三維斑點追蹤成像技術評價尿毒癥患者左心室整體應變

徐立新 潘高云* 朱張茜 尤利益 李選峰

尿毒癥是慢性腎功能不全終末期的表現。尿毒癥可影響全身多個系統，心血管疾病是其最常見的并發癥，心功能不全、心臟猝死等心臟疾病是晚期尿毒癥患者死亡的首要原因之一［1］。有研究表明，尿毒癥患者心臟功能在早期階段已存在損傷［2］。因此，早期檢測尿毒癥患者心臟功能變化對尿毒癥并發癥的預防及早期治療顯得尤為關鍵。三維斑點追蹤成像技術（3D-STI）在三維立體解剖結構上多平面、多角度檢測心肌斑點的運動，定量心肌運動形變，克服二維斑點追蹤成像技術只能在單個二維平面檢測的局限性，對心臟收縮功能可更全面、更客觀的評價。本文探討3D-STI在早期尿毒癥患者心臟功能改變中的應用價值。

1 臨床資料

1.1 一般資料 選取2016年6月至2017年7月本院腎內科住院的尿毒癥患者75例（尿毒癥組），男37例，女38例；年齡30～68歲，平均年齡（48.83±10.72）歲。納入標準：所有研究對象原發病均為慢性腎臟疾病，排除結締組織病、糖尿病、高血壓病等繼發的腎臟疾病；血肌酐（Scr）＞707μmol/L；未經過透析治療的患者；患者經M型超聲測量，左室射血分數正常（LVEF值＞50%）；竇性心律，既往無心肌梗死、心臟瓣膜病、原發性心肌病、心包積液，先天性心臟病、原發性房顫等心臟病病史。根據2013年歐洲高血壓分會（ESH）/歐洲心臟病學會（ESC）動脈高血壓管理指南將尿毒癥患者分為兩組。左心室構型正常（CA）組：LVMI在正常范圍內，LVMI≤115g/m2（男）或 LVMI≤95g/m2（女），男 17例，女 21例；年齡 32～67歲，平均年齡（48.76±11.02）歲。左心室肥厚（CB）組：LVMI＞115g/m2（ 男 ） 或 LVMI＞95g/m2（ 女 ）， 男 20，女17例；年齡30～68歲，平均年齡（47.98±10.78）歲。排除超聲顯像質量較差的患者。對照組（CN）：選取健康志愿者35例，經臨床及超聲、心電圖檢查證實的無心肺疾病，其中男18例，女17例；年齡31～67歲，平均（49.67±10.62）歲。所有研究對象均知情同意并簽署同意書。

1.2 方法 采用GE Vivid E9 超聲診斷設備，配備M5S二維超聲探頭（頻率1.7～3.3MHz），4V三維容積超聲探頭（頻率1.7～3.3MHz）。測量被檢查者的血壓、身高和體重。囑受檢者左側臥位，連接心電圖，置M5S二維超聲探頭于受檢者左胸前，在標準左室長軸切面獲得M型超聲，測量左室舒張末期內徑（LVIDd）、舒張末期室間隔厚度（IVSd）、舒張末期左室后壁厚度（LVPWd），然后分別計算左心室質量LVM（g）=1.04×［（LVEDd+LVPWd+IVSd）3-LVEDd3］-13.6 ；左室質量指數LVMI=LVM/體表面積（BSA）；用 M 型超聲Teichholtz 法測量左心室射血分數（LVEF）。更換4V三維容積超聲探頭于心尖部，在4D成像模式下，調整探頭的角度和位置，盡量包裹左室各個節段心肌，獲得清晰穩定的心尖二腔、三腔及四腔超聲心動圖像，幀頻＞30幀/s，囑患者呼吸后屏氣，采集由6個心動周期拼接成的三維全容積圖像，同時儲存連續的三個心動周期動態圖像。進入EchoPac PC工作站，采用4D Auto LvQ軟件分析動態三維容積圖像，系統自動描繪出舒張期及收縮期左室心內膜，計算獲得左室整體縱向應變（GLS）、左室整體面積應變（GAS）、左室整體徑向應變（GRS）、左室整體圓周應變（GCS）、左室壁應變曲線及牛眼圖。

1.3 統計學方法 采用SPSS 19.0統計軟件。計量資料以（±s）表示，兩組比較采用兩獨立樣本t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 尿毒癥患者與對照組臨床資料比較 見表1。

2.2 尿毒癥患者與對照組常規超聲心動圖數據比較 見表2。

2.3 尿毒癥患者與對照組三維斑點測量數據比較 見表 3、圖 1～4。

表1 尿毒癥患者與對照組臨床資料比較（±s）

表1 尿毒癥患者與對照組臨床資料比較（±s）

注：CA組比較，*P＜0.05；與CN比較，#P＜0.05

組別 尿毒癥左室構型正常（CA） 尿毒癥左室肥厚（CB） 對照組（CN）n 38 37 35年齡（歲） 48.76±11.02 47.98±10.78 49.67±10.62身高（cm） 166.89±8.68 167.22±9.38 167.73±8.18體重（kg） 63.77±6.98 65.46±7.33 64.57±7.62體表面積（m2） 1.72±0.33 1.74±0.38 1.73±0.30收縮壓（mmHg） 138.73±12.62# 151.29±17.66*# 119.55±8.34舒張壓（mmHg） 85.62±7.62# 91.44±11.38*# 78.37±5.73血肌酐（μmol/L） 837.62±342.56# 920.74±380.84*# 73.63±12.09

表2 尿毒癥患者與對照組常規超聲心動圖數據比較（±s）

表2 尿毒癥患者與對照組常規超聲心動圖數據比較（±s）

注：與尿毒癥左室構型正常（CA）組比較，*P＜0.05；與對照組（CN）比較，#P＜0.05IVSd：舒張末期室間隔厚度；LVEDd：左室舒張末期內徑；LVPWd：舒張末期左室后壁厚度；LVMI：左室質量指數；LVEF：左室射血分數

組別 尿毒癥左室構型正常（CA） 尿毒癥左室肥厚（CB） 對照組（CN）n 38 37 35 IVSd（mm） 9.27±0.79 10.18±1.23*# 8.52±0.85 LVEDd（mm） 45.98±5.69 50.34±6.24*# 46.37±5.34 LVPWd（mm） 8.43±0.65 10.12±1.22*# 7.94±0.74 LVMI（g/cm2） 86.68±24.73 124.54±35.66*# 85.97±20.56 LVEF（%） 62.67±7.69 61.99±7.42 63.34±6.32

表3 尿毒癥患者與對照組三維斑點測量數據GS%比較（±s）

表3 尿毒癥患者與對照組三維斑點測量數據GS%比較（±s）

注：與對照組（CN）比較：，#P＜0.05；與尿毒癥左室構型正常（CA）組比較，★P＜0.05；GLS：左室整體縱向應變；GAS：左室整體面積應變；GRS：左室整體徑向應變；GCS：左室整體圓周應變

組別 尿毒癥左室構型正常（CA） 尿毒癥左室肥厚（CB） 對照組（CN）n 38 37 35 GLS -14.66±3.42# -11.97±4.02*# -18.36±3.69 GAS -27.32±7.39# 22.29±8.29*# -33.58±8.44 GRS 34.68±8.12 25.77±8.73*# 36.14±7.03 GCS -22.17±5.29 -18.71±4.62*# -22.86±4.31

圖1 ～4 尿毒癥左室肥厚患者左室整體應變

3 討論

尿毒癥患者的心血管疾病發病率較高，心血管疾病進一步加重尿毒癥患者病情，并是其導致死亡的主要原因之一。尿毒癥患者水鈉潴留、血壓升高及代謝產物的累積影響心臟的血流動力學，引起心臟負荷過重［3］。同時尿毒癥患者體內鈣磷代謝紊亂導致甲狀旁腺功能亢進，以及腎臟毒性物質的釋放，進一步破壞心肌細胞功能結構，致使心肌纖維化、室壁肥厚、心室增大等左室重構改變，最終導致心臟泵血功能減低、心功能衰竭，對疾病預后影響較大。因此，對尿毒癥患者心功能受損的早期診斷、早期治療，可降低尿毒癥患者的心血管疾病并發癥的發生率，對改善尿毒癥預后意義重大。

心臟的心肌由三層結構組成，即螺旋形的內外層肌束及環形的中層肌束。因此，心臟的收縮活動是復雜的，包括心臟長軸方向的縱向運動、短軸方向的環向、徑向運動以及心臟扭轉、旋轉等［4］。二維斑點追蹤成像技術（2D-STI）通過對單個平面、不同心動周期的運動心肌回聲斑點進行追蹤，評價心肌功能，無法真實、準確的反映立體的、復雜的心肌運動。3D-STI結合斑點追蹤成像技術和三維超聲心動圖，從共同的心動周期、三維立體空間內多個平面立體追蹤心肌回聲斑點運動軌跡，多個角度測量心肌應變，對心肌應變、心臟功能更客觀、更準確的進行評價。趙冰冰等［5］通過對比研究二維及三維斑點追蹤成像技術在慢性腎病心肌損傷中的應用，三維斑點追蹤成像技術能更敏感的檢測出慢性腎病患者的早期心肌損傷，其重復更高。另外有研究表明，3D-STI與心臟磁共振檢查在評價心肌整體及局部運動功能方面有良好的相關性［6］。

本資料結果顯示，尿毒癥患者左室構型正常時，左室整體縱向及面積應變較對照組減低。左室縱向應變主要反映的是左室心內膜下縱向心肌收縮運動產生的應變。尿毒癥患者血壓升高，心室負荷加重，射血阻力增加，位于心內膜下的縱行心肌纖維最易受到心腔壓力變化影響，進一步致使心肌纖維蛋白合成增加，心內膜下心肌纖維化。同時，心肌微細血管彈力纖維增生，血管阻力增高，增厚的內膜導致血管管腔狹窄，局部心肌缺血缺氧。因此，尿毒癥患者心肌功能損傷，在長軸方向的心肌縱向應變較早出現改變。Liu等［7］研究表明，左室整體縱向應變是在未透析的尿毒癥患者左室早期心功能改變中是一個比較敏感和可靠的指標。與本資料結果相一致。左室面積應變綜合周向、徑向和縱向應變，主要追蹤心肌運動產生單位面積心內膜下心肌纖維形變程度。左室面積應變在評價心肌纖維運動中，較單一方向應變更加全面準確。研究證實面積應變在整體和局部心功能改變中具有較好的敏感性和重復性［8］。劉琳等［9］認為心臟心肌收縮功能發生輕微的改變，在左室圓周及徑向應變尚未出現有統計學意義減低的情況下，左室面積應在兩者應變加權下，出現有統計學意義的差異。在本資料中，評價尿毒癥患者左室心功能收縮，左室面積應變與左室縱向應變都有較高的敏感性。

圓周應變主要反映在短軸圓周方向上中層環形心肌隨心臟運動產生的應變［10］。在尿毒癥患者左室構型時，左室中層的環形心肌尚未受到心臟壓力負荷的影響。而徑向應變是心室壁在短軸方向增厚的程度，是內中外三層心肌結構相互運動的結果。在尿毒癥患者左室構型時，室壁厚度、左室質量指數與對照組差異無統計學意義，因此，早期徑向應變改變不明顯。

尿毒癥患者隨著病程延長，左室構型發生改變，心肌肥厚，肥厚的心肌間質纖維化，膠原物質在心肌內累積，局部心內膜下微血管功能障礙，加重心肌細胞缺血、缺氧，左室縱向及面積應變較尿毒癥左室構型正常進一步減低。重新排列的心肌纖維，致使各層心肌結構紊亂，左室心肌順應性減低，左室圓周及徑向應變下降。在本資料中，左室構型肥厚組較正常組左室質量指數升高，室壁厚度升高，左心室四個整體應變較正常組明顯減低。

綜上所述，尿毒癥患者早期已出現心臟功能損害。三維斑點追蹤成像技術能夠敏感的檢測尿毒癥患者左室整體收縮功能的變化，定量評估心室心肌應變，其中以左室整體縱向及面積應變最敏感。有助于臨床醫師對尿毒癥患者早期防治，減少疾病并發癥，提高遠期預后。由于本研究存在樣本量較少，3D-STI對研究對象的圖像采集質量要求高及未對尿毒癥左室肥厚患者進一步分組等缺陷，在以后的研究中有待進一步論證。