3D-STI在ECMO輔助下復雜冠脈病變患者PCI術前后心功能評估中的應用

王鳳霞，陶靜，燕建鋒，賈莉，許中興，劉永國，李國慶

新疆維吾爾自治區人民醫院 a.心內科；b.臨床藥研所，新疆 烏魯木齊 830000

引言

國民生活方式的改變、城市人口老齡化等使得我國心血管疾病發展呈現快速增長趨勢，心血管病因成為死亡原因首位，嚴重威脅國民健康水平[1]。經皮冠狀動脈介入治療（Percutaneouscoronary Interventions，PCI）是目前治療冠心病的最常用的方法，但對于部分復雜冠脈病變的患者仍有較高的死亡率[2-3]。在行PCI術時，危重癥冠心病患者往往會在操作中出現嚴重的血流動力學不穩定，引發惡性心律失常等致命性并發癥。體外膜肺氧合（Extracorporeal Membrane Oxygenation，ECMO）是一種體外循環技術，可提供心肺支持，保證機體的血氧供應，《中國經皮冠狀動脈介入治療指南（2016）》[4]中建議，在有條件時使用ECMO等循環輔助設備，以降低危重癥患者PCI的惡性事件發生率。因此，術前、術后的心功能評估十分重要，在臨床對冠心病的治療中起到了指導性的作用。三維斑點追蹤技術（Three-Dimensional Speckle Tracking Imaging，3D-STI） 是結合了三維超聲心動圖和二維斑點追蹤技術的一種評估心臟容積和心肌功能的新方法[5]，可以追蹤三維空間內心肌斑點的實時運動，可以定量判定左心室功能。本研究納入了40例在ECMO輔助下行PCI術的復雜冠脈病變患者，以探究3D-STI技術的其中的評價價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入新疆維吾爾自治區人民醫院2018年4月1日至2020年2月29日收治的在ECMO輔助下行PCI術患者共計40例，男24例，女16例；平均年齡（56.2±11.7）歲；合并癥：高血壓30例，高脂血癥28例，糖尿病20例；病變部位（狹窄程度≥80%）：左主干23例，左冠狀動脈前降支35例，左冠狀動脈回旋支29例，右冠狀動脈24例。所有患者均符合ECMO輔助PCI適應癥：① 左主干嚴重病變； ② 三支嚴重病變，預計無法耐受手術； ③ 術前不需血管活性藥物持續支持的復雜冠脈病變； ④LVEF<35%的高危患者。排除存在急性主動脈夾層、嚴重不可逆其他器官衰竭、嚴重凝血功能、嚴重外周血管疾病患者。研究經醫院倫理委員會批準，治療方案及風險均詳細告知患者或患者家屬，獲得知情同意并簽字。

1.2 研究方法

1.2.1 EMCO建立及管理

患者置入股動靜脈插管，在股動、靜脈插管前10 min經靜脈給予0.5 mg/kg肝素，將活化凝血時間(ACT)維持在220～300 s。ECMO連接好之后進行循環，灌注量為1500～3500 mL/min，維持收縮壓90～100 mmHg、心率80～100次/min。灌注流量與混合氣體比為2:1，根據動脈血氧分壓（PaO2）調節氧濃度，保持在70%。轉流中用保溫水箱控制體溫在36～37 ℃。監測動脈和靜脈氧分壓（PaO2、PvO2）、二氧化碳分壓（PaCO2、PvCO2）、酸堿度（pH）、剩余堿（BE）、血紅蛋白（Hb）等。維持血細胞比容27%以上、血小板>80×109/L，必要時補充濃縮紅細胞、血漿和白蛋白。ECMO輔助期間，每小時使用白陶土法床旁檢測ACT來調整肝素用量，維持ACT結果在160～200 s。采用床旁超聲心動圖監測心臟血液動力學指標，若心率、血壓等一般生命體征穩定，可以逐漸降低ECMO的輔助流量。當ECMO輔助流量降至1～1.5 L/min，無酸堿失衡或電解質紊亂，LVEF>30%時，可以考慮撤離ECMO。

1.2.2 3D-STI儀器與方法

采用彩色多普勒超聲診斷儀（品牌及型號：通用GE Vivid E9），配有二維M5S探頭、4D探頭及EchoPac工作站。患者均取左側臥位，同步連接并記錄心電圖，先進性常規二維超聲心動圖檢測，調整二維圖像至清晰，可見完整心尖四腔心后調整4D探頭模式，調整探頭聲束方向和參數，獲取清晰的左室全容積圖像。采集連續6 個穩定心動周期的三維動態全容積圖像并存儲，幀頻50～80幀/s。

1.2.3 圖像分析

導入圖像至EchoPac 工作站，應用“4D Auto LVQ”模式進行圖像分析。參考心尖二腔、三腔及四腔心切面分別在左心室的舒張末期和收縮末期手動選取二尖瓣環中點和心尖處心內膜頂點，軟件將自動描畫出心外膜以及左心室心內膜界限，手動適當調整使輪廓清晰。軟件將自動將不同冠脈供血的心肌分為17 個節段，并計算各心肌節段的縱向、面積、徑向、圓周應變，見圖1。

圖1 連續6個穩定心動周期的三維動態全容積圖像

1.3 觀察指標

統計ECMO輔助情況，包括輔助流量、輔助時間、脫機率及存活率。記錄和比較患者在不同時間節點下（術前、術后5 d、術后30 d、術后90 d）左心室整體應變情況指標，包括左心室舒張末容積（Left Ventricular End-Diastolic Volume，LVEDV）、收縮末期容量（Left Ventricular End-Systolic Volume，LVESV）、左心室射血分數（Left Ventricular Ejection Fraction，LVEF）、心輸出量（Cardiac Output，CO）、每搏輸出量（Stroke Volume，SV）、整體長軸應變值（Global Long Strain，GLS）、整體圓周應變值（Global Circumferential Strain，GCS）、整體徑向應變值（Global Radial Strain，GRS）、整體面積應變值（Overall Area Strain，GAS）。

1.4 統計學方法

臨床數據分析使用統計學軟件SPSS 24.0，各項心功能指標作為計量資料，以(±s)表示，比較采用單因素重復測量方差分析。以P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 PCI術及ECMO輔助情況

40例患者在導管室完成PCI，置入支架2～5枚。術后均成功ECMO脫機，均存活出院。ECMO輔助時間為2.1～4.9 h，最初輔助流量為1.9～2.7 L/min，詳見表1。

表1 40例復雜冠脈病變患者使用ECMO輔助情況

2.2 3D-STI觀察左心室整體應變情況

患者經過治療后，其LVEF、CO、SV、GLS、GCS、GRS、GAS逐漸升高，LVEDV、LVESV 逐漸降低，差異有統計學意義（P<0.05），見表2。

表2 40例復雜冠脈病變患者3D-STI 觀察下左心室整體應變情況

3 討論

越來越多的心血管復雜病患成為臨床心血管醫師面臨的難題，此類患者除本身心臟疾患外，往往還合并了眾多慢性疾病，疾病間相互作用，使患者的病情更為嚴重。臨床救治心血管疾病的目標主要為改善心功能、提高生存率及生存質量。心功能極差（LVEF<35%）、左主干病變、三支嚴重病變、急性心肌梗塞合并心源性梗死等危重癥冠心病患者日益增多，心臟血管的復雜病變使得介入治療的風險也隨之增高，術中缺血、心衰、惡性心律失常等并發癥發生概率增加。在PCI術中使用機械循環輔助設備主要目的即降低心肌缺血的程度及血流動力學崩潰的風險。ECMO來源于體外循環技術，將血液從體內引到體外，經膜式氧合器氧合，再用泵將血灌入體內。靜脈-動脈-ECMO（VA-ECMO）是指將患者的靜脈血通過血泵引流至體外，經過膜式氧合器后，將氧合過的血由動脈輸入體內，從而建立一個簡單的體外循環。VA-ECMO輔助治療期間，可為機體提供一個短期的循環支持，保證患者血流動力學狀態穩定，為進一步治療提供條件。多項研究分析表明，利用ECMO的循環支持作用，可以有效降低復雜冠脈病變患者行PCI治療的短期病死率[6-8]。國際關于復雜冠脈病變患者PCI治療指南亦推薦將ECMO技術應用于短期循環支持，推薦級別為Ⅱb/C[9]。

冠狀動脈造影是診斷心臟冠脈病變的金標準，但其為有創性檢查，包括造影劑的使用等因素，使其不具備高度重復性，不宜作為常規檢查，而超聲無創、便捷及其可重復性使其在這方面有著明顯的優勢[10-11]。LVEF是臨床常用來評價左心室收縮功能的超聲指標，常規的二維超聲心動圖通過左心室收縮和舒張末期的容積變化測得。但復雜冠脈病變的患者長時間的心肌缺血會造成左心室的形態體積均發生不同程度的改變，損傷其部分或者整體的收縮功能，因而在理想左心室形態體積下經二維超聲心動圖測得的LVEF可能會存在一些誤差[12]。有研究表明，心室是一個雙螺旋的結構，一條心肌帶圍繞形成其中心，心室的舒張運動和收縮運動主要由軸上的圓周、徑向、縱向及旋轉運動構成[13]。心肌纖維在一個心動周期中，除了徑向增厚，還有縱向縮短，即心臟的扭轉與旋轉是三維立體的。但二維超聲心動圖只能追蹤二維平面的心肌斑點運動軌跡，無法捕捉平面外斑點運動軌跡，使其在實際臨床運用中有一定的局限性，而3D-STI可實現三維空間的心肌運動軌跡的捕捉，能定量評估心肌在三維空間的復雜運動，彌補了二維超聲心動圖二維平面的心肌運動斑點丟失[14-15]。本研究中，經過3D-STI結果可見患者在PCI治療前后，左心室的整體應變發生了明顯變化，隨著時間的推移，其LVEF、CO、SV、GLS、GCS、GRS、GAS逐漸升高，而LVEDV、LVESV逐漸降低（P<0.05），說明患者的心功能在不斷恢復，其規律符合心血管阻塞性疾病復通后病理變化。有研究顯示[16-17]，心肌缺血后最先受到影響的是心內膜層，隨著病情的進展，逐漸對中間層并最終對心外膜層產生影響。早期缺血會使心肌發生縱向運動改變，并最后引發圓周運動以及徑向運動障礙，心室GRS會隨之降低，其主要由心肌縮短、增厚引起，與心肌損傷有密不可分的關系。本研究中的患者經PCI術后，早期左心房功能變化不明顯，說明心功能的改善需要時間慢慢修復，而隨著心室功能的改善，心房功能也能隨之逐漸改善[18-19]。3D-STI通過全容積成像評價左心室整體應變，對不同方向的心肌應變進行徑向分析，更精準評估心肌運動情況，且在評估心臟容積和心肌功能、診斷心臟疾病及評估治療效果等方面更有優勢。

綜上，3D-STI無創、可重復性高、操作便捷，可以對復雜冠脈病患者PCI術的心臟功能進行量化分析，為臨床觀察患者心臟功能恢復情況提供依據，值得在危重冠脈患者使用。