心肌做功技術(shù)評(píng)價(jià)心血管疾病左心室功能的研究進(jìn)展

何金梅，尹立雪，2△

(1.遵義醫(yī)科大學(xué)，貴州 遵義 563000；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)研究所，超聲心臟電生理學(xué)與生物力學(xué)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610072)

傳統(tǒng)超聲心動(dòng)圖評(píng)價(jià)心血管疾病左心室收縮功能最常用的指標(biāo)是左室射血分?jǐn)?shù)，因其操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高而廣泛應(yīng)用于臨床。近年來(lái)發(fā)展的斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(speckle tracking imaging，STI)作為一種定量技術(shù)來(lái)評(píng)估心肌功能，它提供了非多普勒的、角度無(wú)關(guān)的、客觀的心肌變形和左心室收縮期動(dòng)力學(xué)的量化，克服了傳統(tǒng)超聲心動(dòng)圖受主觀意識(shí)的局限性。很多證據(jù)表明斑點(diǎn)追蹤超聲心動(dòng)圖在臨床應(yīng)用中具有良好的可行性、重復(fù)性和準(zhǔn)確性，然而，在大量人群中驗(yàn)證這項(xiàng)技術(shù)的前瞻性臨床試驗(yàn)仍然缺乏。同時(shí)，二維STI衍生的整體縱向應(yīng)變(global longitudinal strain，GLS)是評(píng)價(jià)左室收縮功能的敏感指標(biāo)，GLS可以在LVEF正常的情況下檢測(cè)到更細(xì)微的收縮功能異常，但它也存在負(fù)荷依賴性的問(wèn)題[1]。在收縮功能正常的左心室中，后負(fù)荷增加可能導(dǎo)致整體左心室應(yīng)變降低，但這并不一定意味著收縮功能受損[2]。最近新發(fā)展的心肌做功技術(shù)通過(guò)加入后負(fù)荷，克服了左室射血分?jǐn)?shù)和左室縱向應(yīng)變對(duì)負(fù)荷的依賴性。通過(guò)結(jié)合斑點(diǎn)追蹤、應(yīng)變超聲心動(dòng)圖和血壓測(cè)量數(shù)據(jù)，可以無(wú)創(chuàng)地量化左室心肌做功。無(wú)創(chuàng)性左室心肌做功已經(jīng)被證實(shí)是心肌能量學(xué)的一種測(cè)量方法，并且在診斷和預(yù)后方面有很大的希望。已有初步研究表明心肌做功優(yōu)于左室縱向應(yīng)變和左室射血分?jǐn)?shù)用來(lái)診斷心血管疾病[3，4]。本文對(duì)心肌做功技術(shù)在引起左心室功能改變的心血管疾病中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 心肌做功概念與參數(shù)

Suga等[5]開(kāi)發(fā)了侵入性獲得的LV壓力-體積環(huán)，提供了收縮性、彈性、功率、能量和效率等血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)。但有創(chuàng)獲得心肌做功各項(xiàng)參數(shù)對(duì)于患者并非沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)，因此，非侵入性得到的心肌做功參數(shù)可能會(huì)在常規(guī)超聲心動(dòng)圖檢查中更方便有用。近年來(lái)，Russell等[6，7]通過(guò)斑點(diǎn)追蹤超聲心動(dòng)圖結(jié)合應(yīng)變與左心室壓力曲線相結(jié)合構(gòu)建左室壓力應(yīng)變環(huán)來(lái)表示心肌做功。其中，左心室壓力曲線的非侵入性估計(jì)，根據(jù)由主動(dòng)脈和二尖瓣的超聲心動(dòng)圖測(cè)量的等容和射血的持續(xù)時(shí)間，通過(guò)調(diào)整左室壓力曲線的輪廓來(lái)生成估計(jì)的壓力曲線。肱動(dòng)脈袖帶壓力無(wú)創(chuàng)性地估計(jì)左心室峰值壓力。心肌應(yīng)變用斑點(diǎn)跟蹤超聲心動(dòng)圖測(cè)量，將應(yīng)變率和左心室收縮壓(LVP) 積分得出瞬時(shí)做功值。該研究團(tuán)隊(duì)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床實(shí)驗(yàn)中均證實(shí)無(wú)創(chuàng)左心室壓力-應(yīng)變環(huán)面積測(cè)量方法與有創(chuàng)測(cè)量的心肌做功具有較好的一致性，并能反映心肌代謝。

目前通過(guò)EchoPAC軟件可以得出以下MW 參數(shù)：整體有效功(global constructive work，GCW)，收縮期心肌縮短或舒張期心肌延長(zhǎng)所做正功，即有助于左心室射血的功；整體無(wú)效功(global wasted work，GWW)，收縮期心肌延長(zhǎng)或舒張期心肌縮短所做負(fù)功，即對(duì)抗左心室射血的功；整體做功效率(global work efficiency，GWE)，GWE=GCW/(GCW+GWW)；整體做功指數(shù)(global work index，GWI)，心肌17節(jié)段做功指數(shù)加權(quán)平均數(shù)。

2 心肌做功技術(shù)的臨床應(yīng)用

2.1 心肌做功技術(shù)與心肌病心肌病的表現(xiàn)包括從心肌細(xì)胞的微觀改變到組織灌注不足、液體堆積和心律失常的暴發(fā)性心力衰竭。心肌病分為肥厚型、擴(kuò)張型和限制型三類。其中，肥厚型心肌病是最常見(jiàn)的原發(fā)性心肌病，可導(dǎo)致勞力性呼吸困難、暈厥前發(fā)作、不典型胸痛、心力衰竭和心臟性猝死。

LVEF評(píng)價(jià)肥厚性心肌病患者左心室收縮功能，不能反映患者左心室功能損害的實(shí)質(zhì)，可能原因?yàn)樾募±w維紊亂和間質(zhì)纖維化導(dǎo)致左心室變形參數(shù)進(jìn)行性改變，這種改變先于明顯的左心室功能不全[8]。而壓力應(yīng)變環(huán)的GCW是一種與功能容量相關(guān)的簡(jiǎn)單而有用的工具，是左心室纖維化的預(yù)測(cè)指標(biāo)，有研究表明盡管左心室射血分?jǐn)?shù)正常，但壓力-應(yīng)變環(huán)無(wú)創(chuàng)評(píng)估的GCW在肥厚型心肌病中顯著減少[9]。該研究還認(rèn)為在肥厚型心肌病患者中，左心室纖維化的存在與心肌做功心室功能參數(shù)的進(jìn)一步降低有關(guān)，多變量回歸分析顯示GCW是左心室纖維化的主要預(yù)測(cè)因子。另有研究得出左室壓力應(yīng)變環(huán)比LVEF更敏感地檢測(cè)非肥厚型心肌病患者整體心肌做功的改變，進(jìn)而評(píng)估左室收縮功能，為臨床診斷提供一種新的參考指標(biāo)[10]。

Galli等[9]將擴(kuò)張型心肌病分為缺血性心肌病和非缺血性心肌病，盡管缺血性心肌病和非缺血性心肌病的左心室嚴(yán)重?cái)U(kuò)張，射血分?jǐn)?shù)降低，但由于保留了每搏輸出量，心輸出量可以維持在接近正常的水平，而降低的GWI顯示，擴(kuò)張型心肌病患者心肌細(xì)胞的收縮性能顯著受損，說(shuō)明射血分?jǐn)?shù)測(cè)量的不足。這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)也反映在先前報(bào)道的有創(chuàng)性左心室壓力-容量環(huán)中，該環(huán)由心臟磁共振成像確定，兩個(gè)擴(kuò)張型心肌病亞組都表現(xiàn)出GWW顯著增高，GWE減低，可能原因?yàn)橐孕氖覕U(kuò)張和收縮功能障礙為特征的左室重構(gòu)是擴(kuò)張型心肌病患者不良預(yù)后的重要決定因素。

2.2 心肌做功技術(shù)與高血壓性心臟病高血壓與大動(dòng)脈硬化有關(guān)，由于高動(dòng)脈壓與左心室射血相反，短期內(nèi)可能導(dǎo)致左心室每搏量減少，這可以通過(guò)將左心室泵血功能轉(zhuǎn)移到更高的能量水平(Frank-Starling機(jī)制)和激活自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)補(bǔ)償。長(zhǎng)期來(lái)看，這種慢性增加的心臟負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致左室重構(gòu)(向心性肥厚)，增加左室供氧需求，最終導(dǎo)致左室衰竭[11]。研究發(fā)現(xiàn)，在保留了左室縱向應(yīng)變的早期高血壓中，GWE保持不變，原因?yàn)樾募∮行Ч托募o(wú)效功幾乎成比例增加，因此心肌做功效率保持不變[12]。但慢性增加心臟負(fù)荷后高血壓患者的左室縱向應(yīng)變正常，但GWI顯著高于健康對(duì)照組，而GWE與對(duì)照組相比沒(méi)有變化，可能原因?yàn)楹筘?fù)荷持續(xù)增加引起的心肌肥厚可以補(bǔ)償室壁應(yīng)力的增加使得左室縱向應(yīng)變正常而GWI的顯著增加，并且心肌無(wú)效功的增加也可能與較高后負(fù)荷下心肌壁應(yīng)力的增加有關(guān)。這項(xiàng)研究說(shuō)明心肌做功技術(shù)可以更好地了解不同負(fù)荷條件下左心室重構(gòu)與室壁應(yīng)力增加之間的關(guān)系，但需要更大規(guī)模的研究來(lái)進(jìn)一步評(píng)估這一技術(shù)，以確定其臨床實(shí)用性和預(yù)后意義。

2.3 心肌做功技術(shù)與冠狀動(dòng)脈疾病冠狀動(dòng)脈疾病是指冠狀動(dòng)脈硬化使管腔狹窄或堵塞，導(dǎo)致心肌缺血、缺氧而引起的心臟病。對(duì)于患有嚴(yán)重冠心病的患者來(lái)說(shuō)，早期發(fā)現(xiàn)和干預(yù)是至關(guān)重要的，以防止不良心臟事件，包括心肌梗死導(dǎo)致左心室功能不全。由于在冠心病進(jìn)程的早期階段，整體左心室功能參數(shù)，包括容量和射血分?jǐn)?shù)通常被保留，由此需要一個(gè)可以早期發(fā)現(xiàn)左心室功能異常的較敏感的指標(biāo)。目前二維斑點(diǎn)跟蹤超聲心動(dòng)圖和負(fù)荷超聲心動(dòng)圖被廣泛使用來(lái)檢測(cè)血流動(dòng)力學(xué)意義，但對(duì)有顯著冠心病的患者無(wú)創(chuàng)檢測(cè)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。心肌做功通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)無(wú)創(chuàng)性左心室壓力的應(yīng)變解釋來(lái)考慮變形和后負(fù)荷，為心肌功能評(píng)估提供了潛在的增值價(jià)值，可以發(fā)現(xiàn)左心室功能的早期異常，并可能為早期左心室功能障礙建立一個(gè)更敏感的指標(biāo)。

Edwards 等[4]在研究無(wú)節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常且左心室射血分?jǐn)?shù)未受影響的顯著冠心病患者中發(fā)現(xiàn)，靜息狀態(tài)下整體心肌做功是比整體縱向應(yīng)變更敏感的檢測(cè)冠心病的指標(biāo)。說(shuō)明心肌做功這種新方法在診斷靜息早期冠心病方面可能有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值，而不需要進(jìn)行負(fù)荷成像，但需要進(jìn)一步的前瞻性試驗(yàn)來(lái)直接將MW與負(fù)荷超聲心動(dòng)圖進(jìn)行比較。Boe等[3]對(duì) 126例非ST段抬高急性冠脈綜合征(NSTE-ACS)患者在冠狀動(dòng)脈造影前進(jìn)行節(jié)段性應(yīng)變分析時(shí)發(fā)現(xiàn)NSTE-ACS患者存在MWI減少區(qū)，且MWI對(duì)急性冠狀動(dòng)脈閉塞患者的診斷具有很高的敏感性和特異性，可作為急性冠狀動(dòng)脈閉塞的診斷指標(biāo)，由于考慮了收縮壓對(duì)心肌收縮縮短的影響，該方法優(yōu)于應(yīng)變分析。在臨床上，對(duì)于需要及時(shí)介入治療的ACO患者M(jìn)WI顯得尤為重要，因?yàn)榛颊呖梢栽缙诮邮苎苤亟ㄖ委煵⒏纳崎L(zhǎng)期預(yù)后。Lustosa[13]在一項(xiàng)回顧性研究中證實(shí)早期發(fā)生左心室重構(gòu)的ST段抬高型心肌梗死(STEMI)患者在出院前左心室GWI和GWE降低。早期左室重塑患者的左室GWI和GWE低于正常對(duì)照組，可能是由于缺血面積較大，心肌工作可有效檢測(cè)到更為彌漫性的代謝改變所致。梗死區(qū)大小是左心室重構(gòu)的一個(gè)眾所周知的決定因素。此外，在預(yù)測(cè)早期不良左心室重構(gòu)方面，罪犯血管區(qū)域的MWI優(yōu)于常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量。因此，MWI可能是指導(dǎo)STEMI患者隨訪和調(diào)整藥物治療以防止不良左心室重構(gòu)的有用工具。

2.4 心肌做功技術(shù)與心臟再同步化治療(cardiac resynchronization therapy，CRT)CRT是一種新的、非侵入性的方法，該方法是左室不同步收縮患者的重要治療措施，在心力衰竭和廣泛QRS波群患者的管理中發(fā)揮關(guān)鍵作用。盡管如此，接受CRT治療的患者中約有30%～40%對(duì)治療沒(méi)有適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)[14]，可能原因一：盡管存在廣泛的QRS，但沒(méi)有出現(xiàn)機(jī)械不同步；可能原因二：對(duì)左心室時(shí)間延遲的評(píng)估并不對(duì)應(yīng)于衰竭左心室殘存心肌收縮能力的程度。Galli等[15]對(duì)97例有癥狀性心力衰竭患者接受CRT植入術(shù)，在CRT術(shù)后隨訪6個(gè)月時(shí)發(fā)現(xiàn)63例(65%)患者對(duì)CRT有反應(yīng)。CRT應(yīng)答者的GCW顯著增加。多因素分析顯示，GCW >1057 mmHg%(OR14.69，P=0.005)是CRT陽(yáng)性反應(yīng)的有意義的預(yù)測(cè)因素。并且GCW與CRT誘導(dǎo)的心肌重構(gòu)相關(guān)(r=-0.55，P<0.0001)，與非缺血性患者(r=0.65，P<0.001)相關(guān)。GCW <1057 mmHg%可識(shí)別85%的無(wú)反應(yīng)者，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為88%。該研究說(shuō)明在CRT候選患者中，GCW的量是CRT反應(yīng)的預(yù)測(cè)指標(biāo)，并與CRT后左室重構(gòu)的實(shí)體相關(guān)。此外，Vecera等[14]對(duì)21例接受CRT治療的患者在治療前和治療后(8±3)個(gè)月的研究中，間隔無(wú)效功和室壁運(yùn)動(dòng)積分指數(shù)(WMSI)是收縮末期容量降低的唯一有意義的預(yù)測(cè)因素。說(shuō)明間隔無(wú)效功聯(lián)合室壁運(yùn)動(dòng)積分指數(shù)是CRT反應(yīng)的有力預(yù)測(cè)因素。上述研究表明多個(gè)參數(shù)相結(jié)合可能是選擇CRT候選者的有用工具。

3 心肌做功技術(shù)的局限性與展望

3.1 心肌做功技術(shù)的局限性心肌做功技術(shù)依賴于斑點(diǎn)追蹤超聲心動(dòng)圖的應(yīng)變率，斑點(diǎn)追蹤超聲心動(dòng)圖的應(yīng)變依賴于圖像質(zhì)量，以便能夠準(zhǔn)確地跟蹤幀與幀之間的斑點(diǎn)。因此，相對(duì)較低的時(shí)間分辨率可能是一個(gè)限制。通過(guò)袖帶測(cè)量動(dòng)脈的收縮壓作為左心室收縮壓，其被用作力的替代物，使用壓力作為力的替代物可能對(duì)結(jié)果有影響。對(duì)于有瓣膜病變或梗阻性外周血管病變的患者，如主動(dòng)脈瓣狹窄，瓣膜上方的壓力梯度將使周圍動(dòng)脈收縮壓作為L(zhǎng)V峰值壓力的估計(jì)值無(wú)效，肱動(dòng)脈收縮壓與真實(shí)左室壓力之間誤差較大，因此，在這些患者中，使用估計(jì)值的非侵入性壓力是不適用的。將左心室壓力應(yīng)變環(huán)面積與心肌做功進(jìn)行比較，將左心室壓力應(yīng)變環(huán)面積作為指標(biāo)，心肌做功沒(méi)有考慮曲率半徑變化和室壁厚度對(duì)做功的影響。然而，對(duì)于心臟的微小變化來(lái)說(shuō)，缺乏真正的LV壓力是一個(gè)限制。通過(guò)納入動(dòng)脈血壓計(jì)的數(shù)據(jù)，以及使用針對(duì)不同患者群體的特定的參考曲線，估計(jì)的LV壓力曲線的準(zhǔn)確性可能會(huì)提高。目前，尚缺少中國(guó)人心肌做功各項(xiàng)指標(biāo)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步探索。

3.2 展望無(wú)創(chuàng)性心肌做功計(jì)算的引入，為臨床評(píng)價(jià)心肌功能增加了一個(gè)新的維度。在日常心臟病學(xué)中，我們一直意識(shí)到負(fù)荷依賴性，但無(wú)法在測(cè)量中客觀解釋它。該工作方法代表了一種將負(fù)荷條件納入心功能評(píng)估的方法。如果這真的是一種范式轉(zhuǎn)變，還有待觀察，但基本的血液動(dòng)力學(xué)原理現(xiàn)在可以以一種新的方式應(yīng)用到臨床實(shí)踐中。

綜上所述，利用MW技術(shù)可早期、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確地評(píng)估部分心臟疾病患者左心室收縮功能變化，為臨床診斷及隨訪提供參考。