無創左室壓力-應變環定量評估經皮冠狀動脈介入治療患者心肌做功情況

張鵬英 薛 婷 陳允安 任 斐 袁春苗 于 明 趙 靜 張 潔

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（coronary artery disease，CAD）一直是全球非傳染性疾病死亡的主要原因［1］。經皮冠狀動脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）作為治療CAD的重要手段，能有效解除冠脈狹窄或閉塞，使心肌恢復再灌注，有效改善心肌收縮功能，從而降低CAD患者心血管不良事件的發生率和死亡率［2］。因此，準確評估CAD患者心肌功能是判斷PCI治療效果及預后的關鍵。無創左室壓力-應變環（left ventricular pressure-strain loop，LV-PSL）是在二維斑點追蹤超聲心動圖（two dimensional speckle tracking echocardiography，2D-STE）基礎上發展的新技術，通過結合無創動態左室壓力構建壓力-應變曲線來量化心肌做功，避免了后負荷對心肌收縮力的影響，能更敏感、準確地評估左室心肌收縮功能［3-4］。既往研究［5-6］表明，無創LV-PSL定量評估的心肌做功測量值與心導管有創評估的測量值高度相關。本研究擬采用無創LV-PSL定量評估CAD患者PCI術前后的左室心肌做功，旨在探討LV-PSL評價PCI術后心肌功能早期恢復效果的可行性及臨床應用價值。

資料與方法

一、研究對象

前瞻性選取2019年11月至2020年5月在我院心內科住院擇期行PCI的CAD患者30例（病例組），男21例，女9例，年齡43～71歲，平均（59.67±7.27）歲；其中，單支血管病變分布包括左前降支（LAD）14例，左回旋支（LCX）6例，右冠狀動脈（RCA）10例；多支血管病變分布包括LAD+LCX 2例，LAD+RCA 2例，LCX+RCA 1例，LAD+第一對角支1例；合并高血壓者17例，但均用藥控制良好（血壓＜140/90 mm Hg，1 mm Hg=0.133 kPa）。納入標準：①竇性心律；②行冠狀動脈造影證實至少有1支冠狀動脈狹窄程度≥75%，并成功施行PCI治療。排除標準：①左室流出道梗阻或肥厚型心肌病；②主動脈瓣明顯狹窄或其他嚴重瓣膜疾病；③起搏器植入或心律不齊；④有陳舊性心肌梗死或曾經接受PCI者；⑤圖像質量不佳者。

另選同期我院體檢的健康人群30例作為對照組，男19例，女11例，年齡42～69歲，平均（57.90±7.53）歲。均無心血管疾病和其他器質性疾病。本研究經我院醫學倫理委員會批準，所有研究對象均簽署知情同意書。

二、儀器與方法

1.儀器：使用GE Vivid E 95彩色多普勒超聲診斷儀，M5S探頭，頻率1.5～4.5 MHz；配備Echo PAC 203工作站。

2.圖像采集：病例組PCI術前和術后3 d、對照組體檢時（僅采集一次）行經胸超聲心動圖檢查，同步連接心電圖，囑平靜呼吸，適當調節深度、寬度、增益及角度，確保內外膜心肌顯示清晰且完整，二維圖像平均幀頻（57±8）幀/s，有肺氣干擾者囑呼氣末屏氣。在二維顯像模式下，采用美國超聲心動圖學會推薦的改良雙平面Simpson法測量左室舒張末期容積（LVEDV）、左室收縮末期容積（LVESV）及左室射血分數（LVEF）；同時采集心尖四腔心、三腔心和兩腔心切面二維動態圖像，記錄并存儲3個以上心動周期，導入硬盤以便脫機后處理分析。

3.圖像分析：將受檢者圖像導入Echo PAC 203工作站后，選擇心肌自動功能成像（AFI）分析模式，系統可自動識別上述3個切面動態圖像，并選擇圖像質量最佳的心動周期進行心肌運動軌跡的追蹤，如果追蹤有偏差，可手動調整感興趣區的位置和大小，以提供整個心動周期內最佳斑點信號的追蹤。在心尖三腔心切面完成追蹤后分析并確認主動脈瓣關閉時間，再依次完成其他切面的分析，最終自動生成17節段牛眼圖，系統根據各節段收縮期縱向應變峰值加權平均值得到左室整體縱向應變（GLS），統計結果以絕對值表示。然后選擇Myocardiac Work分析模式，輸入受檢者血壓后點擊Advanced，系統自動分析并獲得LV-PSL和心肌做功參數，點擊牛眼圖單個節段即可顯示單個節段LV-PSL。心肌做功參數包括：①左室整體做功指數（GWI），即LV-PSL二尖瓣關閉到二尖瓣開放的總做功，即LV-PSL內的面積；②整體有效做功（GCW），即收縮期心肌縮短和等容舒張期心肌延長所做的功，有利于左室射血；③整體無效做功（GWW），即收縮期心肌延長和等容舒張期心肌縮短所做的功，不利于左室射血；④整體做功效率（GWE），即GCW/（GCW+GWW）×100%，即一個心動周期內做功的效率。本研究所有受檢者圖像均由接受過規范化培訓的超聲醫師采集，所有圖像分析均由同一對造影結果和臨床資料不知情的超聲醫師完成。所有參數均重復測量3次取平均值。

4.重復性檢驗：在病例組中隨機抽取10例，由兩名互不知情的經過規范化培訓的超聲醫師評估GLS及心肌做功參數，行組間重復性檢驗；其中一名超聲醫師1 d后再次評估GLS及心肌做功參數，行組內重復性檢驗。

三、統計學處理

應用SPSS 23.0統計軟件，服從正態分布的連續變量以x±s表示，符合正態分布且方差齊時，兩組比較行獨立樣本t檢驗；多組比較采用單因素方差分析，兩兩比較行LSD-t檢驗；符合正態分布但方差不齊時，多組比較行Kruskal-Wallis檢驗，兩兩比較行Mann-WhitneyU檢驗。相關性分析采用Pearson相關分析法。GLS及心肌做功參數組內和組間的重復性檢驗采用相關系數比較。P＜0.05為差異有統計學意義。

結 果

一、兩組一般臨床資料比較

兩組年齡、性別、心率、體表面積、血壓（收縮壓和舒張壓）比較差異均無統計學意義。見表1。

表1 兩組一般資料比較（x±s）

二、兩組常規超聲心動圖參數比較

病例組術前、術后3 d LVEDV、LVESV均顯著增大，LVEF均顯著降低，與對照組比較差異均有統計學意義（均P＜0.05）；病例組PCI術后3 d LVEDV、LVESV、LVEF與術前比較差異均無統計學意義。見表2。

表2 兩組常規超聲心動圖參數比較（x±s）

三、兩組心肌做功參數及GLS比較

病例組術前、術后3 d GLS、GWI、GCW、GWE均顯著降低，GWW顯著升高，與對照組比較差異均有統計學意義（均P＜0.05）。與PCI術前比較，病例組術后3 d GWW顯著降低（P＜0.05），但仍高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）；GWE顯著升高（P＜0.05），但仍低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）；術后3 d GLS、GWI、GCW均較術前有所升高，但差異均無統計學意義。見圖1和表3。

圖1 對照組及病例組同一患者PCI術前、術后3 d無創LV-PSL圖

表3 兩組左室心肌做功參數及GLS比較（x±s）

四、左室心肌做功參數與LVEF和GLS的相關性分析

GWI、GCW、GWE與LVEF均呈正相關（r=0.69、0.66、0.62，均P=0.00），GWW與LVEF呈 負相 關（r=-0.53，P=0.00）。GWI、GCW、GWE與GLS均呈正相關（r=0.89、0.85、0.80，均P=0.00），GWW與GLS呈負相關（r=0.61，P=0.00）。見表4。

表4 左室心肌做功參數與LVEF和GLS的相關性分析

五、重復性檢驗

GLS、GWI、GCW、GWW、GWE觀察者組間相關系數為0.93、0.93、0.94、0.92、0.94，觀察者組內相關系數為0.93、0.92、0.93、0.94、0.95。提示2D-STE分析的GLS和無創LV-PSL評估的左室心肌做功參數均具有良好的重復性。

討 論

CAD患者PCI血運重建術后，早期準確評估左室心肌功能是判斷PCI療效及預后的關鍵。LVEF作為評估左室整體收縮功能最常用的指標，受幾何假設和負荷依賴的限制，其準確性欠佳［2］。2D-STE作為研究心肌力學的有效工具，能早期識別心肌亞臨床功能障礙，但是對后負荷變化高度敏感，在血流動力學條件發生改變時可能存在一定局限性［7］。研究［3，8］表明，在心肌缺血時，收縮功能的改變不僅取決于心肌的收縮能力，還取決于前、后負荷的變化，后負荷升高可導致收縮期缺血節段心肌縮短進一步減少，顯著影響GLS測量的準確性。無創LV-PSL是在2D-STE基礎上發展而來的新技術，同時結合了無創測量的左室壓力與2D-STE技術測量的應變指標，避免了LVEF和GLS的負荷依賴對心肌收縮力的影響，重復性好，能更敏感、準確地評估左室心肌收縮功能［4，9-10］。研究［5-6］表明，無創LV-PSL評估的心肌做功與PET顯示的心肌糖代謝顯著相關，同時還可提供局部和整體心肌做功、殘余心肌活力和心肌收縮力等多種信息。本研究應用無創LV-PSL對CAD患者PCI術前后心肌做功行綜合定量評估，旨在探討該技術評估CAD患者PCI術前后左室心肌功能的臨床應用價值。

在CAD患者中，冠狀動脈顯著狹窄或閉塞，引起心肌缺血、缺氧或壞死，從而導致心肌收縮力下降，進一步發展出現心肌梗死、室壁運動異常和心室重構，最終演變為整體收縮功能障礙。本研究結果顯示，病例組LVEDV、LVESV均較對照組顯著升高（均P＜0.05），表明左室出現重構；LVEF、GLS均顯著降低（均P＜0.05），提示心肌嚴重缺血、缺氧或壞死，造成心肌運動和形變的能力下降，從而導致整體收縮功能降低。PCI術后3 d LVEDV、LVESV均較術前有所降低，LVEF、GLS均有所升高，但差異均無統計學意義，提示即使CAD患者成功施行PCI血運重建術后，部分術前出現缺血的心肌在短期內仍無法明顯恢復收縮功能；而部分發生室壁運動異常的節段由于長期灌注不足導致心肌細胞不可逆損傷，可能出現收縮功能的長期受損。

本研究對照組心肌收縮功能正常且各節段均能同步性收縮，因此不利于左室射血所做的功較少，即GWW較低，又因GWE=GCW/（GCW+GWW）×100%，故GWE較高，與Manganaro等［11］在心肌做功正常值的研究結果相似。本研究發現，病例組左室GWI、GCW和GWE均較對照組顯著降低（均P＜0.05），與Edwards等［10］研究結果一致，GWI和GCW顯著降低可反映CAD患者心肌細胞供血減少導致能量代謝減少的病理狀態，此情況可發生在出現室壁運動異常和LVEF降低之前。不同的是，本研究CAD患者GWW顯著升高，提示嚴重狹窄的冠狀動脈所供應的心肌細胞發生冬眠或壞死，從而出現心肌收縮不同步，導致收縮期心肌延長和等容舒張期心肌縮短所做的功顯著增加，即GWW增加，射血效率下降，因此心肌產生縱向形變所做“功”的效率降低，即GWE降低［10］。

同時本研究發現，病例組PCI術后3 d GWW顯著降低，GWE顯著升高，與術前比較差異均有統計學意義（均P＜0.05）；提示PCI術后短期內心肌功能迅速改善，其原因可能為PCI術后短期內部分可逆性損傷心肌恢復再灌注，使心肌收縮不同步較早得到改善，因而GWW降低，GWE升高，表明PCI血運重建術療效較顯著。而GLS和LVEF無明顯變化，表明LV-PSL能更早檢測出PCI術后心肌功能的改善，而常規超聲心動圖和2D-STE對心肌功能的輕微變化不敏感［10］。病例組PCI術后3 d GWW、GWE與對照組比較差異仍有統計學意義（均P＜0.05），可能與部分心肌細胞做功能力的恢復需要更長時間或心肌細胞已經發生不可逆損傷有關，這將會在以后的研究中進一步探討。本研究還發現心肌做功參數與LVEF和GLS均高度相關，表明心肌做功可用于收縮功能的評估，與崔存英等［12］研究結果相似。

本研究局限性：①納入的病例數較少且隨訪時間較短，未根據心功能分級、冠狀動脈狹窄程度和狹窄相關動脈進行分組比較，也未長期隨訪觀察心肌做功的恢復效果和心血管不良事件的發生情況，后續研究有待進一步擴大樣本量、細化分組、延長隨訪時間；②使用肱動脈壓力代替左室壓力并不精準，當患者患有肱動脈疾病時，測量的肱動脈壓力可能并不真實；③無創LV-PSL是一種基于2D-STE的新技術，同樣受圖像質量的限制，且依賴于供應商的測量值，而目前該軟件僅由GE一家供應商提供，其數據的精準性尚有待進一步研究。

綜上所述，CAD患者成功施行PCI術后短期內左室心肌功能得到顯著改善。應用無創LV-PSL能更全面、真實地反映CAD患者PCI術前后心肌功能，為臨床準確評估PCI術后短期療效提供了一種新的無創方法。