擴張型心肌病患者左心室渦流特征研究

張 瑾，王 晶，童 鍇，周 肖，徐 勇，智 光

1解放軍總醫院 心內科，北京 100853；2天津市第一中心醫院，天津 300192

擴張型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)是一種以心室擴大伴收縮功能受損為特征的心肌病變，臨床表現為充血性心力衰竭，預后較差[1]。若能早期對高危人群做出預測，使其接受早期治療，預防心力衰竭的發生，可以達到改善預后的目的[2]。既往研究表明渦流這種流體動力學狀態與心臟功能之間存在密切的關系[3]。左室渦流的形成機制非常復雜，對維持正常的心室舒張充盈及收縮射血等血流動力學狀態發揮著重要作用，它的形態、大小、位置的改變均可能影響正常的心臟功能[4-6]。本研究擬運用血流向量成像技術(vector flow mapping，VFM)評價DCM患者左心室渦流特征，從流體動力學角度探索臨床評價心功能的新方法。

資料和方法

1 研究對象 DCM組：2011年6-10月在解放軍總醫院就診的DCM患者，共22例。男12例，女10例，年齡13~68(41.25±17.86)歲。納入標準：心臟明顯擴大，根據美國紐約心臟協會(New York heart association，NYHA)標準劃分心功能III-IV級，左室射血分數＜40%。排除標準：合并有高血壓、心臟瓣膜病、冠心病、肺心病和嚴重肝腎功能不全等疾?。怀晥D像顯示不滿意；不能配合檢查。對照組：2011年6-10月解放軍總醫院體檢健康志愿者40例，男22例，女18例，年齡21~75(47.51±12.17)歲。經病史采集、體格檢查、心電圖、超聲心動圖檢查及實驗室檢查等已排除高血壓、DCM、其他心肺疾病及嚴重肝腎功能不全者。排除標準為超聲圖像顯示不滿意及不能配合檢查。

2 方法 采用日本Aloka公司ProSound α10彩色多普勒超聲診斷儀，UST-52101超聲探頭，頻率1.88~5.00 MHz。圖像脫機分析采用2.0版DAS-RSI超聲工作站。囑患者左側臥位，平靜呼吸，并記錄心電信號。行常規超聲檢查，記錄左室內徑及容積等基本參數，應用Simpson's雙平面法測量左室射血分數。而后行VFM檢查。選取能夠同時較好顯示左室流入道和流出道的心尖三腔切面作為觀測平面，在確保二維圖像清晰且彩色多普勒血流信號色彩飽和的基礎上，始終保持幀頻高于30幀/s。囑患者屏氣，由心電信號觸發記錄并存儲連續三個心動周期的動態圖像。將存儲的VFM圖像資料導入DAS-RSI工作站進行脫機分析。進入工作站VFM分析界面后，選取感興趣區，校正色彩混疊現象，進行流線、渦流、向量等模式分析。觀察心動周期各時相左心室渦流的演變規律，以渦流的最大流量、半值面積、半徑及渦強等參數作為檢測指標，比較DCM組與對照組之間左心室渦流特征的差異。3 統計學處理 使用SPSS17.0統計學軟件進行分析。計量資料以-x±s表達，進行正態性及方差齊性檢驗；滿足正態分布且方差齊時，組間比較采用獨立樣本t檢驗；若不滿足正態分布時，采用Mann -Whitney U秩和檢驗。渦流參數與常規超聲指標的相關性采用Spearman相關分析。P＜0.05為差異有統計學意義。

結 果

1 兩組一般資料及超聲參數比較 兩組一般資料差異無統計學意義(P＞0.05)。超聲參數DCM組左室射血分數顯著減低(P＜0.01)，左室內徑及容量明顯增大(P＜0.01)，跨二尖瓣舒張早期血流峰值速度E及E/A比值有統計學差異(P＜0.05)，見表1。2 DCM患者心動周期各時相左心室渦流演變規律

兩組左心室渦流的演變規律大致相同，但DCM組形態和位置變化更多。兩組等容舒張期左室均未出現明顯渦流；舒張早期，二尖瓣開放后左室快速充盈，血流主要以層流形式從左房迅速沖入左室，在二尖瓣瓣葉附近出現小渦流，主要以二尖瓣前葉為主；舒張中期，即減慢充盈期，左室內形成一個持續的較大渦流，橫向位置在左室中軸偏向流出道側，縱向位置位于左室中上部，DCM組渦流位置更靠近心尖；左房收縮進入舒張晚期，血流再次以層流方式沖入左室，渦流位置仍以二尖瓣前葉下方為主，DCM組渦流位置更靠近心尖，形態不規則，有時可能出現多個渦流套疊的現象；等容收縮期，二尖瓣關閉，左室內形成一個布滿整個室腔的大渦流，DCM組渦流更加不規則；主動脈瓣開放進入射血期，左室內渦流逐漸消散，由心尖流向左室流出道的層流代替，見圖1。

3 兩組渦流各參數比較 舒張中期渦流較明顯，且位置相對固定，故本研究選取舒張中期渦流進行定量評估，同時進行組間比較。相較于對照組，DCM組左室渦流的最大流量增大(P＜0.05)，半值面積及半徑明顯增大(P＜0.01)，而渦流的渦強顯著減小(P＜0.01)(圖2，表2)。將渦強與左室射血分數進行相關性分析，r=0.417，P=0.000，渦強與左室射血分數呈正相關，見圖3。

表1 兩組一般資料及超聲參數比較結果Tab. 1 General data and ultrasonographic parameters in two groups

表2 兩組渦流參數比較Tab. 2 Vortex flow parameters in two groups

圖1 心動周期各時相左心室渦流圖A-F分別為DCM組等容舒張期、舒張早期、中期、晚期、等容收縮期、射血期；G-L分別為對照組等容舒張期、舒張早期、中期、晚期、等容收縮期、射血期Fig. 1 Left ventricle vortex flow at different phases of cardiac cycle A-F: represent isovolumic relaxation period, early diastole, mid-diastole, end-diastole, isovolumetric contraction period, ejection time in DCM group; G-L: represent isovolumic relaxation period, early diastole, mid-diastole, end-diastole, isovolumetric contraction period,ejection time in control group

圖2 VFM測量渦流參數示意圖A： DCM組渦流參數； B：對照組渦流參數Fig. 2 Vortex flow parameters in study group (A) and control group (B)

圖3 渦強及左室射血分數的相關性分析(r=0.417， P=0.000)Fig. 3 Correlation between Qmax/S and LVEF(r=0.417， P=0.000)

討 論

以往為了實現心臟功能的精確評估，研究者們在心肌力學狀態及房室壁的整體、局部運動狀態方面做了大量研究，并獲得了豐富的研究成果[7-9]。近年來，心血管腔內血流動力學狀態，尤其是對左心室渦流狀態的研究成為熱點。當心血管疾病發生時，非正常的渦流形成，改變血流動力學狀態，會影響心臟的正常功能，尤其是左室功能[10-11]。

既往研究對心動周期各時相渦流產生的機制及發揮的作用進行了闡述。舒張早期，經二尖瓣口的高速血流與周圍相對靜止的血流之間形成剪切力使血流發生回轉最終形成渦流[5]。舒張中期，流至心尖處的血流發生轉向，與流入道的血流之間形成了較多的對流，形成二尖瓣前葉附近的大渦流[4,12]。舒張晚期，左房開始收縮使得血流再次高速射入左室，產生剪切力而形成渦流。與此結果一致，本研究發現DCM組與對照組左心室渦流均自舒張早期開始出現，并存在于整個舒張期，主要分布于二尖瓣前葉下方。渦流是流體能量儲存和傳遞的主要方式，在舒張期時，渦流將左室流入血流的部分動能轉化為勢能形式貯存起來，為收縮期射血儲備能量，并將流入左室的血流通過旋轉運動導向流出道的方向[13]。在收縮期，除了儲備能量及血流重定向之外還利用渦流的離心力推動二尖瓣瓣葉靠攏關閉[12,14-15]。此期的渦流并非即刻消散，其主要作用是維持二尖瓣的關閉狀態[14,16]。

一項應用MRI的血流動力學研究顯示左室內渦流反映了心室的結構和功能，不正常的渦流反映了左室功能減退時潛在欠佳的血流動力學狀態[10,17]。DCM患者由于心肌細胞不同程度變性、壞死、纖維化，肌原纖維排列紊亂，心腔不規則擴大，收縮運動不協調，使得心腔內形成不穩定的血流動力學狀態，左室內出現形態不規則的渦流。本研究中，DCM患者舒張中期渦流的流量及大小明顯增大，是由于左心室不規則擴大，收縮功能明顯受損，使得左室內殘留的血流增多，血流之間相互作用更強烈而造成的[18]。渦流的這一變化反映了心功能明顯受損的DCM患者左心室內血流動力學狀態已發生了明顯的變化，提示用左心室渦流的量化評估來評價心臟功能成為可能。

正常狀態下，左室渦流可以將能量傳遞過程中的損耗減至最低，從而使舒張期血流動力學以及收縮期血流的射血效率達到最優[19]。當左心室渦流形成出現明顯異常時會導致左室收縮功能下降[20]。DCM患者舒張期左心室渦流的流量及大小明顯增大，但事實上為收縮期射血儲備能量的能力已經減小。渦強可以用來反映渦流儲存動能的能力。它是指渦流最大流量與半值面積的比值，與壓強的概念類似，能夠反映單位面積內渦流流量做功的大小。本研究發現舒張中期渦流的渦強在DCM組中明顯小于對照組，且渦強與左室射血分數呈良好的正相關性(r=0.417，P=0.000)，提示渦強可能成為評價左心收縮功能的新指標。

本研究樣本量較小，渦強作為定量評估渦流的新參數尚需要大樣本量的研究進一步評價。VFM技術本身也存在局限性，僅從二維觀測平面分析血流流場獲得虛擬三維血流信息，不能真正全面反映復雜的三維心血管系統的血流流場。我們期待，隨著超聲及電子計算機技術的不斷革新，VFM技術可以更加精準和全面地評價真實三維血流流場。

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