二維斑點追蹤技術和實時三維超聲心動圖評價冠狀動脈旁路移植術后左心房功能變化

余 蘇，武 俊*，吳海波，蔡 萌，楊 燕，顧文慧

(1.大連醫科大學附屬第二醫院超聲科，2.心外科，遼寧 大連 116027)

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(coronary heart disease， CHD)發病率和死亡率逐年增加。冠狀動脈旁路移植術(coronary artery bypass grafting， CABG)是治療CHD的主要方法之一，尤其對于多支冠狀動脈病變或左主干病變患者，能緩解癥狀，降低死亡率。目前研究[1]大多關注CABG術后左心室功能變化，而心房功能與心室功能緊密聯系，左心房功能直接決定左心室舒張期灌注，不僅影響心輸出量，且在維持正常心功能方面具有重要作用，使得左心房功能日益受到重視[2]。本研究以二維斑點追蹤技術(two-dimensional speckle tracking imaging， 2D-STI)測量左心房應變，以實時三維超聲心動圖(real-time three-dimensional echocardiography， RT-3DE)測量左心房容積，評價CABG術后左心房功能的變化。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017年2月—2018年5月于我院接受CABG治療的30例CHD患者(CABG組)，男19例，女11例，年齡51～63歲，平均(56.5±5.2)歲。納入標準：①術前經冠狀動脈造影證實為多支冠狀動脈病變，左前降支、左回旋支狹窄70%以上，或左主干狹窄50%以上；②竇性心律。排除標準：①高血壓、糖尿病病史；②中、重度心臟瓣膜病；③先天性心臟病。同期收集年齡、性別匹配的30名健康志愿者為對照組，男18名，女12名，年齡48～61歲，平均(53.3±4.3)歲，均為竇性心律，且經全面體格檢查、影像學檢查排除心血管疾病及其他影響心功能的全身性疾病。本研究經我院倫理委員會批準，受試者均知情同意。

1.2 儀器與方法 采用Philips Epiq 7C型多普勒超聲診斷儀，X5-1探頭，頻率1～5 MHz，配備Qlab10.5脫機分析軟件。對CABG組患者于術前及術后1個月、3個月進行超聲檢查。

1.2.1 常規超聲心動圖測量 靜息狀態下，囑受試者左側臥，同步連接心電導聯。于胸骨旁左心室長軸切面測量左心房前后徑(left atrial diameter， LAD)，采用二維雙平面Simpson法測量左心室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume， LVEDV)，左心室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume， LVESV)以及左心室射血分數(left ventricular ejection fraction， LVEF)。以脈沖多普勒于心尖四腔心切面二尖瓣瓣尖下約1 cm處記錄二尖瓣前向血流頻譜，測量舒張早期E峰、舒張晚期A峰；切換至組織多普勒模式，測量二尖瓣瓣環舒張早期e'峰，計算E/A和E/e'，并計算術后3個月與術前E/e'的差值(ΔE/e')。

1.2.2 2D-STI 儲存標準心尖四腔、兩腔心切面連續3個心動周期的圖像。采用Qlab10.5軟件，于心尖四腔、兩腔心圖像中追蹤左心房心內膜，必要時手動調整，以優化心內膜邊界。將左心房壁分為6個節段[3]，生成各個節段的應變曲線，并計算平均值。以左心室舒張末期(即心電圖Q波)為參考點，整個心動周期左心房應變均為正值，2個峰值應變分別對應儲備應變(εs)和收縮應變(εa)，二者的差值為管道應變(εe)。計算術后左心房應變變化率，左心房應變變化率=(術后3個月左心房應變-術前左心房應變)/術前左心房應變×100%。

1.2.3 RT-3DE 于心尖四腔心切面調整探頭聲束方向與增益大小，調整至最佳圖像后切換至三維模式，啟動全容積顯像，采集圖像供脫機分析。于心尖四腔、兩腔心圖像選取左心房心內膜面的5個采樣點，即二尖瓣瓣環的間隔、側壁、前壁、下壁及左心房頂，分別于左心室舒張末期和收縮末期獲取，由軟件勾畫左心房心內膜輪廓，必要時手動調整使其符合實際內膜邊界。軟件自動生成左心房容積-時間曲線(volume-time curve， VTC)，獲得最大左心房容積(maximum left atrial volume， LAVmax)、最小左心房容積(minimum left atrial volume， LAVmin)和收縮前左心房容積(pre-systolic left atrial volume， LAVp)。計算左心房被動射血分數(left atrial passive ejection fraction， LAPEF)、左心房主動射血分數(left atrial active ejection fraction， LAAEF)和左心房容積變化率。LAPEF=(LAVmax-LAVp)/LAVmax×100%；LAAEF=(LAVp-LAVmin)/LAVmin×100%；左心房容積變化率=(術后3個月左心房容積-術前左心房容積)/術前左心房容積×100%。

1.3 統計學分析 采用SPSS 22.0統計分析軟件。計量資料以±s表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法。CABG組與對照組間年齡比較采用兩獨立樣本t檢驗，性別比較采用χ2檢驗。以Pearson法進行線性相關分析。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

CABG組與對照組年齡(t=0.914，P=0.324)、性別(χ2=0.693，P=0.405)差異均無統計學意義。

2.1 常規二維超聲參數 CABG組術前、術后1個月、術后3個月與對照組LVEDV、LVESV、LVEF、E、A、E/A、e'總體差異均無統計學意義(P均>0.05，表1)；LAD、E/e'總體差異有統計學意義(P均<0.05)，CABG組術前LAD、E/e'較對照組升高(P均<0.05)，術后1個月、3個月較術前降低(P均<0.05)，術后3個月較術前1個月降低(P均<0.05)，見表1。

2.2 CABG術后左心房應變及容積的變化 CABG組術前、術后1個月、術后3個月與對照組間εa、LAAEF總體差異無統計學意義(P均>0.05)；εs、εe、LAVmax、LAVmin、LAVp、LAPEF總體差異均有統計學意義(P均<0.05)，CABG組術前εs、εe、LAPEF較對照組下降，LAVmax、LAVmin、LAVp較對照組增高(P均<0.05)，術后1個月、3個月εs、εe、LAPEF較術前增高，LAVmax、LAVmin、LAVp較術前降低(P均<0.05)，術后3個月與術后1個月εs、εe、LAVmax、LAVmin、LAVp、LAPEF差異均有統計學意義(P均<0.05)；見表2、3和圖1。

2.3 相關性分析 CABG組術后LAVmax、LAVmin和LAVp變化率與ΔE/e'呈正相關(r=0.608、0.631、0.587，P均<0.01)，左心房εs、εe變化率與ΔE/e'均呈負相關(r=-0.615、-0.637，P均<0.01)。

3 討論

左心房在整個心動周期中具有多種功能：在左心室收縮期充當儲備器，在左心室舒張早期充當肺靜脈血液流向左心室的管道，在舒張晚期發揮泵功能[2]。左心房壁薄且順應性好，在左心室收縮期時擴張，左心室舒張早期和舒張晚期則由于彈性及收縮作用恢復正常，籍此影響左心室充盈，維持心輸出量[4-5]。早期評價左心房容積和功能改變可以預測心房顫動、卒中和心力衰竭等多種心血管事件的發生[5-6]。

表1 CABG組手術前后與對照組常規超聲參數比較(±s，n=30)

表1 CABG組手術前后與對照組常規超聲參數比較(±s，n=30)

組別LAD(mm)LVEDV(ml)LVESV(ml)LVEF(%)E(m/s)CABG組 術前45.59±5.23?105.01±20.0551.59±24.3257.61±9.510.61±0.17 術后1個月40.12±3.21#102.11±19.2550.03±17.0558.41±8.750.64±0.13 術后3個月35.28±3.68#&100.91±18.8948.96±18.5760.08±7.460.70±0.22對照組32.25±4.5198.38±18.5845.31±15.8162.29±8.120.73±0.11F值150.39414.0607.0786.17613.846P值<0.0010.3390.6010.7460.419組別A(m/s)E/Ae'(cm/s)E/e'CABG組 術前0.76±0.191.04±0.396.43±4.2112.36±3.41? 術后1個月0.64±0.221.14±0.358.41±3.3211.18±2.46# 術后3個月0.58±0.311.21±0.219.05±3.159.98±2.31#&對照組0.75±0.151.05±0.429.57±2.897.12±3.12F值7.58916.2898.647118.706P值0.6700.1150.5880.009

注：*：與對照組比較，P<0.05；#：與CABG組術前比較，P<0.05；&：與CABG組術后1個月比較，P<0.05

表2 CABG組手術前后與對照組左心房應變參數比較(±s，n=30)

表2 CABG組手術前后與對照組左心房應變參數比較(±s，n=30)

組別εsεaεeCABG組 術前21.72±6.71?8.61±3.7914.21±4.23? 術后1個月23.61±6.92#8.87±3.9418.13±3.56# 術后3個月26.02±7.31#&9.02±2.5821.72±3.23#&對照組39.81±4.3813.32±3.3123.61±3.91F值188.00576.171210.785P值<0.0010.743<0.001

注：*：與對照組比較，P<0.05；#：與CABG組術前比較，P<0.05；&：與CABG組術后1個月比較，P<0.05

表3 CABG組手術前后與對照組左心房容積及射血分數比較(±s，n=30)

表3 CABG組手術前后與對照組左心房容積及射血分數比較(±s，n=30)

組別LAVmax(ml)LAVmin(ml)LAVp(ml)LAPEF(%)LAAEF(%)CABG組 術前54.14±3.31?27.78±2.04?33.77±2.61?40.09±4.21?29.22±5.41 術后1個月49.39±2.54#23.61±3.78#28.71±4.89#44.22±3.56#28.43±3.12 術后3個月44.58±1.29#&18.71±1.09#&25.74±4.01#&51.03±1.56#&28.19±4.09對照組35.28±3.2313.82±3.5921.67±5.3252.13±4.2328.76±7.32F值104.75189.776154.075133.06615.074P值<0.001<0.001<0.001<0.0010.754

注：*：與對照組比較，P<0.05；#：與CABG組術前比較，P<0.05；&：與CABG組術后1個月比較，P<0.05

圖1 患者男，56歲，2D-STI于心尖四腔心切面獲取左心房應變曲線 A.術前； B.術后1個月； C.術后3個月

CABG是CHD的有效治療方法之一，冠狀動脈造影檢查仍是評價CABG療效的金標準，但其為有創檢查。超聲心動圖檢查無創、可重復，已成為評價CABG術后心功能變化的常用方法。Lee等[7]報道左心室舒張功能異常較收縮功能異常更早出現，是CHD患者心肌缺血的敏感指標，導致左心室充盈壓升高，左心房壓力隨之增加、順應性減低，發生解剖和功能重構[6,8]。CABG為缺血心肌重建血運通道，使大量冬眠心肌和頓抑心肌恢復供血及功能，左心室充盈壓下降，進而改善左心房容積和功能[1,6]。因此，CABG術后左心房功能的變化與手術療效及預后密切相關。李闖等[9]應用2D-STI測量CABG術后新發心房顫動患者左心房應變值，發現其低于非心房顫動患者，提示可通過評估左心房功能判定術后并發癥和預后。

2D-STI可在整個心動周期測量各時相左心房應變值變化，故能評估左心房儲備、管道和收縮功能[2,10]。本研究發現CABG組術前εs、εe較對照組下降，術后1個月、3個月較術前增高，提示術前左心房儲備、管道功能下降，CHD患者左心室松弛性受損，舒張早期左心房血液流向左心室的驅動壓降低，使左心房管道功能下降；左心室充盈壓升高導致左心房順應性受損，使其儲備功能亦降低；通過外科手術或內科治療降低左心室充盈壓，改善左心房容積和功能，可使左心房重構逆轉[6]。CABG術后，隨左心室充盈壓降低，左心房功能重構逆轉，左心房儲備及管道功能逐漸增強，εs、εe較術前增高。

本研究中CABG組術前、術后1個月、術后3個月與對照組εa總體差異無統計學意義，與褚靜潔等[11]報道的CHD患者左心房泵功能提高有所不同。Ramkumar等[5]提出左心房泵功能獨立于左心室功能，其改變不依賴于早期左心室功能改變，可能受潛在心房疾病的影響。CABG患者心房肌缺血導致心房壁纖維化，左心房主動泵功能受損，術后隨左心室充盈壓降低，左心房泵功能未見明顯恢復，故εa手術前后無顯著差異。

與二維超聲心動圖相比，RT-3DE不依賴于心臟幾何形態假設，即使在左心房重構等情況下，亦可全面、準確評估左心房容積[12]。CHD患者左心房增大與長期左心室充盈壓升高密切相關，術后隨著心肌供血的改善，左心室充盈壓下降，左心房解剖重構逆轉，左心房容積逐漸減小。LAPEF與左心房管道功能密切相關[8]。本研究中術后LAPEF升高，而LAAEF與左心房泵功能相關[8]，手術前后無顯著差異。

本研究結果顯示CABG患者術后LAVmin、εe變化率與ΔE/e'相關(r=0.631、-0.637)。LAVmin在左心室舒張末期測量，心房暴露于左心室充盈壓下，不受左心室收縮的影響，因此，LAVmin在舒張功能不全早期即可出現明顯的增大[13]。另外，有研究[2]發現LAVmin可預測房性心律失常，表明LAVmin可反映左心室舒張功能和左心房功能的變化。左心房儲備功能與左心房大小及順應性有關，左心房管道功能受左心室松弛性和順應性調節[10]，隨著術后左心室充盈壓下降，房室壓差增大，左心室抽吸作用增強，左心房管道功能改善最明顯，因此εe變化率與ΔE/e'相關性較高。

本研究的局限性：僅對CABG患者進行短期隨訪，初步觀察左心房容積和功能的變化；樣本量小，近期療效滿意，遠期療效需進一步長期隨訪。此外，目前對左心房應變的運算均采用基于左心室開發的應變軟件，缺乏對左心房應變圖像獲取、ECG采集及圖像分析的統一標準。

總之，2D-STI和RT-3DE可全面、準確評價CABG術后左心房功能的變化，有效評估CABG患者手術療效及預后。