应变率成像评价慢性肾脏病患者左心室收缩及舒张功能的研究

肖 芳 XIAO Fang

王 丰 WANG Feng

湖南省怀化市第一人民医院超声科湖南怀化 418000

2002年,美国肾脏病基金会肾脏病患者生存质量指导（kidney, disease outcome quality initiative, K/DOQI）专家组首次正式提出慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）的概念，随着研究的深入，发现各期CKD患者心血管疾病发病率均显著高于未患病人群[1,2]，预后较差。本研究通过超声心动图及应变率成像评价CKD患者左室收缩及舒张功能，以期较早地发现收缩及舒张功能减低患者。

1 资料与方法

1.1 研究对象 根据美国肾脏病基金会2002年CKD的诊断标准[3]，选取2008-12～2010-06在怀化市第一人民医院住院治疗的71例CKD 3～5期慢性肾脏病患者（其中CKD 3期23例、CKD 4期22例，CKD 5期26例），排除标准：曾经或正在接受透析、近期接受过输血或促红细胞生成素治疗、经过超声心动图等检查有明显左室失同步化、罹患恶性肿瘤或传染性疾病。71例患者中男性41例，女性30例；年龄22～80岁，平均52.1±11.6岁。选取同时在怀化市第一人民医院进行健康体检者20例，其中男性12例，女性8例；年龄25～63岁，平均（49.8±10.2）岁；经询问病史、体格检查、超声心动图、肝肾功能等检查排除肾脏及心血管疾病。

1.2 仪器与方法 使用Aloka α-7彩色多普勒超声诊断仪，心脏相控阵探头，频率2～5MHz，帧频≥70帧/s。患者取左侧卧位，开启同步心动图，首先常规检查心脏结构，标准左室长轴切面测量左房内径(left atrium, LAD)、左室舒张末期内径(left ventricular diastolic diameter, LVEDd)、室间隔厚度(interventricular septal diameter, IVSd)、左室后壁厚度(left ventricular posterior wall diameter, LVPWd)，心尖四腔心切面使用改良Simpson法测左室射血分 数（left ventricular ejection fraction, LVEF）， 然后使用脉冲多普勒测量二尖瓣膜口舒张早期及舒张晚期血流速度（E、A），计算两者比值（E/A）。在二尖瓣环水平后间隔、前间隔、前壁、侧壁、后壁及下壁部位，采用组织多普勒技术测量舒张早期峰值速度（Em），计算二尖瓣舒张早期血流速度与上述6个节段平均舒张早期峰值速度之比（E/Em）。根据Devereux公式计算出左室心肌质量指数(left ventricular mass index, LVMI)、相对室壁厚度(relative wall thickness, RWT)：左室质量（left ventricular mass,LVM）＝1.04×[(LVEDd+IVSd+LVPWd)3－LVEDd3]－13.6，体表面积（body surface area, BSA）＝ 0.006×身高（cm）＋0.0128× 体重（kg），LVMI（g/m2）＝LVM/BSA，RWT＝(IVSd＋LVPWd)/LVEDd。最后在应变率成像条件下采集心尖左室长轴、心尖二腔和心尖四腔切面5个心动周期动态图像，将感兴趣区置于后间隔、前间隔、前壁、侧壁、后壁及下壁基底部心肌上，避开心内膜及心外膜的干扰，记录不同节段收缩期应变率（strain rate in systole, SRs）、舒张早期应变率（SRe）和舒张晚期应变率（SRa），计算各节段平均舒张早期应变率与舒张晚期应变率比值（SRe/SRa）。常规超声心动图判断左室收缩功能减低的标准为LVEF＜50%，左室舒张功能减低的标准为E/A＜1或＞2，E/Em＞15亦认为舒张功能减低。应变率成像的判断标准参考有关文献[4,5]，定义各节段平均SRs＜0.99s-1为收缩功能减低，各节段平均SRe/SRa＜1.1为舒张功能减低。

2 结果

2.1 慢性肾脏病组与对照组常规超声心动图特点（表1） CKD 3～5期LAD、LVEDd较对照组增大，CKD 5期较CKD 3期和4期增大（P＜0.05）。CKD 4期及5期EF较对照组减低，且与CKD 3期比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。IVSd及LVPWd、LVMI指数随分期提高均增加（P＜0.05），CKD患者RWT较对照组厚（P＜0.05），但组间差异无统计学意义（P＞0.05）。脉冲多普勒检查CKD 4期及5期E/A小于对照组，CKD 5期E/A小于CKD 3期（P＜0.05），各组E值差异无统计学意义（P＞0.05），CKD 4期及5期A值较对照组增高（P＜0.05）。组织多普勒检查CKD 3期E/Em与对照组比较，差异无统计学意义（P＞0.05），CKD 4期及CKD 5期E/Em均明显大于对照组，CKD 5期E/Em较CKD 3期及4期增大（P＜0.05）。

2.2 慢性肾脏病组与对照组基底部各节段心肌应变率特点（表2） CKD 5期SRe/SRa低于对照组（P＜0.05）。CKD 3期 SRs、SRe、SRa等指标与对照组比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。CKD 4期各节段SRs及SRe低于对照组，各节段SRs低于CKD 3期（P＜0.05），SRa与对照组比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。CKD 5期各节段SRs低于对照组及CKD 3期组，除后间隔及前间隔外，其余节段SRs低于CKD 4期组，各节段SRe均低于对照组、CKD 3期和CKD 4期，各节段SRa低于对照组及CKD 3期组（P＜0.05）。

2.3 常规超声心动图和应变率成像对左室收缩及舒张功能减低的检出情况 常规超声心动图在对照组、CKD 3期、CKD 4期及CKD 5期患者收缩功能减低检出率分别为 0%（0/20）、0%（0/23）、9.1%（2/22）、46.1%（12/26）；舒张功能减低检出率分别为5.0%（1/20）、21.7%（5/23）、36.4%（8/22）、50.0%（13/26）。应变率成像在对照组、CKD 3期、CKD 4期及CKD 5期患者收缩功能减低检出率分别为0%（0/20）、13.0%（3/23）、36.4%（8/22）、57.7%（15/26）；舒张功能减低检出率分别为5.0%（1/20）、47.8%（11/23）、54.5%（12/22）、80.7%（21/26）。

表1 慢性肾脏病组与对照组常规超声心动图测值比较(±s)

表1 慢性肾脏病组与对照组常规超声心动图测值比较(±s)

注：（1）与对照组比较，P＜0.05；（2）与CKD 3期比较，P＜0.05；（3）与CKD 4期比较，P＜0.05。LAD. 左房内径；LVEDd. 左室舒张末期内径；LVEF. 左室射血分数；IVSd. 室间隔厚度；LVPWd. 左室后壁厚度；LVMI. 左室心肌质量指数；RWT. 相对室壁厚度；E. 二尖瓣膜口舒张早期血流速度；A. 二尖瓣膜口舒张晚期血流速度；Em. 组织多普勒二尖瓣水平室壁平均舒张早期峰值速度

对照组 慢性肾脏病组CKD 3期 CKD 4期 CKD 5期例数 20 23 22 26 LAD（mm） 29.4±2.3 31.3±2.5（1） 33.4±5.4（1） 36.7±5.6（1）（2）（3）LVEDd（mm） 43.0±3.3 46.9±7.3（1） 49.9±5.2（1） 54.3±4.5（1）（2）（3）LVEF（%） 64.6±4.1 63.4±4.0 59.9±3.3（1）（2） 50.8±6.3（1）（2）（3）IVSD（mm） 9.81±0.28 11.00±1.02（1） 12.80±0.92（1）（2） 13.50±1.24（1）（2）（3）LVPWd（mm） 9.82±0.24 11.10±0.77（1） 12.70±0.94（1）（2） 13.80±1.50（1）（2）（3）LVMI（g/m2） 91.60±17.62 141.59±55.40（1） 173.63±47.73（1）（2） 200.62±41.25（1）（2）（3）RWT（%） 0.42±0.05 0.48±0.08（1） 0.52±0.07（1） 0.51±0.05（1）E（cm/s） 0.78±0.17 0.80±0.25 0.82±0.23 0.86±0.34 A（cm/s） 0.65±0.22 0.72±0.27 0.92±0.47（1） 1.03±0.54（1）（2）E/A 1.27±0.31 1.18±0.30 1.05±0.37（1） 0.93±0.29（1）（2）E/Em 9.57±2.01 10.73±2.51 11.51±2.42（1） 15.93±4.54（1）（2）（3）

表2 慢性肾脏病组与对照组基底部各节段心肌应变率比较（±s，s-1）

表2 慢性肾脏病组与对照组基底部各节段心肌应变率比较（±s，s-1）

注：（1）与对照组比较，P＜0.05；（2）与CKD 3期比较，P＜0.05；（3）与CKD 4期比较，P＜0.05。SRs. 收缩期应变率；SRe. 舒张早期应变率；SRa. 舒张晚期应变率

指标 对照组 CKD 3期 CKD 4期 CKD 5期SRs后间隔 2.63±0.90 2.42±0.72 2.10±0.75（1） 1.70±0.56（1）（2）（3）前间隔 2.53±0.86 2.21±0.66 1.95±0.69（1） 1.56±0.52（1）（2）（3）前壁 2.55±0.87 2.62±0.78 2.19±0.54（1） 1.58±0.57（1）（2）（3）侧壁 2.59±0.88 2.37±0.71 2.01±0.79（1） 1.41±0.53（1）（2）（3）后壁 2.54±0.87 2.24±0.67 1.81±0.71（1） 1.43±0.60（1）（2）（3）下壁 2.44±0.83 2.27±0.70 1.94±0.76（1） 1.55±0.54（1）（2）（3）SRe后间隔 －1.70±0.71 －1.58±0.58 －1.16±0.50（1）（2） －0.90±0.46（1）（2）前间隔 －1.55±0.65 －1.48±0.50 －1.17±0.49（1）（2） －0.91±0.42（1）（2）前壁 －1.84±0.76 －1.70±0.62 －1.12±0.47（1）（2） －0.86±0.39（1）（2）（3）侧壁 －1.66±0.69 －1.54±0.56 －1.13±0.46（1）（2） －0.87±0.42（1）（2）（3）后壁 －1.57±0.65 －1.45±0.53 －1.16±0.38（1）（2） －0.84±0.38（1）（2）（3）下壁 －1.59±0.66 －1.48±0.54 －1.11±0.43（1）（2） －0.88±0.45（1）（2）（3）后间隔 2.18±0.59 2.21±0.60 1.94±0.58 1.79±0.53（1）（2）前间隔 2.13±0.69 2.03±0.51 1.96±0.61 1.76±0.54（1）（2）前壁 2.26±0.72 2.39±0.78 1.97±0.60 1.79±0.54（1）（2）侧壁 2.17±0.61 2.16±0.59 2.02±0.63 1.70±0.51（1）（2）后壁 2.15±0.80 2.04±0.56 1.90±0.57 1.69±0.50（1）（2）下壁 2.40±1.10 2.07±0.57 1.96±0.59 1.83±0.56（1）（2）SRe/SRa 1.37±0.55 1.14±0.37 1.08±0.51 0.98±0.43（1）（2）SRa

3 讨论

常规超声心动图被广泛应用于评价尿毒症患者左室收缩及舒张功能[6]，发现此类人群一般存在左室收缩及舒张功能减低，而CKD 3～4期是否具有同样表现及对临床治疗的指导价值报道较少。应变率成像是一种在组织多普勒成像基础上发展起来的新技术，反映了心肌的变形速度，并且克服了心脏整体运动和相邻心肌节段的被动牵拉对室壁运动速度的影响，相对不受呼吸、心脏搏动的影响，能够较好地反映心脏的功能。本研究通过将CKD 3～5期患者比较发现，反映左室收缩功能的SRs和反映左室舒张功能的SRe/SRa随着分期的进展逐渐减小，提示CKD的心脏改变是一种自发病早期已经开始且不断进展的过程。

左室收缩期应变率随着年龄、体重和RWT的增加而降低，文献报道人群中判断收缩功能减低的标准为各节段平均SRs＜0.99s-1[4]。根据此标准，对照组未发现收缩功能减低者，CKD 3期3例（13.0%，3/23），CKD 4期8例（36.4%，8/22），CKD 5期15例（57.7%，15/26），与余江水等[7]的研究类似，应变率成像发现的左室收缩功能减低检出率较高，可能的原因是应变率成像是一种测量室壁机械运动的定量方法，而射血分数的测量依赖形态假设来评价收缩末期和舒张末期心室腔大小，前者更能反映室壁的运动情况。

超声心动图判断舒张功能有二尖瓣频谱E/A、E/Em等指标，这些因素容易受到心率和容量负荷的影响，存在假性正常化的可能。应变率成像应可直接测定室壁在单位时间的变形程度，对顺应性的评价更为可靠。应用应变率成像检出舒张功能减低CKD 3期11例（47.8%），CKD 4期12例（54.5%），CKD 5期21例（80.7%），检出率较以二尖瓣频谱E/A和E/Em为判断标准明显增高。Edwards等[8]和de Almeida等[9]应用应变率成像发现CKD 2期及3期患者左室SRe/SRa较对照组已有下降，本研究结果与其类似，提示左室舒张功能CKD 3期已下降，对于CKD患者仅靠二尖瓣频谱E/A或E/Em比值判断舒张功能欠妥。

左房增大是CKD患者重要的超声表现，CKD 3～5期左房大小较对照组均增大，而且随着分期的增加有增长趋势，提示CKD患者左室舒张功能减退，与应变率成像结果一致。长期随访研究证实左室长轴切面左房内径与体表面积比＞24mm/m2是影响CKD患者心血管疾病病死率的独立高危因素，比值每提高1mm/m2，病死率提高1.2倍[10]，在CKD患者中追踪观察左房大小有助于评价预后。

应变率成像除了可以判断左室收缩及舒张功能以外，还可以应用在CKD肾脏移植后心脏功能的监测[11]和CKD血液透析前后心脏改变观察上[12]，能够为CKD患者临床决策提供帮助。由于其图像的时间和空间分辨率较传统的组织多普勒成像技术有明显优势，能够准确地反映室壁运动速度，故在慢性肾脏病患者检查中普及此项目有助于发现早期左室收缩及舒张功能减低，为患者早期干预提供新的评价方法。

[1] Brantsma AH, Balkker SJ, Hillege HL, et al. Cardiovascular and renal outcomes in subjects with K/DOQI stage l-3 chronic kidney disease: the importance of urinary albumin excretion. Nephrol Dial Transplant, 2008, 23(12):3851-3858.

[2] Mong Hiep TT, Ismaili K, Collart F, et al. Clinical characteristics and outcomes of children with stage 3-5 chronic kidney disease. Pediatr Nephrol, 2010, 25(5): 935-940.

[3] National Kidney Foundation. K/DOQI clinical practice guidelines for chronic kidney disease: evaluation,classification, and stratification. Am J Kidney Dis, 2002,39, (2 suppl 1): s1-266.

[4] Kuznetsova T, Herbots L, Richart T, et al. Left ventricular strain and strain rate in a general population. Eur Heart J,2008, 29(16): 2014-2023.

[5] Pavlopoulos H, Nihoyannopoulos P. Abnormal segmental relaxation patterns in hypertensive disease and symptomatic diastolic dysfunction detected by strain echocardiography. J Am Soc Echocardiogr, 2008, 21(8): 899-906.

[6] 肖芳, 杨新萍 ,宋苏云, 等. 彩色多普勒超声心动图在尿毒症心肌病诊断中的作用. 医学临床研究, 2007, 24(11):1967-1968.

[7] 余江水, 黄子扬, 王振华. 慢性肾功能不全患者左室局部收缩舒张功能的应变率成像研究. 中国超声医学杂志, 2009, 25(11): 1031-1033.

[8] Edwards NC, Hirth A, Ferro CJ, et al. Subclinical abnormalities of left ventricular myocardial deformation in early-stage chronic kidney disease: the precursor of uremic cardiomyopathy? J Am Soc Echocardiogr, 2008, 21(12):1293-1298.

[9] de Almeida EA, de Oliveira EI, Lopes JA, et al. Diastolic function in several stages of chronic kidney disease in patients with autosomal dominant polycystic kidney disease: a tissue Doppler imaging study. Kidney Blood Press Res, 2007, 30(4): 234-239.

[10] Chan MY, Wong HB, Ong HY, et al. Prognostic value of left atrial size in chronic kidney disease. Eur J Echocardiogr,2008, 9(6): 736-740.

[11] Pirat B, Bozbas H, Demirtas S, et al. Comparison of tissue Doppler echocardiography parameters in patients with end-stage renal disease and renal transplant recipients.Transplant Proc, 2008, 40(1): 107-110.

[12] Del Rosario ME, Dellsperger KC. The role of echocardiography in cardiac structural and functional assessment in dialysis patients. Adv Perit Dial, 2009, 25(1): 133-139.