應變及應變率評價心房顫動中左房功能新進展

邢雪柯 朱凱 許玲 練春燕 陳麗娜 綜述 劉慧 審校

(哈爾濱醫(yī)科大學心臟彩色超聲心動圖室，黑龍江哈爾濱150000)

心房顫動(atrial fibrillation，Af)是嚴重的心房異常電活動形式，也是臨床最常見的心律失常之一。流行病學資料表明，全球有3 350萬人患有Af，占世界人口的0.5%，歐洲與美國的Af患病率相似，而亞洲患病率明顯低于美國。據(jù)估計，美國約有200萬人患有陣發(fā)性或持續(xù)性Af，到2050年Af患者將達到1 200萬，中國Af的患病率為0.77%～2.8%。近年來Af相關的發(fā)病率和死亡率正逐年增長，特別男性Af患病率明顯增加，發(fā)生Af的風險是女性的1.5倍，這可能與人口老齡化，人均壽命延長所致的高血壓、糖尿病的發(fā)病率增加相關。Af有著巨大臨床影響，Af可引起血流動力學異常，嚴重時導致血栓栓塞、卒中、左室功能障礙、心功能降低，甚至心力衰竭等疾病[1]。Af以患病率高、致殘率高、死亡率高為臨床特點，使患者的生活質量深受影響。

1 斑點追蹤技術：左房應變及應變率

斑點追蹤技術是在二維視圖下通過非多普勒方法對心肌形變進行客觀的定量分析。近年來，已經(jīng)證實了斑點追蹤技術有著重要的可行性和可重復性。與傳統(tǒng)組織多普勒技術相比，斑點追蹤技術具有不受角度依賴性及低回聲影響等優(yōu)點。原本斑點追蹤技術的發(fā)展是用來研究心室功能，但是近年來因斑點追蹤技術在評估左房功能方面有著潛在的重要價值，被廣泛用于評估心房功能，尤其是心房長軸應變及應變率。應變及應變率分別可表示某一處心肌的形變及形變率，對檢測心肌纖維化、肌溶解、肌纖維混亂等十分敏感。在Af、心力衰竭、高血壓等多種疾病中，心房長軸應變及應變率都可定性、定量地評價心房功能。每個新發(fā)Af的患者在定期隨訪中均行經(jīng)胸超聲心動圖檢查，特別關注左房的結構、大小、功能，左室的收縮、舒張功能，以及瓣膜的結構和功能。

1.1 左房應變及應變率測量方法

左房長軸應變及應變率是通過斑點追蹤技術在二維切面圖像上對心肌組織的斑點圖像逐幀進行統(tǒng)計學分析從而鑒別出最匹配的區(qū)域。通過對圖像的分析來追蹤心肌的運動，并把兩個相鄰斑點回聲之間的距離變化程度作為對心肌形變能力的評估。

在患者短暫的屏氣及穩(wěn)定的心電圖下，于四腔心和兩腔心的左房視圖獲得傳統(tǒng)的二維灰階超聲心動圖。一般來說三個連續(xù)的心動周期即可記錄和評估，但對于Af的患者需要平均測量大約五個連續(xù)的心動周期，建議幀頻設置在60～80幀/s。使用一種特殊的聲學追蹤軟件對圖像進行基于斑點的應變及應變率脫機半自動分析。

左房心內膜主要在兩腔心及四腔心視圖用點選式進行追蹤。心外膜的追蹤通常由系統(tǒng)自動獲得一個興趣區(qū)，可以手動測量調整其寬度和形狀，再由軟件分成六個節(jié)段，對每一節(jié)段的質量結果軟件自動進行可取或不可取及進一步相關的可能性的評分。獲取的節(jié)段中圖像質量不佳者將由軟件淘汰并自動排除在分析之外。如果患者的圖像質量足夠好，12個節(jié)段均可分析，并且由軟件繪制出反映左房功能的長軸應變及應變率曲線。

1.2 左房應變及應變率曲線分析

1.2.1 應變曲線分析

在心房的存儲期，由于左房是充盈伸展的狀態(tài)，故應變曲線呈增加趨勢，在左房充盈期末二尖瓣開放前曲線達到第一個正向峰值。二尖瓣開放后左房迅速排空容積減少，應變開始減低，相當于在舒張期時達到一個平穩(wěn)期。竇性心律的患者一般在平穩(wěn)期之后出現(xiàn)第二個正向峰值，第二個正向峰值發(fā)生在心房收縮期前，較第一個正向峰值小，在心房收縮后曲線以一負向峰值結束(見圖1)。

注：上圖可見竇性心律患者一個正向峰值、平臺期，以一負向峰值結束，及各峰值所對應相對的心動周期；下圖可見一正向峰值與兩個負向峰值，及各峰值所對應相對的心動周期。

圖1左房應變曲線(上)和應變率曲線(下)所對應心動周期

左房通過以下三個功能調整左室的被動及主動充盈：心室收縮期的存儲功能、心室舒張早期的管道功能及心室舒張末期的輔助泵功能。竇性心律的患者中，以心電圖的R波起點為參考點可以識別出第一個正向峰值為左室收縮期左房應變(left atrial strain during LV systole,LASs)，第二個負向峰值為心房收縮期左房應變(left atrial strain during atrial contraction，LASa)，以及平穩(wěn)期為舒張早期左房應變(left atrial strain during early diastole，LASe)，分別代表左房的存儲、輔助泵及管道功能。Af時認為心房的存儲及管道功能降低，輔助泵功能消失。因此在這類患者中，只有收縮期正向應變峰值(LASs，是表現(xiàn)心房的順應性最重要的應變參數(shù))和舒張期負向應變峰值(LASa)。

1.2.2 應變率曲線

同樣，在左房應變率曲線中包括正向峰值的左室收縮期左房應變率(left atrial strain rate during LV systole，LASRs)、第一個負向峰值的心房收縮期的左房應變率(left atrial strain rate during atrial contraction，LASRa)，以及第二個負向峰值的左室舒張期的左房應變率(left atrial strain rate during early diastole，LASRe)。軟件自動把左房壁分為6個節(jié)段，LASs、LASRs的平均值均可用作分析(見圖2)。

注：A圖可見竇性心律患者一個正向峰值、平臺期，以一負向峰值結束；B圖可見一正向峰值與兩個負向峰值。

圖2在2D四腔心視圖下測得左房長軸應變曲線A和應變率曲線B

2 Af患者的心房應變及應變率

2.1 心房重塑的評估

Af的心房應變及應變率在流行病學、臨床以及經(jīng)濟學等方面均是重要的超聲檢測參數(shù)，可以早期追蹤心房結構和功能的改變并預測新發(fā)Af。

過去的研究顯示，左房容積越大發(fā)生Af的風險越高，特別是二尖瓣關閉時左房的最小容積與二尖瓣開放前左房的最大容積被看做是第一個能獨立預測Af發(fā)生的指標。然而，有研究表明該指標在不同的操作者間有很高的變異性，不適用于Af的預測。在無房性心律失常病史的患者中，當心房結構發(fā)生重塑時其泵血功能減低，LASa可以證明Af發(fā)展趨勢的起始進程,是特異性極強的參數(shù)[2]。

Af的典型特征就是心房的重塑，隨著膠原纖維在間質的反應性沉積引起大面積纖維化，改變了正常的傳導通路，而且心房纖維化呈進行性增加的趨勢，進而轉變?yōu)橛谰眯?。故防止心房纖維重塑是治療基礎，對纖維化早期的診斷更有助于指導特定的治療方案。心血管磁共振成像釓對比劑的對比增強檢查是心房纖維化鑒定的重要工具，并且已經(jīng)明確是可觀察組織壞死的方法，注射釓對比劑后，與正常組織相比病變區(qū)域毛細血管密度減低，引起釓對比劑流出減少，使得病變區(qū)域釓濃度增加，局部信號增強。左房纖維化程度是預測射頻導管消融治療結果的根本依據(jù)。然而心臟磁共振成像的價格昂貴，并且釓對比劑的腎損傷等副作用不容小覷。

左房應變及應變率在明確左房應力增加和心肌纖維化方面有很大的意義。Kuppahlly等[3]已經(jīng)證實心血管磁共振成像釓劑延遲增強對心肌纖維化程度的測量和左房應變結果呈現(xiàn)明顯負相關，持續(xù)性Af患者比陣發(fā)性Af患者負相關性更加明顯，這方面可以預測Af持續(xù)時間、心房間質重塑和左房機械功能障礙之間的聯(lián)系。

心室收縮期房室瓣關閉后，左房發(fā)揮儲存血液的功能。此儲存功能受心房舒張及心房腔應力的影響。Af患者應變及應變率降低與左房重塑、左房擴張、間質纖維化增加等相關，這些左房重塑的改變導致了左房應力改變和儲存功能的損傷。左房應力增加代表心房順應性和收縮功能的降低、左房重塑增加，可通過E/e’和左房應變及應變率等非侵入性方法獲得。另外在陣發(fā)性Af的患者中，左房應變降低，存儲功能下降，左房應力明顯增加[4]。

2.2 心源性栓塞卒中

缺血性卒中是導致Af患者發(fā)病率和死亡率增加的主要原因之一。心房收縮能力的喪失和血流的瘀滯促進了左房血栓的形成，多數(shù)發(fā)生在左心耳。左心耳是左房解剖結構的一部分，是胚胎期原始左房的殘留部分，與左房功能關系密切，當左房功能受損時，左心耳出現(xiàn)收縮、舒張功能的改變，引起排空能力下降，血流速度緩慢，從而導致血栓形成。

左房應變及應變率有雙重作用。首先，左房應變及應變率是評估血栓栓塞風險的重要工具。在持續(xù)性Af的患者中，左房應變及應變率與卒中風險獨立相關，在卒中事件發(fā)生前表現(xiàn)為形變降低。在高血壓合并陣發(fā)性或持續(xù)性Af的患者中，左房應變及應變率與心源性栓塞風險呈負相關[5]。其次，左房應變及應變率可以有效地預測左房的血流瘀滯。目前已經(jīng)證實左房應變及應變率的減低與7 d內新發(fā)的因左心耳功能障礙引起的急性缺血性卒中獨立相關，若能增加經(jīng)胸超聲心動圖在檢測左心耳功能不良方面的敏感性，可能對早期診斷血栓形成和卒中預測有一定的作用[6]。左房應變及應變率和CHADS2評分、左房容積之間的聯(lián)系可以為風險分級提供新的參數(shù)。尤其針對出血風險高、應用抗凝治療困難的患者，如果CHADS2評分高、左房形變差，需要考慮更強的抗凝治療或小劑量抗凝合并抗血小板治療。如果患者CHADS2評分低、左房形變好可能只需要抗血小板治療，從而避免過高的出血風險。

左室充盈壓是指心室舒張期左房與左室之間的壓力差，反映了左室的前負荷情況，受心肌收縮力、循環(huán)血容量、舒張?zhí)匦缘扔绊?。左室充盈壓可用E/e’評估；近期發(fā)現(xiàn)左室充盈壓的升高與陣發(fā)性Af的卒中風險相關[7]。在評估患者舒張功能障礙方面左房應變及應變率是一個新興的附加參數(shù)[8]。

由于對左房形變力的降低和卒中風險增加之間關系的研究很少，故其機制并不清楚。磁共振成像相關報道已經(jīng)證實一種機制是在儲存期應變的降低和左房纖維化緊密相關，左房壁纖維化使得儲存期左房腔的順應性降低。左房形變力降低代表了儲存期左房順應性的降低，可能會導致左房血流的瘀滯，因此和血栓栓塞風險增加相關，還需要更多的研究來證實這個機制。另一方面，在明確診斷后大約有25%的缺血性卒中的發(fā)生是隱源性的，在這類患者中，以陣發(fā)性Af患者發(fā)生居多，因此，左房應變及應變率是一個明確心房損害的有用指標，并指導血栓栓塞的病因診斷，故將左房應變及應變率作為一個診斷這類患者的工具[9]。

2.3 瓣膜病及冠狀動脈疾病中的Af

二尖瓣瓣膜病是導致Af的一個重要危險因素，尤其是二尖瓣反流引起心房結構的改變，而左房壁及心腔結構的改變最終可引發(fā)新的心律失常的發(fā)生，在這類患者中仍然沒有一個能明確地預測Af進展的方法。已經(jīng)證實整體左房應變及應變率受二尖瓣反流程度的影響，在既往病史中有陣發(fā)性Af發(fā)作時這些指標的數(shù)值更低，甚至在非可逆性重塑發(fā)生前，應變及應變率結果就有預測左房損傷的能力。對于已達到心臟手術標準的重度二尖瓣反流，在評價左房形變損傷的參數(shù)中，整體左房應變及應變率表現(xiàn)出與左房纖維化及重塑程度明顯相關性[10]。左房應變及應變率用于預測二尖瓣術后患者Af的發(fā)生，也可用于明確術前手術風險及預防性治療的潛在需要。風濕性二尖瓣狹窄的患者中左房應變及應變率亦受到影響，在這類瓣膜病中，無癥狀的患者可發(fā)展為Af，甚至因心室充盈過程中心房功能喪失引起病情進一步發(fā)展為肺水腫，在對這類患者進行4年的隨訪中發(fā)現(xiàn)，左房應變及應變率在預測新發(fā)Af方面具有良好的特異性及敏感性[11]。主動脈瓣置換術后所發(fā)生的Af是嚴重的并發(fā)癥之一，可以將整體左房應變及應變率作為預測心房功能障礙及進行危險分層的指標[12]。

冠狀動脈術后Af的發(fā)生率達50%，是圍手術期死亡風險的一個重要因素，有極高的發(fā)病率和死亡率。冠狀動脈術后Af的發(fā)生與死亡率的增加及各種并發(fā)癥的發(fā)生有密切關系，因此對于高風險患者Af特異性預測指標極其重要。由高血壓、年齡、手術引起的二尖瓣缺血或負荷過重等因素造成的潛在的心房功能障礙，是術后新發(fā)Af的病變基礎。左房應變及應變率可檢測心肌纖維化異常、肌纖維溶解等異常情況，從而早期明確左房功能障礙，也可作為除了年齡、左房容積等指標外這類患者的術前風險評估指標[13]。

2.4 Af的治療和隨訪

Af患者恢復至竇性心律的主要治療方法有藥物復律、電復律、射頻導管消融術等，雖然電復律的成功率>90%，但1年內Af復發(fā)率>50%。如果復律未見效可行射頻導管消融術，射頻導管消融術可阻斷新發(fā)及持續(xù)性Af的異常電傳導通路。預測復律是否成功的主要指標有：左房大小、年齡、Af類型和CHADS2評分等，許多研究已經(jīng)證實左房應變及應變率比其他指標在預測射頻導管消融后Af復發(fā)可能性方面是更好更獨立的指標，并且LASRs與年齡呈現(xiàn)負相關，而LASRa與年齡正相關。

由于介入治療有較高的風險，在選擇患者時要更加慎重，左房應變及應變率是合適的篩選指標。心房重塑的程度是Af消融是否成功的重要因素之一。在射頻導管消融之前，左房應變及應變率可作為左房是否能夠逆轉重塑的獨立預測指標，對于經(jīng)過射頻導管消融的患者左房應變及應變率的預測價值最高。左房應變及應變率可用于陣發(fā)性和持續(xù)性Af患者經(jīng)過射頻導管消融后預測是否能維持竇性心律，在射頻導管消融術后若左房應變及應變率沒有明顯的增加，就有心律失常進一步發(fā)展的可能[14]。經(jīng)電復律及射頻導管消融治療后左房應變率立即降低，之后再增加，并在復律后4周達到一個最大值，此種增加趨勢與逆轉左房重塑的進程相關。在復律6個月之后，維持竇性心律的患者比Af復發(fā)患者的左房應變及應變率的數(shù)值更高。經(jīng)過長期隨訪發(fā)現(xiàn)，如果左房應變及應變率嚴重受損，經(jīng)射頻導管消融后心房纖維化不能逆轉并可進一步進展[15]。

2.5 局限性和前瞻性

左房應變及應變率的測量需要清晰的視圖和較好的操作技術。由于缺乏心房應變及應變率的分析軟件，目前將左室分析軟件用于心房的分析。通過使用不同機型進行研究比較發(fā)現(xiàn)，不同機型的分析軟件采用不同的應變及應變率分析算法，可能使結果有些偏差。而且，在獲得左房真實形狀時可能受到左房周圍結構的信號干擾。正如之前提到的，與竇性心律的患者相比，Af患者測量參數(shù)的可靠性和可重復性更低，故需要在5個連續(xù)的心動周期下測量。

斑點追蹤技術在很多領域的應用逐漸增加。左房應變及應變率的分析軟件也正在研究中，隨著三維斑點追蹤技術的完善，將更充分地用于應變及應變率參數(shù)的研究中。三維斑點追蹤技術針對Af患者顯示出更好的可重復性，不但可分析左房的長軸變形，還可用于圓周、徑向和面積應變及應變率的研究[16]。隨著這些技術的不斷提高完善，對Af的研究也會更加的全面。

3 結論

Af對臨床預后影響很大，并且患病率呈逐年上升趨勢，對Af患者的血栓栓塞事件及其他并發(fā)癥如心力衰竭等的風險進行明確評估是非常必要的。超聲心動圖在這方面發(fā)揮著重要作用，特別是斑點追蹤技術的新參數(shù)如左房應變及應變率在診斷、預測、隨訪等方面得到了廣泛應用，而且對結構改變、心肌纖維化的程度及左房應力方面的定量分析能力有更好的準確性和可重復性。