心肌做功技术定量评价对重度肺动脉高压患者右心室收缩功能的应用价值*

何琳琳,冯德喜

(1.内蒙古科技大学包头医学院研究生院,内蒙古 包头 014040;2.内蒙古自治区人民医院超声医学科)

肺动脉高压(pulmonary hypertension,PH)是常见的慢性心肺联合性疾病,因肺血管压力升高造成血流动力学异常和心脏结构、功能的改变[1]。右心功能与PH患者的预后以及生存率密切相关,重度肺动脉高压(severe pulmonary hypertension,sPH)患者进入疾病的失代偿阶段,右心衰竭及左心功能受损同时出现,患者临床症状急剧恶化[2]。二维斑点追踪成像技术(two dimensional speckle tracking imaging,2D-STI)通过追踪心肌散在斑点分析心肌形变,能较准确地评价心肌运动及功能,但仍存在不可避免的局限性。心肌做功技术(myocardial work,MW)既可保留2D-STI评价心肌形变的优越性又摆脱了2D-STI的负荷依赖性,反映了心肌的真正耗氧量,是近些年评价心脏功能的前沿技术[3]。本文旨在尝试利用MW技术评价sPH患者右心室收缩功能,确定此新兴技术的右心功能评价价值,拓展新型的右心功能评价途径。

1 对象与方法

1.1研究对象 根据超声心动图下测量三尖瓣反流峰值流速(tricuspid regurgitation velocity,TRV)与肺动脉收缩压(pulmonary artery systolic pressure,PASP)之间具有对等的正相关关系,可作为超声心动图对PH的诊断标准,以轻、中、重度PH表示[4]。本研究选取2020年11月至2022年4月就诊于内蒙古自治区人民医院经胸超声心动图测量PASP>70 mmHg,左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)≥50%的sPH患者30例作为sPH组,其中男性13例,女性17例,年龄25～77岁,平均年龄(49.30±13.27)岁。sPH组中先天性心脏病术后PH患者20例,特发性PH患者6例,结缔组织相关PH患者2例,门脉高压PH患者2例。排除标准:①三尖瓣或肺动脉瓣未见明显反流患者;②左心系统所致PH患者;③肺部疾病、缺氧及栓塞所致PH患者;④存在右心室流出道梗阻、肺动脉瓣狭窄患者;⑤右心室图像显示欠佳者;⑥存在心肌病、冠状动脉粥样硬化性心脏病、心脏瓣膜病、心律失常患者。对照组为经临床查体、心电图及超声心动图等检查排除心肺疾患的30例健康体检者,且年龄、性别与sPH组相匹配;所有观察对象就诊时均为窦性心律。

1.2仪器与方法

1.2.1仪器 采用GE Vivid E95彩色多普勒超声诊断仪,M5S探头(频率3.5 MHz),配有GE Echo PAC超声分析工作站,具有MW技术测量包与2D-STI测量包。

1.2.2临床数据收集 将符合纳入标准的sPH患者各项临床数据收集整理,包括患者年龄、性别、基本病史、PH类型等数据。

常规超声心动图数据收集:录入患者信息,同步采集三导联心电图,嘱患者左侧卧位,平静呼吸。待心电图平稳后,于心尖四腔心切面测量左心室横径(left ventricle diameter,LV-d)、右心横径(right ventricle diameter,RV-d),并计算右心室横径与左心室横径的比值(RV-d/LV-d)。利用Simpson’s法测量左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)。同时测量右心室舒张期末面积与右心室收缩期末容积,计算右心室面积变化分数(right ventricular fraction area change,RVFAC)。并通过M超测量右心室游离壁三尖瓣瓣环收缩期位移( tricuspid annular plane systolic excursion,TAPSE)。同时测量出三尖瓣反流的最大速度,并对右心房压力进行估测,通过简化的Bernoulli方程计算出PASP及肺动脉舒张压(pulmonary arterial diastolic pressure,PADP)。

右心室MW数据收集:嘱患者左侧卧位,屏住呼吸,采集以右心室为主的心尖四腔心切面的3-4个心动周期动态图像,采集三尖瓣及肺动脉瓣多普勒频谱图像。将右心室动态图像输入Echo PAC工作站中,调节心内膜以及心外膜轮廓线达到最优,软件计算得出右心室整体纵向应变(global longitudinal strain of right ventricle,RVGLS)。输入患者的PASP及PADP,调整肺动脉、三尖瓣的开放与关闭的时间节点,进行Event timing标记,在Myocardial Work软件模式下自动输出MW各项参数:右心室整体做功指数(right ventricular global work index,RVGWI)、右心室整体有用功(right ventricular global constructive work,RVGCW)、右心室整体无用功(right ventricular global wasted work,RVGWW)、右心室整体做功效率(right ventricular global work efficiency,RVGWE)。RVGWI代表着无创性压力-应变环(pressure-strain loop,PSL)的环内面积,为右心室收缩期及等容舒张期心室收缩所做的全部功。RVGCW为各个心肌节段为心室收缩贡献的积极的、有效的功,为收缩期心肌缩短所做的功与等容舒张期心肌延长的消极功的差值。当各类疾病或其他因素影响右心室收缩功能,则心肌各个节段会在收缩期延长以及等容舒张期缩短,此时产生的功不利于右心室泵血,为右心室无用功(RVGWW)。RVGWE为一个心动周期中右心室各个节段或整体心肌的做功效率,即有用功占有用功与无用功之和的百分比GCW/(GCW+GWW)。

2 结果

2.1一般资料比较 对照组与sPH组一般临床资料(性别、年龄、心率)比较均无统计学意义(均P>0.05)。sPH组PASP(85.43±5.85)mmHg较对照组(22.43±2.65)mmHg明显升高,具有统计学意义(P<0.01)。

2.2sPH组与对照组左右心室常规超声心动图参数比较 与对照组相比,sPH组患者右心室常规超声心动图参数中Rv-d/Lv-d、FAC、TAPSE均具有统计学意义(P<0.01)。LVEF在两组间差异均无统计学意义(P>0.05),见表1。

表1 sPH组与对照组左右心室常规超声心动图参数比较

2.3右心室MW参数比较 sPH组患者与对照组相比,右心室整体纵向应变以及整体心肌做功的各项参数中,RVGLS、RVGWE明显减低,RVGWI、RVGCW、RVGWW明显增高,组间比较差异均具有统计学意义(P<0.01),见表2。

表2 sPH组与对照组右心室GLS及MW参数比较

3 讨论

肺动脉高压是临床上常见的慢性疾病,其病因复杂,临床表现缺乏特异性,早期潜伏期较长,症状不明显,中晚期症状明显并逐渐加重,最终导致右心功能大幅下降直至右心衰竭[5]。PH患者的右心功能一直是疾病发展进程中重要的决定因素,失代偿性右心室衰竭更是动脉性肺动脉高压 (pulmonary arterial hypertension,PAH)患者的首要死亡原因[6],所以右心室功能的准确评价对于PH患者的临床治疗和改善预后尤为重要。

超声心动图因其无创、简便、可重复性高等优势目前作为临床上PH筛查、诊断、动态随访的首要检查方式。2D-STI作为评价心功能的新技术,虽然摆脱了多普勒技术的角度依赖性,但和LVEF一样依靠心肌的机械性形变来评价心室功能,对于负荷改变造成的心肌形变无法区别,使其准确性降低[7]。近些年兴起的MW技术所获得的无创性PSL不仅保留着2D-STI的优点,同时又摆脱了2D-STI的负荷依赖性,代表了心肌真正的耗氧量,对于心脏功能的评估存在高度的准确性和灵敏性[8]。以往MW技术多集中于左心室功能的评价,但近期探讨MW技术对右心室功能评价的可行性研究开始出现,在Butcher等人[9]的实验中表明应用MW技术得出的右心室无创性PSL与有创性心导管所获得的压力-容积环数据相关性良好,同时国内也有研究证实[10-11]MW技术评价右心室功能的可行性与结果可靠性。

本研究中病例组与对照组相比,RVGWI、RVGCW明显升高。PH时多种致病原因导致肺动脉血管管壁增厚,右心室需要更高的动力将同等量的体循环血液注入肺动脉中,即右心室后负荷增加,右心室通过扩张,室壁增厚等重构表现提高自身泵血能力,以维持体肺血液循环的需求[12],此时心肌做功参数RVGWI、RVGCW呈代偿性增加,即本研究中sPH组患者的RVGWI、RVGCW明显高于对照组。但随着疾病发展,sPH患者右心室收缩力与压力负荷无法匹配,右心室的重构不再能维持右心室的正常功能,继而出现右心功能急剧下降所带来的其余MW参数的改变。

本研究中病例组与对照组相比,RVGWW明显升高,RVGWE明显减低。而Chan等人[13]在高血压患者MW技术评价左心室功能的研究中发现,LVGWE在病例组中得到保留。与左心室应对后负荷增加的代偿机制不同,因右心室室壁较薄,顺应性较好,正常情况下肺血管的阻力仅为外周血管的1/6,为低阻力、高顺应性的管壁结构,所以右心室相比左心室更耐受容量负荷而非压力负荷,在后负荷改变的情况下右心室功能更易恶化[14]。sPH患者右心室室壁运动减低且不协调,右心室各个节段收缩不同步,心肌产生了更多的收缩期延长的无用功,RVGCW的代偿增加无法抵抗持续增加的RVGWW,RVGWE开始减低,此时代表着右心室功能开始进入失代偿阶段,利用RVGWE参数的改变可对右心室收缩功能由代偿阶段向失代偿阶段转变的节点做出及时判断。

本研究中sPH患者右心室MW参数的改变证实了MW技术在右心室方面应用的可行性,表明了MW技术对于心功能评价存在高敏感性与准确性,为临床对PH的右心功能作出及时准确的评价提供了前沿的、可靠的数据支持。

本研究局限性:首先本研究病例组数量较少,纳入患者PH类型局限;其次,sPH患者病程较长,无法准确把握靶向药物及其他治疗手段对于病程及心功能的影响;最后,MW技术对于右心室功能评价的应用研究仍处于初级阶段,因右心室不规则和复杂的几何形状可能导致MW参数的计算值不如左心室精确,有待大量研究的投入与更深层次的探讨。

综上所述,MW技术作为一种评价心功能的新兴定量方式,可有效识别sPH患者右心功能改变,相较应用参数变得更加敏感准确,拓展了右心室功能超声评价的新途径与新思路。