无创左心室压力-应变环在评估冠心病患者心肌做功中的应用*

曹文琪，孙文娜，杨寒凝，陆永萍

(云南大学附属医院超声科，昆明 650021)

冠状动脉狭窄时心肌缺血缺氧导致异常心肌能量代谢，影响心脏收缩功能，最终导致心力衰竭，及时有效地发现患者心功能变化有助于早期对患者进行干预治疗，延缓疾病进展，加速转归，保障患者的生命健康。冠心病(coronary atherosclerotic disease，CAD)患者心功能的测定，既往采用经胸超声心动图(transthoracic echocardiography，TTE)、左心室压力-容积环(pressure-volume loop，PVL)、二维(two-dimensional，2D)斑点追踪超声心动图等技术。本研究应用左心室压力-应变环(left ventricular pressure-strain loop，LV-PSL)，通过PSL的相关评估参数探讨左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)正常与无局部室壁运动异常的CAD患者心肌做功(myocardial work，MW)情况，讨论LV-PSL在平静呼吸时检测CAD患者MW的增量价值，为临床定量诊断CAD提供更多有意义的参考信息，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取本院2019年8月至2020年8月首次临床诊断为可疑CAD患者130例，CAD诊断标准依据《稳定性冠心病诊断与治疗指南》[1]，所有病例均于入院72 h内完成冠状动脉造影检查。纳入标准：(1)入院首次心电图显示窦性心律；(2)病史、临床症状、心电图改变、冠状动脉CT造影检查及实验室检查结果提示可疑的CAD；(3)依从性较好；(4)对本次研究内容安全性知情并自愿签署同意书。排除标准：(1)有心肌梗死病史；(2)有既往经皮冠状动脉介入诊疗或其他心脏手术史；(3)有结构性心脏病史(先天性心脏病、瓣膜病、心肌病等)；(4)合并其他代谢疾病且服用负性肌力药物。依据纳入及排除标准，5例患者因为未完成冠状动脉造影检查或图像质量差被排除，最终冠状动脉严重狭窄组(狭窄率≥70%)纳入80例，其中单支冠状动脉狭窄组43例，多支冠状动脉狭窄组37例；对照组纳入冠状动脉狭窄<70%的患者45例。本研究已通过本院医学伦理委员会批准(伦理审查编号：2020144)。

1.2 方法

1.2.1仪器

GE VividE95超声诊断仪，M5S超声探头，频率1.5～4.6 MHz，配有EchoPAC203工作站，购自通用电气医疗系统贸易发展(上海)有限公司。

1.2.2临床资料收集

收集患者年龄、心率、肱动脉收缩压及舒张压、体重、身高、性别等信息。

1.2.3图像采集及分析

参考美国超声心动图学会委员(American Society of Echocardiography，ASE)操作指南， TTE(左心室长轴切面)测量左心室舒张末期内径(left ventricular internal diastolic diameter，LVIDd)、左心房前后径(left atrium anterior and posterior diameter,LAD)；改良双平面Simpson法测量LVEF、左心室收缩末期容积(left ventricular end-systolic volume,LVESV)、左心室舒张末期容积(left ventricular end-diastolic volume,LVEDV)；采集心脏切面(心尖三腔、四腔、两腔)动态二维图像及主动脉瓣、二尖瓣前向血流频谱图，帧频57～68帧/秒，所有图像均采集3个及以上心动周期，并导入至EchoPAC 203工作站分析；最后获得全部整体MW数据：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 wasted work，GWW)、整体做功效率(global work efficiency，GWE)，牛眼图呈现纵向应变达峰时间离散度(peak strain dispersion，PSD)，评估左心室心肌收缩情况(图1、2)。所有患者均在完成超声心动图检查后24 h内做冠状动脉造影检查。

1.3 统计学处理

图1 对照组(狭窄率<70%)左心室纵向应变曲线及PSD

图2 冠状动脉狭窄组(狭窄率≥70%)左心室纵向应变曲线及PSD

2 结 果

2.1 3组间一般资料比较

3组患者年龄、身高、体重、心率、血压等一般资料比较，差异均无统计学意义((P>0.05)，见表1。

2.2 3组间常用超声心动图参数比较

腔室内径大小：单支冠状动脉狭窄组LAD明显高于对照组(P<0.05)，LVIDd与对照组无明显差异(P>0.05)。多支冠状动脉狭窄组LAD、LVIDd均明显高于对照组和单支冠状动脉狭窄组(P<0.05)，见表2。左心功能指标：对照组与单支冠状动脉狭窄组LVEDV、LVESV、LVEF均无明显差异(P>0.05)；多支冠状动脉狭窄组LVEDV、LVESV高于对照组和单支冠状动脉狭窄组，LVEF低于对照组和单支冠状动脉狭窄组，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表2。室壁运动情况：对照组及冠状动脉严重狭窄组所有病例均未出现节段性室壁运动异常。

2.3 左室GLS、MW参数分析

冠状动脉狭窄组GLS、GWI、GCW、GWE低于对照组，GWW、纵向PSD高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表3。单支冠状动脉狭窄组GWI、GCW、GWE低于对照组，GWW高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)，两组GLS无明显差异(P>0.05)；多支冠状动脉狭窄组GLS、GWI、GCW、GWE低于对照组和单支冠状动脉狭窄组，GWW高于对照组和单支冠状动脉狭窄组，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表4。

对照组患者17节段牛眼图与其冠状动脉造影结果一致，见图3；单支冠状动脉狭窄组患者17节段牛眼图显示应变异常部位与冠状动脉造影显示的冠状动脉血管狭窄结果一致，冠状动脉造影狭窄血管所对应室壁的GWI降低，见图4。

表1 3组一般临床资料比较

表2 3组间常用超声心动图参数比较

表3 对照组与冠状动脉严重狭窄组MW参数比较

表4 3组间MW参数比较

A：LV-PSL曲线图，曲线下面积代表左心室整体GWI；B：左心室17节段GWI牛眼图；C：左心室GCW和GWW的柱状图；D：左心室MW参数；E：冠状动脉造影。

A：LV-PSL曲线图，曲线下面积代表左心室整体GWI；B：左心室17节段GWI牛眼图；C：左心室GCW和GWW的柱状图；D：左心室MW参数；E：冠状动脉造影。

2.4 左心室MW参数预测CAD患者冠状动脉狭窄的ROC曲线分析

ROC曲线分析显示，GWI、GWE、GCW、GWW预测CAD患者冠状动脉狭窄的曲线下面积(AUC)分别为0.765、0.758、0.725、0.638，GWI预测冠状动脉狭窄灵敏度较高，见图5、表5。

图5 GWI、GWE、GCW及GWW预测CAD患者冠状动脉狭窄的ROC曲线

表5 MW参数预测CAD患者冠状动脉狭窄的ROC曲线分析

3 讨 论

研究表明，70%以上的冠状动脉狭窄程度对心脏血流动力学的影响有较高特异性[2]，临床上也常以狭窄程度≥70%作为行介入治疗的指标，因此，本研究以冠状动脉狭窄程度70%作为分组依据。有学者发现，无创评估MW与心肌代谢之间存在高度相关性，据此认为LV-PSL能反映心肌代谢情况，可用来观察MW情况，是一种新的分析评估MW的无创方法[3]。在本研究中，对照组与冠状动脉严重狭窄组患者既未出现LVEF异常也无节段性室壁运动异常，但LV-PSL所测冠状动脉严重狭窄组患者心肌相关参数均出现了明显改变， GLS、GWI、GCW、GWE低于对照组，GWW、纵向PSD高于对照组。LV-PSL较常规超声心动图能够更敏感的检测出CAD患者MW的变化。

本研究发现，单支冠状动脉狭窄组GWI、GCW、GWE明显低于对照组，GWW明显高于对照组(P<0.05)，两组GLS无明显差异(P>0.05)，但多支冠状动脉狭窄组GLS明显低于对照组(P<0.05)，即LV-PSL仍可对单支冠状动脉狭窄CAD患者的诊断提供一定依据。与EDWARDS等[4]的研究一致，GLS在单只与多支血管病变中出现差异的原因可能与CAD累及多支血管时，更多的左心室心肌血流灌注减少、缺血范围增加使得心内膜下纵向心肌纤维损伤较单支病变者更为严重有关。CHOI等[5]也曾报道，CAD高风险、冠状动脉多支和主干病变患者的GLS明显降低，上述患者尽管没有明显的静息性局部运动异常，但因为冠状动脉狭窄条件下心内膜纤维更容易受到缺血的影响[6-7]，左心室心肌的重复性和间歇性缺血损伤可能已使心肌发生轻微的顿抑，从而导致收缩期纵向功能降低。LVEF和局部壁运动的评估是基于心内膜边界的径向增厚，这些参数对早期缺血的检测不太敏感[8-9]。与本研究相同，有研究表明以心内膜层为主的纵向应变能更准确地检测缺血引起的早期心功能紊乱[5，10]。

在本研究中， GWI<1 889.0 mm Hg%为预测冠状动脉狭窄的敏感指标，优于GCW和GWE。本研究结果中整体GWI和整体GCW明显降低主要有以下两点原因：(1)由于心肌收缩能力受冠状动脉血流量影响显著，冠状动脉狭窄或闭塞使得心肌血流灌注减弱，运动能力受损，收缩期时心肌缩短幅度较正常减小、伸长幅度较正常加大，导致GCW减低、GWW增加。(2)心内膜下毛细血管阻力伴随冠状动脉狭窄逐渐上升，微血管容量减少，造成心肌缺血[11]。

相关研究证明，冠状动脉造影对左心室MW的评估与LV-PSL评价心肌功能的结果存在高度相关性[12]；LV-PSL评价MW的可信度和易行性已在多种心血管疾病及心脏再同步化诊治过程中进一步被证实[13-16]，可在早期敏感地反映CAD患者各心肌节段的做功情况。LV-PSL基于心室应变和压力这两种因素对MW进行评价[13]，基础是二维斑点追踪技术，该方法为无创检查，虽然其对心功能评估的准确性受心脏后负荷影响[12]，但由于LV-PSL考虑了更多的心脏后负荷对心功能的影响，它能比传统心肌应变更早期精确地识别心肌缺血及心肌梗死是否存在，能更客观地反映心肌缺血缺氧时心脏的整体与局部功能，也能更准确地反映MW，为临床及时诊断心肌缺血提供敏感的参考指标。

本研究的局限性:(1)由于压力-应变环对MW的评估是基于二维斑点追踪技术，而心脏运动是三维立体的，故具有一定空间依赖性，局部心肌斑点无法准确追踪，从而影响试验结果；(2)本研究仅对左心室整体做功进行评估，未对冠状动脉狭窄组细化，也未对犯罪血管供血区MW情况进行评估，存在一定的偏倚。

综上所述，对于LVEF正常且无显著节段性室壁运动异常的CAD患者，在无创LV-PSL的基础上，观察包括心肌有效性做功及效率减低在内的MW受损的敏锐度更高，其灵敏度高于传统技术检查。LV-PSL能够评估MW，评价左心室收缩功能，并为高血压病、扩张型心肌病、肥厚型心肌病等相关心血管疾病的风险及疗效评估提供有力支撑。本研究通过LV-PSL对MW进行评价，发现GWI预测冠状动脉狭窄的效能优于GWE、GCW及GWW，可作为预测CAD患者的敏感指标， LV-PSL为CAD患者左心室收缩功能的定量评估提供了新的方法。