类风湿关节炎左心室收缩功能的超声压力-应变环评价

任 梅，尹立雪，朱 静，胡家锐，何金梅，雷 菊

（1.川北医学院，四川 南充 637000；2.四川省医学科学院·四川省人民医院，四川 成都 610072；3.遵义医科大学，贵州 遵义 563003）

类风湿关节炎（Rheumatoid arthritis，RA）是一种临床上常见的慢性复杂性自身免疫性疾病，可累及多个器官及系统。其中心血管系统积累损害是RA 患者最常见的死亡原因，约占所有RA 患者死亡原因的50%[1]。RA 患者心血管损伤多数表现隐匿且进展较为缓慢，难以早期发现。因此，早期检出并定量评估RA 患者心脏功能损伤，对降低其心血管疾病发生率和死亡率极为重要。

既往研究已证明[2-4]新型超声技术组织多普勒、斑点追踪技术评估RA 患者心肌功能亚临床改变具有独特优势，二者均可实时、高效、可视化、重复观测左心室心肌整体或节段收缩和舒张功能指标的改变，在不同年龄层人群中已经得到广泛应用，但均难以克服自身局限性，从而影响心肌功能的准确评估。

超声心动图压力-应变环（Pressure-strain loops，PSL）是近年来应用于可视化定量评估心脏功能的一项新技术，其结合左心室压力和应变的测量，克服了斑点追踪技术及左心室射血分数（Left ventricular ejection fraction，LVEF）的负荷依赖性。不仅能够高效获取左心室心肌纵向应变和同步化参数，而且能够反映左心室心肌随心腔压力变化做功能力的改变以及心肌局部代谢情况，与侵入性直接测量的心肌做功有较好的相关性和一致性[5]。且目前已在冠心病、心肌病、心力衰竭、心肌梗死等疾病的诊断中被证实[6]。本研究拟应用PSL 评估不同病程RA患者的心肌做功参数改变，探讨PSL 在评估RA 患者心肌收缩功能早期损伤改变中的临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2021 年5 月—2022 年2 月于四川省人民医院门诊及住院部确诊的RA 患者78 例。根据疾病病程分为两组：短病程组：病程≤5 年，男7 例，女32例，中位年龄49.0（17.0）岁；长病程组：病程＞5 年，男7 例，女32 例，中位年龄51.0（14.0）岁。纳入标准：①所有患者均符合2010 ACR/EULAR 提出的RA 分类诊断标准[7]；②根据中国成年人超声心动图检查测量指南[8]，所有入组病例LVEF＞50%。排除标准：①其它风湿免疫类疾病；②先天性心脏病、心肌病、心脏瓣膜病、高血压、糖尿病、恶性肿瘤放化疗史及图像质量不佳。

征集健康体检者33 例为对照组，男9 例，女24例，中位年龄46.0（15.5）岁。纳入标准：心电图及常规超声心动图检查正常者。排除标准：既往已确诊的可能影响心脏结构和功能的疾病或图像质量不佳者。

1.2 方法

采用GE Vivid E95 多普勒超声诊断仪，配备M5S 探头及EchoPAC 图像分析工作站。

记录研究对象一般信息，输入身高、体质量，系统自动计算体表面积（Body surface area，BSA），平卧位10 min 后测量右上臂血压，连接同步心电图，取左侧卧位，测量左心室舒张末期内径（End-diastolic left ventricular diameter，LVDd），左心室舒张末期后壁厚度（End-diastolic left ventricular posterior wall thickness，LVPWd），室间隔舒张末期厚度（End -diastolic interventricular septal thickness，IVSd），根据Devereux 公式计算左心室质量（Left ventricular mass，LVM）及左心室质量指数（Left ventricular mass index，LVMI）（LVM=0.8 ×1.04 ×（（LVDd+IVSd+LVPWd）3-LVDd3）+0.6；LVMI=LVM/BSA），双平面Simpson 法获取LVEF，脉冲多普勒获取二尖瓣舒张期早期及晚期峰值流速（E 峰、A 峰），计算E/A，组织多普勒获取舒张早期二尖瓣环侧壁及间隔峰值运动速度（e’侧壁、e’间隔），计算E/e’侧壁和E/e’间隔平均值E/e’，组织多普勒分别测量二尖瓣环侧壁及间隔等容收缩期时间（Isovolumic contraction time，IVCT），射血时间（Ejection time，ET）和等容舒张期时间（Isovolumic relaxation time，IVRT），根据公式心肌做功指数（Tei index，Tei 指数）=（IVCT+IVRT）/ET 计算二尖瓣环侧壁及间隔心肌做功指数，取平均值为Tei 指数，留存二尖瓣、主动脉瓣前向血流频谱图像以及心尖四腔、三腔、两腔心二维灰阶动图。

将图像导入EchoPAC 超声工作站，选择二尖瓣和主动脉瓣前向血流频谱图像，分别确定其开放和关闭时间。依次选择心尖三腔、两腔、四腔心切面进行图像分析，获取左心室应变及心肌做功参数（图1～3），包括整体纵向应变（Global longitudinal strain，GLS），峰值应变离散度（Peak strain dispersion，PSD），整体做功指数（Global work index，GWI）,整体有用功（Global constructive work，GCW）,整体无用功（Global waste work，GWW），整体做功效率（Global work efficiency，GWE）。

图1～3 左心室压力-应变环及心肌做功参数图像。图1：对照组心肌做功参数，GWI 2 336 mmHg%，GCW 2 436 mmHg%，GWW 41 mmHg%，GWE 98%。图2：RA 患者短病程组心肌做功参数，GWI 1 929 mmHg%，GCW 1 995 mmHg%，GWW 69 mmHg%，GWE 95%。图3：RA 患者长病程组心肌做功参数，GWI 1 667 mmHg%，GCW 1 760 mmHg%，GWW 134 mmHg%，GWE 93%。Figure 1～3.Left ventricular pressure-strain loop and myocardial work parameters.Figure 1: Myocardial work parameters in control group,GWI 2 336 mmHg%,GCW 2 436 mmHg%,GWW 41 mmHg%,GWE 98%.Figure 2: Myocardial work parameters in RA with the short course of disease,GWI 1 929 mmHg%,GCW 1 995 mmHg%,GWW 69 mmHg%,GWE 95%.Figure 3: Myocardial work parameters in RA with the long course of disease,GWI 1 667 mmHg%,GCW 1 760 mmHg%,GWW 134 mmHg%,GWE 93%.

1.3 统计学分析方法

应用SPSS 23.0 软件进行统计学分析，比较三组间不同参数的差异。分类资料以例表示，采用χ2检验；计量资料分布类型采用K-S 检验，符合正态性分布计量资料以表示，三组间比较采用F 检验，组间两两比较采用LSD-t 检验，不符合正态分布计量资料以M（QR）表示，组间比较采用Kruskal Wallis 秩和检验；相关性分析采用Pearson 或Spearman 相关分析。

随机抽取研究对象20 例，采用组内相关系数ICC 对心肌做功参数进行重复性检验，ICC＞0.8 提示重复性和可信度良好。P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组间一般资料和常规超声心动图参数比较

见表1。与对照组比较，长病程组LVPWd、IVSd增加（P＜0.05），长病程组、短病程组Tei 指数均减低（P=0.001）。三组间性别、年龄、BSA、收缩压、舒张压、心率、LVDd、LVM、LVMI、E、A、E/A、E/e’、LVEF差异均无统计学意义（P＞0.05）。

表1 三组间一般资料和常规超声心动图参数比较

2.2 三组间应变参数和心肌做功参数比较

见表2。与对照组比较，长病程组和短病程组GLS、GWI、GCW 均减低，长病程组PSD 增加（P＜0.05）；长病程组、短病程组较对照组GWW 有增加趋势，GWE 有减低趋势，但差异均无统计学意义（P＞0.05）。

表2 三组间应变参数和心肌做功参数比较

与短病程组比较，长病程组GWI 进一步减低（P＜0.05)；长病程组GLS、GCW、GWE 均较短病程组进一步减低，PSD、GWW 均较短病程组进一步增加，但差异均无统计学意义（P＞0.05)。

2.3 心肌做功参数与LVEF、Tei 指数、GLS、病程的相关性分析

见表3。GWI、GCW、GWE 与GLS 呈负相关（r=-0.407，-0.385，-0.451，P＜0.001），GWW 与GLS呈正相关（r=0.383，P＜0.001）。GCW、GWE 与Tei 指数呈负相关（r=-0.190，-0.911，P＜0.05）。GWW 与LVEF 呈负相关（r=-0.250，P=0.008），GWE 与LVEF 呈正相关（r=0.273，P=0.004）。GWI、GCW 与病程呈负相关（r=-0.274，-0.242，P＜0.05）。

表3 心肌做功参数与LVEF、Tei 指数、GLS、病程相关性分析

2.4 心肌做功参数的重复性检验

GWI、GCW、GWE、GWW 观察者间和观察者内ICC 分别为0.955、0.925、0.922、0.943 和 0.965、0.953、0.970、0.958，提示重复性和可信度良好。

3 讨论

心血管疾病在我国发病率逐年攀升，是严重威胁我国人群健康的主要疾病，也是导致我国死亡人数增加的主要原因之一[9]。RA 是心血管疾病的独立危险因素，其累及心血管系统时可表现为冠心病、缺血性心肌病、心力衰竭和心房颤动等。由于RA 患者病程早期多无心血管疾病相关临床症状，且临床上发现评价心脏收缩和舒张功能的传统超声心动图常用观测指标如：LVEF、E/A、E/e’等，在大多数RA 患者中均在正常值范围内，但是其心脏功能已有减低。上述评价现状表明如何准确评估RA 患者亚临床早期心肌功能损伤将是心血管病临床面临的挑战。

PSL 是在斑点追踪技术的基础上改进获取的全新应变参数。其考虑了整个心动周期中心肌功能随着左心室压力和形状改变的动态关系，增加了心肌功能可视化评估的价值。本研究采用PSL 可视化评价RA 患者的心肌做功参数的变化，探讨心肌做功参数在评估RA 患者心肌收缩功能早期损伤改变中的临床应用价值。

本研究常规超声心动图中，RA 患者长病程组LVPWd、IVSd 较对照组增加，差异有统计学意义，提示RA 患者可能存在隐匿的左心室结构改变，且其疾病病程可能与左心室重构有关。其可能的病理机制为长期慢性炎症刺激，加上氧化应激的作用，导致心肌细胞肥大，室壁增厚[10]。此外，长病程组、短病程组Tei 指数均较对照组明显增大，而三组间LVEF、E/A、E/e’无明显差异，表明RA 患者LVEF 保持在正常范围内时其心脏整体功能已有损伤，提示Tei指数较传统超声心动图测量指标LVEF、E/A、E/e’等评估心脏收缩和舒张功能更为敏感。潜在的病理改变为免疫复合物沉积于心肌组织，引起心肌运动功能障碍，左心室顺应性降低，左心室IVRT 延长，进而表现为Tei 指数增大；与此同时，长期的免疫反应和慢性炎症以及促血管扩张因子一氧化氮合成和释放减少诱导内皮细胞活化、损伤和功能障碍[11]，进而促使动脉粥样硬化，导致心肌缺血、左心室收缩和舒张功能降低[12]。然而，本研究所有受检者常规超声心动图参数均位于正常值范围内[8]，说明上述常规超声心动图观测指标评估RA 患者心脏功能损伤具有一定局限性，尚需要更敏感的技术及早发现RA 患者心肌功能损伤。

左心室心内膜下纵行肌纤维对缺血缺氧等的耐受性较差，GLS 被认为是评估心脏功能早期变化最敏感的指标[13]。本研究显示RA 患者长病程组、短病程组GLS 值均负值减低，且长病程组GLS 值较短病程组进一步减低，与既往研究结果相符[2，14]。上述结果提示RA 患者常规超声心动图观测指标LVEF 处于正常值范围内，左心室心肌收缩功能已有损伤，GLS 可敏感发现RA 患者左心室亚临床功能改变。PSD 由斑点追踪技术衍生而来，能够反映心肌机械运动的同步性与协调性。RA 患者PSD 值随着病程的延长而增加，长病程组PSD 值较对照组明显增加，提示RA 患者出现临床心血管疾病前即可能出现左心室同步性收缩受损，但长病程组与短病程组间GLS、PSD 比较无统计学差异，与Ji 等[14]研究结论不一致，可能是本研究病例组疾病活动程度不一致，而既往研究表明疾病活动性可能影响RA 患者心肌收缩功能[15]。上述改变可能的机制是长期慢性炎症和免疫因素的共同作用，释放促炎细胞因子等加速心肌间质水肿、心肌细胞肥大和纤维化，心肌细胞Ca2+传导损伤，心肌收缩功能降低[16]，进而心脏传导系统受损，心肌电活动节律损害，心肌不同步收缩[14]。

本研究心肌做功参数显示RA 患者GWI、GCW均较对照组下降，GWW 增加，GWE 无明显改变，其中GWI、GCW 的减低有统计学差异，提示RA 患者出现临床射血功能损害前已存在心肌做功能力的减低。GWI、GCW 较传统超声心动图测量指标LVEF等评估心肌收缩功能更为敏感。此外，与短病程组比较，长病程组GWI、GCW 进一步减低，其中GWI 减低有统计学差异。提示RA 病程长的患者心肌收缩功能减低更为显著。可能原因是随着病程的延长，RA 患者炎症逐渐累积，动脉粥样硬化表现加重，后负荷增加，同时心肌细胞损伤明显，心肌缺血改变，心肌做功下降。

Edwards 等[17]采用STI 和PSL 预测静息状态下LVEF＞55%、无室壁运动异常的病例冠心病发生情况，受试者特征工作曲线结果显示GLS、GWI 曲线下面积分别为0.693、0.786，表明GWI 比GLS 在冠心病早期诊断更敏感。在评估心力衰竭患者的预后价值中，Wang 等[18]显示GWI＜750 mmHg%的患者全因死亡或心衰住院的风险更高。以上研究均与本研究结果相符，表明PSL 在疾病早期诊断、随访及预后评估等方面有重要意义。

本研究将心肌做功参数与以往公认评估心肌功能的较好指标LVEF、Tei 指数、GLS 进行相关分析，结果显示GWI、GCW、GWE 或GWW 不同程度与GLS、Tei 指数、LVEF 有较好相关性，提示PSL 评估心肌功能损伤具有的潜在临床价值。此外，本研究相关分析结果显示GWI、GCW 与病程呈负相关，表明随着病程的延长，RA 患者心肌功能损伤加重，与既往研究报道一致[2，14]。

本研究尚存在以下不足：①样本量较少；②PSL是基于二维斑点追踪技术的新方法，同样对图像质量的要求较高；③本研究仅对RA 左心室心肌整体做功进行初步评估，而未对各节段收缩功能进行评价。

综上所述，不同病程RA 患者已出现左心室心肌做功明显减低，应用PSL 可有效检出RA 患者早期左心室心肌功能受损改变，为临床系统性评估心肌功能损伤提供了全新的检测方法。