左心室无创压力-应变环定量评估主动脉瓣重度狭窄患者经导管主动脉瓣置换术前后情况

孟旭阳，郭颖，张瑞生，王翔,2，杨晨光，汪芳,2

1.北京医院心血管内科，国家老年医学中心，中国医学科学院老年医学研究院，北京 100730；2.北京协和医学院研究生院，北京 100730；*通信作者 汪芳 bjh_wangfang@163.com

主动脉瓣狭窄（aortic stenosis，AS）在我国瓣膜性心脏病中占相当大的比例，其患病率随着人口老龄化的加剧逐渐增加[1]，瓣膜置换是此类疾病最主要的治疗方案。经过十余年发展，经导管主动脉瓣置换术（transcatheter aortic valve replacement，TAVR）已逐渐成为不适合外科手术或手术风险高患者的一种新型治疗选择[2-3]。

AS引起一系列对左心室后负荷增加的代偿反应，这些反应会导致左心室结构和功能改变，包括左心室肥厚、舒张功能障碍和收缩能力下降[4-5]。应用心导管测定压力-应变环（pressure-strain loops，PSL）可以准确评估心脏功能，但其为有创检查，临床应用受限。Russell等[6]应用超声心动图测量左心室无创PSL以评估心肌做功（myocardial work，MW），其结果与心导管测量结果有良好的相关性，开始广泛应用于冠心病、心肌病和心力衰竭等心脏疾病的诊疗；但由于AS患者的左心室与主动脉之间存在压力梯度，肱动脉收缩压不能代表左心室收缩压，使该方法过去未用于评估AS患者的心脏功能[7]。近期研究显示，AS患者的左心室收缩压约等于主动脉瓣平均压差与肱动脉收缩压之和[8]，无创PSL由此得以在AS患者中展开应用。目前国内鲜有此方面的研究，本研究基于此种方法定量评估接受TAVR的主动脉瓣重度狭窄患者的MW，探究其临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性纳入2020年4月—2021年7月在北京医院接受TAVR的有症状的主动脉瓣重度狭窄患者11例。排除标准：①存在不稳定的心脏状况[急性冠状动脉综合征、左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）<20%或明显的心包积液等]；②持续性心房颤动；③肥厚型梗阻性心肌病；④经胸超声心动图声窗不佳。分别于术前1周左右、术后10 d左右进行心脏超声评估。本研究经北京医院伦理委员会批准（批准号：2021BJYYEC-167-01），所有研究对象均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 使用GE Vivid E9及E95彩色多普勒超声诊断仪进行超声心动图检查，配备M5S探头，频率2.0～4.5 MHz，患者取左侧卧位，同步连接心电图，常规超声心动图测量以下参数：左心房前后径（left atrial diameter，LAD）、左心室舒张末期前后径（left ventricular end diastolic diameter，LVEDD）、左心室舒张末期容积（left ventricular end diastolic volume，LVEDV）、LVEF、主动脉瓣口面积、主动脉瓣峰值流速、主动脉瓣峰值跨瓣压差、主动脉瓣平均跨瓣压差等。采集胸骨旁左心室长轴、短轴、心尖四腔心、两腔心、三腔心等切面图像，储存于Echo PAC工作站。检查过程中测量患者平卧时的肱动脉收缩压，与主动脉瓣平均压差相加得到左心室收缩压。以上工作分别由2位主治医师以上级别的超声心动图专业医师完成。

1.3 图像分析 使用Echo PAC 204系统脱机分析所存储的原始数据，点击测量键，选择进入“AFI模式”，分别在三腔心、两腔心、四腔心切面，放置2个瓣环点和1个顶点，描绘心内膜边界后，软件自动勾勒出心内外膜边界以创建感兴趣区；3个切面追踪完成后，点击“Myocardial work”，输入左心室收缩压，点击Start按钮仪器将自动得出分层应变参数峰值应变离散度（peak strain dispersion，PSD）、整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）、MW参数及相应牛眼图[8]，见图1、2。以上工作由另外2位主治以上的医师独立完成。PSL反映1个心动周期内的左心室压力与应变的变化关系，其面积为整体做功指数（global work index，GWI），即二尖瓣关闭至开放MW的总和；整体有效做功（global constructive work，GCW）为收缩期心肌缩短与等容舒张期心肌伸长所做功之和；整体无效做功（global waste work，GWW）为收缩期心肌伸长与等容舒张期心肌缩短所做功之和；整体做功效率（global work efficiency，GWE）为GCW占GCW、GWW之和的百分比[9]。

图1 超声心动图分层应变参数。GLS：整体纵向应变；PSD：峰值应变离散度；HR：心率；BP：测量时输入的左心室收缩压

1.4 统计学方法 使用SPSS 26.0软件。使用Shapiro-Wilk检验检测连续变量分布的正态性，符合正态分布的计量资料以表示，非正态分布的计量资料以M（Qr）表示。使用配对样本t检验和Wilcoxon符号秩检验比较TAVR前后的定量参数。正态分布数据的相关性采用Pearson相关分析，非正态分布数据的相关性采用Spearman相关分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

图2 超声心动图MW评估。从左到右分别为左心室无创PSL、GWI牛眼图、GCW和GWW示意图、MW参数结果；GLS：整体纵向应变；GWI：整体做功指数；GCW：整体有效做功；GWW：整体无效做功；GWE：整体做功效率；BP：测量时输入的左心室收缩压；MW：心肌做功；PSL：压力-应变环

2 结果

2.1 患者基线资料 患者术前基本资料、临床资料及常规超声心动图资料见表1。

表1 11例重度AS患者的基线特征

2.2 常规超声心动图参数比较 与术前相比，术后LAD、LVEDD 和LVEF 变化差异无统计学意义（P>0.05），但主动脉瓣峰值流速、主动脉瓣峰值跨瓣压差和主动脉瓣平均跨瓣压差均显著下降，差异有统计学意义（P<0.001），见表2。

表2 11例重度AS患者TAVR前后常规超声心动图参数比较

2.3 左心室分层应变参数及MW参数比较 与术前相比，术后分层应变参数PSD、GLS的变化差异无统计学意义（P>0.05）。MW参数中，术后GWI、GCW较术前明显下降，差异有统计学意义（P<0.05）；GWW、GWE差异无统计学意义（P>0.05），见表3。

表3 11例重度AS患者TAVR前后左心室分层应变参数及MW参数比较

2.4 左心室MW参数与GLS、LVEF的相关性 术前及术后，GWI、GCW与GLS分别呈负相关（r=-0.907、-0.895、-0.868、-0.875，P均≤0.001），但GWW、GWE与GLS相关性并不明显（P>0.05），见图3、4。术后仅GCW与LVEF呈正相关（r=0.608，P=0.047）。

图3 TAVR术前MW参数与GLS的相关性。A～D分别为术前GLS与术前GWI、GCW、GWW、GWE的相关性。MW：心肌做功；GLS：整体纵向应变；GWI：整体做功指数；GCW：整体有效做功；GWW：整体无效做功；GWE：整体做功效率

3 讨论

3.1 心肌功能评估进展 心肌功能的评估在心脏病的病情评估中具有非常重要的地位。LVEF是目前最常用的心肌收缩功能参数，但其并不能体现局部的心肌功能[10]。利用二维斑点追踪技术进行左心室应变分析，能综合评估左心室心肌整体和局部功能，对心肌功能的评估优于LVEF[11]，甚至纵向应变也被认为是超声心动图中最稳定的应变参数[12]。Lozano Granero等[13]研究发现，接受TAVR的AS患者在术后短期内即可出现GLS的有意义改善；本研究同样观察到AS患者的左心室GLS在TAVR后出现下降，但并未表现出统计学差异。

图4 TAVR术后MW参数与GLS的相关性。A～D分别为术后GLS与术后GWI、GCW、GWW、GWE的相关性。MW：心肌做功；GLS：整体纵向应变；GWI：整体做功指数；GCW：整体有效做功；GWW：整体无效做功；GWE：整体做功效率

这种现象表明，二维斑点追踪超声心动图的负荷依赖性可能影响心肌功能评估的准确性，Hubert等[14]的研究证实，后负荷增加可使应变值降低，但并不意味着收缩功能受损，因此无创左心室PSL评价MW的技术应运而生。Russell等[6]研发出完全无创的方法估计左心室PSL面积，代表二尖瓣关闭到二尖瓣开放的总做功[6,14-15]。MW技术融合了心肌的形变测量和左心室的压力测量，与心导管测量结果也具有很强的相关性和良好的一致性[14]，与传统的GLS相比，具有潜在的优势。

Russel等[6]提出的无创MW方法使用肱动脉收缩压估计左心室峰值压力，因此AS这类会引起主动脉和左心室之间压力梯度的疾病曾被认为不宜使用[7]。近期Fortuni等[8]和Jain等[16]的研究均发现，主动脉瓣平均压差与肱动脉收缩压相加后约等于左心室收缩压，可以可靠地无创评估AS患者的MW。目前在AS患者中应用无创PSL进行分析的研究仍处于发展阶段，本研究基于此对重度AS患者TAVR前后MW的情况进行了初步探索。

3.2 MW参数在AS患者中的应用 本研究中，重度AS患者接受TAVR后，主动脉瓣峰值流速、主动脉瓣峰值跨瓣压差、主动脉瓣平均跨瓣压差均明显下降，表明TAVR后AS得到显著改善。对MW的分析显示，TAVR后GWI、GCW、GWW、GWE较术前均下降，其中GWI和GCW的改变有显著差异。GWI是左心室PSL下面积；GCW指有助于左心室射血所做的功，即收缩期心肌缩短或等容舒张期心肌延长所做的功。以上结果的原因在于，TAVR后AS程度减轻，左心室后负荷明显下降，为左心室射血所做的功亦随之降低，引起GWI和GCW下降。

同时，本研究还对GLS和MW参数的相关性进行分析，结果表明，术前及术后GWI、GCW均与GLS呈显著负相关。Manganaro等[17]研究显示，GCW不仅与GLS呈负相关，与整体径向应变和整体周向应变也有良好的相关性。纵向应变代表左心室心肌沿纵轴方向的缩短，径向应变反映了对应于收缩期增厚的径向心肌变形，周向应变表示沿圆周平面的心肌缩短。该研究强调了心肌变形的所有组成部分均可能有助于产生MW，这或许反映了MW参数在综合评估心肌收缩功能方面的可靠性。

3.3 本研究的局限性 本研究可定量评估接受TAVR的重度AS患者的MW变化，但研究也存在局限性：①对MW参数评估病情严重性的探索不足；②本研究纳入样本量少，有待进一步扩大样本量进行结果校正；③未对心功能正常和心功能下降的AS患者进行分组讨论，前期研究[13]显示心功能下降患者接受TAVR后GLS改善更加明显，可以推测这部分患者的MW参数变化可能更显著。

近年来，应用左心室PSL对左心室功能进行定量评估受到越来越多的关注，在早期评估心肌功能改变方面也有一些研究成果[18]。本研究表明，左心室PSL可以定量评估重度AS患者接受TAVR前后心脏功能改变，MW参数与GLS也有较好的相关性，对评估病情有重要的临床价值。