左室压力-应变环技术评估左室射血分数保留的慢性主动脉瓣关闭不全患者心肌功能

双文娟 陈 勇

慢性主动脉瓣关闭不全（chronic aortic regurgitation，CAR）进展隐匿，由于机体的代偿机制，患者可以长期无明显临床症状且保留左室射血分数（LVEF），心肌出现进行性损伤并引起左室重构，临床较难发现［1］。然而，一旦出现左室明显扩大或进展为左室收缩功能障碍后，患者死亡率明显升高，预后不佳［2］。2020年美国心脏病学会/美国心脏协会瓣膜性心脏病患者管理指南［3］建议：对于有症状的重度主动脉瓣反流（aortic regurgitation，AR）的D 期患者，应行主动脉瓣置换或修复（aortic valve replacement or repair，AVR）；对于无症状的重度AR 伴左室收缩功能障碍的C2 期患者，若无其他导致左室收缩功能障碍的依据，推荐行AVR。但另有研究［4］发现，无症状的CAR 患者AVR 的术中死亡率和术后发病率非常低，而术前有症状的CAR 患者手术风险相对较高，AR 程度加重及左室重构均会增加手术风险，术前未经干预的中重度AR 患者年度死亡率较高［5］。提示在出现明显临床症状或左室重构前进行手术治疗可能更适用于CAR 患者。近年来，多项研究［2，6］提出可以将左室整体纵向应变（GLS）作为反映心肌损伤的敏感参数，但由于其未考虑后负荷的影响，临床应用有一定局限。研究［7-8］发现，无创心肌做功可较GLS 更全面地反映LVEF 保留的CAR 患者左室心肌力学和能量学的改变，有助于进一步了解AVR术后左室逆重构过程，改善患者预后情况。本研究应用左室压力-应变环技术评估LVEF 保留的CAR 患者AVR 术前术后心肌功能的改变，旨在探讨其临床应用价值。

资料与方法

一、研究对象

选取2019 年4 月至2021 年5 月于扬州大学附属苏北人民医院行AVR 的LVEF 保留（LVEF＞50%）的中重度CAR 患者52 例（CAR 组），男31 例，女21 例，年龄40～75岁，平均（58±8）岁。排除标准：①阻塞性冠状动脉疾病、混合性主动脉瓣疾病、伴有中重度二尖瓣关闭不全、急性心内膜炎和主动脉夹层、既往曾接受心脏手术者；②无法完成斑点追踪超声心动图分析或术前、术后随访超声心动图时无法进行无创血压测量者。另选同期健康成人40 例为健康对照组，男24 例，女16 例，年龄32～62 岁，平均（46±7）岁。两组一般资料比较差异均无统计学意义。手术治疗的决定基于心脏病专家和心胸外科医师与患者就风险和益处进行讨论后达成共识，本研究经扬州大学附属苏北人民医院医学伦理委员会批准，所有研究对象均签署知情同意书。

二、仪器与方法

1.超声心动图检查：使用GE Vivid E 95 彩色多普勒超声诊断仪，M5S 探头，频率1.7～3.4 MHz，帧频40～80 Hz/s；配备EchoPAC PC SW-Only 工作站。受检者取左侧卧位，连接同步心电图，所有切面采集均参照美国超声心动图学会的建议［9］，于胸骨旁左室长轴切面测量左室舒张末期内径（LVEDD）、左室收缩末期内径（LVESD），应用双平面Simpson 法测量左室舒张末期容积（LVEDV）、左室收缩末期容积（LVESV）、LVEF；于心尖五腔心切面采集主动脉瓣多普勒血流频谱。于受检者平静呼吸状态下连续采集至少5个心动周期的左室心尖三腔心、四腔心、两腔心切面二维动态图像。记录患者上臂袖带测得的实时血压，所有图像储存至硬盘。将图像资料导入EchoPAC PC SWOnly 工作站，自动分析并获得GLS，应用左室-压力应变环技术获得无创心肌做功参数，包括整体做功指数（GWI）、整体有效功（GCW）、整体无效功（GWW）、整体做功效率（GWE）。其中CAR 组超声心动图采集时间为AVR 术前及术后2～12 个月（每3 个月复查1 次，取平均值）。上述操作均由两名经验丰富的超声医师完成，所有参数均重复测量3 次取平均值。比较术前CAR 组与健康对照组，以及CAR 组术前术后各参数的差异。

2.根据术后GLS、GWI有无损伤（损伤定义为：男性GLS＜16.7%，女性GLS＜17.8%；男性GWI＜1270 mm Hg%，女性GWI＜1310 mm Hg%）将CAR 患者进一步分为GLS 及GWI 均保留患者15 例（Ⅰ组）、GLS 损伤而GWI保留患者23 例（Ⅱ组）、GLS 及GWI 均损伤患者14 例（Ⅲ组），比较各亚组超声心动图检查结果的差异。将LVEDV 减少＞20%，LVESV 减少＞15%定义为左室逆重构［10］。

3.一致性分析：随机抽取10 例CAR 患者，先由同一超声医师测量并分析无创心肌做功参数，间隔1 周后使用相同方法再次测量并分析，分析观察者内测值的一致性；由另一超声医师使用相同方法测量并分析CAR 患者的无创心肌做功参数，分析观察者间测值的一致性。

三、统计学处理

应用SPSS 25.0统计软件，先行方差齐性与正态性检验，服从正态分布的计量资料以表示，多组比较采用单因素方差检验，两组比较采用独立样本t检验；不服从正态分布的计量资料以M（Q1，Q3）表示，采用非参数秩和检验；计数资料以例或率表示，采用χ2检验。采用Spearman相关分析法分析无创心肌做功参数与GLS、LVEF 的相关性，r的绝对值≥0.70～0.99 为高度相关，≥0.40～0.70 为中度相关，0.10～0.40 为低度相关，＜0.10 为微弱相关或无相关。绘制受试者工作特征（ROC）曲线分析GWI 预测左室重构的诊断效能。观察者内和观察者间测量无创心肌做功参数的一致性采用组内相关系数（intra-class correlation coefficient，ICC）进行评价。P＜0.05为差异有统计学意义。

结果

一、CAR 组术前与健康对照组超声心动图检查结果比较

CAR 组术前LVEDD、LVESD、LVEDV、LVESV、GWI、GCW、GWW、GWE 均高于健康对照组，LVEF和GLS 均低于健康对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。见表1。

表1 CAR组术前与健康对照组超声心动图检查结果比较（）

表1 CAR组术前与健康对照组超声心动图检查结果比较（）

LVEDD：左室舒张末期内径；LVESD：左室收缩末期内径；LVEDV：左室舒张末期容积；LVESV：左室收缩末期容积；LVEF：左室射血分数；GLS：整体纵向应变；GWI：整体做功指数；GCW：整体有用功；GWW：整体无用功；GWE：整体做功效率

GWE（%）90.1±1.5 92.1±2.4 10.556 0.046组别健康对照组CAR组t值P值LVEDD（mm）50.1±3.2 53.9±4.9 5.002 0.030 LVESD（mm）32.0±2.2 32.4±2.5 6.510 0.043 LVEDV（ml）95.1±10.3 142.1±15.0 30.174＜0.01 LVESV（ml）33.4±1.5 55.7±8.3 29.594＜0.01 LVEF（%）60.2±2.4 56.1±2.9 8.021＜0.01 GLS（%）19.1±3.5 17.2±1.5 5.775＜0.01 GWI（mm Hg%）1784.4±263.2 1882.4±186.3 3.895 0.040 GCW（mm Hg%）2153.4±306.8 2456.7±253.1 4.340 0.022 GWW（mm Hg%）133.9±68.9 205.1±44.1 11.988 0.034

二、CAR组术前术后超声心动图检查结果比较

CAR 组术后LVEDD、LVESD、LVEDV、LVESV、GLS、GWI、GCW 及GWE 均较术前显著减低，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；LVEF 和GWW 比较差异均无统计学意义。见表2和图1。

图1 CAR组同一患者AVR术前术后左室压力-应变环测量图

表2 CAR组术前术后超声心动图检查结果比较（）

表2 CAR组术前术后超声心动图检查结果比较（）

LVEDD：左室舒张末期内径；LVESD：左室收缩末期内径；LVEDV：左室舒张末期容积；LVESV：左室收缩末期容积；LVEF：左室射血分数；GLS：整体纵向应变；GWI：整体做功指数；GCW：整体有用功；GWW：整体无用功；GWE：整体做功效率

GWE（%）92.1±2.4 88.4±5.6 7.713＜0.001组别术前术后t值P值LVEDD（mm）53.9±4.9 51.5±3.2 3.056＜0.001 LVESD（mm）32.4±2.5 30.1±5.3 5.084＜0.001 LVEDV（ml）142.1±15.0 102.1±5.4 19.232＜0.001 LVESV（ml）55.7±8.3 45.2±4.3 11.213＜0.001 LVEF（%）56.1±2.9 55.1±5.2 2.236 0.060 GLS（%）17.2±1.5 14.3±3.3 5.712＜0.001 GWI（mm Hg%）1882.4±186.4 1554.2±43.5 3.032＜0.001 GCW（mm Hg%）2456.7±253.1 2002.3±34.2 10.956＜0.001 GWW（mm Hg%）205.1±44.1 206.1±23.9 0.041 0.070

三、相关性分析

相关性分析显示，GWI、GCW 与GLS 分别呈高度及中度相关（r=0.71、0.67，均P＜0.05），与LVEF 呈中度相关（r=0.46、0.43，均P＜0.05）；GWE 与GLS、LVEF 分别呈中度及高度相关（r=0.63、0.72，均P＜0.05）。GWW与GLS、LVEF均无相关性。

四、术后CAR患者各亚组超声心动图检查结果比较

各亚组LVEF、GLS、GWI、GCW、GWE、GWW 比较差异均有统计学意义（均P＜0.05）。见表3 和图2。与Ⅲ组比较，Ⅰ、Ⅱ组LVEDV、LVESV、GLS 减少程度比较差异均有统计学意义（均P＜0.05）。见表4。

图2 术后CAR患者各亚组GWI牛眼图

表3 术后CAR患者各亚组超声心动图检查结果比较（）

表3 术后CAR患者各亚组超声心动图检查结果比较（）

LVEDD：左室舒张末期内径；LVESD：左室收缩末期内径；LVEDV：左室舒张末期容积；LVESV：左室收缩末期容积；LVEF：左室射血分数；GLS：整体纵向应变；GWI：整体做功指数；GCW：整体有用功；GWW：整体无用功；GWE：整体做功效率

GWE（%）93.4±1.5 90.1±2.6 85.3±1.6 137.894 0.001组别Ⅰ组Ⅱ组Ⅲ组F值P值LVEDD（mm）50.5±4.4 52.1±3.3 55.2±5.4 2.085 0.030 LVESD（mm）36.1±5.2 38.3±2.5 40.1±5.6 3.605 0.050 LVEDV（ml）98.2±4.3 102.3±6.5 106.2±5.3 4.017 0.050 LVESV（ml）35.4±5.2 50.4±2.4 56.5±3.2 13.801 0.001 LVEF（%）61.1±1.5 59.3±3.5 55.6±6.1 20.277 0.001 GLS（%）18.1±2.3 16.3±2.2 14.1±5.4 11.165 0.001 GWI（mm Hg%）1818.4±346.7 1709.7±231.2 1102.5±34.3 93.060 0.001 GCW（mm Hg%）2000.5±212.3 1800.3±67.6 1341.3±201.4 33.308 0.001 GWW（mm Hg%）98.3±21.5 100.2±34.3 150.1±21.5 80.354 0.030

表4 术后CAR患者各亚组左室逆重构情况%

五、ROC曲线分析

本研究取GWI作为反映心肌做功能力的代表参数进行ROC曲线分析，结果显示其截断值为1280 mm Hg%时，预测左室重构的曲线下面积为0.9466（P＜0.01），灵敏度为89%，特异度为74%。见图3。

图3 GWI预测CAR患者左室重构的ROC曲线图

六、一致性分析

观察者内和观察者间测量无创心肌做功参数GWI、GCW、GWW、GWE 的ICC 分别为0.98、0.95、0.94、0.97和0.97、0.92、0.90、0.96，表明一致性均良好。

讨论

CAR 是临床较常见的心脏瓣膜功能不全，其导致的左室容量超负荷及左室扩大均较为隐匿，常规超声心动图难以敏感发现早期心肌损伤，因此，对于CAR的诊断和管理需要更全面、可靠的方法。研究［2，6，11］提出可以将GLS作为评估LVEF 保留的CAR 患者心肌损伤的敏感标志物，但GLS 未考虑后负荷的影响，具有一定局限性。无创心肌做功整合了心肌应变与血压（后负荷）的测量，是评价心肌功能的新方法，有助于更加全面地了解心肌在能量学方面的改变［7］。本研究通过分析CAR 患者AVR 术前术后无创心肌做功参数的变化，旨在为临床早期诊断及制定干预方案提供参考依据。

本研究结果显示，与健康对照组比较，CAR 组术前GWI、GCW、GWW、GWE 均升高，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。与Chan 等［12］研究结论一致。分析原因为CAR 早期舒张期左室同时接受来自左房及AR的血液，每搏输出量增加，导致渐进性容量和压力超负荷，左室心肌代偿性地生成新的肌小节来分担过多的负荷量，以保持正常的心脏收缩功能，患者可以长时间无明显症状。此时CAR 患者收缩压升高，加上由于前负荷升高导致的LVEDV升高，引起左室壁压力显著升高［13］。此情况下GWI 和GCW 的升高均可反映与增加的后负荷相匹配的代偿机制，心肌做功增多，耗氧量增加，从而保证左室正常的收缩功能。AVR 术后，左室容量和压力负荷均得到缓解，左室壁压力降低，从而导致收缩压降低。既往研究［11］显示，CAR 患者心内膜下心肌缺血和纤维化均为左室功能障碍的主要因素。本研究结果显示，CAR 组术后LVEDD、LVESD、LVEDV、LVESV、GLS、GWI、GCW、GWE 均较术前减低（均P＜0.05）。分析原因为AVR 术后早期左室负荷得到缓解，腔室内径减小，根据Frank-Starling定律，心肌纤维延长减少，左室心肌应变减低，再加上收缩压降低，导致GWI、GCW、GWE 均减低。GWW 代表对左室舒张期充盈和收缩期射血无贡献的心肌的矛盾性延长或缩短，本研究术前术后GWW 比较差异无统计学意义，分析原因为AVR 术后左室壁压力降低和新发间隔不同步引起的平衡效应［14-15］。

为了进一步分析AVR 术后GLS 及GWI 损伤与左室逆重构的关系，本研究将术后CAR 患者分为3 个亚组，其中Ⅱ、Ⅲ组GLS 均损伤，表明术后GLS 的损伤较GWI 更普遍。但GLS 损伤而GWI 保留的患者（Ⅱ组）LVEF 和GWE 均正常，表现出良好的左室收缩功能。既往研究［16］显示，GLS 较术前减少5%且AVR 术后1 年内持续减低与无症状的LVEF 保留的CAR 患者生存率降低相关。本研究中GLS 的术后损伤也非常普遍，说明GLS 的常规截断值可能并非术后风险分层的最佳阈值。与Ⅲ组比较，Ⅰ、Ⅱ组表现出良好的左室逆重构，提示术后CAR 患者的左室不良逆重构可能与GWI损伤关系更密切。

Lewis 等［17］研究显示，间质纤维化的形成在手术后可能不会消退，心肌纤维化的加重将导致术后左室不良逆重构，不利于左室功能的恢复。因此，在心肌出现不可逆的损伤前确定更加准确的干预时机十分重要。本研究ROC 曲线分析显示，GWI预测左室重构的曲线下面积为0.9466（P＜0.01），灵敏度为89%，特异度为74%，表明其可作为CAR 患者左室重构的预测因子。本研究一致性分析显示，观察者内和观察者间测量无创心肌做功参数GWI、GCW、GWW、GWE 的一致性均良好（均ICC＞0.9），表明可信度及稳定性均较高。

本研究的局限性：①为回顾性、单中心研究，样本量较小；②未分析无创心肌做功参数在风险分层或临床结局预测方面是否优于GLS；③本研究患者纳入的周期较短。今后应针对上述不足进一步深入探讨。

综上所述，左室压力-应变环技术可有效评估LVEF 保留的CAR 患者心肌力学和能量学改变，并反映其术后左室逆重构过程，有助于早期发现隐匿性心肌损伤，在制定临床决策、改善患者长期生存率方面均具有重要价值。