左心室压力-应变环技术评估鼻咽癌化疗患者左心室心肌功能的临床意义*

廖园园，游宇光，张火根，吕俏

（赣南医学院第一附属医院 1.超声医学科，2.赣南医学院，江西 赣州 341000）

鼻咽癌是我国耳鼻咽喉头颈外科的常见恶性肿瘤，进展快、预后差，严重威胁患者的身心健康。目前临床多推荐使用顺铂和紫杉醇类药物联合化疗方案进行治疗[1]，但化疗药物所引起的肿瘤治疗相关的心肌功能损害也随之增加。近年来，部分研究应用超声心动图技术监测紫杉醇联合化疗方案相关的左心室功能改变，其中，二维斑点追踪技术（two dimension -speckle tracking imaging,2D-STI）在评估患者早期的心室收缩功能受损方面取得了一些成果[2]。在2D-STI基础上衍生的无创心肌做功超声成像技术纳入后负荷影响心肌形态的变化。左心室（left ventricular, LV）压力-应变环（pressure-strain loops, PSL）为应变发展过程中衍生出的定量评估心肌应变及左心室压力的方法，可获得更为准确的心肌做功参数。本研究应用该技术结合患者左心室压力和整体纵向应变（global longitudinal strain, GLS），无创定量地显示左心室心肌做功状况[3]，探讨该技术对鼻咽癌化疗患者左心室心肌功能的临床意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年8月—2021年6月赣南医学院第一附属医院肿瘤科收治的鼻咽癌化疗患者30例，年龄31～50岁，平均（43.5±6.2）岁；均进行紫杉醇药物联合化疗。于化疗前（T0）、化疗2个周期后（T1）、化疗4个周期后（T2）对患者行常规超声心动图检查，排除1例化疗后出现严重心律失常、1例因出现感染隔离而失访的患者，最终纳入28例为鼻咽癌化疗组。选取同期体检健康者24例作为对照组，年龄32～50岁，平均（41.2±5.3）岁。纳入标准：①心电图、常规二维超声心动图检查均显示无异常；②鼻咽癌化疗组患者均在本院接受规范化紫杉醇药物联合化疗，且接受此次化疗前均未接受过其他化疗和放疗；③鼻咽癌化疗组患者均经病理证实并有明确分型，且预期生存周期＞1年。排除标准：①二维超声心动图显示室壁运动异常、窦外节律、有人工瓣膜或起搏器、化疗前超声心动图EF＜ 50%；②既往出现过心律失常，如频发室性早搏、室性心动过速等；③伴器质性心脏病，如心肌病、风湿性心脏病、冠心病、严重的瓣膜性心脏病或左室流出道梗阻等；④伴导致心功能损害的其他疾病，如免疫性疾病、甲状腺功能亢进、尿毒症等；⑤伴其他恶性肿瘤；⑥图像质量欠佳，影响后期处理者。

1.2 方法

1.2.1 仪器 GE vivid E95型超声仪（美国通用电气公司），配备M5Sc心脏探头（频率1.5～4.3 MHz），且安装EchoPAC203脱机软件工作站。

1.2.2 图像采集 研究对象先取坐位，于平静呼吸状态下测量肱动脉血压，连接心电图后改左侧卧位，完善常规超声心动图检查后获取包括患者心尖四腔切面、心尖三腔切面和心尖左心室两腔切面在内的3个以上连续心动周期动态二维图像（≥ 60帧/s）及四维多平面图像，采集时帧频及深度需保持一致，将获取的原始资料导入EchoPAC 203工作站。

1.2.3 图像分析 首先在二维图像基础上运用Simpson双平面法测定左室射血分数（LVEF），确认鼻咽癌化疗组患者化疗前LVEF＞ 50%，随后应用EchoPAC 203工作站Auto EF法测定LVEF、左心室收缩末期容积（LVESV）、左心室舒张末期容积（LVEDV）、心输出量（CO）及每搏量（SV），所有参数测量3次，并取平均值；然后进入AFI界面，选取质量较好（心内膜面、外膜面均能清楚显示）的动态图像进行分析，依次在心尖四腔切面、心尖三腔切面和心尖左心室两腔切面自动识别描记心内膜，点击Proceed，追踪图像满意后生成各切面纵向应变及追踪图；点击Myocardial work，软件自动识别患者采集时输入的血压，并选取1个心动周期中二尖瓣关闭至开放时间段的图像构建出左室心肌17节段和整体的PSL曲线，曲线内面积即心肌做功指数。另外利用EchoPAC软件计算分析左心室整体纵向应变值（global longitudinal strain, GLS）、纵向峰值应变离散度（peak strain time dispersion, PSD）、整体无用功（global wasted work, GWW）、整体有用功（global constructive work, GCW）、整体做功指数（global work index, GWI）、整体做功效率（global work efficiency,GWE）等。所有图像均由2名至少10年专科经验的高年资主治医师以上职称的医师采集3个以上心动周期。

1.3 统计学方法

数据分析采用SPSS 21.0统计软件。计量资料以均数±标准差（±s）表示，比较采用t检验或方差分析，进一步两两比较采用LSD-t检验。相关性分析用Pearson法。随机选择20例研究对象，采用Bland-Altman分析法评价观察者内及观察者间GWI、GCW测量结果的一致性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般资料和超声心动图参数比较

两组的年龄及收缩压比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；两组LVEF、LVEDV、LVESV、SV、CO比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 两组一般资料和超声心动图参数比较 （±s）

表1 两组一般资料和超声心动图参数比较 （±s）

组别对照组鼻咽癌化疗组t 值P 值n 24 28年龄/岁41.2±5.3 43.5±6.2 1.425 0.160收缩压/mmHg 125±9 123±14 0.601 0.551 LVEF/%58.9±4.0 59.5±4.7 0.491 0.625 LVEDV/mL 78.1±19.0 77.7±22.9 0.068 0.946 LVESV/mL 34.9±11.1 32.1±10.4 0.938 0.353 SV/mL 48.2±9.4 46.7±13.1 0.467 0.643 CO/（L/min）3.7±0.8 3.4±1.1 1.108 0.273

2.2 鼻咽癌化疗组患者化疗前后超声心动图参数比较

鼻咽癌化疗组患者T0、T1、T2时LVEF、LVEDV、LVESV、SV、CO比较，经方差分析，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 鼻咽癌化疗组患者化疗前后左心室二维超声心动图参数比较 （n =28，±s）

表2 鼻咽癌化疗组患者化疗前后左心室二维超声心动图参数比较 （n =28，±s）

指标LVEF/%LVEDV/mL LVESV/mL SV/mL CO/（L/min）T0 59.5±4.7 77.7±22.9 32.1±10.4 46.7±13.1 3.4±1.1 T1 58.7±5.4 71.7±15.7 29.4±7.2 42.2±10.3 3.2±0.8 T2 56.6±4.9 74.5±24.1 32.6±11.6 41.7±13.6 3.2±1.3 F 值2.504 0.560 0.845 1.377 0.316 P 值0.088 0.573 0.433 0.258 0.730

2.3 两组长轴应变及左心室心肌做功参数比较

Bland-Altman分析法结果显示，观察者间及观察者内GWE大部分位于95%置信区间内，重复一致性良好（见图1）。对照组和鼻咽癌化疗组T0、T1、T2时GLS、PSD、GWI、GCW、GWW、GWE比较，差异有统计学意义（P＜0.05），其中，GWW随化疗周期而显著递增。进一步两两比较，与对照组相比，鼻咽癌化疗组T0期GLS、PSD、GWW、GCW、GWI、GWE差异无统计学意义（P＞0.05）；鼻咽癌化疗组T1期与对照组及T0期比较，PSD、GCW、GWW、GWE差异无统计学意义（P＞0.05），GLS、GWI呈显著下降趋势（P＜0.05）；鼻咽癌化疗组T2期与对照组及T0期比较，GLS、GCW、GWI、GWE明显下降，PSD、GWW明显升高（P＜0.05）。见图2和表3。

表3 两组长轴应变及左心室心肌做功各参数比较 （±s）

表3 两组长轴应变及左心室心肌做功各参数比较 （±s）

注 ： GLS的负号表示方向； ①与对照组比较，P ＜0.05； ②与T0比较，P ＜0.05。

组别对照组鼻咽癌化疗组F 值P 值T0 T1 T2 n 24 28 28 28 GLS/%-18.4±3.2-17.8±3.1-15.3±3.7①②-13.2±2.5①②12.060 0.000 PSD/ms 73.4±35.6 66.0±30.8 84.8±53.5 100.6±48.2①②3.391 0.039 GWI/mmHg%1 725.3±324.5 1 627.2±306.7 1 384.7±394.0①②1 115.1±276.2①②13.474 0.000 GCW/mmHg%1 956.7±285.4 1 935.9±319.7 1 802.2±457.4 1 536.0±295.3①②6.824 0.002 GWW/mmHg%121.2±45.4 139.1±72.6 208.7±170.5 245.3±133.8①②3.874 0.025 GWE/%92.4±3.2 91.7±3.8 87.4±6.9 84.0±6.4①②9.895 0.000

图1 Bland-Altman重复性检验结果

图2 鼻咽癌化疗组患者化疗前后左心室18节段心肌做功牛眼图

2.4 心肌做功参数与GLS的相关性

Pearson相关性分析显示，鼻咽癌化疗组患者左心室GLS与GWI、GCW、GWE均呈正相关（r=0.829、0.699、0.739，均P=0.000）（见图3A～C），与GWW呈负相关（r=-0.502，P=0.000）（见图3D）。

图3 鼻咽癌化疗组患者GLS与GWI、GCW、GWE、GWW的相关性

3 讨论

鼻咽癌起源于鼻咽上皮，是最常见的鼻咽恶性肿瘤，好发于东南亚地区，特别是在我国两广及香港地区高发[1]。研究表明，癌症患者在接受化疗后心脏功能损害的发生概率明显提高，化疗药物对癌症患者的心脏毒副作用甚至超过癌症本身，其所引起的不良反应使临床预后更差[4]。有研究认为紫杉醇类药物可使细胞产生氧自由基，而顺铂则能导致心肌细胞线粒体膜去极化，诱导线粒体膜超微结构发生改变，进而损害心肌细胞，致心脏收缩及舒张功能出现恶化[5-6]，若不及时干预，严重时将出现明显的不可逆功能损害。所以，如果能在患者因化疗药物所致左心室功能损害出现临床症状之前进行更加密切的心脏功能监测及早期个体化心脏保护药物治疗，将对改善鼻咽癌化疗患者的预后具有积极的临床意义。

GLS可作为化疗药物早期心肌毒性的预测指标已被证实并广泛应用[7-8]。然而，因为二维斑点追踪受负荷依赖性等因素的影响，其有一定的局限性。PSL技术在二维斑点追踪技术的基础上通过左心室各节段心肌应变值乘以左心室压力来评价心肌做功，克服了左心室压力负荷对心肌运动的影响，明显消除了该局限性，可做到快速、无创、客观定量地评测心肌做功情况[9]。STÖBE等[10]研究提出通过心肌做功技术（左心室各节段心肌的纵向应变值乘以左心室压力）获得的PSL能实现无创地评估左心室功能，GWI代表着PSL区域内所有节段做功指数的均数，GCW是心肌在收缩期时收缩变短及等容舒张期延伸变长所做的功[11]，GWW与GCW则相反，GWW表示的是在心脏收缩过程中心肌延长所做的功或舒张期时心肌缩短所产生的对心脏射血并无益处的能量[12-13]。左心室的17个节段在正常时由于其收缩同步性较高，因此产生的无用功很少，但在心脏功能受损伤并引起左心室不同节段心肌收缩不同步等情况下，部分节段心肌在收缩期时延长或舒张期缩短就会产生大量的无用功即无效功[14]，这些能量在常规超声心动图及二维斑点追踪技术中都无法明确地反映出来，而心肌做功技术则能通过GWW无创、定量地评价这些不利于心脏泵血的无效能量。有研究证实，通过无创PSL的方式所获取的心肌做功相关参数不仅能与有创方式所测得的参数具有良好的相关性，还能敏感地评测出早期左心室收缩功能损害的情况[15-16]。KE等[16]、GALLI等[17]的研究指出，心肌做功与LVEF相比能更敏感地检测出心肌病患者的左室功能障碍，还能在LVEF正常的慢性肾脏疾病中检测出亚临床功能障碍。刘曦等[18]、DENG等[19]研究指出紫杉醇类药物可引生出严重的脂质过氧化、硝基应激反应并产生阳离子代谢物损伤线粒体DNA，进而直接影响心脏的蛋白代谢，导致心脏传导性和兴奋性出现异常，使得心脏出现心律失常、急性心肌梗死、慢性心肌病、心肌炎等。

本研究应用常规二维超声心动图获得的反映左心室收缩功能的参数如SV、CO、LVEF等在化疗过程中虽呈降低趋势，但趋势无统计学意义，未达到美国超声心动图学会与欧洲心脏病学会最新指南定义的心脏毒性指标（即不伴有心衰症状或体征的患者，常规超声心动图指标LVEF减少至少10%且LVEF＜53%）[20-21]。化疗后心肌做功相关参数如GLS、GCW、GWI、GWE等与化疗前相比呈明显下降趋势，表示心脏所做的利于其泵血的有效功有所降低，PSD、GWW与化疗前相比则呈增加趋势，代表随着化疗周期的延长，因心肌受损心脏所做的无用功在增加。其中，GLS达到了指南定义的亚临床心功能损害指标（即GLS较基线降低至少15%）[21]。因此笔者认为在化疗期间显示心肌收缩功能早期受损方面，LVEF还不够敏感。此外，本研究发现做功参数的变化与GLS有相关性，GWI、GCW呈正相关，GWW则与GLS呈负相关，进一步说明PSL技术所获取的心肌做功参数较LVEF能更敏感地发现化疗药物对心肌功能的损伤，且GWW、GCW和GWI能从节段和整体两方面更全面地评测左心室心肌功能。

本研究有一定的局限性，由于样本量偏小可能会影响研究效能，尚需增加样本量来进一步验证研究结论，另外还可试着进一步延长随访时间，从而对鼻咽癌化疗患者心肌功能改变进行远期监测。虽然PSL目前已经克服了LVEF和斑点追踪技术的角度及压力负荷依赖性，不过还是存在一定的局限[22]：首先，由于PSL技术是基于应变技术对心肌斑点进行追踪分析，故对图像质量要求仍然较高；其次，该技术获取的左心室压力并非实际测量值，而是通过测量肱动脉收缩压的估测值，如果患者合并主动脉瓣狭窄、左心室流出道梗阻等情况时左心室压力与肱动脉压力不一致，则可能导致结果出现偏差。本研究在样本的采集上剔除了部分不符合条件的患者，结果可能并不全面，还有待技术的提高以改善上述不足。

综上所述，由2D-STI基础上衍化出的PSL是一种无创定量评测心肌做功的新技术，其中GWI、GCW、GWE可以在整体和节段两方面评价心肌收缩功能，并能早期定量评估鼻咽癌化疗患者的心肌损伤情况，为临床监测肿瘤患者在化疗过程中心肌功能的损害情况提供重要的参考信息，使患者能在早期得到及时的个体化对症治疗，鼻咽癌化疗患者最终有一个良好的预后。