斑点追踪技术对重度主动脉瓣反流并保留左室射血分数患者左室心肌力学评价的预测价值*

张利霞， 丛洪良， 关欣， 李锡雪， 康彬， 彭玲

天津市胸科医院 1超声科， 2心内八科(天津 300222)

慢性主动脉瓣反流(aortic regurgitation，AR)是临床常见心脏瓣膜病，分为病理性和功能性。重度AR可引起左心室前负荷增加，导致左心室扩大，最终发生慢性心力衰竭。早期发现重度AR患者左室收缩功能异常，可为临床早期干预提供重要信息，改善患者预后。文献[1]报道，常规超声心动图功能性指标如左室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)检测亚临床左心室收缩功能受损缺乏敏感性。二维斑点追踪技术(two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI)被认为是一种与角度无关的心肌变形测量方法，可以检测早期左心室功能障碍[2-3]。最近有研究利用2D-STI分析重度AR患者的临床研究，表明整体左室纵向应变(global left ventricular longitudinal peak systolic strain，GLS)降低是左室功能障碍的早期征象，即使在保留LVEF的患者中[4]。另外，目前有关2D-STI检测的左室变形用于预测慢性重度AR患者的病情进展和预后少见报道。本研究旨在评估二维斑点追踪测量的整体应变检测无症状重度AR和保留 LVEF患者早期左室收缩功能障碍的作用，分析LVEF恶化的影响因素。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2013年2月至2016年7月，从门诊和住院心脏病科收集68例慢性重度AR患者。在纳入研究的68例慢性重度AR患者中，62例(91%)患者接受了完整的临床和超声心动图分析，6例患者图像质量差被排除。纽约心脏协会(New York Heart Association，NYHA)Ⅱ级以上即被判定为有症状的。在62例患者中，6例因有心力衰竭的症状和4例因LVEF降低(LVEF<50%)而被排除。52例无症状慢性重度AR并保留LVEF(LVEF≥50%)，年龄(64±5)岁，随访时间2.1～5.2年，中位时间3.2年。62例健康对照组纳入研究。研究对象均知情同意并签署知情同意书。

1.2 纳入标准 符合2003年美国超声心动图建议的诊断标准，评估AR的严重程度[5]。所有患者均采用血流会聚区或近端等速度表面积方法量化AR的严重程度。计算有效反流口面积(effective regurgitant orifice area，EROA)和反流容积。重度AR(包括中-重度AR)定义为EROA≥30 mm2或反流容积≥45 mL。为提高AR程度判定准确性，其他多普勒参数也作为参考，如反流分数，反流孔宽度(vena contracta，VC)，反流束宽度/左室流出道宽度，压力半降时间，降主动脉及腹主动脉舒张期血液逆流等。

1.3 排除标准 (1)既往心脏手术或瓣膜置换；(2)既往心肌梗死或血运重建、冠脉造影证实存在50%以上狭窄或同期行冠脉搭桥术；(3)轻度以上主动脉瓣狭窄者(峰值流速>2.5 m/s或平均压差>20 mmHg，1 mmHg=0.133 kPa)；(4)二尖瓣狭窄和中度以上反流者；(5)合并先天性心脏病；(6)合并严重心律失常，房颤和完全性左束支阻滞等。

1.4 仪器与方法 使用Philips IE Eite超声诊断仪(Philips Healthcare， WA 98021-8431，美国)。受检者左侧卧位，双上臂举过头顶，平静呼吸，同步记录心电图，以50～80帧/s的帧速获得标准视图，分别采集二尖瓣、乳头肌和心尖水平左室短轴及心尖位三腔、四腔、两腔观各连续3个心动周期，将所采集图像以DICOM格式储存于光盘，供脱机分析。二维测量指标：在左室胸骨旁长轴测量左心室舒张末期内径(end-diastolic diameter，EDD)和收缩末期内径(end-systolic diameter，ESD)，计算左室质量指数(left ventricular mass index，LVMI)。使用Simpson改进的双平面法评估左心室舒张末期容积(end-diastolic volume，EDV)、收缩末期容积(end-systolic volume，ESV)和LVEF。将左心室内径及容积并以体表面积为矫正指标。超声图像分析：后处理分析软件为Philips QLAB 10.8及QLAB 8.1 斑点追踪分析软件，其中 QLAB 8.1 仅分析左室整体径向峰值应变(global left ventricular radial peak systolic strain，GRS)参数。将存储图像导入QLAB工作站，选取动态高帧频的连续3个心动周期的图像进行分析。软件自动将左室短轴二尖瓣、乳头肌、心尖水平及心尖位三腔、四腔、两腔观分为前间隔、前壁、侧壁、后壁、下壁及后间隔6段，共计18个节段，先沿心内膜缘手动勾画左室轮廓，再调整感兴趣区宽度，使左室壁心肌从心内膜至心外膜恰好位于感兴趣区内。从18个节段的平均值获得GLS、左室整体周向峰值应变(GCS)、GRS全局值。

1.5 随访 随访慢性AR患者目的是观察LVEF<50%的发展情况，随访期间考虑心力衰竭(NHYA≥Ⅲ级)症状或左室增大(EDD>70 mm或ESD>50 mm)。最终患者的治疗计划是由患者的外科医生根据疾病进展作出决定。

2 结果

2.1 基线临床特征 研究对象在年龄、性别、体质指数、体表面积和心率等方面差异无统计学意义(P>0.05)。重度AR组患者收缩压高于对照组(P<0.05)，舒张压低于对照组，差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

2.2 两组常规和斑点跟踪超声心动图数据 与对照组相比，重度AR患者的左室大小、容量、LVMI、LVEF差异有统计学意义(P<0.05)。2D-STI评价左室心肌变形的结果显示，重度AR患者尽管保留LVEF，但其GLS和GCS较对照组明显受损，两组差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表1研究对象的基线临床特征

变量对照组(n=62)重度AR组(n=52)P值年龄(岁)64±565±50.31性别(例)0.23 男3432 女2820体质指数(kg/m2)23.7±3.225.9±2.70.48体表面积(m2)1.68±0.121.70±0.100.19心率(次/min)70±1073±100.36收缩压(mmHg)123±7 145±130.04舒张压(mmHg)79±778±60.38

表2AR基线常规超声心动图参数与斑点超声心动图参数的比较

变量对照组(n=62)重度AR(n=52)P值EDD(mm)52±260±60.03ESD(mm)32±336±40.01EDD指数(mm/m2)29.0±2.235.6±5.30.02ESD指数(mm/m2)19.0±2.022.1±3.80.01EDV(mL) 95±15146±220.02ESV(mL)34±259±9<0.01EDV指数(mL/m2) 55.7±4.987.0±16.1<0.01ESV 指数(mL/m2)20.3±2.034.8±6.1<0.01LVMI (g/m2)75±11132±20<0.01LVEF (%)61±458±30.04GLS (%) -19.9±1.1 -17.8±3.5 0.03GCS(%)-21.8±1.8 -19.0±2.3 0.02GRS(%)42.8±3.641.5±4.20.23

2.3 随访数据研究 根据随访主要终点将研究对象分为两组，重度AR患者发生左室功能障碍(LVEF<50%)为21例，其中18例出现心力衰竭症状，3例无症状或者轻度症状。重度AR且保留LVEF≥50%为31例，其中26例出现无症状，3例轻度症状，2例重度症状。两组研究对象一般资料差异无统计学意义。常规超声心动图数据中，两组之间LVEF、EROA、VC差异有统计学意义(P<0.05)，余指标差异均无统计学意义(P>0.05)。斑点追踪超声心动图数据中，LVEF<50%患者比保留LVEF≥50%的患者的GLS、GCS受损明显，差异有统计学意义(P<0.05)，见表3。

2.4 LVEF影响因素的logistic多因素回归分析 单因素分析显示EROA、VC、GLS、GCS和LVEF密切相关。多因素logistic分析显示，GLS是重度AR患者LVEF的独立影响因素，见表4。

2.5 GLS与重度AR患者LVEF的最佳切点 以GLS作为检测变量，进行ROC曲线分析，ROC曲线下面积0.85，GLS最佳切点为-17.75%，敏感度和特异度分别为90%和77%，见图1。

表3随访中无症状患者临床及超声心动图资料的基线特征

变量 重度ARLVEF≥50%(n=31)重度ARLVEF<50%(n=21)P值年龄(岁)64±667±50.21性别(例)0.54 男1814 女137心率(次/min)71±1072±110.93体表面积(m2)1.69±0.091.67±0.090.59收缩压(mmHg)142±13143±140.91舒张压(mmHg)79±778±80.43EDD (mm)61±462±30.51ESD (mm)40±442±40.45EDD指数(mm/m2)32.3±2.433.2±3.80.56ESD指数(mm/m2)26.9±2.527.4±2.80.34EDV (mL)159±19162±9 0.69ESV (mL)89±1391±150.36EDV指数(mL/m2)85.5±13.188.7±12.60.61ESV指数(mL/m2)51.7±6.250.3±8.50.50LVMI (g/m2)130±15132±200.48EROA (mm2)35±737±50.04R Vol(mL)57±858±70.23VC(mm)5.5±0.75.9±1.10.04反流束宽度/左室流出道宽度(%)57±1058±110.54GLS(%)-19.5±1.3 -17.6±3.3 <0.01GCS(%)-20.9±1.2 -18.6±2.1 <0.01GRS(%)43.1±3.842.1±4.60.27

表4 重度AR患者LVEF的影响因素的logistic多因素回归分析

图1 GLS用于预测重度AR患者LVEF恶化情况的ROC曲线

3 讨论

AR主要改变是左心室容量的不断增大，Frank-starling机制表明当心脏的前负荷增加，心室舒张末期容积增加，在一定范围内可使心肌收缩加强，增加心搏量，起到代偿作用，所以AR患者早期左室功能并不会出现明显变化，因此传统超声测量的左室收缩功能指标(如LVEF)并不能反映出这种异常。2D-STI 已经成为一种精确的工具来量化心肌力学，包括3个方向(纵向、径向、环向)心肌应变及应变率，同时评估左室旋转和扭转，且具有相对非角度依赖性[6]，应变成像测量则能探测到至少一个方向上的收缩功能异常[6]，因此它在探测细微心肌功能改变方面比传统超声指标有更高的敏感性[7]。

2D-STI对无症状慢性重度AR患者左室心肌力学的分析显示，虽然LVEF保持不变，但无症状慢性重度AR患者GLS及GCS较对照组均有所受损，GRS无明显差异。无症状慢性重度AR的早期代偿期，尽管收缩期室壁压力有所升高[8]及心内膜下区域早期亚临床左室功能障碍的发展，但是左室能够保持正常收缩功能。根据文献，左室心肌层和心外膜功能在发病初期可能相对不受影响。因此，圆周力学可以保持正常或表现出对纵向功能损失的补偿，以保持左室收缩功能[9]。Broch等[10]研究31例保留LVEF的中-重度AR患者，与正常对照组相比，AR患者GLS显著受损，GCS无明显变化。本研究结果与之前的结果并不矛盾，事实上证实了在严重AR的早期代偿阶段，纵向变形的损伤仍由周向和径向变形补偿，保留了左室的收缩性能。

以往用2D-STI观察慢性重度AR患者心肌变形的研究表明，与对照组相比，GLS明显受损，对重度AR患者LVEF降低有启示意义[11]，本研究的结果与上述报道是一致的。慢性AR最敏感的原因是心室壁压力升高和心内膜下缺血。纵向左室力学主要由心内膜下区支配，是最易受伤害的成分。本研究结果显示，在重度AR且保留LVEF患者随访期间，重度AR患者的GLS、GCS均显著受损，随后发展为左室功能障碍。在随访期间当其他常规参数无法区分时，可以用2D-STI发现心肌细微的改变。Regeer等[12]分析98例AR患者，无论术前还是术后，左室应变在慢性AR患者中均较急性AR受损明显，同时表明GLS受损与疾病进展程度、术后预后相关。发现无症状重度AR比主动脉瓣手术本身有更大的风险的转变点是临床的重大挑战[13]。本研究显示，GLS是LVEF恶化的重要影响因素，更重要的是，GLS给临床提供了最佳截断值-17.75%，当GLS大于这个值，主要终点概率事件显著增加，因此可以指导临床医生更好地确定哪些无症状的重度AR患者应该更积极采取随访和早期干预措施。

在LVEF下降之前，GLS、GCS的受损是无症状AR患者早期左室功能障碍的初步迹象。GLS是LVEF恶化的重要影响因素，指导临床医生判断无症状重度AR的患者手术的最佳时机。