高血壓患者早期左房功能改變的影像評估技術研究進展

陳怡瑾,鐘 萍,2△

(1.電子科技大學醫學院,四川 成都 611731;2.四川省醫學科學院·四川省人民醫院,四川 成都 610072)

高血壓是臨床最常見的慢性病之一,據《中國心血管健康和疾病報告2021》數據顯示,2018年我國18歲及以上居民高血壓患病粗率達27.5[1]。長期血壓控制不良,會導致心臟結構和功能改變。其中,已有文獻指出,左房的結構和功能也是心血管疾病不良預后的強有力預測指標[2],而由左房應變衍生出的左房剛度指數升高也可作為高血壓早期靶器官損傷的標志[3],左房在心動周期中呈現存儲、通道及輔泵功能[4],由于左房壁較左室壁薄,更易受壓力及容量負荷影響,左心房結構和功能的改變往往發生在左室結構和功能改變之前。所以,早期明確患者左心房實際病變狀況,對評估靶器官損害、改善疾病預后、降低死亡率有積極意義。目前臨床上了解高血壓心臟改變多采用超聲心動圖,但現階段所測得左房數據皆屬于晚期左心房改變指標。近年來興起的心臟應變技術有望在這一難題上有更大的突破。早期左房功能的改變主要體現在心肌應變[5]。心肌應變不僅可以定量測量心肌運動功能的參數,還可以定量測量心肌的局部功能。現就高血壓患者早期左房功能改變的影像評估技術研究進展進行綜述,以期待對高血壓患者早期左房功能改變及左房應變評估技術有更深入的了解,并指導相應技術臨床應用。

1 高血壓患者早期左房功能現狀分析

1.1 高血壓未合并其他心臟疾病在高血壓患者早期左房功能改變的研究中,徐明媛等多位研究者[6,7]通過不同的研究方式發現,可通過早期左房功能改變評估技術評價原發性高血壓患者左房心肌收縮功能的變化;通過與正常人左房功能對比,發現原發性高血壓患者左房功能明顯減退。在左室構型正常的高血壓病患者中,陳曉沛等[8]研究發現高血壓組左房最大容積、左房收縮前容積、左房最小容積及左房主動射血分數均較健康成人增加,左房整體應變均較降低。

在高血壓患者左房的三大功能中,研究[9]發現,左房存儲功能、通道功能已受損,其中左房通道功能最先受累。隨舒張功能減退,其存儲及通道功能會進一步降低。在左室構型或功能異常高血壓患者中,對于高血壓合并左室舒張功能障礙患者,左房泵功能相對保留,儲器及管道功能減低、機械離散度增大,左房儲器及管道應變率對高血壓患者發生左室舒張功能障礙具有一定的預測價值[10]。對于左室肥厚的原發性高血壓患者[11],左房內徑增大早于左室收縮功能受損,隨著左房容積升高,儲存功能、管道功能受損及左室肥厚程度加重,左房泵血功能進一步減低,左房功能評估技術能發現原發性高血壓患者左房功能上細微的改變,應變參數評價左房功能更敏感。在高血壓患者早期左房功能其他研究指標中,昌禹豪[12]發現房間隔厚度、房間隔增厚率、左房僵硬度可作為左房功能早期改變的補充預測指標。李照喜等[13]通過左房容積指數將患者分為左房重構與非重構組,發現左房應變技術有希望測量出評價高血壓致左房重構的指標。

由上述研究可見,高血壓患者在左房大小未見明顯改變時,早期左房功能出現明顯減退;早期、準確地評價高血壓患者的左房功能改變的主要通過左房應變評估技術,該技術可以于左室結構發生明顯變化前敏感地發現左房功能變化,為臨床早期干預提供參考依據。

1.2 高血壓合并心房顫動(房顫)賈曉宇等[14]發現在陣發性房顫患者中,合并高血壓組的左房功能受損較未合并組更嚴重。屈文濤等[15]研究發現高血壓患者合并陣發性房顫的左房心肌縱向形變功能減低。結合其他研究發現,左房應變評估技術,能用于評估高血壓合并初發、陣發性房顫患者中,心臟結構和功能改變[14～17],為臨床診斷和治療提供依據。其中,所測的左房應變參數能夠作為高血壓患者并發房顫的有效預測指標。

1.3 高血壓合并慢性心力衰竭目前,在高血壓合并慢性心力衰竭患者研究中較少,在已有的研究[18]中發現,左房應變技術能定量、很好地評價早期左房功能的變化,同時發現該人群左房功能較正常人減低,且左房功能與左室結構和功能具有良好相關性。

2 左房功能改變的影像評估技術

2.1 心臟彩超

2.1.1常規超聲心動圖 常規超聲心動圖是目前應用最為廣泛的一種無創心臟功能評估技術,包括M型超聲、二維超聲、彩色多普勒超聲等,主要通過測量二尖瓣血流速度、肺靜脈血流頻譜、左房射血力、左房容積及左房容積指數等指標反應左心房的功能。其優點在于采集快速、廣泛使用、技術成熟,也因此該技術成為目前在臨床上評價高血壓患者左房功能常用的方法,但所測量的檢測指標往往在心臟相關疾病早期未顯示異常,因而無法發現高血壓患者早期心臟改變情況。

2.1.2組織多普勒成像(Tissue Doppler Imaging,TDI) TDI是在多普勒基礎上發展而來的。研究[19]發現,TDI通過測量心房收縮峰值速度、峰值時間等指標能盡早發現左房功能與年齡相關的變化,TDI目前在高血壓患者中臨床應用及研究不多。通過現有研究發現,使用TDI在量化高血壓患者左房應變程度的基礎上有助于預測陣發性房顫的發生[20]。該技術優點在于能客觀的評價左心功能,分辨率高,無需最佳圖像,但對超聲角度非常依賴。

2.1.3應變率顯像 應變率顯像是一項在組織速度成像技術上發展而來的技術。有研究應用應變率呈像技術證實能從左房射血力這一新角度對左房功能進行定量分析,還能通過測量分別反映左房存儲功能、管道功能和輔泵功能的心室收縮期左房峰值應變率、心室舒張早期左房峰值應變率和心房收縮期左房峰值應變率三個指標,來評估患者的左心房功能并確定正常人參數正常值[21]。目前該技術已被不少學者應用于研究原發性高血壓患者左房功能改變情況。該技術優點在于無創、較早、定量評價心房功能,但缺點在于受多普勒角度及圖像質量的影響。

2.1.4斑點追蹤成像技術(Speckle Tracking Imaging,STI) STI是通過對心肌組織的聲學斑點進行追蹤,無創地測量心房組織在心動周期中的變化。與組織多普勒相比,其不會受到鄰近組織牽拉。近年來,STI技術發展較快,目前已有二維斑點、三維斑點及四維斑點追蹤成像。該技術不僅用于心血管疾病左房功能的評估,還用于風濕免疫性疾病[22,23]左房功能的評估。

二維斑點追蹤成像(2-Dimensional Speckle Tracking Imaging,2D-STI)通過逐幀跟蹤二維圖像上的聲學斑點獲得心肌的應變、應變率等指標,以定量評價心臟的局部與整體功能。目前通常以P波為起始點,R波作為參考點,在存儲期表現為左房最大縱向峰值應變,通道階段,形成第二正峰,在輔泵階段形成左房收縮負峰[24]。研究通過2D-STI分別測量左房存儲、管道及輔泵功能的指標,即收縮期左房應變率、舒張早期左房應變率及舒張晚期左房應變率,發現左房應變可作為評估早期左室舒張功能障礙的敏感指標[25]。該技術目前在高血壓患者中的研究相對其他左房應變技術較熱門,其優點在于不受夾角及心臟前后負荷的影響,能早期、精確評估左房的三大功能,但也存在對采集者能力及圖像質量要求高的特點,另外該技術在二維水平展開的評估,對三維運動的心臟進行測量也勢必會產生誤差。

三維斑點追蹤成像(3-Dimensional Speckle Tracking Imaging,3D-STI)是一項新技術,它基于實時三維超聲心動圖及二維斑點追蹤成像技術,主要是通過追蹤左房心肌的三維運動軌跡后逐幀比較,以定量測量心肌運動。在使用3D-STI研究中,主要測量以下參數[26]:左房容積相關參數包括左房最大容積、左房最小容積及左房收縮前容積;應變相關參數包括縱向應變、圓周應變、徑向應變、面積應變及應變率,上述指標不僅能計算出左房射血分數總射血分數、左房被動射血分數等,還能定量評估左房的三大功能。目前,該技術也被用于研究高血壓患者早期左房功能的改變。其優點在于,克服了2D-STI在空間上的局限性,為左房心肌提供了三維立體動態數據,更能準確地評估左房的結構和功能。但左心房結構的不規則,使得3D-STI在追蹤運動軌跡的過程中出現困難,對操作者要求也很高。

四維斑點追蹤成像(4-Dimensional Speckle Tracking Imaging,4D-STI)是一種新的、靈敏的定量評價心肌變形的技術,它基于實時三維超聲心動圖及斑點追蹤技術[27]。譚龍等[28]通過采集68例健康成年人的二維及四維超聲圖像對比,發現四維超聲應變值受心率、年齡等臨床基礎因素的影響較小,在穩定評估左心房功能中具有較高的價值。目前4D-STI應用于研究左室偏多,也有少數研究者關注其在左心房功能的應用,但在高血壓患者早期左房功能改變方面的研究較少。該技術優點在于可自動逐幀追蹤心動周期內左房的心肌斑點,能較早地、全面地評估左房功能,還能發現原發性高血壓患者左房功能細微的變化[29],但也存在對圖像質量高的局限性。

2.2 心臟核磁共振(Cardiovascular Magnetic Resonance,CMR)CMR廣泛用于各種心臟病的檢查中,但目前在左心房功能研究方面多應用于科研。CMR特征追蹤技術是一項具有高分辨率、大視野的新技術,近年來,逐步在各種心臟疾病的臨床研究和實踐中應用。侯潔[30]等通過回顧性分析26例風濕性二尖瓣狹窄合并房顫患者與同期10例正常人的左心房心肌應變,發現心臟核磁共振特征追蹤技術可在無需對比劑的情況下評估左房應變參數,判斷左房功能,可作為臨床診療的一項重要影像學指標。程賽楠等[31]通過一項回顧性研究也發現CMR在終末期肥厚型心肌病的診斷和預后評估中有重要價值。目前,CMR在高血壓患者中的研究不多。現有研究[32]通過應用CMR發現高血壓性心臟病患者左室纖維化與左心房功能惡化存在一定的因果關系。該技術優點在于,不受聲窗限制,可以采集整個心動周期的圖像,同時還能將心肌的質量進行計算,但其存在采集時間長、檢查費用高的特點,因此目前在高血壓早期左房改變評估上應用較少。

心臟形變分析[33]是一項基于CMR但算法不同的一種追蹤心肌運動的新技術,但該技術目前研究主要集中在左室心肌應變研究,在高血壓早期左房功能改變中研究甚少。其優點在于可對心臟運動進行可視化分析,同時檢測方式便捷[34],但有檢查費用昂貴的特點,且對幽閉恐懼癥及有金屬裝置患者是禁忌。

2.3 心臟CT成像心臟CT成像已是評估心臟形態和功能的可靠工具,目前多用于冠狀動脈粥樣硬化型心臟病的評估,較少用于左房應變的評估,Szilveszter等[35]首次將其用于左房應變的評估,得到心臟CT提供精確應變數據測量、重現性高、可補充解剖學信息和功能數據的結論,在此研究基礎上,Hosokawa[36]等也發現心臟CT能對肥厚型心肌病患者左房應變定量評估。該技術優點[34]在于能將心臟結構清晰顯示,其空間分辨力高,客觀性強,軟件可實現自動化操作,因此它可用于幾何形狀相對不規則的心肌組織,如左心房,也可以精確測量心肌質量、心室體積和射血分數,但其也存在具有輻射的局限性,當下鮮有研究用于評估高血壓早期左房功能改變。

總的來說,目前所有早期左房功能改變的影像評估技術中,心導管檢查是金標準,但因為是有創操作,幾乎未在臨床中應用;心臟超聲雖然在測量心肌應變中有較弱的聲窗以及易受平面運動偽影干擾等不足,但是其比CMR、心臟CT更經濟和省時,同時圖像處理相對容易,因此臨床及研究上心臟彩超使用更多。

3 結論及展望

高血壓常見并發癥中包括心臟改變,但目前臨床常用檢測指標均為晚期心臟改變指標,高血壓患者早期左房功能改變主要通過左房應變評估技術檢測。因而,該技術在早期發現心臟改變中發揮重要作用,為高血壓心臟早期改變、亞臨床改變提供依據。目前在臨床研究或影像學研究方面,左房應變評估技術在高血壓患者中有一定程度的應用,不同檢測技術都具有一定的優缺點,技術選擇需視情況而定。左房應變測量雖然在大多數情況下可行,但影響左房結構和功能的因素較多,準確獲得左房的形狀困難,故在操作時需要較高的圖像質量和操作人員的技能。未來希望能在技術進行革新,使測得早期左房功能改變的數值更加準確,同時能將左房應變技術擴大研究并推廣至臨床常規應用,便能夠早期檢測出靶器官損害,甚至通過早期左房功能的改變反推疾病情況。