左心室压力应变曲线评估左心室充盈异常患者心肌做功

罗帅伟，申凯凯，柴玉娇，袁建军

(河南省人民医院超声科，河南 郑州 450003)

心力衰竭主要表现为心脏收缩及舒张功能障碍。心脏舒张功能障碍所致心力衰竭约占40%～50%，且患者心脏收缩功能多正常或接近正常[1]；相关疾病早期多表现为左心室充盈异常，导致左心室舒张功能障碍，至晚期方引起明显心脏收缩功能障碍。采用二维斑点追踪技术观察心室应变可定量评估左心室收缩功能，但心脏后负荷增加导致心肌应变能力降低，使其评估作用受限[2-7]。左心室压力应变曲线是在二维斑点追踪技术基础上结合左心室整体纵向应变(global longitudinal strain, GLS)与左心室压力变化相而来，为评估心肌收缩力、耗氧量和心脏做功关系的金标准[8-9]。本研究观察左心室压力应变曲线评估左心室充盈异常患者左心室心肌做功的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2019年3月—2020年7月85例于河南省人民医院就诊的左心室充盈异常患者，按左心室舒张期充盈方式[10]将其分为松弛性减退组、假性正常化组和限制性充盈异常组。松弛性减退组28例，男14例，女14例，年龄45～74岁，平均(55.5±7.9)岁；假性正常化组30例，男18例，女12例，年龄33～78岁，平均(53.9±9.8)岁；限制性充盈异常组27例，男15例，女12例，年龄36～71岁，平均(53.4±10.4)岁。另选取同期30名健康志愿者作为对照组，男17例，女13例，年龄25～69岁，平均(49.4±11.5)岁。本研究经院伦理委员会批准[(2019)伦审第(34)号]，检查前受试者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Vivid E95超声诊断仪，M5Sc-D心脏探头，频率1.5～4.6 MHz，帧频50～80帧/秒。嘱受试者左侧卧，同步连接胸前导联心电图，由1名具有5年以上工作经验的超声科医师行常规经胸超声心动图检查，并于胸骨旁左心室长轴切面测量左心室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic dimension, LVEDD)和左心房前后径(left atrium diameter，LAD)；之后采用脉冲多普勒于心尖四腔心切面获取二尖瓣口舒张早期峰值血流速度(E)和舒张晚期峰值血流速度(A)，据以计算E/A，再于组织多普勒显像模式下将脉冲多普勒取样框置于左心室侧壁二尖瓣环水平处，获得其舒张早期峰值速度(Ea)和晚期峰值速度(Aa)，据以计算Ea/Aa；之后以Biplane Simpson法测量左心室舒张末期容积(left ventricular end-diastolic volume, LVEDV)和左心室收缩末期容积(left ventricular end-systolic volume, LVESV)，计算左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)；以上参数均测量3次，取平均值。最后嘱患者吸气后屏气，采集左心室心尖四腔心切面、三腔心切面、两腔心切面和左心室乳头肌短轴切面连续5个动态心动周期图像，存储图像以待分析。

1.3 图像分析 由另2名具有5年以上工作经验的超声科医师将原始数据导入Echo PAC 203工作站，选择Q-Analysis模式，点击2D-Strain，分别于左心室心尖四腔心切面、三腔心切面及两腔心切面手动勾画心内膜，待软件自动生成环状ROI后，手动调整心内膜及心外膜；追踪满意后点击Approve，自动获得左心室相应切面的应变曲线，读取数据并记录左心室纵向峰值应变离散度(peak strain dispersion, PSD)和GLS；点击BE+TRACE中的Myocardial work，自动识别心尖三腔心切面主动脉瓣关闭时间，输入肱动脉血压值代替左心室腔内压力，获取左心室心肌整体无用功(global wasted work, GWW)、整体做功效率(global work efficiency, GWE)、整体有用功(global constructive work, GCW)及整体做功指数(global work index, GWI)。

1.4 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，采用单因素方差分析进行4组间总体比较，在满足正态分布、符合方差齐性的基础上采用SNK检验进行两两比较。以组内相关系数(intra-class correlation coefficient, ICC)检验观察者间和观察者内可重复性，ICC为0.8～1.0表明可重复性较好。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料 4组患者年龄、身高、体质量、体质量指数(body mass index, BMI)、心率及血压差异均无统计学意义(P均>0.05，表1)。

表1 左心室充盈异常患者与健康人一般资料比较(±s)

表1 左心室充盈异常患者与健康人一般资料比较(±s)

组别年龄(岁)身高(cm)体质量(kg)BMI(kg/m2)心率(次/分)收缩压(mmHg)舒张压(mmHg)松弛性减退组(n=28)55.50±7.93168.42±6.0563.39±5.0222.64±2.0468.32±7.66122.35±7.4171.78±4.96假性正常化组(n=30)53.90±9.79167.93±6.2064.53±5.7923.33±2.2669.80±6.11117.3±19.3771.80±5.35限制性充盈异常组(n=27)53.37±10.44168.40±6.1764.25±4.8423.22±2.0670.11±4.94121.51±7.3670.88±4.95对照组(n=30)49.36±11.54167.23±6.1164.46±5.7522.43±2.5267.73±6.84116.5±19.1071.40±4.19F值1.9820.2420.2721.1170.9001.1210.214P值0.1210.8670.8450.3450.4440.3440.887

2.2 常规超声心动图参数 对照组LVEDD、LVEDV、LVESV及LAD均低于、而LVEF高于假性正常化组和限制性充盈异常组(P均<0.05)；对照组E/A高于松弛性减退组且低于限制性充盈异常组(P均<0.05)，而Ea/Aa均高于其他3组(P均<0.05)。松弛性减退组LVEDD、LVEDV、LVESV、LAD、E/A均低于、而LVEF高于假性正常化组(P均<0.05)；松弛性减退组Ea/Aa低于限制性充盈异常组(P<0.05)；假性正常化组LVEDD、LVEDV、LVESV、LAD、E/A均低于、而LVEF高于限制性充盈异常组(P均<0.05)。见表2。

表2 左心室充盈异常患者与健康人常规超声心动图参数比较(±s)

表2 左心室充盈异常患者与健康人常规超声心动图参数比较(±s)

组别LVEDD(mm)LVEDV(ml)LVESV(ml)LVEF(%)LAD(mm)E/AEa/Aa松弛性减退组(n=28)44.25±2.27 100.75±4.46 32.50±2.78 65.64±4.08 29.46±3.14 0.69±0.14∗ 0.65±0.10∗假性正常化组(n=30)50.76±2.96∗#121.36±5.64∗#98.23±5.59∗#53.93±2.74∗#40.63±4.67∗#1.31±0.11#0.72±0.10∗限制性充盈异常组(n=27)64.48±4.38∗#▲200.37±9.17∗#▲124.55±4.61∗#▲33.48±3.14∗#▲47.96±5.42∗#▲3.33±0.56∗#▲0.86±0.30∗#对照组(n=30)43.50±2.6398.50±4.8430.26±3.6767.43±4.0329.27±3.501.33±0.111.32±0.14F值264.5961619.5483425.010538.315128.529430.089218.758P值<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

注：*：与对照组比较P<0.05；#：与松弛减退组比较P<0.05；▲：与假性正常化组比较P<0.05

2.3 心肌做功参数 对照组GWW低于、而GLS、GWI、GCW和GWE均高于松弛性减退组(P均<0.05)；松弛性减退组GWW低于、而GLS、GWI、GCW和GWE均高于假性正常化组(P均<0.05)；假性正常化组GWW低于、而GLS、GWI、GCW和GWE均高于限制性充盈异常组(P均<0.05)。见表3和图1。

表3 左心室充盈异常患者与健康人心肌做功参数比较(±s)

表3 左心室充盈异常患者与健康人心肌做功参数比较(±s)

组别GLS(%)GWI(mmHg%)GCW(mmHg%)GWW(mmHg%)GWE(%)松弛性减退组(n=28)-19.07±2.55∗ 1887.89±134.00∗ 1921.78±82.63∗ 56.03±5.53∗ 92.25±4.15∗假性正常化组(n=30)-14.73±1.99∗#1313.70±115.00∗#1419.70±112.49∗#122.30±14.47∗#85.46±3.28∗#限制性充盈异常组(n=27)-8.33±2.28∗#▲779.66±114.03∗#▲929.44±73.55∗#▲185.77±8.27∗#▲76.14±4.17∗#▲对照组(n=30)-20.26±1.992000.46±53.782140.30±112.3342.63±5.8298.26±5.10F值165.880767.656865.46822.168142.280P值<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

注：*：与对照组比较P<0.05；#：与松弛减退组比较P<0.05；▲：与假性正常化组比较P<0.05

图1 左心室压力-应变环评估左心室心肌做功参数 A.对照组；B.松弛性减退组；C.假性正常化组；D.限制性充盈异常组 (LVP：左心室内压强；Strain：左心室应变；ANT-SEPT：左心室前间隔；SEPT：左心室后间隔；INF：左心室下壁；POST：左心室下侧壁；LAT：左心室前侧壁；ANT：左心室前壁；Constructive Work：有用功；Wasted Work：无用功)

2.4 可重复性 医师间(ICC分别为0.943、0.955、0.953、0.941和0.953)及医师内(ICC分别为0.977、0.970、0.969、0.987和0.969)测量GCW、GWW、GWI、GWE和GLS结果的可重复性均较好。

3 讨论

左心室充盈模式改变系多种因素作用的结果。心肌做功参数敏感性高，可及早发现心肌收缩功能的微小变化[11]。左心室压力-应变环是逆时针形成的闭合环，反映二尖瓣关闭到开放期间左心室压力-应变环范围内的总工作量[12]。本研究以基于二维斑点追踪技术的左室压力应变曲线评估左心室充盈异常患者心肌做工，观察者内及观察者间可重复性均较好。

以往多认为松弛性减退阶段仅表现为舒张性心力衰竭[1]。本研究结果显示，松弛性减退阶段已出现左心室收缩和舒张功能下降，而假性正常化和限制性充盈异常阶段已出现病理性改变。分析原因，可能在于心功能下降早期，即松弛性减退阶段，仅舒张功能轻度减低[1]，舒张早期房室口压差减小，舒张晚期则无明显变化，使舒张早期左心室心肌运动速度低于舒张晚期；心功能下降中期，即假性正常化阶段，心肌收缩和舒张能力均下降，左心室射血量减少导致收缩末期心室内血容量增大，长期可引起左心室代偿性增大，左心房亦随之增大，导致舒张早期心室内压力较松弛性减退阶段减小，且左心房心肌细胞受损使其舒张晚期泵功能减弱，故血流速度减小；而在心功能下降晚期，即限制性充盈异常阶段，心肌细胞已严重受损并失去代偿能力，房室内径及容积明显增大，心功能明显减低，即舒张晚期左心房泵功能明显下降，此时心室主要依靠舒张早期的抽吸作用而充盈[13]。

本研究的主要不足：①样本量少；②以肱动脉血压代替左心室压力，难以避免误差；③仅对心肌整体做功作了评估。

综上所述，左心室压力应变曲线可通过分析左心室压力与心肌收缩功能之间的关系而评估左心室充盈异常患者心肌做功，具有较高临床价值。