心房颤动患者左心房结构和功能的无创评估

王佳琪 刘永太 高鹏 杨德彦 程康安 陈太波 程中伟 邓华 方全

100730 中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院心内科

在心房颤动患者中，评估左心房(left atrium，LA)的结构和功能有助于风险分层、指导治疗和评估预后[1]。心房颤动患者的LA在分子、细胞、结构及功能方面均发生了变化[1-3]。射频消融治疗已逐渐成为心房颤动患者的一线治疗方法[4]，评估LA结构和功能可衡量患者的手术获益及风险。本文将主要从生化指标和影像学评估两方面，阐述LA结构和功能的无创评估方法、相关指标及其临床意义，探讨相关检查对心房颤动患者射频消融的预后价值。

1 反映LA病变的生化指标

心房颤动患者的LA结构及功能发生了改变(即重构)，并涉及多种分子及病理机制[1]。心房颤动相关生化指标包括LA壁张力相关指标、纤维化指标和炎症指标等。

1.1 LA壁张力相关指标

心房颤动患者的LA壁张力发生改变，且LA壁张力与心房压力和心房直径成正比，与心房壁厚度成反比[5]。具体指标包括心房利钠肽(atrial natriuretic peptide，ANP)、B型利钠肽(B-type natriuretic peptide，BNP)和N末端B型利钠肽原(N-terminal pro-brain natriuretic peptide，NT-proBNP)等，也为心房颤动的危险因素[6]。心房肌细胞牵张可刺激ANP和BNP的分泌[6]。而心房颤动患者的ANP、BNP和NT-proBNP等均出现升高[7-8]。一项荟萃分析纳入了36项关于心房颤动的临床研究，发现基线ANP、BNP和NT-proBNP水平越高，则射频消融术后复发风险越高[9]。

1.2 纤维化指标

LA评估的另一重要方面是LA纤维化。血管紧张素Ⅱ、醛固酮、血小板源生长因子、内皮素1、转化生长因子β1、半乳凝素3(galectin-3，Gal-3)等因子均参与LA纤维化过程[1，8，10-11]。一项前瞻性队列研究纳入了50例持续性心房颤动患者，结果显示血浆Gal-3水平升高，且基线血浆Gal-3水平是心房颤动射频消融术后复发的独立预测因素[12]。

1.3 炎症指标

全身性和局部性炎症反应也与心房颤动的发病相关[13]。炎症指标如白介素6(interleukin-6，IL-6)、C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)和高敏CRP(high sensitivity CRP，hs-CRP)等均参与心房颤动的发病过程[14-15]。心房颤动患者的CRP、IL-6等指标升高[16]。荟萃分析显示射频消融术前IL-6和CRP水平越高，则术后复发风险越高[9]。

2 LA结构的影像学评估

2.1 LA结构评估

LA结构的评估对心房颤动治疗具有重要临床意义。LA结构的变化(重构)与间质纤维化有关，且最终可导致LA扩大[1]。LA结构的评估内容包括内径(前后径、左右径和上下径)、LA面积、LA容积及LA球形指数。最常用于评估的径线为LA前后径，但评估LA结构仍应综合各项指标[17-18]。LA结构的具体评估方法包括超声心动图(echocardiography，ECHO)、电子计算机断层扫描(computed tomography，CT)和心脏磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)。

2.1.1 ECHO 二维超声是评估LA结构的常用方法，成像直观，操作简单且无创，但存在一定局限性。与三维超声、CT和CMR相比，二维超声常常低估LA容积大小[1]。一项纳入57例心房颤动患者的前瞻性队列研究显示[19]，射频消融术后3个月心房颤动无复发的患者，其LA前后径和LA容积均较术前有明显降低；而复发患者的LA前后径较术前增大，且LA容积呈升高趋势。另一项研究显示[20]，心房颤动射频消融术后1年的患者(63.4%存在晚期复发)，其LA前后径较术前显著降低；在无复发的阵发性心房颤动患者中，其心尖四腔切面面积较术前显著减少，而复发患者降低幅度不显著[21]。栓塞事件方面，一项研究纳入了1 361例初次诊断心房颤动的患者(其中87%电复律成功，仅24%在长期随访中维持窦性心律)，显示心房颤动患者的LA容积与卒中风险无关[22]。与二维超声相比，三维超声的LA容积评估更敏感准确，与CT及CMR的一致性更高。三维超声具有较好的可重复性，且近年关于标准值的研究较多，或可广泛应用于临床[23-26]。

2.1.2 CT CT的时间及空间分辨率更高，故成像质量和诊断价值更高[23]。CT可清楚显示肺静脉结构及解剖变异，对心房颤动射频消融的术前评估有重要意义[27]。评估LA容积方面，CT的准确性优于超声。一项队列研究[28]纳入了65例阵发性心房颤动患者，研究结果显示，消融术后无复发患者的LA容积基线更低，且术后LA容积降低更显著[29]。

2.1.3 CMR CMR是评估LA容积的金标准，但检查耗时。射频消融术后1～2个月和术后1年，CMR评估显示心房颤动患者的LA容积较术前明显下降[20，30]。除LA容积外，CMR在评估LA形态改变(球形指数)方面也具有重要意义[31]。一项前瞻性队列研究纳入了106例心房颤动患者，持续性心房颤动患者的LA球形指数高于阵发性患者，且LA球形指数更高的患者，其术后1年的复发率更高[32]。但射频消融术后，LA球形指数较术前无明显改变[33]。

2.2 LA纤维化相关指标

2.2.1 CCMR钆剂延迟增强(late gadolinium enhancement，LGE) 心房颤动与LA纤维化高度相关。LA纤维化程度的评估方法主要为LGE-CMR。水肿、坏死或纤维化的心肌中，钆剂排空延迟，故纤维化组织在LGE-CMR上表现为高信号[34]。细胞外基质的胶原沉积，可导致LA功能受损和电生理异常，且纤维化程度与LA功能受损程度相关[1，35-36]。在一项多中心队列研究(DECAAF研究)中，Marrouche等[37]基于LGE评估的LA壁纤维化范围，将LA纤维化程度分为4级。持续性心房颤动患者的LA纤维化程度高于阵发性患者[35]。患者的基线LA纤维化程度越高，术后3个月的复发率越高[36-37]。而术前LA纤维化程度>35%的患者，术后1年内的复发率也更高[38]。栓塞事件方面，LA纤维化程度越高，则卒中或短暂性脑缺血发作的风险越高[39]。

LGE也存在一定局限性。这一成像技术受造影剂剂量、注射造影剂后采集图像的延迟时间和体质指数等多种参数影响，且对LA等薄壁结构的纤维化评估仍然非常困难和耗时[1，38]。另外，因缺乏标准化评估方案，不同研究采用的成像及分析方法存在差异，故LGE尚未广泛应用于临床[39]。但随着设备及软件系统的改进，LGE可望成为识别LA基质改变的有效方法。

2.2.2 背向散射积分(integrated backscatter，IBS) IBS也是纤维化评估指标。校正后的IBS是基于二维灰度图像的ECHO参数，并通过测量心肌超声反射率以评估纤维化程度。一项前瞻性队列研究纳入了170例心房颤动患者，发现纤维化水平越高，超声反射率越高，IBS值也越高[40]。心房颤动患者的基线LA的IBS值与术后复发风险呈正相关[40]。目前关于IBS和心肌纤维化程度的研究较少，且IBS分析基于图像采集时超声仪器的设置，故仅作为辅助方法[40]。

3 LA功能的影像学评估

3.1 LA功能

LA功能包括容器功能、管道功能和泵功能，均可用两种参数(容量参数和应变参数)评估[2]。

容量参数评估的LA功能具有一定的临床意义。首先，LA功能与心房颤动类型相关。CMR评估显示持续性心房颤动患者的被动排空分数显著低于阵发性患者[35]。其次，射频消融术后LA功能可能受损。术后24 h和术后1～2月，CMR评估显示LA主动排空分数较术前降低(可能与手术瘢痕有关)[30，36]。另外，LA功能与术后复发相关。ECHO和CMR评估的基线总排空分数和被动排空分数越低，则射频消融术后复发率越高[42-43]。CT评估的LA总排空分数在无复发患者中出现明显改善，而复发患者中无明显变化[28]。最后，LA功能与心房颤动患者的不良事件相关，且可能早于LA结构改变。ENGAGE AF-TIMI 48研究的亚组分析显示，CHADS2评分≥2的心房颤动患者中，ECHO评估显示LA总排空分数与心脑血管死亡事件及心力衰竭事件呈正相关，而LA前后径和容积与不良事件无明显相关性[18]。

3.1.2 LA心肌运动速度 LA心肌运动速度可反映LA功能，评估方法为组织多普勒。组织多普勒依赖成像角度，且受心动周期影响大，被应变分析取代[41]。

评估应变的影像方法有组织多普勒(tissue doppler imaging，TDI)、斑点追踪超声心动图(speckle tracking echocardiography，STE)和CMR。TDI通过测定心肌运动速度，进一步推算得到应变率[44]。但TDI存在角度依赖性，故临床应用较少[41]。STE基于待研究区域的灰度图像(斑点模式)，图像处理算法自动追踪斑点模式的新位置并形成一系列应变矢量，可用于纵向、径向、圆周和扭转应变等多种应变分析[44]。二维斑点追踪成像(2D-STE)取心尖四腔和二腔切面，对各节段进行应变分析[45]。但2D-STE的应变分析依赖于图像质量，且受跨平面运动的影响[45]。三维斑点追踪成像(3D-STE)取心尖四腔切面及两腔心切面、3个短轴切面(LA底部、LA中间部和LA顶部)，对各节段进行应变分析[45]。3D-STE对LA功能的评估更全面，可重复性更高，可进一步分析面积应变，且不受跨平面运动的影响[41]。CMR电影序列结合组织追踪技术，也可用于LA应变分析[34]。

与容量参数分析相似，应变分析也可评估LA的容器、管道和泵功能。其中，容器功能的相关指标为收缩期的纵向正峰值应变和应变率，管道功能的指标为舒张早期的应变和应变率，泵功能的指标为舒张晚期的应变和应变率[41，46]。

LA的应变分析具有显著的临床意义。与容量参数分析一致，应变分析显示LA功能与心房颤动类型有关。利用CMR组织追踪成像进行应变分析的研究显示，持续性心房颤动患者的整体纵向峰值应变，以及收缩期、舒张早期和舒张晚期的LA应变率均低于阵发性心房颤动[35]。另外2D-STE纵向应变分析显示，射频消融术后，心房颤动患者的LA功能出现改变：患者在射频消融术后1周至3个月，收缩期整体峰值应变及峰值应变率、舒张早期峰值应变率、舒张晚期峰值应变率均较术前下降(LA功能顿抑)，并在3个月后缓慢恢复[46]。3D-STE面积应变分析，阵发性心房颤动患者在肺静脉隔离术后3月，其整体面积应变和峰值应变较术前出现明显升高，但仍低于对照组[47]。一项前瞻性队列研究纳入148例心房颤动患者，TDI应变分析显示，射频消融术后1年，LA应变和应变率(心室收缩期)较术前有明显改善，且基线LA收缩期应变越高，则术后LA容积下降幅度更大[48]。另外，基线的LA功能与术后复发相关，CMR追踪成像应变分析结果显示，射频消融术后复发患者的基线峰值应变和各期的应变率均低于无复发患者[42]。栓塞事件方面，心房颤动患者的LA纵向峰值应变和舒张早期应变率越低，卒中风险越高[22]。

3.2 收缩同步性

心房颤动患者的LA收缩同步性出现变化，并可通过STE和CMR的方法。

3.2.1 超声斑点追踪成像 斑点追踪成像可评估LA收缩不同步性，相关指标包括LA机械离散度(mechanical dispersion，MD)和应变达峰时间标准离散度(standard deviation of time to peak strain，SD-TP)。

LA-MD指应变分析中，LA不同节段收缩时长的标准差[49]。收缩时长为心电图P波峰值到应变峰值的时长。2D-STE应变分析显示，射频消融术后复发患者的基线LA-MD高于无复发患者[49]。

SD-TP是指舒张晚期(心电图的R波)到峰值应变所用时长的标准差[47]。基于3D-STE对LA进行面积应变分析，得出各节段的应变达峰时间标准离散度，并用R-R’间期标化[47]。SD-TP值越高，则LA同步性越低。一项队列研究纳入了52例阵发性心房颤动患者，研究显示阵发性心房颤动患者在病程早期即出现LA收缩不同步[50]。阵发性患者在射频消融术后3月，SD-TP较术前明显减小，但与对照组相比仍较高[47]。

3.2.2 CMR CMR也可用于评估LA收缩不同步性。利用CMR追踪成像技术对LA进行纵向应变分析，分别得出12个节段的纵向应变达峰时间，分析其标准离散度，即纵向应变达峰时间标准离散度(standard deviation of the time to the peak longitudinal strain，SD-TPS)，并用心动周期标化[51]。

SD-TPS反映LA的容器功能，并与LA不同步性相关。与射频消融术后无复发的患者相比，复发患者的基线SD-TPS更高[51]。SD-TPS比LA纤维化程度(LGE评估)和LA排空分数等参数更敏感、更特异，可能反映LA早期的微小重构[51]。另一项纳入246例心房颤动患者的横断面研究显示，有卒中或短暂性脑缺血发作史的患者，其SD-TPS更高，且SD-TPS与卒中/短暂性脑缺血发作史的相关性优于CHA2DS2-VASc评分[52]。

3.3 LA传导时间(电-机械时间)

LA传导时间(电-机械时间)是LA纤维化的间接指标，TDI可用于评估LA传导时间，即体表心电图的P波到TDI的A’波时长(onset of P-wave to A’ duration on tissue Doppler imaging，PA-TDI)。心房颤动患者中，PA-TDI越长，卒中风险越高。对心房颤动患者中的卒中风险预测方面，PA-TDI可在CHA2DS2-VASc评分基础上提供更多预测信息[22]。

4 左心耳相关特征

心房颤动患者中，左心耳收缩功能受损导致血流瘀滞易引起血栓，故评估左心耳形态及血栓形成具有重要意义。

4.1 评估方法

最常用于诊断及除外左心耳血栓的影像学评估方法是经食管超声心动图(transesophageal echocardiography，TEE)。与三维TEE相比，二维TEE的分辨率更高，但三维TEE的评估更全面。频谱多普勒也是评估左心耳功能的重要影像学手段，可进一步帮助除外LA血栓，可根据左心耳的血流方向及流速与形态变化的关系，判定左心耳的收缩情况[2]。CT和CMR亦可用于左心耳的评估但无法用于手术过程中的实时评估。

4.2 临床意义

左心耳血栓风险与左心耳形态有关。研究显示，鸡翅型左心耳患者的卒中/短暂性脑缺血发作发病率低于其他形态左心耳的血栓风险，且CHADS2评分≥2的比例更低[53]。调整CHADS2评分后，鸡翅型左心耳心房颤动患者的血栓风险依然低于非鸡翅型左心耳患者[53]。左心耳血栓风险与左心耳收缩功能有关。与窦性心律相比，心房颤动患者左心耳收缩速度更低、有卒中或短暂性脑缺血发作史的患者和左心耳血栓患者的左心耳收缩速度更低[54]。

5 小结

综上所述，心房颤动患者的LA结构和功能改变，多种生化指标也出现异常，有助于准确评估其风险。二维超声常用于评估LA结构，LGE-CMR可用于评估LA纤维化程度，而应变分析和LA收缩同步性分析在评估LA功能上也有显著的临床意义。综合各类参数和评分，可对LA结构和功能进行全面评估，为判断心房颤动患者射频消融治疗的效果和预后提供更多信息。

利益冲突：无