左房自动功能成像技术对射血分数保留型心衰患者左房功能的评估价值*

郑丹, 梁勤, 周海燕, 宋林潼, 李伟***

(1.贵州医科大学附属医院 心血管内科, 贵州 贵阳 550004; 2.贵州省人民医院 心内科心功能室, 贵州 贵阳 550002)

心力衰竭(heart failure,HF)是一种可由多种因素所致的全身性疾病,在心脏损伤后,结构、神经体液、细胞及分子机制等复杂的过程导致容量负荷过重、交感神经活动增加、循环再分配,并导致不同的临床体征和症状[1]。射血分数保留型心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction, HFpEF)通常称为舒张性心力衰竭,其发生率和预后与射血分数降低的心衰无明显差别[2],并已成为全球心力衰竭的主要类型。左房功能障碍在HF中的重要病理生理作用也越来越受到广泛关注,尤其是在HFpEF中,既往研究表明,大多数HFpEF患者伴有左室肥大、左房扩大和舒张功能障碍[4],随着左室舒张功能不全的加重,左室充盈压(left ventricular filling pressure, LVFP)增高,导致左房容量及压力负荷增加,左房发生重构,导致左心房功能异常。既往研究显示,左房应变与左室充盈压或肺毛细血管楔压有良好的相关性[5],且具有无创、方便易行、无角度依赖性、受二尖瓣病变影响较小等优点[6],能评估左房全心动周期(左房储备期、管道期、收缩期)的收缩和舒张功能,有望在临床中推广。本研究旨在应用左房自动功能成像技术,利用所获得左房应变等参数评估HFpEF患者左房功能的变化及意义。

1 资料与方法

1.1 资料

1.1.1研究对象 选择2021年3月—2022年9月收治的符合HFpEF诊断的患者73例(HFpEF组),其中女44例、男29例,年龄25～82岁、平均(56.75±13.83)岁,根据左房最大容积指数(left atrial max volume index,LAVImax)分为A、B两组。LAVImax是通过左房最大容积除以体表面积计算得出,目前被用作左房重构的代表性指标(LAVImax≥34 mL/m2为左心房重构)[7]。LAVImax<34 mL/m2为A 组、LAVImax≥34 mL/m2为B组。收集同期68例门诊体检健康者作为对照组,其中男40例、女28例,年龄21～79岁、平均(56.6±14.36)岁。参照2018中国心力衰竭诊断和治疗指南[8],HFpEF患者的列入标准如下：(1)存在心力衰竭的症状及体征;(2)左室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)≥50%;(3)B型利钠肽(BNP)>35 ng/L和/或N末端B型利钠肽原(NT-proBNP)>125 ng/L;(4)满足至少1项附加标准,即或左心室肥厚和、或左心房扩大,心脏舒张功能异常。主要排除标准： (1)超声心动图检查Simpson法测量LVEF<50%的患者;(2)急性冠脉综合征、休克等导致血流动力学极不稳定的患者;(3)严重的瓣膜病或接受过心脏瓣膜手术或介入治疗的患者;(4)先天性心脏病、肥厚型心肌病、心包疾病;(5)严重的肝肾疾病患者;(6)无法配合屏气、声窗条件差的患者。

1.1.2仪器 采用GE公司Vivid E95型彩色多普勒超声诊断仪进行诊断,配备M5S探头(频率15 MHz～46 MHz、帧频50～80帧/s)和EchoPAC工作站。

1.2 研究方法

1.2.1常规超声心动图指标 按照美国超声心动图协会所推荐的测量标准及方法[9]测量得左房前后径(left atrial diameter,LAd)、左室舒张末内径(left ventricular end-diastolic diameter,LVDd)、室间隔厚度(interventricular septal thickness,IVST)、左室后壁厚度(left ventricular posterior wall thickness,LVPWT)、左室流出道内径(left ventricular outflow tract diameter,LVOTd)、二尖瓣瓣口舒张早期最大流速(MVE)、舒张晚期最大流速(MVA)、组织多普勒二尖瓣环舒张早期及舒张晚期的运动速度e′及a′、三尖瓣环收缩期移动距离(tricuspid annular plane systolic excursion,TAPSE)以及左室射血分数(LVEF),LVEF采用Simpson双平面法测量。每个测值测量3次取平均值。

1.2.2左房应变参数的测量 根据欧洲心血管影像协会和美国超声心动图学会对于左房应变测量的推荐方法[10],进行双平面左心房应变分析,可获得四腔心、两腔心及双平面的左房最大容积(left atrial max volume,LAVmax)、左房最小容积(left atrial minimum volume,LAVmin)、左房收缩前容积(left atrial presystolic volume,LAVpreA)、左房射血容积(left atrial ejection volume,LAEV),将最大容积除以最小容积得到左房排空分数(left atrial emptying fraction,LAEF)。以舒张晚期为零参考点,还可获得左房3个时相应变值,分别是左房储存期应变(left atrial strain in storage phase,LASr)、左房管道期应变(left atrial strain in conduit phase,LAScd)、左房收缩期应变(left atrial strain in systolic phase,LASct),如图1。本研究均取用双平面的结果进行分析,且应变参数均使用绝对值进行比较。参照文献[11],引入左房僵硬指数(LA stiffness index)及左房充盈指数(LA filling index)。LA stiffness index数值越大,表明僵硬程度越高,顺应性越低;LA filling index数值越高,提示左室充盈压越高。左心房充盈指数定义为二尖瓣瓣口舒张早期最大流速MVE和LASr的比值,即E/LASr;左心房僵硬指数计算为E/e′与LASr比值,即(E/e′)/LASr。

图1 LA AFI斑点追踪示意Fig.1 LA AFI speckle-tracking diagram

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 HFpEF组与对照组一般临床资料

HFpEF组患者收缩压、舒张压及NTpro-BNP较对照组高,差异具有统计学意义(P<0.05);两组间其余一般临床资料比较,差异不具有统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 HFpEF组与对照组一般临床资料比较Tab.1 Comparison of general clinical data between HFpEF and control groups

2.2 HFpEF组与对照组常规超声心动图参数

与对照组相比,HFpEF组LAd、IVST、LVPWT、E/e′增高,e′降低,差异有统计学意义(P<0.05);两组LVEF、LVDd、LVPWT、LVOTd、MVE、MVA、E/A、a′、TAPSE参数比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 HFpEF组与对照组常规超声心动图参数对比Tab.2 Comparison of routine echocardiographic parameters between HFpEF and control

2.3 A、B组及对照组多普勒参数及左房参数

A、B两组E/e′、LAVImax、LAVmax均高于对照组,e′、LAEF、LASr、LAScd及LASct均低于对照组(P<0.05);B组LAVImax、E/e′、LAVmax高于A组,e′、LAEF、LASr、LAScd、LASct低于A组(P<0.05);A、B两组LA stiffness index均高于对照组(P<0.05); B组LA stiffness index、LA filling index低于A组(P<0.05)。A组LA filling index与对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05);3组间MVE、MVA、E/A及a′参数比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表3、表4及图2。

表3 3组多普勒参数对比结果Tab.3 Comparison of Doppler parameters among three groups

表4 3组左房应变及其衍生参数对比结果Tab.4 Comparison of left atrial strain and its derived parameters among three

图2 3组间左房应变曲线及应变值对比Fig.2 Comparison of left atrial strain curve and strain values among the three groups

2.4 左房参数ROC曲线分析

ROC曲线显示,LASr、LAScd、LA stiffness index预测HFpEF的曲线下面积(AUC)相对较大,分别约0.927、0.910、0.922,截断值为34.5%、-18.5%、28%,敏感性为80.82%、84.93%、79.45%,特异性为95.59%、77.94%、91.18%。见表5。

表5 左房应变及其衍生参数ROC曲线分析结果Tab.5 ROC curve results of left atrial strain and its derived parameters

2.5 左房应变及其衍生参数与NT-proBNP的相关性分析

左房应变、LA stiffness index及LA filling index与NT-proBNP的相关分析显示,LASr与NT-proBNP呈负相关(r=-0.279,P<0.05),LA stiffness index与NT-proBNP呈正相关(r=0.423,P<0.01)。见表6。

表6 左房相关指标与BNP相关分析Tab.6 Correlation analysis between left atrial related parameters and BNP

2.6 一致性检验

左房应变参数均具有良好的观察者内一致性。见表7。

表7 左房应变参数组内一致性检验Tab.7 Intragroup consistency test of left atrial strain parameters

3 讨论

目前认为HFpEF的病理生理机制是以左心室舒张功能不全为核心,伴随左心室收缩功能不全、左心房功能的异常以及肺动脉高压等[12]。由于其临床表型的多样性以及对HFpEF潜在病理生理机制的认识不足是目前尚未找到有效治疗方法的主要原因。

因HFpEF病人左室舒张功能的变化,左室心肌一经损伤,引起顺应性降低,以保持心输出量充足,左房则代偿性地做功以弥补左室充盈的欠缺,长时间超负荷做功,可使左房的形态发生变化,功能减退,最后引起心房重构[13]。在HFpEF的诊断中,LAVImax已作为一项诊断指标[14]。

近年来,随着斑点追踪技术的发展以及对HFpEF的不断认识,对左房功能障碍的探索也引起了广大学者的关注,以往对左房应变的研究大多使用的是左室应变的计算模型,将左房按照节段进行划分,但左房壁与左室壁的厚度相差较大,故使用左室应变模型对左房的测量会出现显著误差。左房自动功能成像技术是专为左房优化设计的斑点追踪分析软件,其准确性高、无角度依耐性、操作简单、快捷,所得到的左房应变有助于客观的评估左房功能。左房应变能显示左房在一个心动周期中的三个不同时相的形变能力：储备期、通道期及收缩期。本研究中HFpEF组患者左房储备期、通道期及收缩期应变均小于对照组,这与以往类似研究结论一致[15-16],且这一系列变化在左房重构(B组)患者中更为明显,表明左房应变在HFpEF患者左房大小正常时,就可以检出异常,并且提示左房功能在左房重构前就已轻微受损。其原因考虑有：(1)由于左房在二尖瓣开放期间与左室直接贯通,在舒张期暴露于左室压力,而左室舒张功能不全是HFpEF的主要病理生理过程之一,在心衰的早期阶段,当左室射血分数保持不变时,左室舒张末期压力升高,左室舒张压将影响左房,导致左房压力升高,从而导致了左房机械应力增加[17]、肺静脉排空减少,随着左室舒张功能的延长和恶化,左房的舒张和顺应性逐渐受损,降低左房充盈即储备期应变逐渐受损,最终导致左心房扩大和衰竭;(2)由于左房与左室均与二尖瓣环连续,因此瓣环位移速度的降低和心室内的偏移会影响心房的运动,故左室收缩功能障碍也通过房室耦合导致左房功能障碍[18];(3)左房心肌纤维化也是导致左房功能障碍的一个重要因素[19]。有研究指出,左房应变可区分HFpEF患者是否具有HFpEF危险因素,其准确性不劣于传统超声心动图诊断HFpEF的参数[11],且有可能识别出HFpEF评分中等的患者,是运动试验不可行时辅助诊断的一种有前景的替代方法[20]。本研究的ROC曲线显示,LASr对于诊断HFpEF的AUC较大,且相关性分析提示LASr与NT-proBNP呈负相关,左房机械功能的进一步评估可能对HFpEF患者的诊断、治疗及预后有更积极的作用。

左心房充盈指数LA filling index定义为二尖瓣舒张早期流速与左心房应变的比值,因此该指数可表示患者左室充盈状态及左心房功能的变化。Braunauer等[21]研究发现,新型LA filling index在估计LVEF保留患者的左心室充盈压方面可能具有潜在的临床意义。Zhou等[22]研究表明该指数在诊断左心房压力升高方面也表现良好(AUC=0.904)。本研究结果显示,尽管HFpEF 患者中左房大小正常组与对照组相比,该指数并未显示出明显差异,但左房增大组患者的LA filling index则明显高于左房重构不明显及对照组的患者。

左房僵硬指数为E/e′与LASr的比值,E/e′可反映LVFP对左室功能的影响,LASr可反映左室舒张功能对LA顺应性的影响。最近几项研究提出,该比值有可能成为预测稳定性冠状动脉疾病和LVEF正常患者LVFP升高的更好的单一无创指标[23]。本研究显示HFpEF组LA stiffness index高于对照组,且在左房重构患者中更明显,较LA filling index更为敏感;在ROC分析中,LA stiffness index在预测HFpEF上表现较好,由于LASr被认为是左房功能障碍的指标,在左室舒张功能障碍的情况下降低[24],LASr减低、以及E/e′的升高共同导致LA stiffness index的增加。

临床上可用的心脏特异性生物标志物,如BNP仍然是诊断和评价HFpEF患者预后的重要测定指标,且已被纳入心力衰竭诊断和管理指南[25]。Henkens等[26]在关于不同生物标志物与识别早期HFpEF表型相关性的研究中发现,92个Olink蛋白生物标志物中有32个在HFpEF各在表型组之间存在显著差异,NT-proBNP是主要的生物标志物之一,其主要参与炎症和细胞外基质的重塑,是目前提出的HFpEF病理生理学中的关键过程。本研究相关性分析显示,LA stiffness index与NT-proBNP呈正相关,表明该指数对于识别HFpEF早期表型可能具有一定价值。

综上所述,HFpE患者的左房功能变化早于左房结构改变,左房应变及其衍生参数能无创定量评估HFpEF患者的左房功能障碍,可为临床提供有价值的信息。本研究存在一定的局限性：(1)样本量相对较小,扩大样本量可能会提高结果的可靠性;(2)不同的软件包供应商可能影响分析结果ADDIN,因此,应在本研究所用超声软件包(即GE)的背景下考虑本研究的结果;(3)本研究只采用了二维斑点追踪技术。在后续的研究中,可扩大样本量并采用三维斑点追踪技术,进一步探讨二维及三维应变测值的应用价值,更全面的对左房功能进行评估。