Three-dimensional circumferential strain in evaluating changes of left ventricular myocardial contractional function in early chronic kidney disease patients

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(Department of Ultrasound, Shengjing Hospital of China Medical University, Shenyang 110004, China)

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Three-dimensional circumferential strain in evaluating changes of left ventricular myocardial contractional function in early chronic kidney disease patients

LIUKaiwei,RENWeidong*,SUNLu,SONGGuang,LIUHui

(DepartmentofUltrasound,ShengjingHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110004,China)

ObjectiveTo assess the early changes of left ventricular myocardial contractional function in early chronic kidney disease (CKD) patients with three-dimensional global circumferential strain (GCS). MethodsTwenty-six cases of CKD2 group, 20 cases of CKD3 group and 30 cases of healthy subjects as control group were selected. Parameters of two-dimensional echocardiography including left ventricular at end-diastole diameter (LVEDd), interventricular septal thickness at end-diastole (IVSTd), left ventricular posterior wall thickness at end-diastole (LVPWTd), end-diastolic volume (EDV), end-systolic volume (ESV), and parameters of 3D-STE including three-dimensional left ventricular ejection fraction (3D-LVEF), three-dimensional left ventricular mass index (3D-LVMi), and GCS were calculated and compared. ResultsCompared with the control group, IVSTd increased and LVEDd, GCS decreased in CKD2 group, IVSTd, LVESV, 3D-LVMi increased and LVEDd, 3D-LVEF, GCS decreased (allP<0.05) in CKD3 group. Compared with the CKD2 group, IVSTd, 3D-LVMi increased and LVEDd, GCS decreased (allP<0.05) in CKD3 group. ConclusionIn the early stages of CKD, the left ventricular myocardial contractive function has reduced, which can be detected by 3D-STE with GCS.

Kidney disease; Echocardiography, three-dimensional; Ventricular function, left

腎臟疾病終末期常發(fā)生心臟衰竭和心源性猝死[1-2]。研究[3]表明，早期慢性腎病(chronic kidney disease, CKD)患者就已存在心臟功能損傷。因此，早期檢測CKD患者的心臟功能對預防和降低CKD患者心臟危害十分關鍵。三維斑點追蹤成像(three-dimensional speckle tracking echocardiography, 3D-STE)技術綜合三維超聲心動圖和二維斑點追蹤成像(two-dimensional speckle tracking echocardiography, 2D-STE)技術，是基于心肌運動形變和心臟運動機械學的定量評價方法，通過左心室全容積成像在三維空間上追蹤心肌回聲斑點粒子的運動軌跡，擺脫了組織多普勒成像技術的角度依賴性及2D-STE的二維平面局限性，可更客觀、全面地評價心室的收縮功能。本研究采用整體圓周應變(global circumferential strain, GCS)評價CKD早期患者左心室心肌收縮功能，旨在了解患者心肌損傷后心肌圓周運動的變化，并為早期CKD患者左心室心肌收縮功能損傷提供依據。

1　資料與方法

1.1一般資料選取2014年4月—2015年5月于我院腎內科就診的病情穩(wěn)定的CKD早期患者46例，其中CKD2期組26例，男14例，女12例，年齡30～60歲，平均(46.5±9.9)歲，包括慢性腎小球腎炎12例，腎病綜合征8例，多囊腎6例；CKD3期組20例，男11例，女9例，年齡26～59歲，平均 (49.0±9.7)歲，包括慢性腎小球腎炎14例，腎病綜合征4例，多囊腎2例。入選標準：①依據2002年美國腎臟病基金會頒布的《慢性腎臟病的臨床實踐指南》(K/DOQI)診斷標準[4]； 2期，腎小球濾過率(glomerular filtration rate, GFR)60～89 ml/min，伴腎臟損害≥3個月，臨床表現為腎臟病理學檢測結果異?；虺霈F反映腎臟損傷的指標，包括影像學檢查和血、尿液等異常；3期，GFR 30～59 ml/min。根據MDRD公式計算GFR[5]；②CKD患者經二維及M型超聲測量，左心室射血分數(left ventricular ejection fraction， LVEF)均>50%，無心包積液，未進行透析治療。排除標準：部分室壁運動異常、冠心病、中度至重度的瓣膜反流或狹窄、心肌梗死、心力衰竭、心律失常、肺高壓、原發(fā)性高血壓、有腎移植手術史、糖尿病、除CKD外的影響心臟結構和功能的代謝性和全身性疾病以及不標準的超聲心動圖圖像。同期選取與CKD組患者性別、年齡相匹配的健康志愿者30名為對照組，男16名，女14名，年齡38～60歲，平均(49.5±5.6)歲。本研究經本院醫(yī)學倫理委員會批準，且受檢者均知情同意。

1.2儀器與方法采用GE Vivid E9超聲診斷儀，M5S-D探頭，頻率2.0～5.0 MHz，4V-D探頭，頻率1.7～ 3.5 MHz。囑受檢者取左側臥位，同步連接并記錄心電圖，于靜息狀態(tài)下用M5S-D探頭采集常規(guī)二維超聲圖像，測量左心室舒張末期內徑(left ventricular at end-diastole diameter， LVEDd)、左心室舒張末期后壁厚度(left ventricular posterior wall thickness at end-diastole， LVPWTd)以及舒張末期室間隔厚度(interventricular septal thickness at end-diastole， IVSTd)。

圖1　左心室三維GCS圖，白色代表GCS，黃色代表各節(jié)段徑向應變值　A.對照組； B.CKD2期組; C.CKD3期組,GCS峰值較對照組減低、后移，各節(jié)段曲線離散度增大

采用4V-D探頭，于標準心尖四腔心切面下進入4D模式，獲取清晰心尖兩腔、三腔和四腔心切面，調整圖像深度及扇角，盡量包括左心室全部心肌，取得最佳幀頻。隨后進入全容積模式，囑患者屏氣后，采集由6個心動周期拼接構成的動態(tài)三維灰階圖像并同時選取由3個連續(xù)心動周期組成的動態(tài)圖像。進入Echo Pac PC工作站，于4D-Auto LVQ模式下，勾畫收縮期及舒張期的心內、外膜，計算左心室的舒張末期容積(end-diastolic volume, EDV)及收縮末期容積(end-systolic volume, ESV)、三維左心室心肌質量指數(three-dimensional left ventricular mass index， 3D-LVMi)、三維LVEF(three-dimensional LVEF， 3D-LVEF)，繪制GCS曲線(圖1)。

2　結果

CKD2期、3期組收縮壓均高于對照組，且CKD3期組收縮壓顯著高于CKD2期組；與對照組相比，CKD3期組舒張壓升高；CKD2期、3期組血清肌酐(serum creatinine， Scr)升高，且CKD3期組顯著高于CKD2期組，以上差異均有統計學意義(P均<0.05)；3組其余臨床資料比較差異均無統計學意義(P均>0.05)。見表1。

與對照組比較，CKD2期組的IVSTd增大，LVEDd、GCS減小，CKD3期組的IVSTd、LVESV、3D-LVMi顯著增大，LVEDd、3D-LVEF、GCS顯著減小，差異均有統計學意義(P均<0.05)。與CKD2期組比較，CKD3期組的IVSTd、3D-LVMi增大，LVEDd、GCS減小，差異均有統計學意義(P均<0.05)。3組LVPWTd、LVEDV差異均無統計學意義(P均>0.05)。見表2。

表1　3組臨床資料比較±s)

表2　3組二維超聲心動圖及3D-STE測量參數比較±s)

3　討論

CKD患者多由于體內水鈉潴留而引起血流動力學改變，心臟容量負荷增加、繼發(fā)性高血壓導致心臟壓力負荷加重、代謝毒素累積、貧血、營養(yǎng)物質缺失、慢性炎癥反應持續(xù)狀態(tài)、鈣磷等離子代謝紊亂、血半胱氨酸水平升高、繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進及神經體液等多方面因素均可引起心肌細胞改變，造成心肌結構和功能異常[6]。CKD早期患者即已經出現心肌損傷，雖然常規(guī)超聲心動圖檢測LVEF指標尚在正常范圍，但左心室心肌收縮功能亦可能受損。

斑點追蹤成像技術通過追蹤心肌組織中的超聲斑點描計心肌運動軌跡，可量化局部心肌功能。3D-STE突破了2D-STE二維平面的限制，可從立體空間追蹤心肌斑點的運動，測量各方向的心肌應變，能更真實反映心肌的變形和運動，更準確、客觀地評價心臟的功能[7]。Saito等[8]通過采用3D-STE和2D-STE測量正常人16節(jié)段的縱向、徑向及圓周應變結果，發(fā)現與2D-STE相比，3D-STE可行性和重復性更好，獲得的圖像和數據分析速度更快。Maffessant等[9]對正常及缺血心肌節(jié)段進行對比，發(fā)現3D-STE較2D-STE可更敏感地檢測到節(jié)段性室壁運動減弱。

圓周運動是心肌在短軸方向的環(huán)形運動，圓周應變反映心肌在各心動周期中環(huán)形的伸長與縮短過程，是左心室心肌一種重要的運動形式。Yan等[10]采用二維圓周應變評價冠狀動脈疾病患者左心室收縮功能，發(fā)現LVEF>45%的患者，GCS減低是碎片狀QRS波的危險因素，可以預測心臟不良事件。本研究發(fā)現CKD患者GCS較對照組明顯減低，并伴隨疾病進展進行性下降，可能因CKD可引起多種神經體液等方面的異常，導致左心室心肌損傷。當心臟負荷長期增加時，心內膜下心肌所受應力最大，易發(fā)生心肌纖維化和微血管功能異常，因此出現心肌短軸方向損傷，心肌環(huán)形肌纖維受累。同時，隨著左心室心肌增厚，心內膜下心肌需氧量增加，心肌纖維化加重，單位心肌供血減少，心室順應性下降。Reant等[11]研究表明，采用3D-STE測定的左心室整體應變與心輸出量、LVEF均有較高的相關性。本研究中，CKD2期患者與對照組相比，3D-LVEF差異無統計學意義，但GCS已出現下降(P<0.05)。雖然3D-LVEF是通過描記經三維重建后的左心室心內膜，測量心室容積在全心動周期內的變化，但GCS是在對全層心肌加權后所得，因此可較3D-LVEF更敏感地反映左心室心肌收縮功能的變化，與劉紅云等[12]研究結果一致。

本研究中，CKD早期患者即出現血壓升高，隨著Scr值升高，GFR逐漸下降，體內腎素血管緊張素醛固酮系統被激活，血管緊張素Ⅱ增多，同時血壓也升高。而血壓升高刺激心肌肥厚、纖維化，心肌間質纖維化，影響左心室心肌收縮功能。本研究亦發(fā)現，CKD患者的LVSTd增大、LVEDd減小、3D-LVMi逐漸增大，與章子銘等[13]研究結果一致，提示CKD早期即可導致心肌肥厚，心臟構型出現變化。根據LVMi值可將左心室重構分為4型，即心室構型正常、向心性重構、向心性肥厚及離心性肥厚。向心性重構可能是左心室適應性變化的重構方式，CKD患者的左心室適應性變化可能與心肌細胞損傷有關。研究[14]認為，CKD進展時，如GFR<60 ml/min，提示腎臟功能50%已經喪失。本研究中CKD2期組腎功能尚處于代償期階段，心肌受損情況相對較輕，與對照組比較，3D-LVEF、3D-LVMi尚未出現統計學差異；CKD3期時，腎臟功能已處于失代償期，致心肌損傷因素的作用增強，使左心室心肌收縮功能與對照組相比明顯損傷，并較CKD2期加重。

本研究的局限性：①樣本量較?。虎谖磳KD患者根據心室構型不同進行分組，且無長期隨訪；③3D-STE對圖像質量要求高，需在拼接的全容積圖像上進行斑點追蹤，易出現拼接錯位。

綜上所述，CKD早期患者已出現不同程度的左心室心肌收縮功能異常，通過GCS可早期檢測CKD患者的左心室心肌收縮功能下降，并定量評估CKD早期患者心肌功能，可為臨床對CKD早期患者心臟功能損傷的防治提供有價值的參考。

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遼寧省科技廳科學技術計劃項目(2013225049)。

劉開薇(1990—)，女，遼寧錦州人，在讀碩士。研究方向：心血管超聲。E-mail： 985340427@qq.com

任衛(wèi)東，中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院超聲科，110004。E-mail： renwd01@163.com

2016-03-20

2016-06-02

10.13929/j.1672-8475.2016.07.008

三維圓周應變評價早期慢性腎病患者左心室心肌收縮功能變化

劉開薇，任衛(wèi)東*，孫璐，宋光，劉慧

(中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院超聲科，遼寧 沈陽110004)

目的采用三維整體圓周應變(GCS)評價早期慢性腎病(CKD)患者左心室心肌收縮功能。方法選取26例CKD2期患者(CKD2期組)、20例CKD3期(CKD3期組)患者及30名健康志愿者(對照組)。對所有受檢者行常規(guī)二維超聲心動圖和三維斑點追蹤成像(3D-STE),測量并比較常規(guī)超聲心動圖指標，包括左心室舒張末期間間隔厚度(IVSTd)、左心室舒張末期內徑(LVEDd)、左心室舒張末期后壁厚度(LVPWTd)、左心室舒張末期容積(EDV)和收縮末期容積(ESV)，以及3D-STE指標，包括三維左心室射血分數(3D-LVEF)、三維左心室心肌質量指數(3D-LVMi)及左心室GCS。結果與對照組比較，CKD2期組的IVSTd增大，LVEDd、GCS減??；CKD3期組的IVSTd、LVESV、3D-LVMi增大，LVEDd、3D-LVEF、GCS減??；與CKD2期組比較，CKD3期組的IVSTd、3D-LVMi增大，LVEDd、GCS減小，以上差異均有統計學意義(P均<0.05)。結論早期CKD患者左心室心肌收縮功能已減低，可通過GCS進行評價。

腎疾病；超聲心動描記術，三維；心室功能，左

R589; R540.45

A

1672-8475(2016)07-0421-05