血流向量成像技術(shù)定量評(píng)估慢性腎臟病患者左室功能的臨床價(jià)值

王 偉 白 暉 周金玲 常 青 王岳恒

慢性腎臟病是冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病、慢性心力衰竭等常見(jiàn)心血管疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素［1］。血流向量成像（vector flow mapping，VFM）技術(shù)可以反映左室整體功能和心血管系統(tǒng)維持血液循環(huán)相對(duì)穩(wěn)定的能力［2］。本研究擬應(yīng)用VFM 技術(shù)分析處于不同心功能狀態(tài)的慢性腎臟病患者各個(gè)時(shí)相平均EL變化特點(diǎn)，旨在從流體動(dòng)力學(xué)角度探索其早期、定量評(píng)價(jià)慢性腎臟病患者左室功能的應(yīng)用價(jià)值。

資料與方法

一、研究對(duì)象

選取2018年2～12月于我院診治的慢性腎臟病患者61 例，根據(jù)所測(cè)左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）進(jìn)行分組：LVEF≥50%者42 例（A 組），男27 例，女15 例，年齡24～72歲，平均（53.52±10.93）歲；LVEF<50%者19例（B組），男9 例，女10 例，年齡22～75 歲，平均（57.64±10.9）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①病例組患者均符合腎臟病預(yù)后質(zhì)量指南（KDOQI）慢性腎臟病診斷標(biāo)準(zhǔn)［3］；②基礎(chǔ)心率為竇性心律。排除標(biāo)準(zhǔn)：①先天性心臟病、心律失常、伴有中度以上反流瓣膜病、先天性肺動(dòng)脈高壓；②免疫系統(tǒng)疾病或肺部疾病引起的肺動(dòng)脈高壓；③各種心肌病、心肌梗死病史或由于心肌梗死引起的缺血性心肌病；④冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病、有心臟手術(shù)史及中量以上心包積液者。另選同期我院健康體檢者38例作為正常對(duì)照組，男 21 例，女 17 例，年齡 23 ～ 67 歲，平均（41.5±12.83）歲。三組年齡、性別等一般資料比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，入選者均知情同意。

二、儀器與方法

1.儀器：使用日立Aloka ProSound F 75 彩色多普勒超聲診斷儀，UST-52105 探頭，頻率3.5～5.0 MHz；配備DAS-RS1圖像后處理工作站。

2.常規(guī)超聲心動(dòng)圖檢測(cè)：囑受檢者取左側(cè)臥位，連接肢導(dǎo)心電圖，應(yīng)用常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量左室后壁厚度（LVPW）、室間隔厚度（IVS）、左室舒張末內(nèi)徑（LVDd）、左室質(zhì)量指數(shù)（LVMI）、左房?jī)?nèi)徑（LAD）、左房最大容積指數(shù)（LAVImax）、舒張期二尖瓣跨瓣血流速度E峰及A峰（E、A）；組織多普勒分別測(cè)量室間隔側(cè)及左室側(cè)壁側(cè)二尖瓣環(huán)運(yùn)動(dòng)速度［e’（septal）、e’（lateral）］、心肌做功指數(shù)（Tei指數(shù)）；M型超聲測(cè)量LVEF。

3.VFM圖像采集及分析：VFM模式下，采集連續(xù)3個(gè)心動(dòng)周期心尖三腔及二腔觀的二維及血流動(dòng)態(tài)圖像。在保證感興趣區(qū)完整的前提下，調(diào)整血流模式參數(shù)設(shè)置，獲得彩色掃描區(qū)域最高幀率，存儲(chǔ)并導(dǎo)入工作站進(jìn)行分析。于心臟三腔及兩腔觀選取最清晰的一幀手動(dòng)描記心內(nèi)膜邊界，軟件自動(dòng)跟蹤其剩余幀數(shù)心內(nèi)膜。然后依據(jù)時(shí)間-流量曲線及瓣膜開(kāi)閉情況將1 個(gè)完整心動(dòng)周期分為4個(gè)時(shí)相：左室充盈早期、左房收縮期、等容收縮期及射血期，手動(dòng)確定時(shí)相后勾畫并計(jì)算每個(gè)時(shí)相對(duì)應(yīng)的平均EL，即E-EL-ave、A-EL-ave、I-EL-ave及Ej-EL-ave。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié) 果

一、各組左室血流能量損耗參數(shù)變化

1.A 組 E-EL-ave、A-EL-ave、I-EL-ave 及 Ej-EL-ave均高于正常對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.05）；B 組 A-EL-ave 高于正常對(duì)照組，Ej-EL-ave 低于正常對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.05）。見(jiàn)表1。A組各個(gè)時(shí)相能量損耗圖較正常對(duì)照組和B 組更加鮮亮，B 組射血期能量損耗圖較正常對(duì)照組和A 組更加暗淡，見(jiàn)圖1。

表1 各組左室血流能量損耗參數(shù)比較（） J·m-1·s-1

表1 各組左室血流能量損耗參數(shù)比較（） J·m-1·s-1

與正常對(duì)照組比較，aP<0.05；與 A 組比較，bP<0.05。E-EL-ave：左室充盈早期平均能量損耗；A-EL-ave：左房收縮期平均能量損耗；I-EL-ave：等容收縮期平均能量損耗；Ej-EL-ave：射血期平均能量損耗

Ej-EL-ave 5.49±1.43 9.63±2.92a 3.79±0.89ab 60.56<0.000組別正常對(duì)照組A組B組F值P值E-EL-ave 6.16±2.19 10.15±3.67a 8.13±4.65 7.98 0.001 A-EL-ave 3.26±1.82 8.33±3.49a 8.67±4.28a 18.91<0.000 I-EL-ave 4.34±2.00 7.17±5.30a 4.32±1.17 6.89 0.002

2.Ej-EL-ave 在正常對(duì)照組、A 組、B組表現(xiàn)出雙相變化趨向，在A組最高，在B組最低，見(jiàn)圖2。

二、各組常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較

與正常對(duì)照組比較，A、B 組LVPW、IVS 均增厚，LVMI、LAVImax、A、E/e’均升高，E/A、e’（septal）、e’（lateral）均降低；與 A 組比較，B 組 LVDd 、LAD、LAVImax 均升高，LVEF、A 均降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.05）。見(jiàn)表2。

三、ROC曲線分析

圖1 各組不同時(shí)相VFM圖

圖2 Ej-EL-ave在正常對(duì)照組、A組、B組變化的箱式圖

A 組 LVEF、I-EL-ave、Ej-EL-ave 診斷慢性腎臟病患者早期左室功能受損的曲線下面積分別為0.460、0.647、0.907。當(dāng) Ej-EL-ave>8.01 J·m-1·s-1時(shí)，其預(yù)測(cè)慢性腎臟病患者早期左室功能受損的敏感性、特異性分別為97.4%、73.8%。見(jiàn)圖3。 B 組 I-EL-ave、Ej-EL-ave 診斷慢性腎臟病左室收縮功能減低的曲線下面積分別為0.453、0.861。當(dāng)Ej-EL-ave<3.978 J·m-1·s-1時(shí)其預(yù)測(cè)慢性腎臟病患者LVEF<50%的敏感性、特異性分別為89.5%、66.7%。見(jiàn)圖4。

四、相關(guān)性分析

影響慢性腎臟病患者各個(gè)時(shí)相能量損耗的相關(guān)性分析結(jié)果顯示，E與E-EL-ave呈正相關(guān)（r=0.646，P<0.01）；A、E/e’、LAVImax、E/A與A-EL-ave均相關(guān)（r=0.740、0.550、0.473、-0.528，均P<0.01）；LVEF 與 Ej-EL-ave呈正相關(guān)（r=0.636，P<0.01），見(jiàn)圖5。

表2 各組常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較（）

表2 各組常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較（）

與正常對(duì)照組比較，aP<0.05；與A組比較，bP<0.05。LVMI：左室質(zhì)量指數(shù)；Tei指數(shù)：心肌做功指數(shù)；IVS：室間隔厚度；e’（septal）：室間隔側(cè)二尖瓣環(huán)運(yùn)動(dòng)速度；e’（lateral）：左室側(cè)壁側(cè)二尖瓣環(huán)運(yùn)動(dòng)速度；LVPW：左室后壁厚度；LVDd：左室舒張末內(nèi)徑；LVEF：左室射血分?jǐn)?shù)；E：舒張期二尖瓣跨瓣血流速度E峰；A：舒張期二尖瓣跨瓣血流速度A峰；LAD：左房?jī)?nèi)徑；LAVImax：左房最大容積指數(shù)；e’：室間隔側(cè)與側(cè)壁側(cè)二尖瓣環(huán)運(yùn)動(dòng)速度平均值

組別正常對(duì)照組A組B組F值P值LVMI（g/m2）68.4±13.3 116.6±33.4a 131.9±47.8a 28.03<0.000 Tei 指數(shù)0.3±0.1 0.4±0.1 1.4±0.2ab 2.11 0.127 IVS（mm）8.16±1.0 11.8±2.2a 11.7±1.9a 43.98<0.000 e’（septal）（cm/s）9.5±2.3 5.7±1.8a 5.2±0.9a 49.62<0.000 e’（lateral）（cm/s）13.2±4.0 8.9±2.6a 7.7±3.1a 23.51<0.000 LVPW（mm）8.0±0.8 10.4±1.9a 10.8±2.0a 24.78<0.000 LVDd（mm）46.6±3.9 49.7±5.0 54.8±6.0ab 18.87<0.000 LVEF（%）67.5±4.6 60.72±4.5 42.86±7.5ab 164.11<0.000組別正常對(duì)照組A組B組F值P值E（cm/s）70.6±13.2 71.5±13.3 71.4±20.7 0.03 0.975 A（cm/s）56.7±16.2 87.4±21.3a 72.7±16.8ab 26.19<0.000 E/A 1.3±0.5 0.8±0.1a 1.1±0.4a 15.24<0.000 LAD（mm）30.7±3.3 37.4±4.4a 42.5±5.8ab 54.92<0.000 LAVImax（ml/m2）23.6±4.2 36.9±8.7a 50.4±14.7ab 60.75<0.000 E/e’6.6±1.7 10.0±1.9a 12.0±3.4a 28.40<0.000

圖3 LVEF、I-EL-ave、Ej-EL-ave 預(yù)測(cè)慢性腎臟病患者早期左室功能受損的ROC曲線圖

圖4 I-EL-ave、Ej-EL-ave 預(yù)測(cè)慢性腎臟病患者LVEF<50%的ROC曲線圖

圖5 Ej-EL-ave與LVEF的相關(guān)性分析散點(diǎn)圖

討 論

慢性腎臟病患者左室功能障礙發(fā)生率較高，研究［4］表明在慢性腎臟病發(fā)病早期，其心臟結(jié)構(gòu)已發(fā)生細(xì)微改變，心臟功能有所減低，若未進(jìn)行干預(yù)，則可進(jìn)展為不可逆轉(zhuǎn)的心力衰竭。因此，早期發(fā)現(xiàn)其心臟功能異常對(duì)改善患者預(yù)后意義重大。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)A組LVPW、IVS 均增厚，LVMI、LAVImax、A-wave、E/e’均升高，E/A、e’（septal）、e’（lateral）均降低，分析這可能與心肌重構(gòu)和左室前、后負(fù)荷增加等因素有關(guān)。但A組與正常對(duì)照組LVEF 比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示應(yīng)用常規(guī)超聲心動(dòng)圖評(píng)估慢性腎臟病患者左室收縮功能有一定局限性。

應(yīng)用斑點(diǎn)追蹤技術(shù)可以早期檢測(cè)慢性腎臟病患者左室心肌功能受損情況［5］。較單純?cè)u(píng)價(jià)心臟結(jié)構(gòu)和功能而言，全面評(píng)價(jià)心腔內(nèi)血流狀態(tài)及動(dòng)力學(xué)變化更能真實(shí)地反映患者心功能狀態(tài)。VFM 是一種基于彩色多普勒成像及斑點(diǎn)追蹤，以速度向量反映血流速度大小和方向，并能夠可視化呈現(xiàn)心腔內(nèi)血流狀態(tài)的超聲新技術(shù)，其衍生的EL 是由渦流環(huán)、左室側(cè)壁與血流之間的粘滯摩擦引起的，在血流模式變化大的位點(diǎn)較大，在層流的位點(diǎn)較小，可以反映心腔內(nèi)血流流動(dòng)的效率及早期受損的血流流場(chǎng)情況［6］。本研究結(jié)果顯示，A 組LVEF 與正常對(duì)照組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義時(shí)，I-EL-ave、Ej-EL-ave較正常對(duì)照組增加（均P<0.05）。這是因?yàn)檎Ｇ闆r下，等容收縮期的渦流以順時(shí)針?lè)较驅(qū)⒘魅氲赖难鬓D(zhuǎn)向流出道，同時(shí)儲(chǔ)存能量，在收縮期時(shí)渦流轉(zhuǎn)為層流，進(jìn)而以最小耗能方式幫助射血。該機(jī)制可以防止血流分散，避免過(guò)度消耗腔內(nèi)血流動(dòng)能。而A組患者的結(jié)構(gòu)性因素變化會(huì)引起心腔內(nèi)渦流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、大小、持續(xù)時(shí)間的改變，進(jìn)而破壞渦流高效的運(yùn)動(dòng)模式，影響了血流勢(shì)能、動(dòng)能的轉(zhuǎn)換并增加血液的湍流，從而增加心臟能量耗損及額外做功［7］，這是左室泵功能減低的早期表現(xiàn)。本研究發(fā)現(xiàn)，與LVEF 相比，I-EL-ave、Ej-EL-ave 對(duì)慢性腎臟病早期左室功能受損的診斷效能較高，尤其是Ej-EL-ave 的診斷效能最高；且Ej-EL-ave 對(duì)于LVEF<50%的慢性腎臟病患者的診斷效能也高于I-EL-ave ，當(dāng)Ej-EL-ave<3.978 J·m-1·s-1時(shí) ，可 以預(yù) 測(cè)慢 性腎臟 病患 者LVEF<50%。由此可見(jiàn)，Ej-EL-ave 較LVEF 可以更敏感地反映慢性腎臟病患者早期心功能受損情況及其受損程度。本研究還發(fā)現(xiàn)A組E-EL-ave、A-EL-ave均較正常對(duì)照組增加（均P<0.05），這是因?yàn)锳 組患者心臟結(jié)構(gòu)改變及增加的心室壁僵硬度可引起血流速度與方向的改變，進(jìn)而增加血液間、血液與室壁間摩擦。由此可見(jiàn)，慢性腎臟病患者EL的增加為左室收縮及舒張功能的早期受損情況提供了可靠的流體力學(xué)依據(jù)。

研究［8］證實(shí)當(dāng)收縮功能下降時(shí)，舒張?jiān)缙谘鲃?dòng)力學(xué)嚴(yán)重受損。本研究發(fā)現(xiàn)隨著慢性腎臟病患者心功能的減低，E-EL-ave 有減低的趨向，但A、B 組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與本研究樣本量少有關(guān)。而Ej-EL-ave 在慢性腎臟病不同心功能情況下表現(xiàn)出雙相行為，在A組患者中最高，在B組患者中最低。A組患者Ej-EL-ave 的增加，表明存在一種新的流體-組織-動(dòng)力學(xué)平衡，可以作為補(bǔ)償機(jī)制維持足夠的LVEF。而當(dāng)慢性腎臟病患者LVEF<50%時(shí)，Ej-EL-ave 減低，究其原因，根據(jù)能量守恒定律，收縮期血流的動(dòng)能來(lái)源于心肌收縮產(chǎn)生的機(jī)械能及舒張期進(jìn)入左室內(nèi)的血液動(dòng)能［9］。舒張期心室抽吸作用是由心肌收縮這一主動(dòng)耗能過(guò)程引起，隨著左室收縮能力下降，機(jī)械能減少，心力衰竭時(shí)心肌纖維的走行及運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化，導(dǎo)致心室抽吸能力減弱，使得舒張期進(jìn)入左室血液動(dòng)能也減低，因此患者收縮期血流的動(dòng)能減低，由此動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的熱能也隨之減低。由此可見(jiàn)，慢性腎臟病心力衰竭患者收縮期EL 的減低反映了左室泵功能的衰退。

本研究相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，舒張?jiān)纭⑼砥诔溆俾逝c舒張?jiān)缤砥贓L明顯相關(guān)，且與左室充盈壓相關(guān)的E/e’、LAVImax與舒張期EL也有很好的相關(guān)性，這與研究［10］報(bào)道一致。本研究還發(fā)現(xiàn)慢性腎臟病患者LVEF 與Ej-EL-ave 呈正相關(guān)，說(shuō)明血流能量損耗參數(shù)在血流動(dòng)力學(xué)方面對(duì)左室收縮功能評(píng)估具有補(bǔ)充作用，可作為慢性腎臟病患者左室功能定量評(píng)估的輔助工具。

綜上所述，血流能量損耗參數(shù)雖然不能替代常規(guī)評(píng)價(jià)左室功能的參數(shù)，但在血流動(dòng)力學(xué)方面可作為早期、定量評(píng)價(jià)慢性腎臟病患者左室功能障礙的補(bǔ)充指標(biāo)。但本研究結(jié)論還需要進(jìn)行大規(guī)模的縱向研究進(jìn)一步證實(shí)；另外，VFM 在二維彩色多普勒超聲基礎(chǔ)上對(duì)血流速度向量的分析，不能真實(shí)反映心腔內(nèi)的三維血流信息，有待今后進(jìn)一步完善該技術(shù)。