心肌應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)在非酒精性脂肪性肝病心肌損傷中的研究進(jìn)展

馬運(yùn)婷　鄭月　王璐靜　沙立輝　趙新湘

摘要：非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）可導(dǎo)致心肌損傷，是心功能不全的危險(xiǎn)因素。心肌應(yīng)變（MS）檢測(cè)技術(shù)是近年快速發(fā)展的新技術(shù)，已成為量化心肌形變、診斷及預(yù)測(cè)亞臨床心肌損傷的常用工具。MS不僅能準(zhǔn)確評(píng)估局部和整體心肌損傷，還能檢測(cè)出射血分?jǐn)?shù)正常的NAFLD患者心功能改變。認(rèn)識(shí)NAFLD造成的心肌損傷，通過(guò)MS檢測(cè)技術(shù)及時(shí)檢測(cè)、診斷及預(yù)測(cè)NAFLD患者心功能障礙，對(duì)預(yù)防NAFLD患者進(jìn)展為不可逆心力衰竭具有重要臨床意義。就NAFLD造成心肌損傷的病理生理機(jī)制、MS檢測(cè)技術(shù)及MS檢測(cè)技術(shù)在NAFLD患者心房心室中的運(yùn)用進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：非酒精性脂肪肝病；超聲心動(dòng)描記術(shù)，多普勒；磁共振血管造影術(shù)；心肌應(yīng)變；心肌損傷

中圖分類號(hào)：R455.1，R445.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.11958/20221772

Research progress of myocardial strain detection technique in myocardial injury of

non-alcoholic fatty liver disease

MA Yunting， ZHENG Yue， WANG Lujing， SHA Lihui， ZHAO Xinxiang

Department of Radiology， the Second Affiliated Hospital of Kunming Medical University， Kunming 650101， China

Corresponding Author E-mail： zhaoxinxiang2918@outlook.com

Abstract： Non-alcoholic fatty liver disease （NAFLD） can lead to myocardial damage and is a risk factor for cardiac insufficiency. Myocardial strain （MS） detection is a new technique that has been rapidly developed in recent years and has become a common tool for quantifying myocardial deformation and diagnosing and predicting subclinical myocardial injury. MS can not only accurately assess local and global myocardial injury， but also detect changes of cardiac function in NAFLD patients with? normal ejection fraction. Understanding myocardial injury caused by NAFLD， timely detection， diagnosis and prediction of cardiac dysfunction in patients with NAFLD by MS detection technique are of great clinical significance in preventing the progression of irreversible heart failure. This article reviews the pathophysiological mechanisms of myocardial injury caused by NAFLD， MS detection techniques and the use of MS detection techniques in atria and ventricle in patients with NAFLD.

Key words： non-alcoholic fatty liver disease; echocardiography， doppler; magnetic resonance angiography; myocardial strain; myocardial damage

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是一種與代謝及遺傳密切相關(guān)的疾病，影響著全球約四分之一人口，隨著人們生活方式改變和肥胖人數(shù)增加，NAFLD的患病率也呈逐年上升趨勢(shì)［1］。既往研究顯示，NAFLD會(huì)增加冠狀動(dòng)脈粥樣硬化、心肌病、心律失常及心力衰竭的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致心血管疾病發(fā)病率和死亡率增加［2］。此外，已有研究證實(shí)心血管疾病是NAFLD患者死亡的主要原因［3］。心肌應(yīng)變（myocardial strain，MS）是評(píng)估心臟功能的一個(gè)重要指標(biāo)，具有早期檢測(cè)、診斷及預(yù)測(cè)亞臨床心功能損傷以及對(duì)心功能分級(jí)的優(yōu)勢(shì)。目前已有部分學(xué)者將MS檢測(cè)技術(shù)用于診斷及預(yù)測(cè)NAFLD患者心功能改變，但關(guān)于NAFLD患者心肌損傷的研究仍存在較多爭(zhēng)議。本文就MS檢測(cè)技術(shù)在NAFLD患者心肌損傷中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為NAFLD的臨床診治提供新思路。

1 NAFLD患者心肌損傷機(jī)制

NAFLD是心功能障礙的獨(dú)立影響因素，以舒張功能障礙為主。MS可以檢測(cè)及診斷出射血分?jǐn)?shù)（ejection fraction，EF）正常的NAFLD患者的心功能改變。NAFLD導(dǎo)致心功能障礙的潛在病理、生理機(jī)制如下：（1）心肌代謝受損。在NAFLD患者中，過(guò)多的三酰甘油（triglyceride，TG）及游離脂肪酸被心肌細(xì)胞攝取，從而誘導(dǎo)心臟胰島素抵抗，導(dǎo)致心肌磷酸肌酸與腺苷三磷酸比值（PCr/ATP）降低，引起心肌代謝受損，從而導(dǎo)致心功能障礙［4］。Houghton等［5］研究亦發(fā)現(xiàn)，在NAFLD患者中，肝臟的脂肪量、代謝控制水平都與心肌損傷程度有關(guān)。（2）自主神經(jīng)功能障礙。研究證實(shí)，NAFLD與心臟交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)平衡受損有關(guān)，主要表現(xiàn)為交感神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng)和副交感神經(jīng)活動(dòng)減弱［6-7］。然而，持續(xù)的交感神經(jīng)活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致左心室重構(gòu)、室性心動(dòng)過(guò)速、心源性猝死及心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的改變；NAFLD的持續(xù)時(shí)間和嚴(yán)重程度直接影響自主神經(jīng)功能障礙的程度［5］。因此，隨著NAFLD患者嚴(yán)重程度增加，自主神經(jīng)功能障礙越嚴(yán)重，心臟結(jié)構(gòu)和功能也越易受損。（3）心外膜脂肪組織（epicardial adipose tissue，EAT）增厚。EAT是內(nèi)臟脂肪的特殊形式，正常生理狀況下，EAT發(fā)揮緩沖、抗炎、抗氧化及保溫作用，但過(guò)多的脂肪堆積會(huì)促使血管周圍保護(hù)性脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)橛泻π灾荆瑥亩鴮?dǎo)致冠狀動(dòng)脈病變及心室舒張功能障礙。有研究發(fā)現(xiàn)在NAFLD患者中，EAT的厚度和體積均會(huì)增加，且EAT的厚度不僅與NAFLD的嚴(yán)重程度有關(guān)，還與NAFLD患者左心室舒張?jiān)缙诙獍暄魉俣确逯担‥峰）與二尖瓣心房收縮期血流速度峰值（A峰）的比值呈負(fù)相關(guān)［8-9］。

2 MS的常見(jiàn)參數(shù)及評(píng)估技術(shù)

MS指在外力作用下心肌發(fā)生形變的程度，通常以百分比（%）表示。心肌纖維主要由縱向纖維和環(huán)形纖維組成。在心動(dòng)周期中，心肌運(yùn)動(dòng)時(shí)2種纖維共同參與心肌的縱向、周向、徑向及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變。應(yīng)變率（strain rate，SR）反映心肌發(fā)生形變的速度，不受周圍組織牽拉及整體位移的影響，可準(zhǔn)確反映心肌運(yùn)動(dòng)的細(xì)微變化［10］。目前，測(cè)量MS的參數(shù)主要有單純形變和SR。單純形變包括評(píng)估心室的縱向應(yīng)變（LS）、周向應(yīng)變（CS）、徑向應(yīng)變（RS）以及評(píng)估心房的儲(chǔ)存應(yīng)變（εs）、管道應(yīng)變（εe）、泵應(yīng)變（εa）。SR包括縱向收縮期應(yīng)變率（LSR-S）、周向收縮期應(yīng)變率（CSR-S）、徑向收縮期應(yīng)變率（RSR-S）、縱向舒張期應(yīng)變率（LSR-D）、周向舒張期應(yīng)變率（CSR-D）、徑向舒張期應(yīng)變率（RSR-D）、正向峰值應(yīng)變率（SRs）、早期負(fù)向峰值應(yīng)變率（SRe）、晚期負(fù)向峰值應(yīng)變率（SRa）。雖然傳統(tǒng)的左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）、心輸出量及室壁厚度等指標(biāo)可用來(lái)評(píng)估心肌的整體功能，但無(wú)法精確測(cè)量心肌形變，而MS在評(píng)估心肌局部和整體功能上優(yōu)勢(shì)突出。目前，用于評(píng)估MS的技術(shù)有超聲心動(dòng)圖斑點(diǎn)追蹤（STE）技術(shù)、計(jì)算機(jī)體層成像特征追蹤（CT-FT）技術(shù)［11-12］、心臟磁共振（CMR）評(píng)估的組織標(biāo)記技術(shù)、特征追蹤成像（FTI）技術(shù)、心臟形變應(yīng)力算法分析（DRA）技術(shù)［13］及應(yīng)變編碼技術(shù)等。其中，STE在MS評(píng)估中應(yīng)用最廣泛，但其準(zhǔn)確性和可行性高度依賴于圖像質(zhì)量及檢查者的操作。近幾年，隨著CT技術(shù)在空間分辨率和減少輻射劑量等方面的提高，關(guān)于CT-FT技術(shù)的研究日漸增多［14］。CT-FT評(píng)估MS的方法與STE技術(shù)相似，均是通過(guò)識(shí)別多個(gè)追蹤點(diǎn)達(dá)到目的。研究顯示，CT-FT與已建立的應(yīng)變測(cè)量參數(shù)（CMR-FT和STE）有關(guān)，且具有高度可重復(fù)性和一致性［12］。然而，患者在進(jìn)行CT-FT檢查的過(guò)程中存在對(duì)比劑過(guò)敏的風(fēng)險(xiǎn)，且CT-FT具有一定的輻射性，因此，CT-FT對(duì)MS的評(píng)估主要用于回聲窗較差和有CMR檢查禁忌的患者。CMR組織標(biāo)記技術(shù)是評(píng)估MS的金標(biāo)準(zhǔn)，但因影像分辨率低及需要特殊的掃描序列及復(fù)雜的圖像采集限制了其臨床應(yīng)用。CMR-FT是一種新的后處理方法，可以回顧性地在標(biāo)準(zhǔn)平衡穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)電影序列上勾畫(huà)心臟內(nèi)外膜，測(cè)量出心肌局部及整體的MS值，臨床操作便捷，被認(rèn)為是評(píng)估心肌應(yīng)變的首選技術(shù)［15］。目前，用于評(píng)估NAFLD患者心功能的技術(shù)主要是STE，其次是CMR-FT。

3 基于STE評(píng)估的NAFLD患者心肌損傷

3.1 NAFLD患者左心室變化

在NAFLD患者中，左心室損傷初期，代償機(jī)制可以維持正常的每搏輸出量，因此早期LVEF并不會(huì)下降，而MS可以檢測(cè)到亞臨床的心肌微小形變，主要表現(xiàn)為應(yīng)變參數(shù)的改變（如LS、LSR降低）。Baktir等［16］利用二維斑點(diǎn)追蹤超聲心動(dòng)圖（two-dimensional STE，2D-STE）評(píng)估28例經(jīng)肝活檢確診的無(wú)高血壓及糖尿病的NASH患者左心室功能時(shí)發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，NASH患者LVEF差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但NASH患者LS、LSR及RS、RSR顯著降低，且RS、LS與患者的舒張壓、總膽固醇及低密度脂蛋白膽固醇水平無(wú)關(guān)，提示左心室舒張功能改變與NASH獨(dú)立相關(guān)。Altekin等［17-18］利用2D-STE對(duì)非酒精性肝硬化患者的研究亦發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組比較，即便非酒精性肝硬化患者的LVEF及每搏輸出量正常，但左心室的LS和LSR-S仍明顯降低，CS和CSR-S明顯增加，而2組RS、RSR-S差異并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，目前關(guān)于NAFLD患者LS、LSR的研究結(jié)果較一致，但關(guān)于RS、RSR、CS、CSR卻有不同的結(jié)論，主要原因可能是心內(nèi)膜下存在縱向纖維，縱向纖維對(duì)于心肌缺血、缺氧及壓力負(fù)荷等因素更加敏感，從而導(dǎo)致在疾病早期LS和LSR較敏感。Leung等［19］也證實(shí)，LS和LSR是亞臨床左心室功能障礙較敏感的指標(biāo)。

三維斑點(diǎn)追蹤超聲心動(dòng)圖技術(shù)（3D-STE）縮短了檢查時(shí)間，并且能夠追蹤心肌斑點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)各個(gè)方向的MS，從而提供更準(zhǔn)確的MS信息［20］。EL Amrousy等［21］利用3D-STE對(duì)沒(méi)有任何心臟疾病的NAFLD患兒的研究顯示，與健康對(duì)照組和無(wú)NAFLD組相比，LVEF正常的NAFLD患兒整體縱向應(yīng)變（GLS）、整體周向應(yīng)變（GCS）、整體徑向應(yīng)變（GRS）及整體面積應(yīng)變（GAS）均降低，NAFLD嚴(yán)重程度與GLS呈高度負(fù)相關(guān)（r=-0.742，P＜0.001），與GRS、GAS呈中度負(fù)相關(guān)（r分別為-0.515和-0.501，P＜0.001），與GCS呈弱的負(fù)相關(guān)（r=-0.108，P=0.040）。Wang等［22-24］研究結(jié)論也與此相近。因此，NAFLD患者不僅存在亞臨床左心室功能障礙，且隨著NAFLD嚴(yán)重程度增加，左心室心功能越易受損。此外，VanWagner等［25］研究發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，NAFLD患者不僅左心室GLS、GCS出現(xiàn)惡化，LVEF也會(huì)降低。由此可見(jiàn)，在NAFLD患者中，左心室功能障礙可能在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)惡化。因此，識(shí)別NAFLD患者亞臨床心肌損傷是必要的，有利于臨床早期干預(yù)。

Sonaglioni等［26］研究顯示，盡管2D-TTE評(píng)估的92例NAFLD患者左心室收縮功能正常，但仍有64.1%患者的GLS降低（大于20%）；年齡、高血壓、LSM、GLS及他汀類藥物均是NAFLD患者亞臨床動(dòng)脈粥樣硬化（頸總動(dòng)脈內(nèi)膜厚度＞9 mm）獨(dú)立影響因素，GLS大于20%是預(yù)測(cè)NAFLD患者亞臨床動(dòng)脈粥樣硬化的最佳臨界值。由此可見(jiàn)，在NAFLD患者中，MS除了可以檢測(cè)NAFLD患者亞臨床心功能障礙之外，還可以預(yù)測(cè)亞臨床動(dòng)脈粥樣硬化。

3.2 NAFLD患者左心房變化

在1個(gè)心動(dòng)周期中，左心房（left atrial，LA）具有儲(chǔ)存、管道及泵功能。LASRe和LA主動(dòng)射血分?jǐn)?shù)（left atrial active ejection fraction，LAAEF）反映LA管道功能，并將血液從肺靜脈輸送到左心室，與左心室早期舒張功能有關(guān)。LASRa和LA被動(dòng)射血分?jǐn)?shù)（left atrial passive ejection fraction，LAPEF）反映LA的泵功能，并將LA剩余的血液泵入左心室，與左心室晚期舒張功能有關(guān)。LASRs反映LA儲(chǔ)存功能，該功能是將血液從LA推到左心室，與LA舒張功能和左心室收縮功能有關(guān)。由此可見(jiàn)，評(píng)估NAFLD患者LA功能的亞臨床改變，可為臨床早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)防相關(guān)心血管疾病提供理論依據(jù)。

Chang等［27-28］研究顯示，在2型糖尿病合并NAFLD患者中，與無(wú)NAFLD組和輕度NAFLD組相比，中-重度NALFD患者LA管道功能降低，表現(xiàn)為L(zhǎng)APEF、LASRe、LASRs明顯降低；其次，LA助力泵功能增強(qiáng)，LA主動(dòng)收縮以代償左心室舒張功能下降，表現(xiàn)為L(zhǎng)AAEF和LASRa明顯增加；調(diào)整了混雜因素（糖化血紅蛋白和BMI）后，NAFLD與LASRs、LASRe及LASRa具有相關(guān)性。Lai等［29］研究顯示，與無(wú)NAFLD患者相比，低纖維化評(píng)分NAFLD組（纖維化評(píng)分＜-1.455）的LASRs、LASRe降低，LASRa增加；與低纖維化評(píng)分NAFLD組相比，高纖維化評(píng)分NAFLD組（纖維化評(píng)分≥-1.455）LASRs、LASRe、LASRa均降低，但LASRa差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，校正了年齡、性別及代謝因素后，肝纖維化評(píng)分與LASRs、LASRe相關(guān)。

綜上所述，NAFLD會(huì)導(dǎo)致LA儲(chǔ)存功能及管道功能受損，但關(guān)于NAFLD對(duì)泵功能的影響目前尚存很大爭(zhēng)議，有待進(jìn)一步大樣本的研究證實(shí)。

4 NAFLD患者右心功能變化

既往關(guān)于NAFLD對(duì)心臟的研究大多基于左心功能，但由于NAFLD不僅可引起肝細(xì)胞過(guò)量的脂質(zhì)積累，還可導(dǎo)致心肌細(xì)胞的脂質(zhì)沉積，從而引起左右心功能均受損，因此對(duì)于右心功能的研究也不容忽視。Bekler等［30］利用常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)對(duì)NAFLD患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，NAFLD患者的右心室舒張功能受損，受損程度與NAFLD患者的肝硬化嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。然而，在該研究中并未發(fā)現(xiàn)NAFLD患者的右心室收縮功能受損。一項(xiàng)利用2D-STE對(duì)90例經(jīng)肝活檢確診的NAFLD患者的研究顯示，NAFLD患者的右心室功能受損且NASH評(píng)分與右心室GLS呈負(fù)相關(guān)，NAFLD是右心室功能受損的獨(dú)立影響因素［31］。Sonaglioni等［23］研究顯示，盡管92例NAFLD患者的心室收縮功能正常正常，但右心室GLS受損的患者達(dá)31.5%，右心房整體應(yīng)變受損患者達(dá)41.3%。以上研究提示，NAFLD患者存在亞臨床的右心功能受損，但目前關(guān)于NAFLD與右心功能的研究尚且較少，有待進(jìn)一步探索。

5 基于CMR的MS評(píng)估NAFLD患者心肌損傷

CMR被認(rèn)為是無(wú)創(chuàng)性評(píng)估心臟結(jié)構(gòu)和功能的參考標(biāo)準(zhǔn)，可提供詳細(xì)的心臟功能指標(biāo)，結(jié)合MR光譜技術(shù)，還可以量化心肌細(xì)胞內(nèi)的TG［32］。Hallsworth等［33］利用CMR標(biāo)記技術(shù)和磁共振波譜技術(shù)評(píng)估NAFLD患者左心室結(jié)構(gòu)、功能、扭轉(zhuǎn)及能量代謝變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，NAFLD患者的左心室能量代謝（PCr/ATP）無(wú)明顯改變，但左心室的室壁厚度及偏心率顯著升高，整體收縮期應(yīng)變及GCS增加，心肌順應(yīng)性下降，表明在NAFLD患者中，即使能量代謝無(wú)損傷，但左心室形態(tài)和功能已發(fā)生了變化。另有研究顯示，肥厚型心肌病患者GLS的降低與GCS降低有關(guān)，且心肌的扭轉(zhuǎn)角度增加［34］。然而，Hallsworth等［33］對(duì)NAFLD患者的研究顯示，雖然NAFLD患者的GLS降低，但心內(nèi)膜下CS和GCS增加，且扭轉(zhuǎn)角度不變，意味著NAFLD患者的心內(nèi)膜下和心外膜下心肌收縮功能相對(duì)正常。通常情況下，如果心內(nèi)膜下收縮功能受損，通過(guò)心外膜下心肌收縮抵消扭轉(zhuǎn)的作用效果較差，將會(huì)導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)角度增加。目前，已有研究將人工智能技術(shù)與CMR相結(jié)合。Hammouda等［35］開(kāi)發(fā)了一種新的自動(dòng)化算法并使之與CMR電影相結(jié)合來(lái)評(píng)估小鼠的心臟功能和應(yīng)變參數(shù)，其限制了來(lái)自心臟運(yùn)動(dòng)噪聲的影響，可以準(zhǔn)確評(píng)估心肌應(yīng)變，且分析結(jié)果與MR標(biāo)記技術(shù)測(cè)得的數(shù)據(jù)無(wú)明顯差異。該人工智能與CMR的結(jié)合既體現(xiàn)了運(yùn)用的可行性，又避免了臨床上對(duì)CMR標(biāo)記技術(shù)的需求。但目前尚鮮見(jiàn)關(guān)于CMR與人工智能結(jié)合評(píng)估NAFLD患者M(jìn)S的研究。此外，CMR還可以將應(yīng)變技術(shù)與心肌灌注、延遲增強(qiáng)、T1 mapping及細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)等結(jié)合，從而從病理、生理等方面對(duì)NAFLD患者心臟進(jìn)行分析，但目前關(guān)于NAFLD結(jié)合CMR的研究尚少見(jiàn)，且這類研究只結(jié)合了CMR波譜及MS，有關(guān)CMR組織特征成像的研究鮮見(jiàn)。

6 小結(jié)

MS不僅可用于檢測(cè)、診斷EF正常的NAFLD患者心功能障礙，還可以預(yù)測(cè)NAFLD患者心功能損傷的嚴(yán)重程度及亞臨床動(dòng)脈粥樣硬化，但目前大部分研究中NAFLD診斷并非經(jīng)肝活檢診斷，且各研究者間結(jié)果也并不一致。此外，雖然CMR被認(rèn)為是測(cè)量MS的參考標(biāo)準(zhǔn)，但目前關(guān)于NAFLD結(jié)合CMR評(píng)估MS的研究尚少。

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（2022-11-03收稿 2023-01-13修回）

（本文編輯 陸榮展）