超声二维斑点追踪成像技术对尿毒症患者心室动脉偶联情况的评估价值

王小燕，朱雪峰，陆赵阳，昝玲娟，徐斌△，陈鑫

尿毒症是慢性肾衰竭的终末阶段，其发病可累及全身各个脏器，其中首要死亡原因是不良心血管事件［1］。心室动脉偶联（ventricular-arterial coupling，VAC）是指心脏功能与外周血管功能之间相互匹配的关系。即使在病理状态下，VAC仍能让心脏为外周器官提供充足的血液。因此，临床对尿毒症患者VAC功能的评估至关重要［2］。VAC的指标计算较为复杂，限制了其在临床广泛应用，故有必要挖掘一种新的检查方法来评估尿毒症患者的VAC情况。二维斑点追踪成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2DSTI）作为一种无创性检查技术，可客观评估和定量分析心肌收缩功能，临床操作简便［3-4］。本研究通过观察尿毒症患者的VAC和2DSTI的特点来探讨2DSTI对VAC的评估价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选取2016年1月—2018年12月在苏州市第九人民医院肾内科就诊的尿毒症患者96例，男50例，女46例，年龄18～65岁，平均（48.6±11.6）岁。所有患者依据左心室射血分数（LVEF）分为LVEF正常组（≥0.55，48例），LVEF下降组（＜0.55，48例）。排除合并心脏瓣膜病、冠心病、肥厚性心肌病、先天性心脏病等患者。所有尿毒症患者在血液透析前接受2DSTI评估。另选取45例无肾脏疾病和心血管疾病的健康志愿者作为健康对照组。病例组和健康对照组均有常规体格检查、超声心动图和心电图检查结果。本研究获医院伦理委员会批准，所有研究对象均签署知情同意书。

1.2 超声心动图检查 采用GE E95超声检查仪（配备S5-1心脏超声探头，频率5 MHz）检查。患者取左侧卧位，测量左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心室收缩末期内径（LVESD）、左心室后壁厚度（LVPWT）、室间隔厚度（IVST）、左心室短轴缩短率（LVFS）。上述参数用于计算左心室质量指数（LVMI）和室壁相对厚度（RWT）［4］。采用双平面Simpson法在心尖四腔和两腔测量左心室舒张末期容积（LVEDV）、左心室收缩末期容积（LVESV）、每搏输出量（SV）和LVEF，计算心输出量（CO）和心脏指数（CI）。CO=SV×心率（HR）；CI=CO∕体表面积。所有参数均测量3次后取平均值。

1.3 VAC定量分析 有效动脉弹性（Ea）=收缩末期压（ESP）∕SV，ESP=收缩压×0.9。左心室收缩末期弹性（Ees）=ESP∕（LVESV-V0）≈ESP∕LVESV，其中V0是左心室压力为0时左心室容积。VAC=Ea∕Ees。每搏功（SW）=ESP×SV；心率血压乘积（RPP）=HR×收缩压（SBP）；外周血管阻力指数（SVRI）=平均动脉压（MAP）×80∕CI［5］。

1.4 2DSTI分析 使用Qlab 8.0图像分析工作站进行应变分析。采集心尖四腔、心尖三腔、心尖两腔的二维动态图像（帧频＞60帧∕s）。首先分析左心室心尖四腔图像，选择3个点进行分析。软件自动勾画心内膜和心外膜轮廓以生成兴趣区（ROI）。手动调整ROI以与心肌厚度一致［6］。根据美国超声心动图学会（ASE）推荐的17节段划分左心室，系统自动生成5或6节段的纵向应变值（LS）。使用相同的方法分析心尖两腔和心尖三腔中图像数据，得到左心室所有节段的LS的牛眼图。计算心底部（BA）、乳头肌（PM）、心尖部（AP）的平均LS，即LSBA、LSPM、LSAP。

1.5 统计学方法 采用SPSS 20.0软件进行数据分析。计量资料以均数±标准差（±s）表示，多组间均数比较采用单因素方差分析，组间多重比较采用LSD-t法。采用Pearson相关系数评估ROI变量之间的相关性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组研究对象一般资料比较 与健康对照组比较，尿毒症患者（LVEF正常组和LVEF下降组）SBP、MAP、HR均升高（P＜0.01）。3组年龄、性别、体质量指数（BMI）差异无统计学意义，见表1。

Tab.1 Comparison of general data between the three groups表1 3组研究对象一般资料比较 （±s）

Tab.1 Comparison of general data between the three groups表1 3组研究对象一般资料比较 （±s）

**P＜0.01；a与健康对照组相比，P＜0.05；1 mmHg=0.133 kPa

组别健康对照组LVEF正常组LVEF下降组F或χ2 n 454848年龄（岁）44.12±10.3447.21±11.7749.13±14.651.914性别（男∕女）23∕2225∕2325∕230.012 BMI（kg∕m2）22.43±2.1721.54±3.7521.45±2.761.518组别健康对照组LVEF正常组LVEF下降组F或χ2 SBP（mmHg）127.34±17.15149.45±22.66a 152.43±24.12a 18.524**MAP（mmHg）96.34±13.71109.65±16.18a 110.33±18.43a 10.143**HR（次∕min）79.12±9.4583.72±7.63a 84.43±8.76a 5.134**

2.2 3组常规超声心动图检查参数和LS比较 与健康对照组和LVEF正常组比较，LVEF下降组LVEDV、LVESV、LVMI升高，LVFS、LSBA、LSPM和LSAP降低（P＜0.01）。与健康对照组比较，LVEF正常组RWT、LVMI升高，LSBA、LSPM、LSAP降低（P＜0.01）。3组间SV、CO、CI比较差异无统计学意义。见表2、图1。

2.3 3组VAC指标比较 与健康对照组和LVEF正常组比较，LVEF下降组Ees下降，VAC值升高（P＜0.05）。与健康对照组比较，LVEF正常组和LVEF下降组的RPP和SW升高（P＞0.05）。LVEF下降组与LVEF正常组Ea比较差异无统计学意义（P＞0.05），但高于健康对照组。3组SVRI比较差异无统计学意义，见表3。

2.4 相关性分析 尿毒症患者LSBA、LSPM、LSAP与Ees、LVEF、LVFS呈正相关（均P＜0.05），与Ea、VAC、SVRI、RPP、LVMI呈负相关（均P＜0.05），与SW、RWT之间无明显相关性（均P＞0.05）。见表4。

Tab.2 Comparison of echocardiographic parameters and LS between the three groups表2 3组超声心动图检查参数和LS比较（±s）

Tab.2 Comparison of echocardiographic parameters and LS between the three groups表2 3组超声心动图检查参数和LS比较（±s）

**P＜0.01；a与健康对照组相比，b与LVEF正常组相比，P＜0.05

组别健康对照组LVEF正常组LVEF下降组F n 454848 LVEDV（mL）85.13±15.3493.65±27.44129.36±33.13ab 36.634**LVESV（mL）28.41±6.5333.34±10.1571.47±26.34ab 91.259**SV（mL）57.12±10.8560.54±18.6457.63±15.110.685组别健康对照组LVEF正常组LVEF下降组F CO（L∕min）4.32±1.125.43±1.644.43±1.631.754 CI（L·min-1·m-2）2.43±0.752.54±0.862.35±0.630.771 LVFS（%）36.12±3.6335.47±3.1123.12±5.33ab 133.565**RWT（mm）0.42±0.030.55±0.10a 0.46±0.08b 23.234**组别健康对照组LVEF正常组LVEF下降组F LVMI（g∕m2）78.43±11.64127.43±32.73a 149.83±33.56ab 69.635**LSBA（%）17.84±1.3414.11±2.35a 11.45±2.43ab 77.443**LSPM（%）20.54±1.6517.54±2.34a 13.54±2.65ab 101.857**LSAP（%）24.22±1.6521.23±2.44a 14.23±2.33ab 207.763**

3 讨论

心血管事件是尿毒症患者死亡的主要原因。尿毒症患者由于肾脏功能衰竭，体内毒素不能及时清除，在体内蓄积，导致包括心脏在内的多个器官受损。心血管的弹性和外周阻力变化可影响心室功能；反之，心室的收缩功能也影响动脉血流。如果心脏功能或外周血管阻力变化时两者无法及时匹配，将导致左心室与动脉功能失偶联，引起循环系统崩溃，造成外周器官的灌注障碍，这也是尿毒症患者发生心血管意外的主要原因。因此，研究尿毒症患者心室和血管相互匹配和偶联的情况对于改善尿毒症患者预后至关重要。

Fig.1 Bull's-eye images of the peak longitudinal strain of 2DSTI in hearts of the 3 groups图1 3组心脏2DSTI纵向应变峰值牛眼图

Ea是反映左心室负荷的综合指数，在高血压和尿毒症患者中Ea升高［7-8］。Ees是反映心肌收缩力的指标，在心肌收缩力增强时升高，其在一定程度上反映左心室射血能力。此外，心肌硬化和心腔形态改变时也可出现Ees升高［9］。VAC是心血管性能的关键决定因素，可通过Ea与Ees的比率进行近似地估算。研究显示，健康受试者的VAC接近0.5时，心室收缩效率达到最高［10-11］。

Tab.3 Comparison of VAC indicators between the three groups表3 3组VAC指标比较 （±s）

Tab.3 Comparison of VAC indicators between the three groups表3 3组VAC指标比较 （±s）

*P＜0.05，**P＜0.01；a与健康对照组比较，b与LVEF正常组比较，P＜0.05

组别健康对照组LVEF正常组LVEF下降组F n 454848 Ea（mmHg∕mL）2.08±0.542.42±0.432.57±0.93a 6.454*Ees（mmHg∕mL）4.23±1.124.43±1.542.21±0.98ab 44.532**VAC（Ea∕Ees）0.50±0.110.57±0.101.33±0.62ab 61.374**RPP（mmHg·次∕min）10284±204412734±2565a 12866±2512a 15.820**SW（mmHg·mL）6623±16328134±2678a 7916±2342a 5.347**SVRI（N·m2·cm-5）0.030±0.0080.032±0.0130.034±0.0130.978

Tab.4 Correlation between LS and parameters of routine echocardiography表4 LS和常规超声心动图检查参数之间的相关性

本研究发现，LSBA、LSPM、LSAP与Ees、LVEF、LVFS呈正相关，LS可准确反映尿毒症患者的动脉硬度和心肌功能。尿毒症患者的左心室心肌LS随着左心室收缩功能减弱而降低。VAC在LV收缩功能正常的尿毒症患者中是正常的，但在LV收缩功能障碍患者中却是异常的，因此，2DSTI能够反映VAC的变化。本研究结果表明，VAC与左心室LS呈负相关。

尿毒症患者的血管硬化导致心肌氧耗增加，心肌硬化进一步加重了这种后果。随着疾病的进展，心血管储备逐渐减少［11］。心功能减低又会导致VAC进一步恶化。本研究发现，尿毒症组（LVEF正常组和LVEF下降组）短轴切面LSBA、LSPM和LSAP显著降低，尤以LVEF下降组明显。相关分析显示，尿毒症患者VAC与LSBA、LSPM、LSAP之间存在负相关关系，Ees与LSBA、LSPM、LSAP呈正相关；Ea与LSBA、LSPM、LSAP呈负相关。

既往研究显示，VAC在高血压和心脏舒张功能障碍中发挥决定性作用，左心室收缩性主要受LSAP而不是LSBA或LSPM的影响，表明LSAP可导致VAC变化［12］。本研究结果同样证实，LSAP是VAC变化的影响因素，而LSBA和LSPM的变化对VAC影响不大。

综上，2DSTI作为一种无创性检查技术，能够用于尿毒症患者VAC功能的评估。本研究尚存在一定局限性，如在分析尿毒症对心功能和VAC影响时没有考虑病程的影响，也未能将相关血生化参数纳入研究中，故有待大样本研究的进一步验证。