超声斑点追踪技术评价心脏移植患者左心房功能

姜 辛，曹 省，谭团团，蔡 迪，姚 雪，郭瑞强

心脏移植（heart transplantation，HT）是延长终末期心力衰竭患者寿命并提高其生存质量的重要治疗手段，HT术后2年生存率在75%以上[1]，监测移植心脏的功能改变有助于评估患者预后并警示并发症的发生[2]。超声斑点追踪技术（speckle-tracking echocardiography，STE）可较常规超声更敏感地定量分析心脏应变力、运动同步性、收缩及舒张功能等[3]。大量研究证实STE在评估移植心脏心室功能方面具有重要临床价值[4]，但HT手术对心房功能影响的研究尚不完善。笔者研究通过STE定量分析HT患者术后不同时期的左心房（left atrium，LA）功能，旨在探究移植心脏左心房功能的变化趋势。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选择2018年3月至2019年6月在武汉大学人民医院行原位HT术后随访患者25例（HT组），其中男性18例，女性7例；年龄26～68岁，平均年龄48.60岁（标准差11.29岁）；体质量指数（body mass index，BMI）18.37～29.67 kg/m2，平均BMI 22.01 kg/m2（标准差2.91 kg/m2）。

选择标准：①年龄≥18岁；②左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）＞55%；③超声心动图检查图像质量佳。

排除标准：①联合多器官移植者；②明确诊断急性排异反应或有排异反应治疗史者；③超声检查可见明显节段性室壁运动异常或有中度及以上瓣膜疾病者；④非窦性心率或持续性房颤者。

选择25例健康志愿者（对照组），其中男性17例，女性8例；年龄28～65岁，平均年龄49.00岁（标准差13.71岁）；BMI 15.86～30.34 kg/m2，平 均BMI 22.22 kg/m2（标准差2.86 kg/m2）。经询问病史、体格检查、心肌酶学及超声检查，均排除心血管疾病及其他器质性疾病病史。

1.2 方法

1.2.1 超声检查

使用美国GE Vivid E9彩色多普勒超声诊断仪，M5S探头频率1.7～3.4 MHz。嘱受检者平静呼吸，左侧卧位；连接心电图；于心尖四腔及两腔切面采集5个心动周期图像。以医学数字成像与通信（digital imaging and communications in medicine，DICOM）格式存盘，并导入GE EchoPAC工作站进行脱机分析。

1.2.2 参数测量

分析患者HT术后1个月、6个月、12个月和24个月的超声心动图。

常规超声心动图参数：于胸骨旁左心室长轴切面测量左心室舒张末期内径（left ventricular end-diastolic diameter，LVEDD）、室间隔厚度（interventricular septal thickness，IVST）、左心室后壁厚度（left ventricular posterior wall thickness，LVPWT），收缩末期测量左 心 房 前 后 径 （left atrial anteroposterior diameter，LAD），改良Simpson双平面法推算LVEF；M型超声测量三尖瓣环侧壁位点收缩期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）；脉冲多普勒测量二尖瓣口舒张早期及舒张晚期峰值血流速度（E、A），计算E/A；组织多普勒测量舒张早期二尖瓣环运动速度e，计算E/e。

左心房应变参数：选择心尖四腔切面在心室收缩末期描记左心房的心内外膜边界（图1A），根据美国超声心动图学会推荐的左心房应变测量方法[5]，手动调整感兴趣区后生成左心房应变和应变率曲线。在左心房整体应变曲线（图1B）上获取左心室收缩期左心房峰值应变值 （left atrial peak strain-during left ventricular systole，LAS-S）和左心房收缩期应变值（left atrial peak strain-during left atrial systole，LAS-A）；在左心房平均峰值应变率曲线（图1C）上获取左心室收缩期左心房平均峰值应变率（mean peak strain rate of left atrium during left ventricular systole，mSRs）、左心室舒张早期左心房平均峰值应变率（mean peak strain rate of left atrium during left ventricular early diastole，mSRe）和左心室舒张晚期左心房平均峰值应变率（mean peak strain rate of left atrium during left ventricular advanced diastole，mSRa）。

图1 左心房应变参数测量方法Fig.1 Diagrams of left atrial strain parameter measurement method

左心房容积参数：在心尖四腔切面及两腔切面图像上分别手动描记左心室收缩末期、左心房收缩前期和左心房收缩末期的左心房心内膜边界，根据biplane双平面法得出左心房最大容积（the maximum volume of left atrium，LAVmax）、左心房收缩前容积（presystolic volume of left atrium，LAVp）、左心房最小容积（the minimum volume of left atrium，LAVmin），并计算左心房总射血分数 （left atrial total ejection fraction，LAtEF）、左心房被动射血分数 （left atrial passive ejection fraction，LApEF）、左心房主动射血分数（left atrial active ejectionfraction，LAaEF）：LAtEF=（LAVmax-LAVmin）/LAVmax、LApEF=（LAVmax-LAVp）/LAVmax、LAaEF=（LAVp-LAVmin）/LAVp。

1.2.3 重复性检验

从HT组和对照组中分别随机抽取10例受试者作为研究对象，由同一名医生间隔1周后再次测量左心房形变参数（LAS-S、LAS-A、mSRs、mRSe、mSRa）及左心房容量参数（LAVmax、LAVp、LAVmin），检验观察者内重复性；由另一名医生测量上述指标，检验观察者间重复性。

1.3 统计学方法

使用SPSS 25.0软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差表示，所有计量资料经Kolmogorov-Smirnov检验均服从或近似服从正态分布。单因素ANOVA检验方差齐性，方差齐的资料多组间比较采用Bonferroni检验，方差不齐的资料采用Tamhane’s T2检验，同类相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）检验可重复性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组临床资料比较

两组性别、年龄、BMI的临床资料比较，差异无统计学意义（χ2=0.095，t=-0.113、-0.253，P>0.05）。与对照组相比，HT组心率显著增高[（65.44±4.57）次/分vs（79.96±6.07）次/分。t=9.556，P＜0.01]，收缩压及舒张压差异均无统计学意义[（118.84±9.70）mmHgvs（118.64±12.25）mmHg、（72.56±11.11）mmHgvs（76.80±11.00）mmHg。t=-0.064、1.356，P=0.949、0.182]。

2.2 常规超声心动图参数比较

与对照组相比，HT组LAD增大（P＜0.05），移植术 后1个 月LVEF和TAPSE减 低、IVST和LVPWT增厚（P＜0.05），随着术后时间推移，心室收缩功能及室壁厚度逐步恢复。HT术后6个月LVEF较1个月增高（P＜0.05），LVEF、IVST、LVPWT与对照组差异无统计学意义（P＞0.05），且HT术后12个月、24个月未见继续变化。提示HT术后6个月整体收缩功能和室壁厚度已恢复至正常水平；反映右心室收缩功能的TAPSE在术后12个月与对照组差异无统计学意义（P＞0.05）。HT组与对照组的LVEDD、E/A及E/e差异均无统计学意义（P>0.05）。说明HT术后收缩功能受损较舒张功能明显，常规超声检查所使用的舒张功能参数对移植心脏舒张功能改变不敏感。见表1。

表1 HT组与对照组常规超声指标比较Tab.1 Comparison of conventional ultrasound indexes between HT group and control group

续表1Continuous Tab.1

2.3 左心房应变参数、应变率参数比较

HT术后，HT组各随访时间点左心房应变参数（LAS-S、LAS-A）及应变率参数（mSRs、mSRe、mSRa）均随术后时间延长而呈递增趋势，但应变参数LAS-S和LAS-A在术后24个月仍然低于对照组（P<0.05）。应变率参数mSRs、mSRe和mSRa在术后12个月时低于对照组，但术后24个月与对照组差异无统计学意义（P>0.05）。提示应变率参数较应变参数更早恢复至正常水平。见表2、图2。

图2 HT患者不同时期左心房应变率Fig.2 Diagrams of left atrial strain rate in HT patients at different times

表2 HT组与对照组应变参数、应变率参数比较Tab.2 Comparison of strain parameters between HT group and control group

2.4 左心房容量参数及射血分数比较

HT组左心房容积较对照组大，其中LAVmax仅术后1个月与对照组差异有统计学意义，HT组LAVmin增大（P＜0.05）；术后1个月、6个月和12个月LAVp均大于对照组，24个月时LAVp恢复至正常，与对照组差异无统计学意义（P＞0.05）。

HT组LAtEF、LApEF和LAaEF在术后早期均明显降低，LAtEF和LAaEF在术后12个月较前增加（P＜0.05）。提示心脏功能有所恢复。但LAtEF在术后24个月仍低于对照组水平，LAaEF术后24个月时与对照组差异无统计学意义，LApEF术后24个月内未见明显改善（P＞0.05）。见表3。

表3 HT组与对照组左心房容量及射血分数比较Tab.3 Comparison of left atrial volume and ejection fraction between HT group and control group

2.5 重复性分析

左心房应变参数LAS-S、LAS-A、mSRs、mSRe、mSRa的观察者内ICC值分别为0.958、0.942、0.927、0.879、0.902，观察者间ICC值分别为0.937、0.923、0.905、0.854、0.895；左心房容积参数LAVmax、LAVp、LAVmin的观察者内ICC值分别为0.926、0.791、0.837，观察者间ICC值分别为0.913、0.764、0.825。说明左心房应变参数及容量参数可重复性较好。

3 讨论

超声心动图是HT患者术后复查的常规检测项目，但对心脏各腔室径线及反映左心室收缩功能的LVEF敏感性均相对较低，不能及时反映移植术后早期心脏功能变化。STE是一种基于追踪心肌各节段运动的定量分析技术，具有不受心肌运动方向与声束夹角和心脏前后负荷影响等优势，可较常规超声参数更精确地评估心脏整体或局部功能。二维STE应变参数已广泛用于心脏功能的研究，而三维STE可自动追踪心脏在三维空间的运动，在测量腔室容积、扭转运动和面积应变等方面更准确省时。因二维超声图像较易获得且图像帧频较高，对参数随访及追踪成功率高，笔者使用二维STE评估移植心脏左心房功能。

目前临床最常用的HT手术方式为双腔静脉法同种原位心脏移植术和双房同种原位心脏移植术，双腔静脉法保留受者的左心房后壁以维持窦房结功能，并通过吻合上、下腔静脉连接供者的右心房；双房法则是将供者与受者的双侧心房中层吻合，同时切除心房附件以降低血栓形成风险[6]。鉴于两种术式均会对心房造成外科创伤，监测移植心脏的左心房功能显得尤为重要。已有研究证实[7，8]，HT术后患者左心房功能减低与手术方式无关，笔者研究中HT术式均为双腔静脉法。

与对照组相比，HT患者心率增快，这是由于自主神经失活、手术技术、急慢性排异反应及移植物血管病变等因素导致移植心脏失神经支配或血液供应中断，从而影响窦房结功能[9]。移植心脏早期存在炎性细胞浸润和移植物水肿反应，HT患者术后1个月时IVST和LVPWT增厚，随供体心脏对受体环境的逐步适应和心肌重构，术后6个月时已恢复至正常范围。反映右心室收缩功能的TAPSE在HT术后早期明显减低，后逐渐恢复，但至术后24个月仍稍低于对照组，此变化趋势与既往研究[10]结论一致，说明移植心脏右心室功能受损且恢复较慢。LAD在术后1个月时增加这是因为手术改变了左心房的几何形态，受试者左心房顶部残余的肺静脉等组织被保留下来导致左心房被重构扩大[11]。

常规超声评估心房的参数单一且仅限于形态结构改变，已有研究证明STE技术能更全面地评估多种疾病的左心房功能，如心房颤动、心肌病、瓣膜性心脏病等[12]。STE测得HT患者的左心房应变参数LASS可用于间接反映移植心脏左心室舒张功能。近期在两项监测HT患者左心室充盈压升高的研究中发现，LAS-S与心导管术所测左心室舒张末期压力相关性较高，对监测HT术后排异反应和移植物功能障碍等并发症具有重要价值[13]；LAS-S作为左心室充盈压的替代指标还可用于HT术前预测患者心房纤维化程度[14]。因此，笔者研究采用STE技术评估HT患者左心房功能，并根据心动周期中左心室的收缩期、舒张早期及舒张晚期三个时相，对应将左心房功能分为心房最大充盈时的储血期功能、心房被动排空的管道期功能和心房主动排空的辅泵期功能[15]。

笔者研究结果显示尽管HT患者LVEF正常，但左心房应变/应变率及左心房射血分数普遍低于正常范围。HT患者早期左心房的储血功能（LAS-S、mSRs、LAtEF）、管道功能（mSRe、LApEF）和辅泵功能（LASA、mSRa、LAaEF）均较正常人减低。随术后时间延长左心房功能可逐步恢复，术后12个月时储血功能（LAS-S、mSRs、LAtEF）和辅泵功能（LAaEF）较早期明显增加；至术后24个月时储血功能（LAS-S、LAtEF）、管道功能（LApEF）和辅泵功能（LAS-A）仍低于正常范围。分析其原因为，左心房储血功能和管道功能受左心室舒张主动松弛及左心房大小影响，HT早期左心室功能尚未恢复且患者左心房容积较HT前变小，导致这两种功能下降，随着HT后患者左心室功能改善，左心房储血和管道功能随之恢复。左心房辅泵功能取决于舒张晚期心房协调一致收缩，保留的左心房后壁由于原受体心脏功能差、心房压力大、心房颤动等心律失常因素影响主动收缩功能下降，随着供体心脏功能改善、心房压下降、窦性心律逐渐恢复，受体与供体的房壁协调一致同步收缩，从而使左心房功能逐步改善。即心房功能相关参数LAS-S等的改善与术后时间相关，这与Zhu S等[8]研究结论一致。但Parthiban A等[16]对19例小儿HT患者的研究认为，在不同年龄受体人群及随访间期不同，心房应变/应变率随时间的变化趋势和规律需要进一步研究总结。

尽早检出移植心脏左心房功能异常，对改善HT患者预后意义重大。笔者研究发现，尽管HT术后24个月时mSRs、mSRe、mSRa和LAaEF已经恢复至正常对照组水平，但LAS-S、LAS-A、LAtEF和LApEF仍低于健康人群，提示这些指标对左心房不同时间点的功能变化较为敏感。其中应变参数较射血分数的可重复性高，且LAS-S应用及相关研究数据较LAS-A全面[17]，因此笔者认为有望将LAS-S参数应用于长期监测移植心脏左心房功能变化，当患者LAS-S较自身前期明显下降时，应警惕是否出现亚临床阶段左心室充盈压增高或移植术后并发症。

笔者研究存在以下局限：①样本量较少且主要为病情状态稳定的HT患者，可能对研究结果造成一定的偏差；②未联合心脏MRI或有创血流动力学等检查多方位评估心脏功能；③笔者分析的左心房应变参数和射血分数均为左心房整体功能指标，未进一步探究保留的左心房后壁与供体左心房壁局部收缩和舒张功能在随访周期中的变化。

综上所述，HT术后早期左心房各时相功能显著下降，随术后时间延长呈不同程度恢复。STE技术对HT患者术后左心房的功能变化敏感，LAS-S是评估移植心脏左心房功能的最佳参数。