室心内膜下，此特点为左束支起搏奠定了解剖学基础，且左束支起搏专用电极导线性能较好，因而左束支起搏操作相对简单、成功率高，在目前起搏领域中，LBBP 已成为新的研究热点[7-8]。

正常情况下，心脏电传导是由窦房结发放冲动，沿结间束传导至左、右心房，随后传至房室结，最后通过希氏束向左、右束支及浦肯野纤维网快速传导至左、右心室，从而引起电-机械耦联反应，心室一致性收缩。由于LBBP 直接激动希氏-浦肯野传导系统，因而产生了最接近生理状态的电传导。心电图检查最常用于评价心脏电活动，早期临床研究通常以QRS＞120 ms作为心室不同步运动的标志，本研究观察到，同在心室起搏动状态下，LBBP组QRS 波时限明显小于RVP组（P＜0.05），表明在电活动同步性方面，LBBP组明显优于RVP组。后续研究发现部分心力衰竭患者尽管QRS 时限较窄，但也存在心室不同步[9]；Yu 等[10]研究发现74%的QRS 波时限增宽的慢性心力衰竭患者存在左心室不同步，而51%的QRS 波时限正常的慢性心力衰竭患者存在左心室内不同步。以上研究均表明心脏的电不同步与机械不同步并不完全一致。Molhoek 等[11]研究表明，QRS 波时限主要反映心肌电的不同步，仅是左心室收缩不同步的间接指标，而机械不同步才是左心室收缩不同步的直接指标。

评价心脏机械收缩同步性最常用的方法是超声心动图，LBBP 作为一种新开创的生理性起搏方式，尚处于初始阶段，目前国内对于其研究在国际上处于领先地位，主要是研究其临床可行性与安全性[12-13]，而应用超声成像对比分析LBBP 与RVP 不同起搏状态下对左心室收缩同步性的影响鲜有报道。TDI、STI及三维超声心动图等超声新技术以其快速、无创性、可定量及可重复性等优点，成为评价左心室机械收缩同步性的重要方法，并在研究左心室同步性方面取得了很大的进步。因此，应用超声心动图研究LBBP 起搏术后左心室收缩同步性具有重要的临床价值。

在评价心室机械收缩同步性方面，目前缺乏公认的“金标准”。2D-STI和TDI 均可定量评价左心室收缩同步性，但各有优缺点，本研究采用这两种常用的超声技术，以求能够比较客观、准确地评价不同起搏方式对左心室收缩同步性的影响。MRI和三维超声心动图已显示在描述左心室不同步方面，心肌短轴的径向运动不同步比长轴运动不同步更敏感，短轴上的动力学变化是左心室运动不同步的重要影响因素[14]。因此，本研究以径向应变的相关参数作为评价左心室收缩不同步的标准。

本研究结果显示，常规超声心动图参数中仅LVPT在LBBP 与RVP 间差异显著，前者的LVPT 明显小于后者（P＜0.05）。LVPT是左心室收缩开始延迟的指标，反映了左心室整体不同步的程度，Schmidt 等[15]证实，右心室起搏和左束支阻滞患者中，LVPT 延长。本研究结果表明，LBBP 起搏状态下左心室整体收缩同步性优于RVP，提示RVP 可引起左心室整体收缩延迟，与以往研究结果相符。本研究显示，LBBP 术后组2DSTI和TDI 各项左心室收缩同步性参数均明显小于RVP 术后组，表明LBBP 起搏状态下左心室收缩同步性优于RVP 起搏术后，表明LBBP 可以有效地改善或保留左心室收缩同步性；RVP 起搏术后Tas-post 与Ts-SD 的均值均超过本研究指定的截点值（即Taspost＞130 ms、Ts-SD＞32.6 ms），而LBBP 起搏术后Tas-post 与Ts-SD 的均值均小于该截点值（即Taspost＜130 ms、Ts-SD＜32.6 ms），表明LBBP 不仅能改善左心室收缩同步性，而且可使左心室收缩同步性达到良好的一致性，LBBP是一种接近生理性的起搏方式，而RVP 可能引起左心室收缩不同步。Hou 等[16]研究显示，LBBP 优于RVP，可获得与HBP 相同的左心室内同步性，与本研究结果相符。

此外，本研究将Tas-post≥130 ms、Ts-SD≥32.6 ms作为左心室收缩不同步标准分别检测LBBP组的同步性与RVP组的不同步性，结果表明两种技术均能定量评价左心室收缩同步性，但2D-STI 较TDI 更有优势，其原因为：①TDI 仅能取室壁各节段中的某个点，而2D-STI 可覆盖整个室壁，分析范围扩大，故能较全面地分析心室壁各节段的心肌应变；②TDI 不能识别心肌的被动运动和主动运动，因瘢痕心肌受到周围组织的牵拉可做被动运动，采用TDI 难以检测其真正的机械收缩同步性，而2D-STI 能测量心肌的变形能力，可以鉴别瘢痕心肌和活性心肌[17]。

本研究应用常规超声心动图、TDI 及2D-STI 对比评价LBBP 与RVP 两种不同的起搏方式对左心室收缩同步性的影响，常规超声心动图中仅LVPT 可证实LBBP 的左心室整体收缩同步性优于RVP，而2DSTI 与TDI 的所有同步性参数比较结果均表明LBBP的同步性优于RVP，证实LBBP是一种接近于生理性起搏方式，可以改善或保留左心室收缩同步性，对保持心功能的稳定具有重要的临床意义。

本研究的局限性在于样本量相对较小，且本研究仅应用2D-STI 与TDI 对比分析LBBP 和RVP 术后3个月的左心室收缩同步性，且2D-STI 也存在一定的缺陷而造成数据分析偏差等。在后期研究中，还需扩大样本量及延长随访时间，深入研究超声新技术对心脏机械收缩同步性的评估，以便更加全面客观地评价LBBP 的临床疗效。

总之，LBBP 起搏状态下左心室收缩同步性优于RVP，2D-STI 对左心室收缩同步性的检出率高于TDI，而2D-STI 参数PSD 操作简捷方便，且重复性较好，在起搏器植入术后患者随访中评价左心室收缩同步性的改变具有一定的优势，值得推广。