斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變評價(jià)尿毒癥患者左心室心肌收縮功能的變化

徐立新 朱張茜 潘高云 尤利益 李選峰

尿毒癥是慢性腎功能不全的終末狀態(tài)，可對全身多個(gè)器官系統(tǒng)功能造成影響，其中，心血管疾病是尿毒癥的主要并發(fā)癥，發(fā)生率明顯高于正常人群[1，2]。心臟猝死及心臟功能衰竭是尿毒癥死亡的主要原因之一。有研究發(fā)現(xiàn)，在尿毒癥患者心臟結(jié)構(gòu)并未出現(xiàn)明顯改變的早期階段已存在心功能不全[3]。因此，及時(shí)準(zhǔn)確的評估尿毒癥患者心功能異常對臨床診治及改善預(yù)后尤為關(guān)鍵。斑點(diǎn)分層應(yīng)變基于二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)(2D-STI)，斑點(diǎn)追蹤心內(nèi)膜下、中層、心外膜下心肌應(yīng)變，克服了組織多普勒技術(shù)角度依賴的局限性，定量評價(jià)左心室心肌功能變化。本研究旨在應(yīng)用斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變技術(shù)檢測左心室射血分?jǐn)?shù)正常的尿毒癥患者左心室壁三層心肌局部及整體應(yīng)變，評價(jià)該技術(shù)在尿毒癥患者早期心臟功能改變中的應(yīng)用價(jià)值。

對象與方法

1.研究對象：選取2016年6月～2017年7月在溫州市人民醫(yī)院確診為尿毒癥并未經(jīng)血透及腹透治療的患者75例，其中男性37例，女性38例，患者年齡30～68歲，平均年齡為48.83±10.72歲。根據(jù)2013年歐洲高血壓分會(ESH)/歐洲心臟病學(xué)會(ESC)動脈高血壓管理指南[4]將尿毒癥患者分為兩組：(1)左心室構(gòu)型正常組(UA組)：LVMI 在正常范圍內(nèi)，LVMI≤115g/m2(男性) 或 LVMI≤95g/m2(女性)，其中男性17例，女性21例，患者年齡32～67歲，平均年齡48.76 ± 11.02歲。(2)左心室肥厚組 (UB組)：LVMI>115g/m2(男性)或 LVMI>95g/m2(女性)，其中男性20例，女性17例，患者年齡30～68歲，平均年齡47.98±10.78歲。入選標(biāo)準(zhǔn)為所有研究對象原發(fā)病均為慢性腎臟疾病，排除結(jié)締組織病、糖尿病、高血壓病等繼發(fā)的腎臟疾?。谎◆?Scr)>707μmol/L；左心室收縮功能正常(左心室射血分?jǐn)?shù)>50%)；竇性心律。排除標(biāo)準(zhǔn)：心肌梗死、心臟瓣膜病、先天性心臟病、心包積液、心律失常，原發(fā)性心肌病等心臟病病史，并排除超聲圖像質(zhì)量不標(biāo)準(zhǔn)病例。

另外選取同一時(shí)期健康志愿者35例為對照組(UN組)，經(jīng)臨床及超聲、心電圖等檢查證實(shí)無心臟、肺部疾病，其中男性18例，女性17例，年齡31～67歲，平均年齡49.67±10.62歲。所有研究對象均在知情同意的情況下進(jìn)行。

2.儀器與方法:采用GE Vivid E9 超聲診斷設(shè)備，配備M5S二維超聲探頭[頻率(1.7～3.3)MHz]。測量被檢查者的身高、體重、心率及血壓。囑受檢者左側(cè)臥位，連接心電圖，置M5S二維超聲探頭于受檢者左胸前，測量收縮末期左心房內(nèi)徑(LAD)，標(biāo)準(zhǔn)左心室長軸切面M型超聲條件下測量左心室舒張末期內(nèi)徑(LVIDd)、舒張末期室間隔厚度(IVSd)、舒張末期左心室后壁厚度(LVPWd)，然后分別計(jì)算左心室質(zhì)量[LVM(g)]=1.04×[(LVEDd+LVPWd+IVSd)3-LVEDd3]-13.6；左心室質(zhì)量指數(shù)(LVMI)=LVM/體表面積(BSA)。采用雙平面Simpson法測量左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)。在組織多普勒(TDI)模式下獲得二尖瓣瓣環(huán)在室間隔及側(cè)壁處的收縮期S′波峰，取兩者平均值，連續(xù)測量3次取S′平均值。在二維超聲模式下，囑患者呼吸后屏氣，調(diào)整探頭的角度和位置，獲得清晰穩(wěn)定的心尖二腔、三腔及四腔超聲心動圖像，同時(shí)儲存連續(xù)的3個(gè)心動周期動態(tài)圖像。進(jìn)入EchoPac PC工作站，采用Qanalysis軟件分析,手動描繪左心室心尖3個(gè)長軸切面的心內(nèi)外膜面，適當(dāng)調(diào)整感興趣區(qū)域?qū)挾龋到y(tǒng)自動將左心室心肌分為內(nèi)、中、外三層進(jìn)行斑點(diǎn)追蹤分析，并獲取心肌層各個(gè)節(jié)段及整體縱向應(yīng)變。

隨機(jī)抽取20例受試者進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，兩名同職稱的醫(yī)生在同一時(shí)間段對同一患者進(jìn)行檢測分析，進(jìn)行個(gè)體間的比較，同一名醫(yī)生在2周后檢測同一受檢者，進(jìn)行個(gè)體內(nèi)的比較。

結(jié) 果

1.尿毒癥患者與對照組臨床資料比較：UA 組及UB 組與UN組比較，收縮壓(SBP)、舒張壓(DBP)及血清肌酐(SCr)升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；UB組與UA組比較，SBP、DBP及SCr升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；尿毒癥患者與UN組年齡、身高、體重、體表面積及心率比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表1)。

表1 尿毒癥患者與對照組臨床資料比較

2.尿毒癥患者與對照組常規(guī)超聲心動圖數(shù)據(jù)比較：與UN組比較，UA組S′值減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與UA組及UN組比較，UB組IVSd、LVEDd、LVPWd、LVMI升高，S′值減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；UA組與UN組IVSd、LVEDd、LVPWd、LVMI、S′比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；LAD、LVEF在3組間比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表2)。

表2 尿毒癥患者與對照組常規(guī)超聲心動圖數(shù)據(jù)比較

3.尿毒癥患者與對照組左心室縱向分層應(yīng)變數(shù)據(jù)比較：UA組與UN組比較，內(nèi)膜下心肌基底段、中間段、心尖段及整層心肌縱向應(yīng)變(LS)減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),中層及心外膜下心肌LS減低，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；UB組與UA組及UN組比較，內(nèi)膜下、中層、心外膜下各個(gè)節(jié)段及整層心肌LS均減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，詳見表3、表4和圖1。

表3 尿毒癥患者與對照組左心室各節(jié)段縱向分層應(yīng)變(LS%)數(shù)據(jù)比較

4.重復(fù)性分析結(jié)果：Bland-Altman分析顯示觀察者內(nèi)心內(nèi)膜下、中層、心外膜下心肌縱向應(yīng)變平均差值分別為0.9%、0.0%、0.3%，95%CI為-2.5%～2.7%、-1.7%～1.8%、-1.6%～1.8%。觀察者間內(nèi)心內(nèi)膜下、中層、心外膜下心肌縱向應(yīng)變平均差值分別為0.3%、0.0%、0.2%，95%CI分別為-2.1%～2.6%、-2.2%～2.3%、-2.0%～2.0%。心肌各層縱向應(yīng)變參數(shù)具有較好的重復(fù)性,詳見圖2、圖3。

表4 尿毒癥患者與對照組左心室整體縱向分層應(yīng)變(LS%)數(shù)據(jù)比較

討 論

尿毒癥心肌病的主要病理生理改變是心臟的前后負(fù)荷加重以及機(jī)體在尿毒癥環(huán)境下產(chǎn)生炎性因子、毒性物質(zhì)、高磷血癥等，引起心肌細(xì)胞損害，心肌肥厚，導(dǎo)致心肌功能失代償，心臟衰竭，對疾病預(yù)后造成巨大影響[5,6]。因此，早期診斷尿毒癥患者心功能改變，進(jìn)行早期治療，可降低尿毒癥患者的心血管疾病并發(fā)癥的發(fā)生率，對改善尿毒癥預(yù)后意義重大。

圖1 尿毒癥左心室肥厚患者心尖二腔觀左心室心內(nèi)膜下、中層、外膜下心肌縱向應(yīng)變

圖2 不同觀察者之間心內(nèi)膜下、中層及心外膜下心肌縱向應(yīng)變Bland-Altman分析圖

圖3 觀察者內(nèi)心內(nèi)膜下、中層及心外膜下心肌縱向應(yīng)變Bland-Altman分析圖

二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)(2D-STI)通過追蹤運(yùn)動的心肌回聲斑點(diǎn)，定量分析心動周期內(nèi)的心肌形變信息，并測量各個(gè)節(jié)段及各層心肌的應(yīng)變，能夠敏感地反映心肌收縮功能?；?D-STI技術(shù)的左心室壁分層應(yīng)變分析，能對高血壓等疾病引起的心肌病變受累程度進(jìn)行準(zhǔn)確的評估[7～9]。既往研究發(fā)現(xiàn)，2D-STI與MRI在評價(jià)心肌梗死患者左心室局部及整體功能方面有良好的相關(guān)性[10]。

左心室壁由3層心肌纖維組成，即縱行的心內(nèi)膜下心肌、環(huán)行的中層心肌及斜行的心外膜下心肌，3層心肌纖維呈螺旋形折疊排列，引起心臟復(fù)雜的收縮舒張活動：心臟長軸方向的縱向運(yùn)動、短軸方向的環(huán)向、徑向運(yùn)動以及心臟扭轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)等。本研究發(fā)現(xiàn)，各組受試者左心室心肌縱向應(yīng)變自心外膜下至心內(nèi)膜下逐層升高。這與史靜等[11]對正常成年人左心室分層應(yīng)變研究結(jié)果相一致。造成這種現(xiàn)象可能與各層心肌在左心室腔內(nèi)相對曲率半徑不同產(chǎn)生不一致的心肌張力有關(guān)[12]。崔洪巖等[13]研究發(fā)現(xiàn)，心內(nèi)外膜下心肌不同的運(yùn)動幅度導(dǎo)致相對速度階差及跨壁位移，這對維持正常的心臟收縮活動具有重要作用。

本研究結(jié)果顯示，尿毒癥左心室構(gòu)型正常時(shí)，基底段、中間段、心尖段及心內(nèi)膜下全層心肌縱向應(yīng)變均較對照組減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。位于心內(nèi)膜下的縱行心肌纖維在心臟縱向收縮活動中發(fā)揮重要作用[14]。尿毒癥患者水鈉潴留，腎性血壓升高，心臟的前后負(fù)荷壓力增加，位于心內(nèi)膜下的縱行心肌纖維最易受壓力變化影響，心肌細(xì)胞拉長，心肌間質(zhì)纖維化，導(dǎo)致心內(nèi)膜下心肌缺血、缺氧。另外尿毒癥血液中的毒性物質(zhì)及低蛋白血癥、糖代謝異常、貧血等并發(fā)癥進(jìn)一步加重心內(nèi)膜下心肌微血管病變。因此，尿毒癥患者心內(nèi)膜下心肌縱向應(yīng)變較早出現(xiàn)改變。本研究中3組受試者左心室射血分?jǐn)?shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明對左心室局部較輕微的收縮功能改變，反映整體心功能變化的常規(guī)的超聲心動圖指標(biāo)并不敏感。但是，UA組及UB組在組織多普勒模式下獲得的二尖瓣瓣環(huán)收縮期波峰S′值較對照組減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Daskalov等[15]研究表明，二尖瓣瓣環(huán)S′值在評價(jià)左心室縱向運(yùn)動中具有較好的應(yīng)用價(jià)值，重復(fù)性高。也有研究表明，二尖瓣瓣環(huán)S′值在因圖像質(zhì)量差而不能準(zhǔn)確測量LVEF的患者中可作為單獨(dú)預(yù)測左心室收縮功能的指標(biāo)[16]。

隨著病程的延長，尿毒癥患者心臟前后負(fù)荷進(jìn)一步加重，心臟循環(huán)阻力增加，心肌細(xì)胞外基質(zhì)增寬，心肌纖維化加重，伴隨著尿毒癥相關(guān)的促肥大因子產(chǎn)生，導(dǎo)致左心室心肌肥厚，各層心肌纖維排列紊亂。增厚的左心室壁使單位面積的心肌內(nèi)毛細(xì)血管量減少，加重了心肌微循環(huán)功能障礙，心內(nèi)膜下、中層及心外膜下各層心肌血流灌注不足，引起心臟整體收縮功能不全，相應(yīng)的各層心肌縱向應(yīng)變減低[17]。本研究顯示UB組與UA組及UN組比較，各層及各節(jié)段左心室縱向應(yīng)變均減低。相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，多層的心肌縱向應(yīng)變減低對預(yù)測左心室收縮功能減弱有重要意義[18～20]。

本項(xiàng)研究仍存在一定的局限性，研究的樣本數(shù)量相對較少，斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變技術(shù)對受試者采集圖像質(zhì)量要求高，需要較高的幀頻及清晰度。

綜上所述，在尿毒癥患者左心室整體射血分?jǐn)?shù)正常的情況下，斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變能定量、準(zhǔn)確評估左心室局部及整體心肌收縮功能變化，其中以心內(nèi)膜下心肌縱向應(yīng)變較敏感，為臨床早期診斷尿毒癥患者心功能異常提供依據(jù)，便于早期治療改善預(yù)后。