应用二维斑点追踪技术评价高血压患者及其并发Stanford A 型主动脉夹层患者的升主动脉圆周应变

王艳丽，吴娟，裴勇凯，龚敏，冀加美，孙香友，武俊

（大连医科大学附属第二医院，辽宁 大连 116027）

高血压被认为是导致人类患病和死亡的首要危险因素，其引起的血管病变是重要的致病基础[1]。高血压可引起主动脉持续、不可逆性扩张，动脉瘤（Aortic aneurysm，AA）形成，继而可能导致主动脉夹层（Aortic dissection，AD）的发生，严重危及着人类生命健康[2]。IRAD 研究表明，大约80%的AD 患者伴有高血压症状。目前针对升主动脉疾病的指南提出升主动脉直径达到55 mm 为手术干预指征[3]。然而，大约60%～70% AD 的患者主动脉直径并未达到指南提出的手术标准，单纯应用主动脉直径来评估主动脉并发症的风险已经受到了广泛质疑[4]。因此，寻找其它能够早期识别主动脉病变的敏感指标至关重要[1]。但应用2D-STE 评价升主动脉应变（Circumference strain，CS）的研究极少[5]，本研究将应用2D-STE 对高血压及其并发Stanford A 型夹层患者的CS 进行评估，这可能有助于早期识别高血压并发的AD，进而提高患者生存质量、降低其病死率。

1 资料与方法

1.1 研究对象

本研究共纳入128 例患者：连续纳入2019 年3月—2021 年1 月大连医科大学附属第二医院就诊，经CTA 检查确诊为Stanford A 型主动脉夹层且具有原发性高血压病史的患者25 例作为D组；收集年龄及性别匹配的同期就诊的原发性高血压患者73例，并根据升主动脉直径分为A 组（内径＜35 mm，n=25）、B 组（内径35～＜45 mm，n=26）、C 组（内径≥45 mm，n=22）[4，6]；另筛选经实验室及影像学检查证实的年龄及性别亦匹配的健康志愿者30 例作为对照组（n=30）。高血压定义为在不使用降压药的情况下，在不同时间连续测量3 次肱动脉收缩压（SBP）≥140 mmHg（1 mmHg≈0.133 kPa）和（或）舒张压（DBP）≥90 mmHg[7]。排除标准包括：主动脉发育不全、主动脉缩窄、马凡综合征、原发性瓣膜疾病、急性主动脉炎、图像质量不佳者。记录每位患者的个人信息，包括年龄、性别、体质量、身高、体表面积（BSA）、体质量指数（BMI）、SBP、DBP 和脉压（PP）。

本研究经大连医科大学附属第二医院伦理委员会批准，所有受试者均知情同意。

1.2 超声心动图的采集与测量

采用Philips EPIQ 7C 型超声诊断仪采集患者的超声心动图，使用X5-1 探头，并调整帧频50～90帧/s。嘱患者左侧卧位，充分暴露胸部，同步记录心电图。在采集超声心动图之前，使用袖带血压计测量肱动脉血压。在胸骨旁左室长轴切面上测量左室舒张末期内径（LVEDd）、左室收缩末期内径（LVESd）、舒张期室间隔厚度（IVS）和舒张期左室后壁厚度（LVPW）。采用双平面Simpson 法测量左室射血分数（LVEF）。并计算LVMI 和相对室壁厚度（RWT）。测量升主动脉的收缩期内径（Ds）和舒张期内径（Dd）。

1.3 2D-STE 的测量

于主动脉瓣上方3 cm 处获得胸骨旁短轴切面超声心动图。所有图像均使用离线分析软件QLAB中的心肌短轴应变系统进行分析。手动调整感兴趣区（ROI）的宽度以覆盖主动脉壁的内膜和外膜，应尽可能使ROI 宽度最小。此时，管壁将被分成6 个大小相等的节段，并自动生成6 条CS 曲线。测量升主动脉各节段CS 的峰值应变，并将其绝对值记录为CS（Stanford A 型夹层患者仅计算内膜尚未撕裂的管壁节段）。由1 名操作员重复3 次测量，并记录最终平均值以供分析。应用BSA 对CS 进行校正，得到CS’。

记录每个受试者从Q 波到整体CS 峰值的时间间隔和心动周期时间。应用心动周期时间标化CS峰值时间得到最终达峰时间（TTP）。

升主动脉扩张性（D）=2×（Ds-Dd）/（Dd×PP）[6]；僵硬度指数（β1）=ln（SBP/DBP）/CS[6]；僵硬度指数（β2）=ln（SBP/DBP）/（（Ds-Dd）/Dd）[8]；弹性模量（E）=（Ds-Dd）/CS[6]。

1.4 统计分析

本研究数据均采用SPSS 20.0 和MedCalc 统计学软件进行处理，连续变量表示为，组间差异比较采用单因素方差分析。分类变量用频率和百分比表示，并使用χ2检验进行分析。采用Pearson 相关分析评估CS’与其他参数的相关性。应用单因素和多因素回归分析筛选与AD 相关的变量。应用ROC 曲线确定独立预测因子并计算曲线下面积（AUC）。应用Delong 法评价各变量间AUC 差异。为了评估观察者内和观察者间的重复性，分别从5 组中随机抽取共25例，采用组内相关系数（ICC）评价CS 测量的一致性。P＜0.05 为具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较

本研究共纳入128 例患者，平均年龄（62.7±11.6）岁，以男性为主（71例，55.5%）。5 组间年龄、性别、身高差异无统计学意义（P＞0.05），体质量、BSA、BMI、SBP、DBP、PP 差异有统计学意义（P ＜0.05）。与对照组比较，高血压组PP 进行性升高（P＜0.05，表1）。

表1 基本参数特征（）

表1 基本参数特征（）

注：1：与A 组相比，P＜0.05；2：与对照组相比，P＜0.05；3：与B 组相比，P＜0.05；4：与C 组相比，P＜0.05。

2.2 左心室相关参数

与对照组比较，高血压组IVS、LVPW 明显增厚，LVEDd、LVMI、RWT 显著增大（P＜0.05）。5 组间LVESd、LVEF 差异无统计学意义（P＞0.05，表2）。

表2 左心室相关参数（）

表2 左心室相关参数（）

注：1：与对照组相比，P＜0.05；2：与A 组相比，P＜0.05；3：与B 组相比，P＜0.05。

2.3 主动脉相关参数

C 组与D 组间升主动脉直径无明显统计学意义。高血压组CS’均小于对照组，且从A 组到C 组呈递减趋势（P＜0.001，图1）。A 组和B 组的TTP 均明显长于对照组，B 组的TTP 也明显长于A 组（P＜0.001，表3）。与对照组相比，高血压组β1、和E 均显著高于对照组（P＜0.001），高血压组D 显著低于对照组（P＜0.001）。应用2D-STE 测得的β1 与应用二维超声测得的β2 呈正相关（r=0.632，P＜0.001）。

表3 主动脉相关参数（）

表3 主动脉相关参数（）

注：1：与对照组相比，P＜0.05；2：与A 组相比，P＜0.05；3：与B 组相比，P＜0.05；4：与C 组相比，P＜0.05。

图1 应用2D-STE 测量CS。图中彩色圆形环所示区域为ROI。图1a～1c 分别为正常人、高血压患者及夹层患者的CS 曲线图。其CS 值为21.9%，13.2%及9.4%。AO：升主动脉，LA：左心房，PA：肺动脉，RA：右心室。Figure 1.The measurement of CS by 2D-STE.The area covered by the color ring is the ROI.Figure 1a～1c: Representative CS curves of healthy patient,hypertensive patient and patient with AD.The CSs were 21.9%,13.2% and 9.4%.AO: ascending aorta,LA: left atrium,PA: pulmonary artery,RA: right atrium.

2.4 CS 的诊断性能

在调整了年龄，性别，BMI 等基线特征后只有PP（OR，1.079（1.001～1.162）；P＜0.05），直径（OR，1.139（1.001～1.296）；P＜0.05）和CS’（OR，0.230（0.100～0.526）；P＜0.001）仍然是AD 的独立预测因子（表4）。PP、直径和CS’ 的ROC AUC 分别为0.795、0.903 和0.934（表5）。CS’的最佳截断值为≤4.08%（敏感性96%；特异性82%；AUC=0.934；P＜0.001）。此外，将PP、直径和CS’联合诊断AD 的效果明显优于单独使用直径（AUC=0.965 vs 0.903；P＜0.05，图2）。

表4 单因素及多因素Logistic 回归分析结果

表5 ROC 曲线数据

图2 预测AD 的ROC 曲线。Figure 2.ROC curve for predicting AD.

2.5 CS’与其他参数相关性

CS’与β2（r=-0.472，P＜0.001），PP（r=-0.340，P＜0.001），LVMI（r=-0.378，P＜0.001）呈负相关，但与D呈正相关（r=0.483，P＜0.001）。

2.6 重复性分析

CS 及TTP 结果显示出良好的重复性（表6）。

表6 观察者内及观察者间一致性

3 讨论

3.1 主动脉僵硬度

在高血压患者中，主动脉滋养血管管腔逐步狭窄、增厚，导致了中膜的缺血性坏死、血管壁弹性纤维减少及胶原纤维增多[9]。而弹性纤维的主要作用是为血管壁提供弹性能力，胶原纤维则是血管载荷的承担者，在一定程度上限制血管横向扩张[10]。主动脉管壁的弹性表现在管壁在收缩期的扩张以及在舒张期的回缩[11]，随着高血压患者主动脉管壁损害程度的增加，血管壁在舒张期不能回弹至其初始位置，导致了血管壁的逐步扩张，达到一定程度则有并发AD 的风险，危及患者的生命。在本研究中，高血压组的D 明显低于对照组，β2 及E 则高于对照组，且这种趋势随着管径增宽程度的增加而愈发明显。这些结果反映了高血压患者主动脉弹性降低、僵硬度增加，与高血压主动脉病变病理特征相符。

3.2 主动脉生物力学特征

除了传统僵硬度参数外，血管生物力学参数早已被证明是反映血管功能的有力指标，但由于CT或MRI 的成像时间或价格的限制，并不适用于主动脉应变的监测或危重患者的床旁评估。Bu等[12]应用2D-STE 对冠心病患者的升主动脉CS 进行了测量，结果指出CS 可以提高对冠心病的诊断。而应用2D-STE 评价高血压及其并发夹层患者的CS 的研究少之又少。在本研究中，我们首次应用2D-STE 评价了高血压及其并发AD 患者的CS。结果表明，高血压组CS’较对照组明显减低，且随着升主动脉直径不断增宽，高血压各组CS’呈递减趋势，AD 组最低。这可能是因为高血压促使主动脉管壁发生重塑，随着其血管损害程度的不断增加，其生物力学功能也不断下降，最终可能导致AD 的发生。同时，D 组升主动脉平均直径仅为（48.63±10.93）mm，未达到预防干预标准，这与以往研究一致[4]。而我们的研究结果表明，CS’可以用于预测高血压患者的AD。在调整了年龄，性别和BMI 之后，只有PP，直径和CS’仍然是AD 的独立预测因子，并且CS’的ROC AUC最大。CS’的最佳截断值为≤4.08%。此外，ROC 曲线显示，PP、直径和CS 联合诊断AD 时效果明显优于单独使用直径。这可能有助于对AD 患者的危险分层。我们的结果还显示，CS’与D 呈正相关，与传统的僵硬度参数β2 呈负相关。并且，应用2D-STE 测得的β1 与应用二维超声测得的β2 呈正相关，这都说明了CS 能够敏感地识别升主动脉生物力学功能的异常改变。

我们还对CS TTP 进行了测量，结果显示，高血压组TTP 明显大于对照组，且随着高血压患者升主动脉管径的扩张，TTP 延长更加明显。主动脉的扩张和回缩是一系列连续的电-生理过程造成的。一方面，高血压患者心肌发生不同程度的重构，导致左室壁肥厚、左室扩大，使得电冲动传导时间延迟，同时，由于后负荷的增加，高血压患者的等容收缩期延长，导致了高血压患者达峰时间的延长。而另一方面，在心动周期恒定时，由于高血压患者应变达峰时间即扩张时间的延长，主动脉回缩至原始长度的时间继发减少，这也使高血压患者管壁更加扩张，主动脉损害不断加重。此外，有研究表明，血管壁损害的各向异性会随着动脉粥样硬化而加剧[13]，高血压患者伴有不同程度的动脉粥样硬化[14]，这也就导致了本研究中C 组及D 组患者主动脉各个方向的管壁应变差异较大，CS 曲线过于离散，因此我们未对其T 进行计算与统计分析，当然这也需要进一步的病理学研究对我们的假设进行支持。

本研究尚存在几点不足：首先，2D-STE 依赖于二维超声图像，部分患者因图像质量无法达到准确跟踪和分析的标准而被我们排除在外，这可能会对我们的研究人群造成潜在影响。其次，仍需要大量前瞻性研究来证实CS 在临床工作中的作用。