四維自動(dòng)左房定量技術(shù)評(píng)價(jià)肥厚型心肌病患者左心房功能的價(jià)值

孫雪桐，段會(huì)參，武麗娜，秦俊昌，韓戰(zhàn)營(yíng)，李剛，張瑞芳

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院 a.心血管內(nèi)科;b.超聲科，河南 鄭州 450000)

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)是一種常見的遺傳性心肌病，具有不同的臨床和表型異質(zhì)性特征，基于血流動(dòng)力學(xué)受肥厚心肌的影響不同，可將HCM分為梗阻性和非梗阻性2個(gè)亞型[1]。其主要病理特征為心肌肥厚、間質(zhì)纖維化、微血管功能障礙等[2]。隨著疾病的發(fā)展，患者左室充盈更加受限，左心房發(fā)生重構(gòu)，最終致左心功能障礙。臨床研究顯示，左房增大和左房功能降低是HCM患者發(fā)生心房顫動(dòng)、卒中等的重要影響因素，且左房功能障礙是早期診斷心力衰竭的重要預(yù)測(cè)因素[3]。因此，早期監(jiān)測(cè)和評(píng)估左房容積和功能可以為HCM患者危險(xiǎn)分層及其預(yù)后預(yù)測(cè)提供重要臨床參考價(jià)值。四維自動(dòng)左房定量(four-dimensional automatic left atrial quantitation，4D Auto LAQ)技術(shù)是一種新型無創(chuàng)評(píng)估左房功能的方法，可以不依賴角度實(shí)時(shí)獲得左房立體結(jié)構(gòu)并定量評(píng)估左房容積和功能，其準(zhǔn)確性及敏感性均優(yōu)于以往二維超聲及三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)等對(duì)左房功能的評(píng)估[4]。本研究旨在應(yīng)用4D Auto LAQ技術(shù)評(píng)價(jià)比較梗阻性、非梗阻性HCM患者左房功能變化，早期評(píng)估患者左房功能受損程度并探討左房與左室重構(gòu)發(fā)生的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2021年3—12月于鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院就診的40例HCM患者為HCM組，參考心臟超聲顯示血流動(dòng)力學(xué)情況，將其分為梗阻性(n=20)和非梗阻性(n=20)。梗阻性HCM組，男11例，女9例，年齡22～77歲，平均(51.75±14.31)歲；非梗阻性HCM組，男12例，女8例，年齡18～71歲，平均(43.80±14.63)歲。選取同期心電圖、超聲心動(dòng)圖等檢查結(jié)果均正常的20例健康志愿者為對(duì)照組，男10例，女10例，年齡26～65歲，平均(45.95±11.84)歲。本研究已通過醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(倫理號(hào)：2021-KY-0179)。所有研究對(duì)象均簽署知情同意書。

1.2 納入及排除標(biāo)準(zhǔn)(1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合HCM診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]，超聲心動(dòng)圖測(cè)量的左室某節(jié)段或多節(jié)段的不能完全由負(fù)荷增加解釋的室壁厚度≥15 mm，HCM患者一級(jí)親屬某節(jié)段或多節(jié)段的不能完全由負(fù)荷增加解釋的左室室壁厚度≥13 mm，并排除了導(dǎo)致心臟負(fù)荷增加的其他病變，根據(jù)超聲心動(dòng)圖檢查時(shí)測(cè)定的左心室流出道與主動(dòng)脈峰值壓力階差(left ventricular outflow tract gradient，LVOTG)≥30 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)確定為梗阻性HCM，安靜及負(fù)荷時(shí)LVOTG均<30 mmHg確定為非梗阻性HCM；②年齡≥18歲。(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①因高血壓、主動(dòng)脈瓣狹窄等疾病引起的左室壁肥厚；②長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)所致的室壁肥厚；③圖像不清，或既往接受過其他外科手術(shù)治療。

1.3 檢查方法

1.3.1二維超聲心動(dòng)圖及四維圖像采集 (1)儀器：使用GE vivid E95超聲診斷儀，4Vc矩陣容積探頭，選擇EchoPAC 203分析軟件進(jìn)行圖像在機(jī)分析。(2)圖像采集：入選者采取左側(cè)臥位或平臥位，常規(guī)二維超聲檢查測(cè)量左室收縮末期左房前后徑(left atrial diameter，LAD)、左室舒張末期內(nèi)徑(left ventricular end diastolic diameter，LVEDD)、左室舒張末期室間隔厚度(interventricular septal thickness，IVST)和左室后壁厚度(left ventricular posterior wall thickness，LVPWT)。采用心尖四腔切面脈沖多普勒記錄二尖瓣口前向血流頻譜，測(cè)量舒張?jiān)缙诙獍昕缒ぱ魉俣?mitral E wave velocities，E)、舒張晚期二尖瓣跨瓣血流速度(mitral A wave velocities，A)及二者比值(E/A ratio，E/A)，采用彩色多普勒超聲測(cè)量二尖瓣反流面積(mitral regurgitation，MR)。于心尖四腔心切面，啟動(dòng)“Full volume”鍵，采集左房四維圖像。

1.3.2圖像處理方法 調(diào)取4D圖像，選擇“4D LAQ”模式，在二尖瓣環(huán)中點(diǎn)和左房頂心內(nèi)膜上各取1個(gè)點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)勾畫顯示左房心內(nèi)膜輪廓，對(duì)其局部進(jìn)行人工調(diào)整，使之與邊界貼合，軟件將自動(dòng)生成左房整體的容積-時(shí)間曲線，分析獲得左房最大容積(left atrial maximum volume，LAVmax)、左房最小容積(left atrial minimum volume，LAVmin)、左房收縮前容積(left atrial presystolic volume，LAVpre)。同時(shí)測(cè)得左房?jī)?chǔ)備期縱向應(yīng)變(left atrial reservoir longitudinal strain，LASr)、左房通道期縱向應(yīng)變(left atrial conduit longitudinal strain，LAScd)、左房收縮期縱向應(yīng)變(left atrial contraction longitudinal strains，LASct)、左房?jī)?chǔ)備期圓周應(yīng)變(left atrial reservoir circumferential strain，LASr-c)、左房通道期圓周應(yīng)變(left atrial conduit circumferential strain，LAScd-c)和左房收縮期圓周應(yīng)變(left atrial contraction circumferential strains，LASct-c)；以同樣操作在左室心內(nèi)膜上測(cè)得左室整體縱向應(yīng)變(left ventricular global longitudinal strain，LVGLS)、左室整體周向應(yīng)變(left ventricular global circumferential strain，LVGCS)。經(jīng)體表面積標(biāo)化后，計(jì)算左房容積指數(shù)(left atrial volume index，LAVI)。計(jì)算左房功能相關(guān)參數(shù)：左房總排空分?jǐn)?shù)(left atrial total ejection fraction LAtEF)為L(zhǎng)AVmax與LAVmin差值占LAVmax的百分比，左房被動(dòng)排空分?jǐn)?shù)(left atrial passive ejection fraction，LApEF)為L(zhǎng)AVmax與LAVpre差值占LAVmax的百分比，左房主動(dòng)排空分?jǐn)?shù)(left atrial active ejection fraction，LAaEF)為L(zhǎng)AVpre與LAVmin差值占LAVpre的百分比。見圖1。

LAVmax為左房最大容積；LAVmin為左房最小容積；LAVpre為左房收縮前容積；LAVI為左房容積指數(shù)；LAEV為左房排空容積；LAEF為左房射血分?jǐn)?shù)；LASr為左房?jī)?chǔ)備期縱向應(yīng)變；LASr-c為左房?jī)?chǔ)備期圓周應(yīng)變；LAScd為左房管道期縱向應(yīng)變；LAScd-c為左房管道期圓周應(yīng)變；LASct為左房收縮期縱向應(yīng)變；LASct-c為左房收縮期圓周應(yīng)變。圖1 4D Auto LAQ技術(shù)分析左房示意圖

2 結(jié)果

2.1 一般資料梗阻性HCM組、非梗阻性HCM組與對(duì)照組各組間性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)、體表面積、心率、收縮壓和舒張壓差異比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 梗阻性HCM組、非梗阻性HCM組與對(duì)照組一般資料比較

2.2 二維超聲心動(dòng)圖參數(shù)與對(duì)照組比較，梗阻性HCM組和非梗阻性HCM組LAD、IVST、LVPWT均增大，LVEDD均減小；與對(duì)照組比較，梗阻性HCM組MR增大，E/A減?。慌c非梗阻性HCM組比較，梗阻性HCM組LAD、IVST、MR增大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 梗阻性HCM組、非梗阻性HCM組與對(duì)照組二維超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較

2.3 4D Auto LAQ 參數(shù)與對(duì)照組比較，梗阻性HCM組和非梗阻性HCM組LAVmax、LAVmin、LAVpre、LAVI均增大，LASr、LASr-c、LAScd-c、LAtEF、LApEF及LVGLS均降低(P<0.05)；與非梗阻性HCM組比較，梗阻性HCM組LAVmax、LAVmin、LAVpre、LAVI 增大，LAScd降低(P<0.05)；3組LVGCS比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

表3 梗阻性HCM組、非梗阻性HCM組與對(duì)照組4D Auto LAQ參數(shù)比較

2.4 相關(guān)性分析梗阻性HCM組LVGLS與LASr、LAScd、LAScd-c、LASct均呈正相關(guān)(P<0.05)；LAVI與LAScd、LAScd-c、LASct、LAaEF均呈負(fù)相關(guān)(P<0.05)。非梗阻性HCM組LVGLS與LASr、LASr-c、LAScd、LASct均呈正相關(guān)(P<0.05)；LAVI與LAScd、LAScd-c均呈負(fù)相關(guān)(P<0.05)。兩組中，LASr與LVGLS均有較強(qiáng)相關(guān)性(P<0.01)，LAScd與LAVI均有中等程度的相關(guān)性(P<0.05)。見表4。

表4 梗阻性HCM組、非梗阻性HCM組4D Auto LAQ參數(shù)的相關(guān)性

2.5 診斷效能繪制ROC曲線，判斷4D Auto LAQ參數(shù)對(duì)HCM患者的診斷價(jià)值，其中LASr指標(biāo)的診斷效能最好。見表5。

表5 4D Auto LAQ參數(shù)診斷效能

2.6 4D Auto LAQ參數(shù)重復(fù)性檢驗(yàn)隨機(jī)選擇其中15例受試者，分別進(jìn)行觀察者內(nèi)和觀察者間重復(fù)性檢驗(yàn)，測(cè)量4D Auto LAQ參數(shù)(LASr、LASr-c、LAScd、LAScd-c、LASct、LASct-c)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)均具有良好的重復(fù)性，LASr、LASr-c、LAScd、LAScd-c、LASct、LASct-c的組內(nèi)相關(guān)性分別為0.905、0.951、0.880、0.893、0.884、0.879，組間相關(guān)性分別為0.860、0.917、0.811、0.828、0.865、0.841，ICC均>0.75，P<0.05。見表6。

表6 4D Auto LAQ參數(shù)重復(fù)性檢驗(yàn)

3 討論

HCM是一種臨床常見的原發(fā)性心肌病，以心室壁非對(duì)稱性肥厚為主要特點(diǎn)，可累及左右房室，對(duì)左室、左房均有不同程度的影響[6]?；颊咦笮氖倚募》蚀蟛⑿募±w維化，室壁硬度增加，左室舒張功能受損；隨著HCM病情進(jìn)展，左心房需主動(dòng)泵血入左心室以維持較為正常的左心室舒張末期容積，代償性增加左房收縮做功致使左房容積增加，終致不可逆性左房重構(gòu)，表現(xiàn)為左心房擴(kuò)張、收縮及舒張功能下降，嚴(yán)重影響疾病預(yù)后。鑒于左房壁薄、心肌纖維較短，對(duì)壓力和容量負(fù)荷的耐受力均較弱，其結(jié)構(gòu)和功能的異常改變常早于左室，可以更敏感地反映心功能的受損程度，因此直接評(píng)估HCM左房結(jié)構(gòu)及功能改變對(duì)于HCM臨床治療決策、療效監(jiān)測(cè)、預(yù)后評(píng)估均具有臨床應(yīng)用價(jià)值。研究表明，左心房的大小及功能相關(guān)參數(shù)和HCM患者心房顫動(dòng)、左室舒張功能障礙及心力衰竭等的發(fā)生密切相關(guān)[7-9]。二維超聲心動(dòng)圖可通過血流動(dòng)力學(xué)變化等間接反映左房功能，但不能直接評(píng)估左心房心肌功能變化。由于對(duì)空間的依賴性，三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)會(huì)出現(xiàn)平面斑點(diǎn)追蹤丟失而致測(cè)量結(jié)果誤差較大。而4D Auto LAQ技術(shù)建立在全容積成像的基礎(chǔ)上，在全心動(dòng)周期中實(shí)時(shí)追蹤左房?jī)?nèi)膜獲取左房形態(tài)及長(zhǎng)軸和圓周方向的形變，同時(shí)增加應(yīng)變參數(shù)反映左房不同時(shí)相功能，其敏感性較高。因此，使用4D Auto LAQ技術(shù)及早發(fā)現(xiàn)左心房結(jié)構(gòu)及功能改變并定量評(píng)價(jià)左房重構(gòu)程度，對(duì)預(yù)防HCM患者不良事件的發(fā)生、評(píng)估預(yù)后具有重要的臨床意義。

心房結(jié)構(gòu)和功能的改變與心房顫動(dòng)等心律失常、心臟不良事件之間均具有密切相關(guān)性，左房增大是心臟舒張功能障礙加重的結(jié)果，是心房重構(gòu)的重要特征，應(yīng)變率普遍降低是HCM患者收縮功能受損的重要提示。本研究結(jié)果顯示，梗阻性HCM組和非梗阻性HCM組LAD、LAVmax、LAVmin、LAVpre、LAVI均較對(duì)照組增大，LASr、LASr-c、LAtEF均較對(duì)照組降低。反映HCM致心肌細(xì)胞肥大，并激活心肌成纖維細(xì)胞引起間質(zhì)膠原纖維合成增加。不斷加重的心肌纖維化增加心肌僵硬度，致房室順應(yīng)性及形變能力下降。充盈壓不斷增高的心室腔舒張末期容積減小，由心房流入心室的血液減少，導(dǎo)致心房容量負(fù)荷增加、容積擴(kuò)大、儲(chǔ)器功能降低。此外，本研究結(jié)果顯示，與健康人群相比，非梗阻性HCM組LAScd-c、LApEF降低，梗阻性HCM組LAScd、LAScd-c、LApEF、LASct、LASct-c、LAaEF均降低。反映兩組HCM患者均出現(xiàn)左心房管道功能和被動(dòng)射血能力受損。左心房導(dǎo)管功能障礙與左心室順應(yīng)性受損密切相關(guān)，左心室順應(yīng)性受損是由左心室壁明顯增厚引起的，其中常包含心肌纖維化區(qū)域。本研究通過檢測(cè)左房?jī)?chǔ)層和管道功能障礙進(jìn)一步驗(yàn)證了之前的研究[10]。HCM致左室心肌松弛受損和舒張功能減弱，左室舒張?jiān)缙诔槲档?，病程早期左心房泵功能和主?dòng)射血能力代償性增加；伴隨左室流出道梗阻及病程的進(jìn)展，左室充盈壓長(zhǎng)期持續(xù)增高至超出Frank-Starling代償機(jī)制，最終致左房輔泵功能失代償性降低[11]。本研究中兩組HCM患者左房?jī)?chǔ)器、管道功能障礙同時(shí)存在，而左房泵功能不一致，這可能是非梗阻性HCM組左房擴(kuò)大及左室收縮功能障礙的程度較輕，且無左室流出道梗阻，與既往的研究結(jié)果[12]相同。

本研究結(jié)果顯示，與非梗阻性HCM組比較，梗阻性HCM組LAVmax、LAVmin、LAVpre、LAVI增大，梗阻性HCM較非梗阻性HCM左房容積擴(kuò)張，而左房功能下降更為顯著。左室流出道梗阻是HCM患者癥狀惡化、心功能不全和猝死的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，與梗阻性HCM相比，非梗阻性HCM患者發(fā)生心源性死亡、心功能分級(jí)惡化等不良事件的概率降低[13-14]。梗阻性HCM合并有左室流出道狹窄，包括左室舒張末期在內(nèi)的多個(gè)時(shí)相左心室腔內(nèi)壓力較非梗阻性HCM增高，左心房后負(fù)荷增加；且二尖瓣前葉收縮期前向運(yùn)動(dòng)致二尖瓣反流加重左心房的前負(fù)荷。前后負(fù)荷雙重增加導(dǎo)致左心房結(jié)構(gòu)及功能受損更嚴(yán)重，梗阻性HCM發(fā)生左心房不良重構(gòu)概率升高。雖然非梗阻性HCM致左心房重構(gòu)程度輕于梗阻性HCM，但非梗阻性HCM預(yù)后并不比前者樂觀。由于亞臨床期非梗阻性HCM心肌舒張和收縮早期功能障礙已存在，非梗阻性HCM出現(xiàn)心房顫動(dòng)繼發(fā)血栓栓塞、心血管不良事件風(fēng)險(xiǎn)仍較高。采用4D Auto LAQ早期監(jiān)測(cè)非梗阻性HCM左房大小及功能改變程度可能更有利于對(duì)患者進(jìn)行危險(xiǎn)分層及臨床治療決策的制定。

本研究以4D Auto LAQ各參數(shù)評(píng)估HCM左心房重構(gòu)程度，借助ROC曲線分析發(fā)現(xiàn)，左房縱向應(yīng)變中LASr的AUC最大，LASr的診斷準(zhǔn)確度最高，此結(jié)果與Siam-Tsieu等[15]的研究結(jié)論頗為一致。左房功能與左室功能在整個(gè)心動(dòng)周期中緊密相關(guān)，左心房的解剖結(jié)構(gòu)和機(jī)械力學(xué)功能是維持左心室功能的關(guān)鍵。本研究對(duì)左房功能參數(shù)與左室功能參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)梗阻性、非梗阻性HCM患者左房管道期應(yīng)變LAScd、LAScd-c與LAVI存在一定關(guān)聯(lián)性，梗阻性HCM組和非梗阻性HCM組LVGLS與LASr、LAScd、LASct均具有相關(guān)性，且其中LASr與左心室縱向收縮的相關(guān)性較強(qiáng)，說明左室收縮功能影響左房舒張和順應(yīng)性，而左心房導(dǎo)管功能對(duì)應(yīng)于左心室早期充盈和舒張，受到左心室順應(yīng)性和左心房順應(yīng)性的共同影響，這與先前的研究結(jié)果[16]相符。提示左房重構(gòu)與臨床較為關(guān)注的HCM致左室重構(gòu)同時(shí)存在，LASr可作為一個(gè)較為有效的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

本研究結(jié)論有以下兩點(diǎn)局限：(1)樣本量偏小，需進(jìn)一步在更大的HCM群體中進(jìn)行研究隨訪證實(shí)結(jié)論穩(wěn)健性；(2)4D Auto LAQ雖然不受心肌運(yùn)動(dòng)方向的限制，可實(shí)時(shí)追蹤心臟三維空間內(nèi)的局部及整體心肌形變，但其圖像幀頻及角度均受到技術(shù)限制，圖像分辨率與傳統(tǒng)二維圖像存在差距，對(duì)心室內(nèi)膜顯示不清者無法追蹤分析。

綜上所述，4D Auto LAQ技術(shù)客觀、定量檢測(cè)HCM左房結(jié)構(gòu)及功能變化，發(fā)現(xiàn)HCM人群存在以左房結(jié)構(gòu)及功能受損為特征的左房重構(gòu)，且以梗阻性為主，并與左室重構(gòu)存在相關(guān)性。4D Auto LAQ所得左房重構(gòu)相關(guān)參數(shù)使得HCM心功能受損程度評(píng)估更為全面，可行性及可重復(fù)性均較好，在指導(dǎo)HCM臨床治療決策、評(píng)估預(yù)后方面具有一定的臨床價(jià)值。