超声心动图评估代谢综合征患者心功能的研究进展

刘凤琴任建丽,2王志刚,2

超声心动图评估代谢综合征患者心功能的研究进展

刘凤琴1任建丽1,2王志刚1,2

代谢疾病；超声心动描记术，多普勒，彩色；超声心动描记术，三维；斑点追踪成像；心室功能；综述

代谢综合征（metabolic syndrome，MS）是多种代谢因素异常聚集的一系列代谢紊乱疾病，是引起心血管疾病发病率与死亡率上升的高危因素。目前随着肥胖人数的逐渐增加，MS发病率在世界范围内呈上升趋势［1］。心脏作为MS受损的靶器官之一，如何快捷、准确地评估心功能，在病情评估、治疗监测及改善预后等方面具有重要意义。目前，心脏MRI是评估心功能的“金标准”，但其价格昂贵、分析过程复杂耗时，临床推广尚存在一定的难度［2］。超声心动图作为一种操作简便、无创、价廉的影像学检查手段，已广泛用于评估MS患者的心功能。本文就常规超声心动图、组织多普勒成像（tissue Doppler imaging，TDI）、心肌做功指数（myocardial performance index，MPI）、斑点追踪成像（speckle tracking imaging，STI）及实时三维超声心动图（real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）评估MS患者心功能的研究作一综述，为临床诊断及治疗提供参考。

1 常规超声心动图

M型超声、二维超声、彩色多普勒超声与频谱多普勒超声心动图可以方便、快捷地观察心室的形态及血流信息，评估心室收缩及舒张功能，但不易在疾病早期发现心功能异常，敏感性相对较低。目前，国内外学者应用常规超声技术对MS患者心功能的评估做了大量研究。

1.1 心室收缩功能 常规超声评估左心室收缩功能的指标主要有缩短分数及射血分数（ejection fraction，EF）；右心室几何形态复杂，评估其收缩功能的参数主要有三尖瓣环收缩期位移（图1）、二维面积变化分数等。既往研究［3-4］报道，MS患者左心室缩短分数、EF与健康对照组相比无显著差异，表明常规超声技术在评估MS患者左心室收缩功能方面意义不大。评估MS患者右心室收缩功能的研究中，Karakurt等［4］发现尽管三尖瓣环收缩期位移在正常范围内，但与健康对照组相比却明显减小，提示右心室已经出现亚临床收缩功能障碍。

1.2 心室舒张功能 常规超声评估心室舒张功能的指标主要有脉冲多普勒二、三尖瓣口血流频谱E峰与A峰比值、E峰减速时间等。Tadic等［5］研究发现，与健康对照组相比，MS组二、三尖瓣口血流频谱E峰与A峰比值减小，E峰减速时间延长，提示MS患者左、右心室的舒张功能受损，并且腰围、空腹血糖及高血压是心室舒张功能减低的独立预测因子。Tadic等［6］开展的一项关于MS与高血压对心功能相互影响的研究发现，非杓型高血压伴MS患者与单纯非杓型高血压患者相比，左、右心室舒张功能受损更明显。Paneni等［7］报道MS患者与糖尿病患者心室舒张功能受损程度相似，但同时患有上述两种疾病者心室舒张功能明显减低。上述研究表明，MS患者如果伴有其他影响心功能的疾病，其心脏功能会发生更显著的变化。

图1 三尖瓣环收缩期位移。红色直线表示三尖瓣环收缩期位移测量方式

2 TDI

TDI是一项以多普勒原理为基础的超声成像技术，能够获取心肌组织运动速度、位移、时间等信息，较常规超声可以更为直观地分析心脏功能。但TDI技术有角度依赖性，心脏的摆动以及正常的呼吸运动等均会影响其对心功能分析的准确性。目前应用TDI技术对MS患者心功能的研究主要集中在以下几个方面。

2.1 E/e'比值 E/e'是指脉冲多普勒瓣口血流频谱E峰与组织多普勒瓣环运动速度e'的比值，其与右心导管测量的肺毛细血管楔压呈线性相关，是评估心室舒张功能较为敏感且有效的指标。欧洲心血管成像协会与美国超声心动图学会联合发布成人心脏超声心动图诊断指南更新共识，指出右心室E/e'比值＞6为异常阈值［8］。既往研究［5，9］报道，与健康对照组相比，MS组二、三尖瓣瓣环E/e'比值明显增大，说明MS患者左、右心室舒张功能均受损。Tadic等［9］还指出，随着MS代谢异常因素从3个依次递增到5个，二尖瓣瓣环E/e'比值依次升高，表明异常代谢因素越多，患者的左心室舒张功能受损越严重。

2.2 等容收缩期心肌加速度（isovolumic acceleration，IVA）TDI技术获得的IVA是一项相对负荷独立性评估心室收缩功能的敏感指标，其定义为等容收缩期心肌速度峰值除以速度达峰时间。IVA与有创方法获得的最大心室压力变化速率有较好的相关性，可以准确、无创地评估心室的收缩功能。Ertürk等［10］研究表明，MS患者无论是左心室还是右心室，与对照组相比IVA均降低，证实MS患者的左、右心室收缩功能均受到损害；多元回归分析结果表明，MS代谢异常因素中的腰围及舒张期血压是影响IVA的独立危险因素。

2.3 心肌运动同步性 心脏实现其泵血功能的必备条件是心肌有规律地同步收缩与舒张，而室壁心肌各节段的机械活动不同步会影响心室收缩与舒张功能。目前，TDI技术已广泛用于评估左心室壁心肌运动同步性。Li等［11］研究发现，与对照组相比，MS组左心室6个壁12个节段Tec（经心率校正后的QRS波起始点至舒张早期峰值速度的时限）的标准差Te-SD、Tec的最大值与最小值之差Te-diff及左心室6个壁12个节段Tsc（经心率校正后的QRS波起始点至收缩期峰值速度的时限）的标准差Ts-SD、Tsc的最大值与最小值之差Ts-diff均增大，即MS患者出现了左心室壁心肌运动的不同步。Li等［11］还发现肥胖、血糖及年龄是左心室心肌运动不同步的重要影响因素，然而高血压作为MS的重要诊断要素之一，并不是影响其同步性的关键因素。

3 MPI

MPI又称为Tei指数，能够全面地反映心脏整体功能，其定义为等容收缩时间与等容舒张时间之和除以射血时间。测量MPI的方法主要有脉冲多普勒及TDI法（图2）。MPI测量方法简便、重复性强，且不依赖心室几何形态及瓣膜反流，为临床定量评估心功能提供了一种新的手段。但其可靠性依赖于心率、负荷及右心房压力的大小。以心导管检查为“金标准”，正常成人左心室MPI参考值为0.39±0.10。成人右心超声心动图诊断指南指出，右心室MPI＞0.40（脉冲多普勒成像法）或MPI＞0.55（TDI法）时，表明右心室功能不全［12］。

图2 TDI法测量心肌做功指数。ET：射血时间；TCO：等容收缩时间+射血时间+等容舒张时间

Sreenivasa Kumar等［13］分别用脉冲多普勒及TDI法测量MS患者和健康对照者的左心室MPI，发现MS患者MPI明显升高（脉冲多普勒成像法：0.63±0.08比0.48±0.05，P＜0.0001；TDI法：0.64±0.09比0.48±0.06，P＜0.0001），并且这两种方法所测得的MPI具有很好的相关性（r=0.941），提示MS患者左心室功能已经受损。Sreenivasa Kumar等［13］还发现，在目前关于选用EF这一参数评估MS患者的左心室收缩功能的研究中，均指出测得的EF值在正常范围内，表明一些常规参数尚不足以精确评估亚临床的心肌功能障碍。因此，选用MPI评估左心室的整体功能相对于常规的一些参数敏感度更高。同时，Tadic等［14］应用组织多普勒法测量右心室MPI，结果发现与对照组相比，MS组MPI明显升高，提示MS患者的右心功能也受到损害。

4 STI

STI技术可以追踪心肌声学斑点，并计算出其运动轨迹，已广泛用于评估心功能等方面［15］。STI技术无角度依赖性、重复性好，可以定量检测心肌运动速度、应变及应变率，评估心室整体与局部心肌功能（图3）；但其对图像清晰性的要求较高，而且只有应用高帧频才能反映各时间点心肌节段的运动［16］。

图3 左心室游离壁各节段纵向应变及应变率曲线。黄色、红色及绿色曲线分别为基底段、中间段、心尖段纵向应变及应变率曲线

4.1 二维斑点追踪成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI） 2D-STI技术目前已用于评估MS患者左心室应变、应变率及扭转运动等方面。Crendal等［17］首次应用2D-STI技术评估MS患者的左心室功能，发现MS组与对照组比较，无论左心室收缩期还是舒张期，其纵向应变及应变率均降低，而圆周应变、应变率及左心室扭转无明显差异，表明MS患者左心室心肌纵向运动功能受损，圆周运动和扭转运动功能尚可，这与Tadic等［18］的研究结果部分一致，但也有矛盾。Tadic等［18］发现MS组与对照组相比，左心室的整体纵向应变及圆周应变均降低，而径向应变无显著差异。上述研究结果表明，随着代谢异常因素聚集越多，左心室纵向应变及应变率越低，并采用2D-STI技术再次证实了左心室心肌受损严重程度与异常代谢因素的数量具有相关性。既往研究［3-4］证实，采用EF评估MS患者左心室收缩功能，其结果与对照组无明显差异。但Almeida等［19］应用2D-STI技术评估无临床症状及EF≥50%的MS患者左心室收缩期圆周应变后，发现MS组圆周应变明显降低，并且腰围与圆周应变相关性最高，提示此类MS患者左心室收缩功能已经下降。这一结果进一步表明MS患者改变生活方式及控制心血管疾病危险因素尤其是腹部肥胖的重要性。

此外，Gökdeniz等［20］研究认为，右心室心外膜脂肪厚度（epicardial fat thickness，EFT）在导致右心室功能障碍方面尤为重要；并在随后的研究中发现，MS组与对照组相比，EFT明显增厚，并且通过2D-STI技术测出MS组右心室整体纵向应变以及收缩期、舒张早期纵向应变率等明显下降。多元回归分析结果表明，EFT是导致右心室收缩及舒张功能减低的独立危险因素。

4.2 三维斑点追踪成像（three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI） 3D-STI技术是近年发展起来的一项在三维立体空间而非平面上追踪心肌运动的技术，能更全面、立体地评价心室的应变及应变率。与局限在二维平面的2D-STI技术相比，3D-STI能够更准确、真实地评估心脏功能。陈璐等［21］应用3D-STI技术分别评估了左心室形态未发生重构的MS组和健康对照组的左心室整体收缩期峰值纵向应变、圆周应变及径向应变等参数，结果发现与对照组比较，MS组纵向应变绝对值降低；两组圆周应变与径向应变差异无统计学意义，提示MS患者左心室整体长轴收缩功能已发生改变，3D-STI技术能够早期评估心功能。

5 RT-3DE

RT-3DE技术是将三维图像与时间轴相结合，可实时全容积采集和同步显示动态立体图像，不依赖几何学假设，能全面检测心室的整体功能、局部容积大小及心室壁运动的同步性（图4）。既往研究［22-23］证实，RT-3DE与MRI技术在评估心功能方面具有良好的相关性，能够可靠地定量评估心功能，其局限性主要是空间分辨率有限，对于二维图像差、心内膜难以清晰显示者，会影响其准确性。

图4 实时三维超声成像显示右心室形态及时间-容积曲线

目前关于应用RT-3DE技术评估MS患者心功能的研究较少。展英华等［24］发现MS组与对照组相比，左心室部分室壁局部EF、心搏量及局部/整体EF、局部/整体心搏量均降低；在17节段容积-时间曲线参数指标左心室16、12节段达最小收缩容积的时间标准差（Tmsv16-SD、Tmsv12-SD）、最大差（Tmsv16-Dif、Tmsv12-Dif）及心率校正值（Tmsv16-SD%、Tmsv12-SD%、Tmsv16-Dif%、Tmsvl2-Dif%）等方面均有显著差异，提示MS患者的左心室整体与局部功能及节段收缩的同步性已经发生改变。Tadic等［25］的一项关于应用RT-3DE技术评估MS患者右心功能的研究显示，与健康对照组相比，MS组右心室舒张末期容积、收缩末期容积均明显增大，EF显著降低；并且多元回归分析结果显示，收缩期血压与腰围分别是右心室EF的独立影响因素，表明MS患者右心功能受到损害。同时在日常生活中，MS患者应积极控制血压，预防向心性肥胖，防止心室重构，控制病情发展。

综上所述，MS发病率在国内外呈上升趋势，而MS患者普遍存在心功能损害，准确评估其心功能可以为临床选择治疗方法和评估预后提供重要依据。右心室功能作为整体心脏功能的重要组成部分，目前临床研究主要集中于常规超声心动图及TDI技术，其中常规超声由于右心室复杂的解剖结构使其测量结果准确性不高，TDI技术的角度依赖性也会影响其对心功能分析的可靠性，而STI、RT-3DE技术则能够更可靠、准确地评估右心室整体与局部心肌功能。上述各种超声技术均存在一定的局限性，随着医学仪器的改进及相应软件的研发，2种或2种以上超声技术联合应用成为可能，如将RT-3DE与2D-ST相结合的3D-STI技术。新技术相互融合、互补，可以为定量评估MS患者心功能提供更为准确的数据。

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R589；R445.1

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.10.019

2015-05-04

2015-08-26

（本文编辑 张春辉）

国家自然科学基金面上项目（81471675）；重庆高校创新团队建设计划（KJTD201303）；重庆市基础与前沿研究计划项目（cstc2014jcyjA10031）；重庆市医学科研计划项目（20142035）。

1.重庆医科大学超声影像学研究所，重庆医科大学附属第二医院超声科 重庆 400010；2.超声分子影像重庆市重点实验室 重庆 400010

任建丽 E-mail：renjianli_1977@163.com