左室收縮功能評估的超聲新方法：心肌做功*

唐紅 譚靜

(1.四川大學華西醫院心內科,四川 成都 610041;2.貴州省人民醫院心內科,貴州 貴陽 550002)

左室收縮功能的評估一直是臨床心臟病學實踐中的一項關鍵任務,盡管左室射血分數(Left ventricular ejection fraction,LVEF)仍然是評價左室整體收縮功能最廣泛應用的參數,其主要評估左心室容積在心動周期中發生的最大變化率,不能具體反映心肌收縮狀態,在評估左室亞臨床功能障礙和局部心肌功能障礙方面存在一定的局限性。2004年,Reinsner等[1]以及Leitman等[2]先后開發出了基于斑點追蹤技術測量心肌應變的自動分析軟件,即二維斑點追蹤超聲心動圖(Two-dimensional speckle tracking echocardiography,2D-STE),并驗證了其評估心肌功能的敏感性和準確性。2D-STE得出的左室應變使臨床醫師能夠更準確地評估左室整體和局部功能,其參數左室整體長軸應變(Global longitudinal strain,GLS)具有很好的可重復性和穩定性,已被美國超聲心動圖學會和歐洲心血管影像協會推薦為評估左室收縮功能的常規測量工具。然而,GLS的主要局限性之一是負荷依賴性,后負荷的增加可使GLS值減低,從而影響心肌收縮功能評估的準確性。左室心肌做功評估的金標準是通過心室壓力和容積的關系來評估,心室壓力和容積之間的關系可被視為一個閉合的左室壓力-容積環(Left ventricular pressure-volume loop,LV-PVL),可定量評估心臟的每搏功和收縮力,與心肌耗氧量相關。LV-PVL是在心導管有創的方式下測量的,未在臨床得到廣泛應用。2012年,Russell等[3]證實了無創的左室壓力-應變環(Left ventricular pressure-strain loop,LV-PSL)和有創的LV-PVL之間具有良好的相關性,相關系數達0.99,提出了“無創心肌做功”的基本概念。應用肱動脈血壓無創地替代左室壓力且在2D-STE 應變分析的基礎上,采用LV-PSL建立了無創評估心肌做功的新方法[4-5]。

1 心肌做功的概念和參數

心肌做功是一種評估左室收縮功能的超聲新方法,其通過整合左室整體長軸應變和無創左室收縮壓來評估心肌收縮功能。心肌做功參數包括整體做功指數(Global work index,GWI),指從二尖瓣關閉到二尖瓣開放這段時間內左室壓力-應變環下的面積,代表心肌總的做功;整體有用功(Global constructive work,GCW),指收縮期心肌縮短所做的功加上等容舒張期心肌伸長所做的功;整體無用功(Global wasted work,GWW),指收縮期心肌伸長所做的功加上等容舒張期心肌縮短所做的功;整體做功效率(Global work efficiency,GWE)系GCW/(GCW+GWW),代表心肌做功的能力和效率(圖1、2)。心肌做功能在心血管疾病的早期階段評估左室整體和局部收縮功能,隨訪患者病情進展情況以及評估預后。

圖1 正常人的左室心肌有用功牛眼圖及參數

圖2 正常人的左室心肌做功效率牛眼圖及參數

2 心肌做功的正常參考值范圍

2.1 已有的文獻報道 Manganaro等[6]報道了歐洲心血管影像協會(EACVI)認可的由22個歐洲實驗室和1個美國實驗室組成的超聲心動圖正常參考值(NORRE)給出的測值范圍,共納入了226名健康志愿者,其結果為GWI正常參考值[1 896±308(1 292～2 505)] mmHg%, GCW正常參考值[2 232±331(1 582～2 881)] mmHg%,GWW正常參考值78.5(53～122.2) mmHg%,GWE正常參考值96(94～97)%。Galli等[7]納入了115名健康志愿者,獲得正常參考值GWI[1 926±247(1 534～2 356)] mmHg%、GCW[2 224±229(1 894～2 647)] mmHg%、GWW 90(61～123) mmHg%和GWE 96(94～97)%。

2.2 我們的初步研究 我們于2020年10月—2022年3月共納入貴州省人民醫院體檢的健康志愿者120例,年齡20～79歲,按每10歲的年齡層納入男、女各10例,獲得的心肌做功參數測值：GWI[1 642±227(1 088～2299)] mmHg%,GCW[2 008±243(1 480～2 754)] mmHg%,GWW[93.6±32.5(37～207)] mmHg%,GWE[94.6±1.7(90～98)]%。60歲以下的健康志愿者,GWW測值為[82±24(37～156)] mmHg%,GWE測值為[95.2±1.3(92～98)]%;60歲以上者, GWW測值為[116±30(73～207) mmHg%],GWE測值為[93.4±1.7(90～97)]%。男女間MW參數的測值比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表1、2。我們獲得的GWW和GWE測值與國外報道一致,GWI和GCW測值均略低于國外報道。

表1 不同年齡段健康志愿者的GLS及心肌做功參數測值

表2 不同性別的健康志愿者的左室心肌做功參數測值

3 心肌做功的臨床應用

心肌做功在評估左室亞臨床功能障礙和局部功能障礙方面具有較大的優勢。研究發現,即使患者的左室射血分數處于正常范圍,但心肌做功參數GWI、GCW和GWE也有所減低,GWW增高[8-9];GWI、GCW和GWE與LVEF呈正相關,GWW與LVEF呈負相關[9]。GWW的增高與左室心肌收縮的同步性有關,心肌收縮越不同步,所做的無用功越多。Russell等[10]認為心肌做功還與心肌的耗氧量和心肌代謝相關。心肌做功在冠心病、心肌病、高血壓、肺心病、心瓣膜病以及胎兒心臟功能評估中均有臨床應用。

3.1 冠心病 在早期冠心病的診斷中,GWI的敏感性為92%,GWW的特異性為97%。GWE是冠狀動脈重度狹窄獨立影響因素[11](OR=0.266,P<0.05),與其他三個參數相比,GWE預測冠狀動脈重度狹窄的曲線下面積最大(0.920),靈敏度為92.24%,特異度為73.77%[12]。冠狀動脈支架植入術后1天,GWI、GCW和GWE就有所改善,表現為心肌的血流灌注、耗氧代謝增加,心室的機械收縮功能逐漸恢復。在術后3個月,GWI、GCW、GWE顯著改善,而GWW無明顯變化,GWW未恢復在一定程度上反映了心肌的不可逆損傷[13]。GCW對左室收縮功能的恢復具有獨立預測價值,優于LVEF及GLS[13-14]。

3.2 心肌病 擴張型心肌病患者的GWI、GCW和GWE均較正常人明顯降低,GWW增高[5];GWW增高和GWE降低與左室運動不同步有關,室間隔的心肌做功效率是擴心病患者運動能力的最佳預測指標[15]。對于肥厚型心肌病患者,同樣表現為GWI、GCW和GWE降低,GWW增高;GCW可預測心肌纖維化[16]。淀粉樣心肌病變患者的左室整體及各節段(基底、中間、心尖)心肌做功減低,節段性的WI、CW及WE減低呈“心尖保留”特點,即心尖部心肌做功參數減低的程度低于基底段和中間段[17]。

3.3 高血壓 心肌做功技術能夠克服負荷依賴性,準確判斷高血壓患者早期左室收縮功能的異常。收縮壓140～160 mmHg和/或舒張壓90～100 mmHg的高血壓患者,其GWW增加,GWI、GCW和GWE無顯著性變化;而收縮壓≥160 mmHg和/或舒張壓≥100 mmHg的患者,其GWI、GCW和GWW均增加,差異均有統計學意義;GWE無顯著性變化。多項研究證明高血壓患者的GWE與正常人比較無明顯差異[5,18-19],其原因可能是GWE間接來自于GCW和GWW的比率,而GCW和GWW幾乎同比例增加,因此GWE保持不變。此外,Mansour等[18]研究了收縮壓>180 mmHg的高血壓患者,發現GWI、GCW和GWW值還會隨著運動和收縮壓升高而增高,GWW(截斷值96.5 mmHg%)可能是此類高血壓患者預后不佳的指標。

3.4 主動脈瓣狹窄 主動脈瓣狹窄(Aortic valve stenosis,AS)患者的左室收縮壓力的評估采用主動脈瓣平均跨瓣壓差加上肱動脈壓力[20-21]。重度AS患者因為左室收縮壓顯著高于健康對照組,因此其GWI和GCW無明顯改變,而GWW增高,GWE降低。經皮導管主動脈瓣置換術術后3月,GWI、GCW和GWE均得到提高;GWW減低,但GWW并未完全恢復。GWI和GCW是重度AS患者行手術治療后心力衰竭癥狀改善的獨立相關參數,也是評價術后心功能恢復的較好隨訪指標[22]。

3.5 肺源性心臟病 肺源性心臟病患者的左室心肌做功改變目前尚未見文獻報道。我們在2019年9月—2021年3月納入貴州省人民醫院住院的60例慢性阻塞性肺病(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者進行了初步研究,發現肺動脈收縮壓力≥50 mmHg的COPD患者,其GWI、GCW和GWE減低,GWW增加,COPD患者的左室心肌做功也有一定程度的受損。

3.6 其他 心肌做功也可以早期評估其他疾病導致的左室收縮功能的改變,如慢性腎病、類風濕關節炎、妊娠期高血糖、乳腺癌蒽環類藥物化療后、乙型肝炎肝硬化、代謝綜合征等。

4 結論與展望

心肌做功是一種無創評估左室收縮功能的超聲新方法,不受心臟后負荷的影響,可以早期發現患者的左室收縮功能受損,評估左室節段收縮功能。目前各大醫院已將心肌做功逐步應用于各種心血管疾病導致的左室收縮功能早期受損的研究,但在左室壁節段功能受損方面的研究尚少,尤其缺乏隨訪一些特定疾病導致的左室壁節段功能受損的動態變化研究,今后應在有條件的醫院開展此方面的研究,以期為臨床在心血管疾病的早期階段評估左室整體和局部收縮功能,隨訪患者病情進展情況以及評估預后提供更多客觀依據。