四维自动左房定量技术评价肥厚型心肌病患者左心房功能的价值

孙雪桐，段会参，武丽娜，秦俊昌，韩战营，李刚，张瑞芳

(郑州大学第一附属医院 a.心血管内科;b.超声科，河南 郑州 450000)

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)是一种常见的遗传性心肌病，具有不同的临床和表型异质性特征，基于血流动力学受肥厚心肌的影响不同，可将HCM分为梗阻性和非梗阻性2个亚型[1]。其主要病理特征为心肌肥厚、间质纤维化、微血管功能障碍等[2]。随着疾病的发展，患者左室充盈更加受限，左心房发生重构，最终致左心功能障碍。临床研究显示，左房增大和左房功能降低是HCM患者发生心房颤动、卒中等的重要影响因素，且左房功能障碍是早期诊断心力衰竭的重要预测因素[3]。因此，早期监测和评估左房容积和功能可以为HCM患者危险分层及其预后预测提供重要临床参考价值。四维自动左房定量(four-dimensional automatic left atrial quantitation，4D Auto LAQ)技术是一种新型无创评估左房功能的方法，可以不依赖角度实时获得左房立体结构并定量评估左房容积和功能，其准确性及敏感性均优于以往二维超声及三维斑点追踪技术等对左房功能的评估[4]。本研究旨在应用4D Auto LAQ技术评价比较梗阻性、非梗阻性HCM患者左房功能变化，早期评估患者左房功能受损程度并探讨左房与左室重构发生的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2021年3—12月于郑州大学第一附属医院就诊的40例HCM患者为HCM组，参考心脏超声显示血流动力学情况，将其分为梗阻性(n=20)和非梗阻性(n=20)。梗阻性HCM组，男11例，女9例，年龄22～77岁，平均(51.75±14.31)岁；非梗阻性HCM组，男12例，女8例，年龄18～71岁，平均(43.80±14.63)岁。选取同期心电图、超声心动图等检查结果均正常的20例健康志愿者为对照组，男10例，女10例，年龄26～65岁，平均(45.95±11.84)岁。本研究已通过医院医学伦理委员会批准(伦理号：2021-KY-0179)。所有研究对象均签署知情同意书。

1.2 纳入及排除标准(1)纳入标准：①符合HCM诊断标准[5]，超声心动图测量的左室某节段或多节段的不能完全由负荷增加解释的室壁厚度≥15 mm，HCM患者一级亲属某节段或多节段的不能完全由负荷增加解释的左室室壁厚度≥13 mm，并排除了导致心脏负荷增加的其他病变，根据超声心动图检查时测定的左心室流出道与主动脉峰值压力阶差(left ventricular outflow tract gradient，LVOTG)≥30 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)确定为梗阻性HCM，安静及负荷时LVOTG均<30 mmHg确定为非梗阻性HCM；②年龄≥18岁。(2)排除标准：①因高血压、主动脉瓣狭窄等疾病引起的左室壁肥厚；②长期运动所致的室壁肥厚；③图像不清，或既往接受过其他外科手术治疗。

1.3 检查方法

1.3.1二维超声心动图及四维图像采集 (1)仪器：使用GE vivid E95超声诊断仪，4Vc矩阵容积探头，选择EchoPAC 203分析软件进行图像在机分析。(2)图像采集：入选者采取左侧卧位或平卧位，常规二维超声检查测量左室收缩末期左房前后径(left atrial diameter，LAD)、左室舒张末期内径(left ventricular end diastolic diameter，LVEDD)、左室舒张末期室间隔厚度(interventricular septal thickness，IVST)和左室后壁厚度(left ventricular posterior wall thickness，LVPWT)。采用心尖四腔切面脉冲多普勒记录二尖瓣口前向血流频谱，测量舒张早期二尖瓣跨膜血流速度(mitral E wave velocities，E)、舒张晚期二尖瓣跨瓣血流速度(mitral A wave velocities，A)及二者比值(E/A ratio，E/A)，采用彩色多普勒超声测量二尖瓣反流面积(mitral regurgitation，MR)。于心尖四腔心切面，启动“Full volume”键，采集左房四维图像。

1.3.2图像处理方法 调取4D图像，选择“4D LAQ”模式，在二尖瓣环中点和左房顶心内膜上各取1个点，系统自动勾画显示左房心内膜轮廓，对其局部进行人工调整，使之与边界贴合，软件将自动生成左房整体的容积-时间曲线，分析获得左房最大容积(left atrial maximum volume，LAVmax)、左房最小容积(left atrial minimum volume，LAVmin)、左房收缩前容积(left atrial presystolic volume，LAVpre)。同时测得左房储备期纵向应变(left atrial reservoir longitudinal strain，LASr)、左房通道期纵向应变(left atrial conduit longitudinal strain，LAScd)、左房收缩期纵向应变(left atrial contraction longitudinal strains，LASct)、左房储备期圆周应变(left atrial reservoir circumferential strain，LASr-c)、左房通道期圆周应变(left atrial conduit circumferential strain，LAScd-c)和左房收缩期圆周应变(left atrial contraction circumferential strains，LASct-c)；以同样操作在左室心内膜上测得左室整体纵向应变(left ventricular global longitudinal strain，LVGLS)、左室整体周向应变(left ventricular global circumferential strain，LVGCS)。经体表面积标化后，计算左房容积指数(left atrial volume index，LAVI)。计算左房功能相关参数：左房总排空分数(left atrial total ejection fraction LAtEF)为LAVmax与LAVmin差值占LAVmax的百分比，左房被动排空分数(left atrial passive ejection fraction，LApEF)为LAVmax与LAVpre差值占LAVmax的百分比，左房主动排空分数(left atrial active ejection fraction，LAaEF)为LAVpre与LAVmin差值占LAVpre的百分比。见图1。

LAVmax为左房最大容积；LAVmin为左房最小容积；LAVpre为左房收缩前容积；LAVI为左房容积指数；LAEV为左房排空容积；LAEF为左房射血分数；LASr为左房储备期纵向应变；LASr-c为左房储备期圆周应变；LAScd为左房管道期纵向应变；LAScd-c为左房管道期圆周应变；LASct为左房收缩期纵向应变；LASct-c为左房收缩期圆周应变。图1 4D Auto LAQ技术分析左房示意图

2 结果

2.1 一般资料梗阻性HCM组、非梗阻性HCM组与对照组各组间性别、年龄、体质量指数、体表面积、心率、收缩压和舒张压差异比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 梗阻性HCM组、非梗阻性HCM组与对照组一般资料比较

2.2 二维超声心动图参数与对照组比较，梗阻性HCM组和非梗阻性HCM组LAD、IVST、LVPWT均增大，LVEDD均减小；与对照组比较，梗阻性HCM组MR增大，E/A减小；与非梗阻性HCM组比较，梗阻性HCM组LAD、IVST、MR增大，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 梗阻性HCM组、非梗阻性HCM组与对照组二维超声心动图参数比较

2.3 4D Auto LAQ 参数与对照组比较，梗阻性HCM组和非梗阻性HCM组LAVmax、LAVmin、LAVpre、LAVI均增大，LASr、LASr-c、LAScd-c、LAtEF、LApEF及LVGLS均降低(P<0.05)；与非梗阻性HCM组比较，梗阻性HCM组LAVmax、LAVmin、LAVpre、LAVI 增大，LAScd降低(P<0.05)；3组LVGCS比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 梗阻性HCM组、非梗阻性HCM组与对照组4D Auto LAQ参数比较

2.4 相关性分析梗阻性HCM组LVGLS与LASr、LAScd、LAScd-c、LASct均呈正相关(P<0.05)；LAVI与LAScd、LAScd-c、LASct、LAaEF均呈负相关(P<0.05)。非梗阻性HCM组LVGLS与LASr、LASr-c、LAScd、LASct均呈正相关(P<0.05)；LAVI与LAScd、LAScd-c均呈负相关(P<0.05)。两组中，LASr与LVGLS均有较强相关性(P<0.01)，LAScd与LAVI均有中等程度的相关性(P<0.05)。见表4。

表4 梗阻性HCM组、非梗阻性HCM组4D Auto LAQ参数的相关性

2.5 诊断效能绘制ROC曲线，判断4D Auto LAQ参数对HCM患者的诊断价值，其中LASr指标的诊断效能最好。见表5。

表5 4D Auto LAQ参数诊断效能

2.6 4D Auto LAQ参数重复性检验随机选择其中15例受试者，分别进行观察者内和观察者间重复性检验，测量4D Auto LAQ参数(LASr、LASr-c、LAScd、LAScd-c、LASct、LASct-c)，结果发现各项指标均具有良好的重复性，LASr、LASr-c、LAScd、LAScd-c、LASct、LASct-c的组内相关性分别为0.905、0.951、0.880、0.893、0.884、0.879，组间相关性分别为0.860、0.917、0.811、0.828、0.865、0.841，ICC均>0.75，P<0.05。见表6。

表6 4D Auto LAQ参数重复性检验

3 讨论

HCM是一种临床常见的原发性心肌病，以心室壁非对称性肥厚为主要特点，可累及左右房室，对左室、左房均有不同程度的影响[6]。患者左心室心肌肥大并心肌纤维化，室壁硬度增加，左室舒张功能受损；随着HCM病情进展，左心房需主动泵血入左心室以维持较为正常的左心室舒张末期容积，代偿性增加左房收缩做功致使左房容积增加，终致不可逆性左房重构，表现为左心房扩张、收缩及舒张功能下降，严重影响疾病预后。鉴于左房壁薄、心肌纤维较短，对压力和容量负荷的耐受力均较弱，其结构和功能的异常改变常早于左室，可以更敏感地反映心功能的受损程度，因此直接评估HCM左房结构及功能改变对于HCM临床治疗决策、疗效监测、预后评估均具有临床应用价值。研究表明，左心房的大小及功能相关参数和HCM患者心房颤动、左室舒张功能障碍及心力衰竭等的发生密切相关[7-9]。二维超声心动图可通过血流动力学变化等间接反映左房功能，但不能直接评估左心房心肌功能变化。由于对空间的依赖性，三维斑点追踪技术会出现平面斑点追踪丢失而致测量结果误差较大。而4D Auto LAQ技术建立在全容积成像的基础上，在全心动周期中实时追踪左房内膜获取左房形态及长轴和圆周方向的形变，同时增加应变参数反映左房不同时相功能，其敏感性较高。因此，使用4D Auto LAQ技术及早发现左心房结构及功能改变并定量评价左房重构程度，对预防HCM患者不良事件的发生、评估预后具有重要的临床意义。

心房结构和功能的改变与心房颤动等心律失常、心脏不良事件之间均具有密切相关性，左房增大是心脏舒张功能障碍加重的结果，是心房重构的重要特征，应变率普遍降低是HCM患者收缩功能受损的重要提示。本研究结果显示，梗阻性HCM组和非梗阻性HCM组LAD、LAVmax、LAVmin、LAVpre、LAVI均较对照组增大，LASr、LASr-c、LAtEF均较对照组降低。反映HCM致心肌细胞肥大，并激活心肌成纤维细胞引起间质胶原纤维合成增加。不断加重的心肌纤维化增加心肌僵硬度，致房室顺应性及形变能力下降。充盈压不断增高的心室腔舒张末期容积减小，由心房流入心室的血液减少，导致心房容量负荷增加、容积扩大、储器功能降低。此外，本研究结果显示，与健康人群相比，非梗阻性HCM组LAScd-c、LApEF降低，梗阻性HCM组LAScd、LAScd-c、LApEF、LASct、LASct-c、LAaEF均降低。反映两组HCM患者均出现左心房管道功能和被动射血能力受损。左心房导管功能障碍与左心室顺应性受损密切相关，左心室顺应性受损是由左心室壁明显增厚引起的，其中常包含心肌纤维化区域。本研究通过检测左房储层和管道功能障碍进一步验证了之前的研究[10]。HCM致左室心肌松弛受损和舒张功能减弱，左室舒张早期抽吸力降低，病程早期左心房泵功能和主动射血能力代偿性增加；伴随左室流出道梗阻及病程的进展，左室充盈压长期持续增高至超出Frank-Starling代偿机制，最终致左房辅泵功能失代偿性降低[11]。本研究中两组HCM患者左房储器、管道功能障碍同时存在，而左房泵功能不一致，这可能是非梗阻性HCM组左房扩大及左室收缩功能障碍的程度较轻，且无左室流出道梗阻，与既往的研究结果[12]相同。

本研究结果显示，与非梗阻性HCM组比较，梗阻性HCM组LAVmax、LAVmin、LAVpre、LAVI增大，梗阻性HCM较非梗阻性HCM左房容积扩张，而左房功能下降更为显著。左室流出道梗阻是HCM患者症状恶化、心功能不全和猝死的独立危险因素，与梗阻性HCM相比，非梗阻性HCM患者发生心源性死亡、心功能分级恶化等不良事件的概率降低[13-14]。梗阻性HCM合并有左室流出道狭窄，包括左室舒张末期在内的多个时相左心室腔内压力较非梗阻性HCM增高，左心房后负荷增加；且二尖瓣前叶收缩期前向运动致二尖瓣反流加重左心房的前负荷。前后负荷双重增加导致左心房结构及功能受损更严重，梗阻性HCM发生左心房不良重构概率升高。虽然非梗阻性HCM致左心房重构程度轻于梗阻性HCM，但非梗阻性HCM预后并不比前者乐观。由于亚临床期非梗阻性HCM心肌舒张和收缩早期功能障碍已存在，非梗阻性HCM出现心房颤动继发血栓栓塞、心血管不良事件风险仍较高。采用4D Auto LAQ早期监测非梗阻性HCM左房大小及功能改变程度可能更有利于对患者进行危险分层及临床治疗决策的制定。

本研究以4D Auto LAQ各参数评估HCM左心房重构程度，借助ROC曲线分析发现，左房纵向应变中LASr的AUC最大，LASr的诊断准确度最高，此结果与Siam-Tsieu等[15]的研究结论颇为一致。左房功能与左室功能在整个心动周期中紧密相关，左心房的解剖结构和机械力学功能是维持左心室功能的关键。本研究对左房功能参数与左室功能参数进行相关性分析，发现梗阻性、非梗阻性HCM患者左房管道期应变LAScd、LAScd-c与LAVI存在一定关联性，梗阻性HCM组和非梗阻性HCM组LVGLS与LASr、LAScd、LASct均具有相关性，且其中LASr与左心室纵向收缩的相关性较强，说明左室收缩功能影响左房舒张和顺应性，而左心房导管功能对应于左心室早期充盈和舒张，受到左心室顺应性和左心房顺应性的共同影响，这与先前的研究结果[16]相符。提示左房重构与临床较为关注的HCM致左室重构同时存在，LASr可作为一个较为有效的评价指标。

本研究结论有以下两点局限：(1)样本量偏小，需进一步在更大的HCM群体中进行研究随访证实结论稳健性；(2)4D Auto LAQ虽然不受心肌运动方向的限制，可实时追踪心脏三维空间内的局部及整体心肌形变，但其图像帧频及角度均受到技术限制，图像分辨率与传统二维图像存在差距，对心室内膜显示不清者无法追踪分析。

综上所述，4D Auto LAQ技术客观、定量检测HCM左房结构及功能变化，发现HCM人群存在以左房结构及功能受损为特征的左房重构，且以梗阻性为主，并与左室重构存在相关性。4D Auto LAQ所得左房重构相关参数使得HCM心功能受损程度评估更为全面，可行性及可重复性均较好，在指导HCM临床治疗决策、评估预后方面具有一定的临床价值。