壓力-應(yīng)變環(huán)評(píng)價(jià)非梗阻性肥厚型心肌病早期左室收縮功能障礙的價(jià)值

張瑞芳，戴思露，段會(huì)參，王紅鵠，武麗娜，杜江川，郭瑋濤，宋新浩，孔祥東，安金斗

1)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科 鄭州 450052 2)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院遺傳與產(chǎn)前診斷中心 鄭州 450052 3)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院小兒內(nèi)科 鄭州 450052

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)是一種以非對(duì)稱性左心室壁肥厚為基本特征的常染色體顯性遺傳病[1]，病情進(jìn)展會(huì)進(jìn)一步發(fā)生頑固性心力衰竭、心源性猝死等惡性心血管事件[2-3]。HCM患者左室收縮功能障礙的早期檢出有助于指導(dǎo)臨床盡早采取措施預(yù)防心血管不良事件的發(fā)生。

斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)(speckle tracking imaging，STI)衍生出的縱向應(yīng)變參數(shù)是評(píng)估左室整體及各節(jié)段心肌功能的敏感指標(biāo)[4-5]，但是應(yīng)變參數(shù)具有后負(fù)荷依賴性，后負(fù)荷增加會(huì)導(dǎo)致應(yīng)變降低，降低左室收縮功能評(píng)估的準(zhǔn)確性。壓力-應(yīng)變環(huán)(pressure-strain loop，PSL)是基于STI，結(jié)合心肌應(yīng)變和后負(fù)荷獲得的一種無創(chuàng)定量評(píng)價(jià)心肌做功的方法，可減小心肌后負(fù)荷對(duì)心肌應(yīng)變的影響[6-8]。本研究旨在應(yīng)用PSL評(píng)估非梗阻性HCM患者左室心肌整體和局部做功變化，為臨床診治提供客觀依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象選取2020年9月至2021年4月在鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院就診的非梗阻性HCM患者32例(HCM組),其中男17例,女15例,年齡21～76(47.1±12.9)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①根據(jù)《2014年歐洲心臟病學(xué)會(huì)肥厚型心肌病診斷與治療指南》[9]確診，即臨床上不能解釋的左室某一或多個(gè)節(jié)段室壁厚度≥15 mm且靜息及激發(fā)狀態(tài)下左室流出道壓差<30 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)。②左室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction,LVEF)>50%。排除標(biāo)準(zhǔn)：①其他類型心肌病。②合并高血壓、糖尿病、冠心病、風(fēng)濕性心臟病、嚴(yán)重瓣膜病等影響心肌功能的疾病。③圖像質(zhì)量差，無法獲取可靠心肌做功參數(shù)。選取同期年齡匹配的32例體檢健康者作為正常對(duì)照。所有研究對(duì)象均簽署知情同意書。

1.2 檢測(cè)方法采用GE Vivid E95超聲診斷儀，M5Sc、4Vc探頭，頻率分別為1.5～4.6 MHz、1.0～5.0 MHz，配有EchoPac203圖像分析工作站。

收集受檢者年齡、性別、體表面積(body surface area,BSA)、肱動(dòng)脈收縮壓、肱動(dòng)脈舒張壓等臨床資料。受檢者均接受經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖檢查，舒張末期測(cè)量室間隔厚度(interventricular septal thickness,IVST)、左室后壁厚度(left ventricular posterior wall thickness,LVPWT)；Simpson法測(cè)量LVEF；多普勒超聲獲取二尖瓣口前向舒張?jiān)缙谘鱁峰速度(E)、舒張晚期血流A峰速度(A)、二尖瓣環(huán)舒張?jiān)缙诜逯邓俣?e′),并計(jì)算E/A、E/e′比值。

左室心肌做功數(shù)據(jù)的分析：采集標(biāo)準(zhǔn)心尖四腔心、三腔心、兩腔心切面連續(xù)3個(gè)以上心動(dòng)周期動(dòng)態(tài)圖像，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入EchoPac203圖像分析工作站，進(jìn)入AFI分析模式，系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建感興趣區(qū)，動(dòng)態(tài)觀察追蹤效果，若對(duì)自動(dòng)描記區(qū)域不滿意，可手動(dòng)調(diào)整；輸入所測(cè)得的肱動(dòng)脈收縮壓和舒張壓，根據(jù)二尖瓣和主動(dòng)脈瓣的打開和關(guān)閉來調(diào)整左室射血和等容期持續(xù)時(shí)間，使用專有軟件(EchoPac203)構(gòu)建無創(chuàng)性左室壓力-應(yīng)變曲線，從而得出整體做功指數(shù)(global work index，GWI)、整體有效功(global constructive work,GCW)、整體做功效率(global work efficiency,GWE)、整體無用功(global wasted work,GWW)以及各節(jié)段做功指數(shù)。

左室縱向應(yīng)變分析：選取左室全容積動(dòng)態(tài)圖像(20～30幀/s)，進(jìn)入“Volume-4D LVQ”模式，系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建感興趣區(qū)，動(dòng)態(tài)觀察追蹤效果，依次獲得左室舒張末期容積(left ventricular end diastolic volume,LVEDV)、左室收縮末期容積(left ventricular end systolic volume,LVESV)、左室質(zhì)量指數(shù)(left ventricular mass index,LVMI)，并自動(dòng)計(jì)算出左室整體縱向應(yīng)變(global longitudinal strain,GLS)及17節(jié)段縱向應(yīng)變。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般資料和超聲指標(biāo)比較與正常對(duì)照組相比，HCM組IVST、LVPWT、LVMI、E/e′、GWW增加，LVEDV、LVESV、GLS、GWI、GCW、GWE減少(P均<0.05)，但兩組年齡、舒張壓、收縮壓、BSA、LVEF、E/A差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05),見表1。

表1 兩組間一般資料和超聲指標(biāo)比較

2.2 兩組間左室心肌各節(jié)段縱向應(yīng)變比較除心尖段外，HCM組左室心肌各節(jié)段縱向應(yīng)變的絕對(duì)值均較正常對(duì)照組降低(P均<0.05)，見表2。

表2 兩組間心肌節(jié)段縱向應(yīng)變比較 %

2.3 兩組間左室心肌各節(jié)段心肌做功指數(shù)比較與正常對(duì)照組相比，HCM組(除心尖段外)心肌各節(jié)段心肌做功指數(shù)降低(P均<0.05),見表3。

表3 兩組間心肌節(jié)段做功指數(shù)比較 mmHg%

2.4 相關(guān)性分析HCM組GLS與GWI、GCW、GWE呈正相關(guān)(r=0.890、0.828、0.785，P<0.01)，與GWW呈負(fù)相關(guān)(r=-0.668，P=0.006)；左室心肌各節(jié)段縱向應(yīng)變與心肌做功指數(shù)之間具有良好的相關(guān)性(r值范圍為0.649～0.928，P均<0.05),見表4。

表4 HCM組左室心肌各節(jié)段 縱向應(yīng)變與心肌做功指數(shù)的相關(guān)性

3 討論

PSL是基于二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)通過實(shí)時(shí)描記心臟收縮和舒張期左室壓力與心肌節(jié)段應(yīng)變之間的變化關(guān)系，獲得從二尖瓣關(guān)閉至開放沿逆時(shí)針方向形成的閉環(huán)，該閉環(huán)的面積代表心肌做功總和，即GWI。收縮期心肌縮短和等容舒張期心肌伸長所做功的和為GCW，收縮期心肌延長和等容舒張期心肌縮短所做功的總和為GWW，GWE為GCW/(GWW+GCW)[10-11]。在沒有左室流出道梗阻的情況下，整個(gè)心動(dòng)周期中左心室腔內(nèi)壓力主要作用于心內(nèi)膜下心肌，引起其縮短產(chǎn)生縱向形變。PSL利用應(yīng)變曲線的積分獲得節(jié)段心肌縱向應(yīng)變率并與瞬時(shí)左室腔壓力相乘，獲取瞬時(shí)功率，該功率隨時(shí)間進(jìn)行積分便可得到做功隨時(shí)間變化的曲線。因此，PSL將血壓和左室應(yīng)變相結(jié)合而得到一組做功參數(shù)，通過評(píng)估心肌損傷的程度來定量左心室功能，不僅可以衡量心肌形變能力，而且能反映整體和區(qū)域心肌氧消耗和代謝[7,12]，有可能為非梗阻性HCM患者整體及局部心肌功能障礙的早期檢測(cè)及預(yù)后評(píng)估提供一種較準(zhǔn)確的方法。

有研究[13]表明，盡管HCM患者已經(jīng)出現(xiàn)不同程度心肌受損，但反映心肌整體收縮功能的LVEF早期仍可保持正常水平，本研究結(jié)果和報(bào)道一致，可能是由于早期心臟扭轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)代償性增強(qiáng)。HCM組IVST、LVPWT、LVMI較正常對(duì)照組增加，LVEDV、LVESV降低，與HCM心肌細(xì)胞肥大、室壁肥厚、心肌質(zhì)量增加的病理解剖特征相符合。由于HCM在早期常伴有舒張功能降低，隨著左心房及左室充盈壓不斷升高，舒張期二尖瓣口血流速度趨于正常，而二尖瓣環(huán)舒張速率較少受左心前負(fù)荷的影響，因此HCM組E/e′較正常對(duì)照組降低，但E/A無明顯差異，與文獻(xiàn)[15]報(bào)道一致。HCM常伴有冠狀動(dòng)脈內(nèi)膜及管壁增生，毛細(xì)血管密度減少，心肌灌注不足，加重呈縱向分布的心內(nèi)膜下心肌缺血，故而早期即出現(xiàn)心肌縱向收縮減低，表現(xiàn)為GLS減小[10]，本研究亦證實(shí)了這一點(diǎn)。此外，心肌細(xì)胞排列紊亂、變形、間質(zhì)纖維化等病理變化降低了心肌順應(yīng)性和收縮同步性，收縮期心肌縮短幅度減少，伸長幅度加大，因而不能有效促進(jìn)左心室血液的排出，明顯降低HCM患者左室心肌做功效率[7,15]，可表現(xiàn)為GWI、GCW、GWE減少，GWW增加。

本研究對(duì)非梗阻性HCM患者左室各節(jié)段局部心肌功能進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示，除心尖段外，HCM患者基底段與中間段縱向應(yīng)變、心肌做功較正常對(duì)照組均有不同程度下降，反映HCM患者心肌收縮功能受損呈區(qū)域性分布，基底段、中間段心肌做功受損明顯，而心尖段心肌做功無明顯變化。冠脈微循環(huán)障礙、氧化應(yīng)激、彌漫性心肌損傷導(dǎo)致心肌節(jié)段收縮不同步，引起不同節(jié)段縱向縮短能力不同程度下降，可能是HCM患者存在各節(jié)段心肌收縮功能受損且程度不同的原因之一。研究[16]表明，HCM心肌肥厚程度越重，肌原纖維排列方向的紊亂程度越重，應(yīng)變及應(yīng)變率降低越明顯。本研究中納入的研究對(duì)象以非對(duì)稱性肥厚為主，排除了心尖肥厚以及室壁均勻肥厚患者，因此室壁肥厚的不均勻性可能是導(dǎo)致心肌節(jié)段不同程度損傷的另一因素。該研究發(fā)現(xiàn)HCM患者心肌做功具有“心尖保留”特點(diǎn)，表現(xiàn)為心尖段縱向應(yīng)變和心肌做功較正常對(duì)照組無明顯變化，這可能與心尖部扭轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)代償性增強(qiáng)有關(guān)。旋轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可均衡左室跨壁壓力，減少心肌氧耗，從而代償性提高心肌工作效率，越靠近心尖部機(jī)械效益優(yōu)勢(shì)越明顯，這在以后的研究還需進(jìn)一步探討。

本研究中GLS與GWI、GCW、GWE呈正相關(guān)，與GWW呈負(fù)相關(guān)。心肌縱向形變能力降低、僵硬度增加,進(jìn)一步導(dǎo)致GWW增加,GCW和GWI減少,GWE減低，且各節(jié)段心肌做功與縱向應(yīng)變之間也具有良好的相關(guān)性(r值范圍為0.649～0.928)，各區(qū)域做功隨縱向應(yīng)變減低受損明顯，且兩種指標(biāo)反映的心肌受損部位、程度較為一致?？赡芤?yàn)镻SL、3D-STI均是基于斑點(diǎn)追蹤原理通過追蹤心肌組織位移軌跡反映復(fù)雜的心肌運(yùn)動(dòng)或心肌做功情況，但心肌運(yùn)動(dòng)位移還受到心腔內(nèi)壓力的影響，在整個(gè)心動(dòng)周期中PSL利用無創(chuàng)肱動(dòng)脈壓代替左心腔內(nèi)壓力得到應(yīng)變與壓力隨時(shí)間變化的函數(shù)積分，排除了后負(fù)荷對(duì)心肌形變的影響，可以成為有效衡量左室整體及局部心肌收縮能力受損的可靠方法。

綜上所述，PSL能夠有效評(píng)估非梗阻性HCM患者左室心肌整體及局部收縮功能。在HCM患者評(píng)估中引入左室心肌工作指標(biāo)有助于提高臨床對(duì)該類患者早期左室收縮功能障礙的認(rèn)識(shí)。此外，本研究尚存在一定的局限性，由于為單中心回顧性研究，研究人群在心功能水平、癥狀和疾病階段上存在異質(zhì)性；本研究采用肱動(dòng)脈收縮壓代表左室收縮壓可能不夠精確，但所有研究對(duì)象左室流出道血流不存在梗阻，且排除外周血管病變，無創(chuàng)評(píng)估心肌做功結(jié)果是可靠的；患者數(shù)量較少，需要大樣本研究進(jìn)一步驗(yàn)證。