超聲心肌做功評價左室收縮功能的臨床研究進展

王 巖，薛 莉

（哈爾濱醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院心血管超聲科，哈爾濱150001）

0 引言

對于心臟疾病的檢查診斷，超聲心動圖檢查具有無創(chuàng)便捷、費用低、可重復等優(yōu)點。常規(guī)超聲心動圖可以實時直觀地顯示心臟結構和室壁運動情況，臨床最常用M型法和雙平面Simpson法測量得到的左室射血分數(left ventricular ejection fraction，LVEF)來評估左室的收縮功能，但當左室容量負荷以及心臟幾何形態(tài)發(fā)生改變時其缺乏準確性，對早期心肌無癥狀性受損的左室收縮功能障礙的診斷存在一定困難[1-4]。二維斑點追蹤超聲心動圖(2D speckle tracking echocardiography，2D-STE)是近年來發(fā)展起來的可以定量分析評估心肌功能的新技術[5]，克服了角度依賴性，被廣泛地應用于檢查診斷各種心臟疾病。隨著斑點追蹤技術的不斷發(fā)展，超聲對于心臟功能的診斷價值有了進一步的提升。心肌做功(myocardial work，MW)是基于2D-STE進一步得到的定量評價左室收縮功能的新指標，其考慮了后負荷對于左室收縮功能的影響[6-8]，較測量整體縱向應變(global longitudinal strain，GLS)更能客觀地反映左室心肌力學功能。臨床初步研究發(fā)現，在冠心病、高血壓、心肌病等疾病診斷治療中均可發(fā)現無創(chuàng)測量的MW各參數的顯著變化。Edwards等[9]、Boe等[10]和Galli等[11]的研究證明測量整體做功指數(global work index，GWI)比測量GLS能更敏感地檢測和診斷冠心病及其他心臟疾病，表明MW參數對左室收縮功能的評估優(yōu)于應變參數和其他方法[8]，在準確診斷心臟疾病和療效隨訪方面體現了其巨大的獨特的應用價值。本文將對目前MW評價左室功能的臨床研究進展加以綜述。

1 MW參數及測量方法

評價左室MW的參數包括[12-13]：有效功(constructive work，CW)，為收縮期心肌縮短與等容舒張期心肌延長做功之和；無效功(waste work，WW)，為在收縮期心肌延長和等容舒張期心肌縮短做功之和；心肌工作效率(myocardial work efficiency，MWE)，計算方法為CW/(CW+WW)×100%，反映心動周期中機械能消耗的效率；心肌做功指數(myocardial work index，MWI)，為心肌從二尖瓣閉合到二尖瓣開放時間段內做的總功。

Urheim等[14]的研究表明，區(qū)域心肌做功指數(regional myocardial work index，RMWI)可以通過心肌應變結合有創(chuàng)測量的左室腔內壓力(代替區(qū)域心室壁應力)構建的壓力-應變回路產生的左室壓力-應變環(huán)(left ventricular pressure-strain loop，LVPSL)面積來估算。與已知的壓力-容積環(huán)相似，LVPSL面積反映了局部心肌工作耗氧量和代謝需求，但受到有創(chuàng)測量的限制。Cauwenberghs等[15]發(fā)現，MWI可由肱動脈袖帶血壓替代有創(chuàng)測量的左室壓力來構建的LVPSL面積得到[7，12]，如圖1所示[13]。這種無創(chuàng)LVPSL可由超聲機器及工作站內置的MW算法自動計算得到，并最終獲取整體和局部各MW參數值，如圖2所示[16]。通過肱動脈袖帶血壓構建的LVPSL面積，從心肌力學上實現了對左室收縮功能的無創(chuàng)評估，且由于受損心肌與正常心肌在收縮同步性及方向性上的差異會導致LVPSL的旋轉方向不同，故LVPSL的方向可以用來區(qū)分心肌主動收縮和被動收縮，對評價左室收縮功能具有重要價值。

圖1 獲取MW參數的操作方法[13]

圖2 二維超聲心動圖測定MW參數[16]

Russell等[7]和Hubert等[17]的研究證實了無創(chuàng)測量的左室壓力和有創(chuàng)測量的左室壓力的LVPSL具有良好的一致性和相關性。Russell等[7]還發(fā)現LVPSL無創(chuàng)測量MW參數的方法與有創(chuàng)測量MW和直接測量MW吻合良好，且能客觀地反映心肌代謝。Manganaro等[16，18]研究獲得了健康志愿者各MW參數的正常值，并發(fā)現無創(chuàng)測量的MW指標與常規(guī)心室收縮功能參數和應變參數間有良好的相關性。表明應用無創(chuàng)MW參數評估左室收縮功能是可行且可靠的，值得臨床加以研究及驗證。

2 MW在評估左室收縮功能中的臨床研究進展

2.1 冠心病

Edwards等[9]研究發(fā)現，在無局部室壁運動異常和保留LVEF的患者中，整體有效功(global constructive work，GCW)在預測顯著的冠心病方面優(yōu)于GLS。唐莎等[19]發(fā)現有節(jié)段性室壁運動異常的冠心病患者，其GWI、GCW、整體做功效率(global work efficiency，GWE)和整體無效功(global waste work，GWW)均可較好地反映和評估其左室收縮功能的改變。

崔存英等[20]對冠心病患者進行冠狀動脈旁路移植術后的MWI定量評價。與健康對照組相比，患者術前、術后1個月及3個月的GWI、GCW、GWE均降低，GWW升高；術后1個月與術前相比各MW參數無明顯變化，而術后3個月的GWI和GWE比術前增高；術后3個月的GWI、GCW、GWE比術后1個月時增高。研究結果表明，MW參數為定量評估冠狀動脈旁路移植術后患者的左室收縮功能提供了一個有效方法，可以檢測到術后患者左室收縮功能的改善，對準確評估患者術后左室收縮功能的逐漸恢復情況具有敏感性。

2.1.1 非ST段抬高型心肌梗死

Boe等[10]研究發(fā)現RMWI在檢測非ST段抬高型心肌梗死患者是否發(fā)生急性冠狀動脈閉塞(acute coronary occlusion，ACO)方面明顯優(yōu)于GLS和LVEF，具有更高的敏感度和特異度，可以通過存在一個區(qū)域的RMWI降低篩選ACO患者。在區(qū)域應變受損的患者中，輸入收縮壓的高低會影響LVPSL的MWI變化，收縮壓較高，MWI值也隨之增高，從而預測ACO發(fā)生的可能性小。該研究表明MWI能夠進行準確的ACO風險評估，可以作為一個重要的參考指標及時篩選出需要進一步治療的患者。

2.1.2 ST段抬高型心肌梗死

Lustosa等[21]研究了ST段抬高型心肌梗死患者經皮冠狀動脈介入治療術后左室重構患者與無左室重構患者的MW參數，發(fā)現左室重構患者的GWI、GCW和GWE減低程度均高于無左室重構患者，但GWW明顯增加。且Lustosa等[22]評估了出院前記錄的患者整體和病變區(qū)域局部左室MW數據對術后3個月左室重構的預測價值，進一步研究發(fā)現，左室重構患者的整體和病變區(qū)域MW明顯較低，在初次接受經皮冠狀動脈介入治療和藥物治療的患者中，出院前病變區(qū)域的MW與早期左室重構獨立相關。心肌梗死后，左室重構患者整個左室擴張和形態(tài)結構發(fā)生變化，此時形變的左室心肌運動已經不能完全有助于射血，表現出GWW明顯增加和GWI、GCW與GWE明顯減低，表明MW參數可以準確地檢測到發(fā)生左室重構心肌的收縮功能異常，其可為預測ST段抬高型心肌梗死后左室重構提供重要的信息。

2.2 心力衰竭

2.2.1 診斷與預后評估

Mahdiui等[12]發(fā)現心肌梗死患者和射血分數下降的心力衰竭(heart failure with reduced ejection fraction，HFrEF)患者左室GWE顯著降低。李亞南等[23]的研究根據LVEF的不同將慢性心力衰竭患者分為射血分數保留的心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF)組與HFrEF組，發(fā)現2組患者的GWI、GCW和GLS均較健康對照組明顯減低，且HFrEF組與健康對照組相比GWW增高、GWE減低；HFrEF組較HFpEF組的GWI、GCW、GWE及GLS減低，GWW增高。研究表明對于慢性心力衰竭患者評估其左室MW參數可以有效反映左室收縮功能，為診斷慢性心力衰竭患者及評估預后提供了新的方式。

及時確診心力衰竭和判斷不良預后是確保患者得到及時和充分治療的重要因素。Hedwig等[24]研究發(fā)現GWI與已知心力衰竭預后標志物相關。GWI＜500 mmHg%(1 mmHg=133．32 Pa)是LVEF嚴重下降、運動能力極低、利鈉肽顯著升高的預測因子，提示預后不良。Wang等[25]的研究進一步發(fā)現，對于LVEF≤40%的患者，GWI提高了GLS、LVEF等參數對心力衰竭患者不良后果風險的預測價值，低于750 mmHg%的左室GWI臨界值預示著出現死亡的風險顯著增大。表明在HFrEF患者中，GWI比LVEF和GLS提供了更多關于死亡風險的預后信息。

2.2.2 療效評估

在評價心力衰竭患者的療效方面，Przewlocka-Kosmala等[26]研究了HFpEF患者的GLS和MW參數與運動能力對螺內酯反應的關系，將HFpEF患者分為對照組和螺內酯治療組，對照組給予安慰劑。隨訪時發(fā)現，螺內酯治療組6個月運動能力的增加與GCW的增加變化獨立相關，但與GLS無相關性。表明在HFpEF患者中，GCW作為對左室收縮反應的衡量指標比GLS更能決定左室的運動能力。Gon?alves等[27]研究評價了纈沙坦治療對心力衰竭患者左室MW參數的影響。發(fā)現LVEF≤40%的慢性心力衰竭患者在纈沙坦治療6個月后，與治療前相比，左室內徑和左房容積顯著降低，GCW和GWE顯著增加，LVEF和GLS得到改善。表明纈沙坦治療6個月后，患者左室GCW和GWE的增加與其反向重構相關。證明了MW參數可以敏感地檢測出左室收縮功能的變化情況并加以量化，可以有效地對心力衰竭患者的治療進展及預后不良風險方面進行準確評估。

心臟再同步化治療(cardiac resynchronization therapy，CRT)通過左室再同步化收縮恢復衰竭的左室功能，然而CRT在心力衰竭患者治療上受太多無反應者的限制。Galli等[28]研究了各MW參數在預測CRT反應中的作用，發(fā)現CRT有效者的GCW顯著增加。GCW較高的患者對CRT表現出良好的有效性，GCW＞1057 mmHg%是CRT陽性反應的唯一顯著預測因子。并且在缺血性和非缺血性患者中，GCW均與CRT誘導的心肌重構相關。Galli等[11]進一步研究發(fā)現GCW＞1057 mmHg%和GWW＞384 mmHg%組合對鑒別CRT有效者具有良好的特異度(100%)和陽性預測值(100%)，但敏感度、陰性預測值和準確度較低，表明GCW和GWW有助于提高對CRT有效者的識別。Vecera等[29]研究發(fā)現在CRT有效者中，室間隔WW減低而左室游離壁WW無明顯變化，左室GWW減少。在無反應者中，MW各參數與術前相比沒有顯著變化。表明室間隔WW是CRT反應的一個強有力的預測因子。

Galli等[30]進一步研究發(fā)現，GCW≤888 mmHg%是心力衰竭患者接受CRT后心源性死亡的唯一獨立預測因子，其在CRT有效者中確定了一組心源性死亡高危人群，并提高了各因素預測心源性死亡的能力，表明左室GCW可以預測接受CRT患者的遠期術后療效。Bijl等[31]的研究將接受CRT前患者的GWE與遠期預后聯系起來，發(fā)現接受CRT前患者的GWE＜75%與全因死亡風險的降低獨立相關，表明了GWE的提高對CRT療效的重要性，CRT前較低的GWE與改善長期預后獨立相關。這些研究揭示了MW參數在預測CRT有效性及CRT后患者遠期預后方面的獨特價值，為篩選需行CRT的患者、判斷適應程度、評估治療價值方面提供了一個有效的參考指標，這是GLS和LVEF完全不具有的能力。

2.3 高血壓

Mansour等[32]發(fā)現收縮壓增高患者的GWE相對不變，GWI、GCW和GWW顯著增加，且心尖做功顯著增加，支持了心尖對MW的貢獻和作用。王小林[33]探討了MW參數在評估原發(fā)性高血壓不同構型患者左室收縮功能中的應用，根據高血壓患者是否存在左室壁肥厚將其分為肥厚組和非肥厚組。非肥厚組患者的GWI和GCW較健康對照組增高，而肥厚組與健康對照組相比GLS和GWE減低，GWI和GWW增高；肥厚組較非肥厚組的GLS減低，GCW增加。研究表明與健康者相比，高血壓患者的GWI明顯增高，且左室肥厚患者的GWE低于健康者，而非肥厚患者的GWE與健康者無顯著差異。表明隨著高血壓疾病的進一步發(fā)展，患者出現室壁肥厚，GWE的變化可以準確反映出患者的左室重構。

Chan等[34]研究了高血壓和擴張型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)患者GWI的不同模式。研究發(fā)現與健康對照組相比，高血壓組的LVEF和GLS無差異，中度至重度的高血壓患者GWI顯著升高，因為在高血壓代償階段，通過提高左室心肌收縮力來抵抗較高的后負荷壓力。而與健康對照組相比，高血壓組的LVEF和GLS尚無顯著差異，此時的GLS并不能準確評估其左室收縮功能，而MW參數評估左室收縮功能優(yōu)于GLS。

2.4 心肌病

2.4.1 肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)

張苗等[35]研究發(fā)現與健康對照組相比，HCM患者左室GWI、GWE、GCW及GLS均明顯減低，GWW明顯增加。MW參數為HCM患者的左室心肌受損情況提供了一種良好的評價方式，進而可以評估左室收縮功能，為臨床診斷提供一種新的參考指標。趙慶慶等[6]的研究也支持這一觀點。

Galli等[36]研究比較了非梗阻性HCM患者和健康對照者的MW參數并評估了MW參數與左室纖維化之間的相關性。研究表明盡管非梗阻性HCM患者的LVEF尚且屬于正常范圍，但GCW顯著減低，心臟磁共振評估表明其與左室纖維化有關。在HCM患者中GCW是左室纖維化的唯一預測因子，能夠以極佳的敏感度和特異度預測心肌纖維化。

Hiemstra等[37]描述了非梗阻性HCM患者的整體和節(jié)段MW參數，并評估了其與不良預后的相關性。選取具有不同的表型(心尖肥厚型、向心性肥厚型和間隔肥厚型)的非梗阻性HCM患者作為病例組。發(fā)現與健康對照組相比，HCM患者的GCW、GWE和GWI顯著降低，而GWW升高。GCW與左室壁厚度相關，GCW的節(jié)段性減低出現在室壁最肥厚處，GCW＞1730 mmHg%的患者無不良事件生存率優(yōu)于GCW＜1730 mmHg%的患者。該研究表明非梗阻性HCM患者的MW參數降低與左室最大室壁厚度相關，并且與較差的長期預后顯著相關。與高血壓患者代償期肥厚的心肌不同，HCM患者肥厚的心肌呈毛玻璃樣，是病理性的，不具備正常的收縮功能，無法為心肌收縮射血提供動力，MW參數可以準確識別左室室壁增厚處的收縮異常，體現了其檢測左室收縮功能的敏感度與特異度。

2.4.2 DCM

Cui等[38]探討了DCM患者的MW參數分布特征及其評價治療效果的臨床價值，發(fā)現健康對照組和病例組間整體MW和局部MW均有顯著差異。與治療前相比，治療后患者的GWI和6 min步行距離增加，但LVEF和GLS無明顯變化。表明DCM患者左室心肌功能參數普遍減低，GWI可作為評價治療效果的指標。Schrub等[39]發(fā)現出現左室非同步化DCM患者的LVEF較低，整體和室間隔的GWE值較低，GWW較高。表明在DCM患者中，GMW的不均勻分布與左室非同步化有關，且對于發(fā)生左室非同步化的患者，室間隔GWE是運動能力的唯一預測因子。

2.4.3 心臟淀粉樣變(cardiac amyloidosis，CA)

Pagourelias等[40]研究了CA患者在休息和運動時GWI的特征，發(fā)現靜息狀態(tài)下CA患者左室的GLS、GWI和GWE明顯低于健康對照組。左室心肌功能的下降在基底段更為明顯，這導致CA患者平均心尖基底段做功比發(fā)生顯著變化。表明與健康者相比，CA患者的GWI明顯降低，且在運動后這種差異更為明顯，即使GWI隨著運動略有增加，但GWE卻降低，提示CA患者心肌能量利用效率低下，且CA患者運動后GWI的增加是通過心尖段收縮能力的增強來補償的。Clemmensen等[41]評價了GWI在CA患者預后中的潛在價值，發(fā)現在隨訪期間，GWI＜1043 mmHg%的患者發(fā)生心臟不良事件的風險高于GWI＞1043 mmHg%的患者。此外，心尖基底段做功比是死亡的顯著預測因子。將GWI和心尖基底段做功比相結合，可以獲得一個獨立的全因死亡率預測模型，這同樣是GLS所不具有的能力，表明了與GLS相比MW參數在診斷左室收縮功能上的優(yōu)越性，體現了超聲技術在評估左室收縮功能方面的進一步提升。

3 總結與展望

臨床研究表明MW參數作為評價左室收縮功能的新指標，在診斷心臟疾病、評價治療效果及預后評估方面有其獨特的優(yōu)勢，并具有許多GLS不具備的診斷功能。但是基于2D-STE技術得到的MW參數同樣具有局限性：采集的圖像質量要求較高，需要得到清晰完整的心內膜，且描記心內膜時需將乳頭肌排除在外[42]。且根據無創(chuàng)測量MW參數的原理，此方法不適用于存在二尖瓣嚴重反流的患者、主動脈瓣嚴重狹窄和HCM及其他疾病導致的左室流出道梗阻的患者。期待日后通過新的技術手段克服現有的使用限制，如通過技術手段使超聲探頭幀頻進一步提升，抑制噪聲，增大圖像分辨力，從而更清晰地顯示心內膜；嘗試通過計算主動脈瓣嚴重狹窄患者的跨瓣壓差，加以修正肱動脈血壓來代替左室壓力，擴大MW指標的適用范圍等。

MW參數的應用表明后負荷對左室收縮功能評估的影響已經得到了校正，為臨床判斷左室收縮功能提供了更精準且一致的評估指標，是超聲在評估左室收縮功能上的一項創(chuàng)新性的技術進步。通過MW參數可實現超聲便捷檢查、準確無創(chuàng)評估左室收縮功能，減少了不必要的有創(chuàng)操作及檢查成本，具有較廣闊的臨床應用前景。但目前MW參數的臨床應用尚不普遍，需要進一步與臨床相結合，以實現其診斷價值。