二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)和實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖評價(jià)冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)后左心房功能變化

余 蘇，武 俊*，吳海波，蔡 萌，楊 燕，顧文慧

(1.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院超聲科，2.心外科，遼寧 大連 116027)

冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(coronary heart disease， CHD)發(fā)病率和死亡率逐年增加。冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)(coronary artery bypass grafting， CABG)是治療CHD的主要方法之一，尤其對于多支冠狀動(dòng)脈病變或左主干病變患者，能緩解癥狀，降低死亡率。目前研究[1]大多關(guān)注CABG術(shù)后左心室功能變化，而心房功能與心室功能緊密聯(lián)系，左心房功能直接決定左心室舒張期灌注，不僅影響心輸出量，且在維持正常心功能方面具有重要作用，使得左心房功能日益受到重視[2]。本研究以二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(two-dimensional speckle tracking imaging， 2D-STI)測量左心房應(yīng)變，以實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖(real-time three-dimensional echocardiography， RT-3DE)測量左心房容積，評價(jià)CABG術(shù)后左心房功能的變化。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017年2月—2018年5月于我院接受CABG治療的30例CHD患者(CABG組)，男19例，女11例，年齡51～63歲，平均(56.5±5.2)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)前經(jīng)冠狀動(dòng)脈造影證實(shí)為多支冠狀動(dòng)脈病變，左前降支、左回旋支狹窄70%以上，或左主干狹窄50%以上；②竇性心律。排除標(biāo)準(zhǔn)：①高血壓、糖尿病病史；②中、重度心臟瓣膜病；③先天性心臟病。同期收集年齡、性別匹配的30名健康志愿者為對照組，男18名，女12名，年齡48～61歲，平均(53.3±4.3)歲，均為竇性心律，且經(jīng)全面體格檢查、影像學(xué)檢查排除心血管疾病及其他影響心功能的全身性疾病。本研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，受試者均知情同意。

1.2 儀器與方法 采用Philips Epiq 7C型多普勒超聲診斷儀，X5-1探頭，頻率1～5 MHz，配備Qlab10.5脫機(jī)分析軟件。對CABG組患者于術(shù)前及術(shù)后1個(gè)月、3個(gè)月進(jìn)行超聲檢查。

1.2.1 常規(guī)超聲心動(dòng)圖測量 靜息狀態(tài)下，囑受試者左側(cè)臥，同步連接心電導(dǎo)聯(lián)。于胸骨旁左心室長軸切面測量左心房前后徑(left atrial diameter， LAD)，采用二維雙平面Simpson法測量左心室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume， LVEDV)，左心室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume， LVESV)以及左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction， LVEF)。以脈沖多普勒于心尖四腔心切面二尖瓣瓣尖下約1 cm處記錄二尖瓣前向血流頻譜，測量舒張?jiān)缙贓峰、舒張晚期A峰；切換至組織多普勒模式，測量二尖瓣瓣環(huán)舒張?jiān)缙趀'峰，計(jì)算E/A和E/e'，并計(jì)算術(shù)后3個(gè)月與術(shù)前E/e'的差值(ΔE/e')。

1.2.2 2D-STI 儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)心尖四腔、兩腔心切面連續(xù)3個(gè)心動(dòng)周期的圖像。采用Qlab10.5軟件，于心尖四腔、兩腔心圖像中追蹤左心房心內(nèi)膜，必要時(shí)手動(dòng)調(diào)整，以優(yōu)化心內(nèi)膜邊界。將左心房壁分為6個(gè)節(jié)段[3]，生成各個(gè)節(jié)段的應(yīng)變曲線，并計(jì)算平均值。以左心室舒張末期(即心電圖Q波)為參考點(diǎn)，整個(gè)心動(dòng)周期左心房應(yīng)變均為正值，2個(gè)峰值應(yīng)變分別對應(yīng)儲(chǔ)備應(yīng)變(εs)和收縮應(yīng)變(εa)，二者的差值為管道應(yīng)變(εe)。計(jì)算術(shù)后左心房應(yīng)變變化率，左心房應(yīng)變變化率=(術(shù)后3個(gè)月左心房應(yīng)變-術(shù)前左心房應(yīng)變)/術(shù)前左心房應(yīng)變×100%。

1.2.3 RT-3DE 于心尖四腔心切面調(diào)整探頭聲束方向與增益大小，調(diào)整至最佳圖像后切換至三維模式，啟動(dòng)全容積顯像，采集圖像供脫機(jī)分析。于心尖四腔、兩腔心圖像選取左心房心內(nèi)膜面的5個(gè)采樣點(diǎn)，即二尖瓣瓣環(huán)的間隔、側(cè)壁、前壁、下壁及左心房頂，分別于左心室舒張末期和收縮末期獲取，由軟件勾畫左心房心內(nèi)膜輪廓，必要時(shí)手動(dòng)調(diào)整使其符合實(shí)際內(nèi)膜邊界。軟件自動(dòng)生成左心房容積-時(shí)間曲線(volume-time curve， VTC)，獲得最大左心房容積(maximum left atrial volume， LAVmax)、最小左心房容積(minimum left atrial volume， LAVmin)和收縮前左心房容積(pre-systolic left atrial volume， LAVp)。計(jì)算左心房被動(dòng)射血分?jǐn)?shù)(left atrial passive ejection fraction， LAPEF)、左心房主動(dòng)射血分?jǐn)?shù)(left atrial active ejection fraction， LAAEF)和左心房容積變化率。LAPEF=(LAVmax-LAVp)/LAVmax×100%；LAAEF=(LAVp-LAVmin)/LAVmin×100%；左心房容積變化率=(術(shù)后3個(gè)月左心房容積-術(shù)前左心房容積)/術(shù)前左心房容積×100%。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)量資料以±s表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法。CABG組與對照組間年齡比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，性別比較采用χ2檢驗(yàn)。以Pearson法進(jìn)行線性相關(guān)分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

CABG組與對照組年齡(t=0.914，P=0.324)、性別(χ2=0.693，P=0.405)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.1 常規(guī)二維超聲參數(shù) CABG組術(shù)前、術(shù)后1個(gè)月、術(shù)后3個(gè)月與對照組LVEDV、LVESV、LVEF、E、A、E/A、e'總體差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05，表1)；LAD、E/e'總體差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，CABG組術(shù)前LAD、E/e'較對照組升高(P均<0.05)，術(shù)后1個(gè)月、3個(gè)月較術(shù)前降低(P均<0.05)，術(shù)后3個(gè)月較術(shù)前1個(gè)月降低(P均<0.05)，見表1。

2.2 CABG術(shù)后左心房應(yīng)變及容積的變化 CABG組術(shù)前、術(shù)后1個(gè)月、術(shù)后3個(gè)月與對照組間εa、LAAEF總體差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)；εs、εe、LAVmax、LAVmin、LAVp、LAPEF總體差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，CABG組術(shù)前εs、εe、LAPEF較對照組下降，LAVmax、LAVmin、LAVp較對照組增高(P均<0.05)，術(shù)后1個(gè)月、3個(gè)月εs、εe、LAPEF較術(shù)前增高，LAVmax、LAVmin、LAVp較術(shù)前降低(P均<0.05)，術(shù)后3個(gè)月與術(shù)后1個(gè)月εs、εe、LAVmax、LAVmin、LAVp、LAPEF差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)；見表2、3和圖1。

2.3 相關(guān)性分析 CABG組術(shù)后LAVmax、LAVmin和LAVp變化率與ΔE/e'呈正相關(guān)(r=0.608、0.631、0.587，P均<0.01)，左心房εs、εe變化率與ΔE/e'均呈負(fù)相關(guān)(r=-0.615、-0.637，P均<0.01)。

3 討論

左心房在整個(gè)心動(dòng)周期中具有多種功能：在左心室收縮期充當(dāng)儲(chǔ)備器，在左心室舒張?jiān)缙诔洚?dāng)肺靜脈血液流向左心室的管道，在舒張晚期發(fā)揮泵功能[2]。左心房壁薄且順應(yīng)性好，在左心室收縮期時(shí)擴(kuò)張，左心室舒張?jiān)缙诤褪鎻埻砥趧t由于彈性及收縮作用恢復(fù)正常，籍此影響左心室充盈，維持心輸出量[4-5]。早期評價(jià)左心房容積和功能改變可以預(yù)測心房顫動(dòng)、卒中和心力衰竭等多種心血管事件的發(fā)生[5-6]。

表1 CABG組手術(shù)前后與對照組常規(guī)超聲參數(shù)比較(±s，n=30)

表1 CABG組手術(shù)前后與對照組常規(guī)超聲參數(shù)比較(±s，n=30)

組別LAD(mm)LVEDV(ml)LVESV(ml)LVEF(%)E(m/s)CABG組 術(shù)前45.59±5.23?105.01±20.0551.59±24.3257.61±9.510.61±0.17 術(shù)后1個(gè)月40.12±3.21#102.11±19.2550.03±17.0558.41±8.750.64±0.13 術(shù)后3個(gè)月35.28±3.68#&100.91±18.8948.96±18.5760.08±7.460.70±0.22對照組32.25±4.5198.38±18.5845.31±15.8162.29±8.120.73±0.11F值150.39414.0607.0786.17613.846P值<0.0010.3390.6010.7460.419組別A(m/s)E/Ae'(cm/s)E/e'CABG組 術(shù)前0.76±0.191.04±0.396.43±4.2112.36±3.41? 術(shù)后1個(gè)月0.64±0.221.14±0.358.41±3.3211.18±2.46# 術(shù)后3個(gè)月0.58±0.311.21±0.219.05±3.159.98±2.31#&對照組0.75±0.151.05±0.429.57±2.897.12±3.12F值7.58916.2898.647118.706P值0.6700.1150.5880.009

注：*：與對照組比較，P<0.05；#：與CABG組術(shù)前比較，P<0.05；&：與CABG組術(shù)后1個(gè)月比較，P<0.05

表2 CABG組手術(shù)前后與對照組左心房應(yīng)變參數(shù)比較(±s，n=30)

表2 CABG組手術(shù)前后與對照組左心房應(yīng)變參數(shù)比較(±s，n=30)

組別εsεaεeCABG組 術(shù)前21.72±6.71?8.61±3.7914.21±4.23? 術(shù)后1個(gè)月23.61±6.92#8.87±3.9418.13±3.56# 術(shù)后3個(gè)月26.02±7.31#&9.02±2.5821.72±3.23#&對照組39.81±4.3813.32±3.3123.61±3.91F值188.00576.171210.785P值<0.0010.743<0.001

注：*：與對照組比較，P<0.05；#：與CABG組術(shù)前比較，P<0.05；&：與CABG組術(shù)后1個(gè)月比較，P<0.05

表3 CABG組手術(shù)前后與對照組左心房容積及射血分?jǐn)?shù)比較(±s，n=30)

表3 CABG組手術(shù)前后與對照組左心房容積及射血分?jǐn)?shù)比較(±s，n=30)

組別LAVmax(ml)LAVmin(ml)LAVp(ml)LAPEF(%)LAAEF(%)CABG組 術(shù)前54.14±3.31?27.78±2.04?33.77±2.61?40.09±4.21?29.22±5.41 術(shù)后1個(gè)月49.39±2.54#23.61±3.78#28.71±4.89#44.22±3.56#28.43±3.12 術(shù)后3個(gè)月44.58±1.29#&18.71±1.09#&25.74±4.01#&51.03±1.56#&28.19±4.09對照組35.28±3.2313.82±3.5921.67±5.3252.13±4.2328.76±7.32F值104.75189.776154.075133.06615.074P值<0.001<0.001<0.001<0.0010.754

注：*：與對照組比較，P<0.05；#：與CABG組術(shù)前比較，P<0.05；&：與CABG組術(shù)后1個(gè)月比較，P<0.05

圖1 患者男，56歲，2D-STI于心尖四腔心切面獲取左心房應(yīng)變曲線 A.術(shù)前； B.術(shù)后1個(gè)月； C.術(shù)后3個(gè)月

CABG是CHD的有效治療方法之一，冠狀動(dòng)脈造影檢查仍是評價(jià)CABG療效的金標(biāo)準(zhǔn)，但其為有創(chuàng)檢查。超聲心動(dòng)圖檢查無創(chuàng)、可重復(fù)，已成為評價(jià)CABG術(shù)后心功能變化的常用方法。Lee等[7]報(bào)道左心室舒張功能異常較收縮功能異常更早出現(xiàn)，是CHD患者心肌缺血的敏感指標(biāo)，導(dǎo)致左心室充盈壓升高，左心房壓力隨之增加、順應(yīng)性減低，發(fā)生解剖和功能重構(gòu)[6,8]。CABG為缺血心肌重建血運(yùn)通道，使大量冬眠心肌和頓抑心肌恢復(fù)供血及功能，左心室充盈壓下降，進(jìn)而改善左心房容積和功能[1,6]。因此，CABG術(shù)后左心房功能的變化與手術(shù)療效及預(yù)后密切相關(guān)。李闖等[9]應(yīng)用2D-STI測量CABG術(shù)后新發(fā)心房顫動(dòng)患者左心房應(yīng)變值，發(fā)現(xiàn)其低于非心房顫動(dòng)患者，提示可通過評估左心房功能判定術(shù)后并發(fā)癥和預(yù)后。

2D-STI可在整個(gè)心動(dòng)周期測量各時(shí)相左心房應(yīng)變值變化，故能評估左心房儲(chǔ)備、管道和收縮功能[2,10]。本研究發(fā)現(xiàn)CABG組術(shù)前εs、εe較對照組下降，術(shù)后1個(gè)月、3個(gè)月較術(shù)前增高，提示術(shù)前左心房儲(chǔ)備、管道功能下降，CHD患者左心室松弛性受損，舒張?jiān)缙谧笮姆垦毫飨蜃笮氖业尿?qū)動(dòng)壓降低，使左心房管道功能下降；左心室充盈壓升高導(dǎo)致左心房順應(yīng)性受損，使其儲(chǔ)備功能亦降低；通過外科手術(shù)或內(nèi)科治療降低左心室充盈壓，改善左心房容積和功能，可使左心房重構(gòu)逆轉(zhuǎn)[6]。CABG術(shù)后，隨左心室充盈壓降低，左心房功能重構(gòu)逆轉(zhuǎn)，左心房儲(chǔ)備及管道功能逐漸增強(qiáng)，εs、εe較術(shù)前增高。

本研究中CABG組術(shù)前、術(shù)后1個(gè)月、術(shù)后3個(gè)月與對照組εa總體差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與褚靜潔等[11]報(bào)道的CHD患者左心房泵功能提高有所不同。Ramkumar等[5]提出左心房泵功能獨(dú)立于左心室功能，其改變不依賴于早期左心室功能改變，可能受潛在心房疾病的影響。CABG患者心房肌缺血導(dǎo)致心房壁纖維化，左心房主動(dòng)泵功能受損，術(shù)后隨左心室充盈壓降低，左心房泵功能未見明顯恢復(fù)，故εa手術(shù)前后無顯著差異。

與二維超聲心動(dòng)圖相比，RT-3DE不依賴于心臟幾何形態(tài)假設(shè)，即使在左心房重構(gòu)等情況下，亦可全面、準(zhǔn)確評估左心房容積[12]。CHD患者左心房增大與長期左心室充盈壓升高密切相關(guān)，術(shù)后隨著心肌供血的改善，左心室充盈壓下降，左心房解剖重構(gòu)逆轉(zhuǎn)，左心房容積逐漸減小。LAPEF與左心房管道功能密切相關(guān)[8]。本研究中術(shù)后LAPEF升高，而LAAEF與左心房泵功能相關(guān)[8]，手術(shù)前后無顯著差異。

本研究結(jié)果顯示CABG患者術(shù)后LAVmin、εe變化率與ΔE/e'相關(guān)(r=0.631、-0.637)。LAVmin在左心室舒張末期測量，心房暴露于左心室充盈壓下，不受左心室收縮的影響，因此，LAVmin在舒張功能不全早期即可出現(xiàn)明顯的增大[13]。另外，有研究[2]發(fā)現(xiàn)LAVmin可預(yù)測房性心律失常，表明LAVmin可反映左心室舒張功能和左心房功能的變化。左心房儲(chǔ)備功能與左心房大小及順應(yīng)性有關(guān)，左心房管道功能受左心室松弛性和順應(yīng)性調(diào)節(jié)[10]，隨著術(shù)后左心室充盈壓下降，房室壓差增大，左心室抽吸作用增強(qiáng)，左心房管道功能改善最明顯，因此εe變化率與ΔE/e'相關(guān)性較高。

本研究的局限性：僅對CABG患者進(jìn)行短期隨訪，初步觀察左心房容積和功能的變化；樣本量小，近期療效滿意，遠(yuǎn)期療效需進(jìn)一步長期隨訪。此外，目前對左心房應(yīng)變的運(yùn)算均采用基于左心室開發(fā)的應(yīng)變軟件，缺乏對左心房應(yīng)變圖像獲取、ECG采集及圖像分析的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

總之，2D-STI和RT-3DE可全面、準(zhǔn)確評價(jià)CABG術(shù)后左心房功能的變化，有效評估CABG患者手術(shù)療效及預(yù)后。