斑点追踪应变成像评价类风湿关节炎左心室收缩功能早期损伤

丁茜 , 刘栩 , 周慧青 , 朱天刚

斑点追踪应变成像评价类风湿关节炎左心室收缩功能早期损伤

丁茜 , 刘栩 , 周慧青 , 朱天刚

目的：应用斑点追踪应变成像评价类风湿关节炎患者左心室收缩功能早期损伤。

类风湿关节炎；斑点追踪；应变；应变率

(Chinese Circulation Journal, 2013,28:207.)

应变及应变率成像是近年发展起来的一种研究心肌形变的新技术，代表心肌纤维的长度变化，可区分主动收缩与被动牵张运动，比组织多普勒成像具有更高的敏感性[1]。类风湿关节炎是一种可累及心脏的全身性系统性疾病，其发病率约为1%，心包、瓣膜、心肌均可受累。本研究选取常规超声检查正常的类风湿患者，采用斑点追踪应变成像观察左心室心肌收缩期形变，研究其是否存在亚临床的左心室收缩功能异常。

1 资料与方法

研究对象：选取 2011-05 至 2011-11 于我 院住院的类风湿关节炎患者 25 例（类风湿组），年龄27 ～ 81 岁，病程 4 个月 ～50 年，平均 (10.89±11.12)年，其中男性 3例，女性 22例。入选标准：①确诊为类风湿关节炎；②常规超声心动图检查结果正常。排除标准：①潜在影响心肌收缩功能的疾病：瓣膜病、先天性心脏病、心肌病、心力衰竭、高血压、冠心病、糖尿病、肾功能不全、心包积液；②不能配合本项检查；③声窗欠佳不能获取满意图像。另选健康查体者 25 例（正常组），年龄 19 ～ 77 岁，其中男性8例，女性 17例。入选标准：①健康查体者；②常规超声心动图结果正常。排除标准：①有冠心病家族史；②心电图出现 ST－ T压低、T波改变或病理性Q波；③不能配合本项检查；④声窗欠佳不能获取满意图像。

仪器与方法：采用 GE VIVID7 彩色多普勒显像仪（美国 ），探头 M3S，频率 1.7～3.4MHz，探测深度15～18 cm，扫描角度 90～120°；GE Echopac 工作站。

普通超声心动图检查：获取标准左心室长轴切面，切换至M型超声，取样线垂直于室间隔并通过二尖瓣腱索水平，获取M型图像，测量左心室舒张末内径、室间隔厚度、左心室后壁厚度；改良辛普森式法测定左心室射血分数；对左心室各节段室壁运动进行评分：1 分 = 运动正常；2 分 = 运动减低；3分 =运动消失；4分 = 出现收缩期矛盾运动。

二尖瓣环收缩期峰值速度测定：显示标准心尖四腔切面，启用组织速度成像（TVI）模式，取样容积（设置为 4 mm）置于间隔二尖瓣环及侧壁二尖瓣环处，获取脉冲组织速度图，测量间隔处及侧壁处二尖瓣环收缩期峰值速度。

应变及应变率测定：获取标准心尖四腔、两腔、三腔及二尖瓣水平、乳头肌水平、心尖水平左心室短轴切面，存储连续3个心动周期的二维动态图像。工作站读取所存储图像，启用二维应变分析功能，将主动脉瓣关闭作为收缩末期，标记瓣环及心尖部位，工作站自动追踪室壁边界及室壁运动并形成应变及应变率曲线。工作站允许人工校正室壁边界以确保最佳追踪效果。心尖四腔6节段心肌收缩期峰值应变均数及应变率均数分别记为心尖四腔（4ch）6 节段心肌收缩期峰值应变均数（4ch-Strain）及心尖四腔6节段心肌收缩期峰值应变率均数（4ch-SRs）（图1），以此类推，心尖两腔（2ch）、心尖三腔（3ch）、二尖瓣水平左心室短轴（MV）、乳头肌水平左心室短轴 (PM)、心尖水平左心室短轴 (AP)各切面6节段心肌收缩期峰值应变均数及应变率均数分别记为 2ch-Strain 及 2ch-SRs、3ch-Strain 及 3ch-SRs、MV-Strain 及 MV-SRs、PM-Strain 及 PM-SRs、APStrain 及 AP-SRs。 其 中，4ch-Strain、2ch-Strain、3ch-Strain 为 长轴 应 变， 而 MV-Strain、PM-Strain、AP-Strain 为周径应变。

图1 心尖四腔切面应变及应变率曲线。 箭头所示白色点线代表6 节段心肌应变均数及应变率均数，其余6条曲线分别代表6个节段的心肌应变及应变率。 1A：心尖四腔切面应变曲线，4ch-Strian：心尖四腔 6 节段心肌收缩期峰值应变均数，为测定白色点线收缩期最大负向峰值所得。1B：心尖四腔切面应变率曲线，4ch-SRs：心尖四腔 6 节段心肌收缩期峰值应变率均数，为测定白色点线收缩期最大负向峰值所得

统计学方法：所有结果均采用 SPSS 16.0 统计软件进行分析，计量资料用x±s表示，两组参数比较采用独立样本t检验，P＜0.05 差异有统计学意义。相关分析应用 Pearson 分析法。α 取值 0.05，进行双侧t检验。

2 结果

两组超声检查结果：两组的年龄、左心室舒张末内径、室间隔厚度、左心室后壁厚度、左心室射血分数比较差异无统计学意义（P 均 ＞ 0.05）；类风湿组二尖瓣环收缩期峰值速度较正常组下降有趋势，但差异也未达统计学意义（P 均 ＞ 0.05,表1）。两组各节段室壁运动均未见异常，室壁运动评分均为1分。两组超声 6节段心肌收缩期峰值应变均数比较：与 正 常 组 比 较， 类 风 湿 组 4ch-Strain、2ch-Strain 降 低， 而 MV-Strain、PM-Strain、AP-Strain增大，差异均有统计学意义（P＜0.05～0.01，表2）。

表1 两组超声检查结果

表1 两组超声检查结果

项目 正常组 类风湿组 P值年龄（岁 ） 4 9 . 3 2 ± 1 5 . 0 9 5 6 . 0 0 ± 1 4 . 0 6 0 . 1 1 2左心室舒张末内径（m m） 4 6 . 2 8 ± 4 . 0 1 4 7 . 1 2 ± 3 . 0 8 0 . 4 5 2室间隔厚度（m m） 8 . 6 0 ± 1 . 3 8 8 . 3 6 ± 1 . 2 5 0 . 5 2 4左心室后壁厚度（m m） 8 . 7 6 ± 0 . 8 3 8 . 2 8 ± 1 . 4 0 0 . 1 4 7左心室射血分数（%） 6 7 . 0 0 ± 5 . 1 6 6 6 . 0 4 ± 4 . 1 1 0 . 4 7 0间隔处二尖瓣环收缩期峰值速度（c m / s）8 . 8 8 ± 1 . 4 8 8 . 0 0 ± 1 . 5 8 0 . 0 5 2侧壁处二尖瓣环收缩期峰值速度（c m / s）1 1 . 1 2 ± 2 . 9 7 9 . 8 4 ± 2 . 0 8 0 . 0 8 5

两组超声6节段心肌收缩期峰值应变率均数 比 较：与 正 常 组 比 较， 类 风 湿 组 MV-SRs、PM-SRs、AP-SRs均增大 ,差异均有统计学意义（P＜0.01，表3）。

表2 两组超声 6 节段心肌收缩期峰值应变均数比较（%，）

表2 两组超声 6 节段心肌收缩期峰值应变均数比较（%，）

注：与正常组比较*P＜0.05，**P＜0.01。ch：心尖腔 Strain：6 节段心肌收缩期峰值应变均数 MV：二尖瓣水平左心室短轴 PM：乳头肌水平左心室短轴 AP：心尖水平左心室短轴

组别 4ch-Strain 2ch-Strain 3ch-Strain MV-Strain PM-Strain AP-Strain正常组 -20.00±3.59 -20.02±3.64 -19.22±4.03 -12.67±3.66 -13.28±3.59 -16.22±5.18类风湿组 -17.56±4.73* -17.27±4.20* -18.51±4.44 -15.19±4.31** -15.90±6.09** -22.38±7.86**

表3 两组超声 6 节段心肌收缩期峰值应变率均数比较（%/s，±s）

相 关 分 析 结 果：将 Strain 及 SRs 与 病 程 进 行相关分析，与病程呈正相关的参数分别是：4ch-Strain（r=0.372, P=0.008）、2ch-Strain（r=0.308, P=0.031）；与病程呈负相关的参数分别是：AP-Strain（r=-0.435, P=0.002）、MV-SRs（r=-0.372, P=0.008）、AP-SRs（r=-0.422, P=0.003）。

3 讨论

近年来多个研究表明，心血管事件已成为类风湿患者首位死亡原因，其心血管事件发生率为 34%～50%，死亡相对危险率是正常人群的 2～5 倍[2]。其中，充血性心力衰竭和缺血性心脏病是与类风湿关系最密切的心血管损害。与一般人群相比，类风湿患者充血性心力衰竭风险增加2倍，心肌梗死风险增加 2～3 倍。早期发现心肌受累并进行有效治疗对类风湿患者具有十分重要的临床意义。但合并类风湿的心血管疾病患者起病多隐匿，临床症状不明显，无创性检查手段如心电图、普通超声心动图均不够敏感，为早期诊断带来一定困难。

为探讨类风湿患者心肌损害的早期诊断，本研究选取常规超声心动图检查正常的类风湿患者评价其收缩功能。两组左心室舒张末内径、室间隔厚度、左心室后壁厚度、左心室射血分数、室壁运动均无明显差异。类风湿组二尖瓣环收缩期峰值速度有下降趋势 但未达统计学意 义。类风 湿组 4ch-Strain、2ch-Strain 降低并与病程呈正相关，与既往的研究结果一致[3]，提示类风湿患者存在亚临床左心室收缩功能受损，并且应变成像比常规超声心动图和组织多普勒更加敏感，可发现早期的心肌收缩功能异常。两组长轴 SRs无差异，可能与 SRs变异性较大有关。

心肌有三种走行方向，纵行心肌、斜行心肌和环形心肌，其收缩产生三个方向的形变：长轴应变、周径应变、径向应变。收缩期长轴应变为心脏长轴方向心肌纤维的缩短，周径应变为短轴环行方向心肌纤维的缩短，径向应变为短轴方向心肌纤维的增厚[1]。根据不同方向应变受损情况可大致区分受累心肌分层，为阐明疾病的病理生理机制提供进一步的线索：纵行心肌位于心内膜面，对应于长轴应变，对缺血、室壁应力增加等损伤最为敏感[1,4,5]；周径方向心肌缩短多由环形心肌收缩完成，位于心外膜面，对应周径应变，多与累及心外膜的疾病如心包炎有关[6]；如长轴和周径应变均受损，应考虑累及心肌全层的疾病如冠心病透壁心肌梗死、心肌炎等[7～9]。

目前超声测量应变的技术有两种，即组织多普勒和斑点追踪。组织多普勒技术最先应用，由心肌运动速度计算产生，要求室壁与声束夹角小于 20 度，不适合研究心尖形变，更不能研究周径应变，该技术不能精确区分病变心肌分层。斑点追踪应变成像的最大优势在于不受声束角度限制，可研究各方向心肌形变。既往关于类风湿心肌应变的研究多采用组织多普勒技术，仅关注长轴及径向应变，对周径应变的研究还尚少见报道。本研究采用斑点追踪技术测定长轴及周径应变和应变率，试图为研究类风湿心肌受累的病理生理机制提供线索。

本研究中，类风湿组长轴应变降低而周径应变却增大，提示仅心内膜下心肌受累，可能与缺血损伤有关，而非累及全层的心肌炎。周径应变代偿性增大可能是心脏维持正常射血分数的一种自我调节机制，在冠心病等疾病中亦可观察到周径应变的代偿性增大[1,4,5]。冠状动脉粥样硬化可能是引起上述缺血损伤的主要原因，主要累及冠状动脉主要分支，越来越多的研究证实，类风湿患者发生动脉粥样硬化的几率较正常人明显增高，甚至有学者已将类风湿关节炎视为动脉粥样硬化的独立危险因素[10]，血脂代谢异常以及炎症因子等多种因素可能参与其中。其次，类风湿性冠状动脉炎也可能是心肌损伤的原因。类风湿性冠状动脉炎是指类风湿性脉管炎累及冠状动脉，呈慢性或亚急性过程，通常累及冠状动脉小分支，是血循环中的免疫复合物沉积于血管壁，特征为内膜斑点样突出及血管环形损害，伴有细胞浸润、水肿、纤维化，内膜增厚和血栓形成，最终导致冠状动脉管腔狭窄[11]。另外，炎症因子导致的冠状动脉血流储备降低[12]以及左心室舒张功能减退导致的左心室舒张末压升高[13]，也可能是长轴应变降低的原因。

综上所述，类风湿患者存在亚临床左心室收缩功能异常，累及心内膜下心肌，可能与缺血性损伤有关。斑点追踪应变成像比常规超声心动图及组织多普勒更加敏感，可区分病变心肌分层，可能成为早期检测类风湿患者心肌受累的重要手段，并为研究其病理生理机制提供新的线索，具有重要的临床应用价值。因严格除外冠心病、高血压等伴随疾病的干扰，本研究入选病例数较少，结果有待于进一步研究证实。

[1]Geyer H, Caracciolo G, Abe H, et al. Assessment of myocardial mechanics using speckle tracking echocardiography: fundamentals and clinical applications. Echocardiography, 2010, 27: 351-369.

[2]Shoenfeld Y, Gerli R, Doria A, et al. Accelerated atherosclerosis in autoimmune rheumatic diseases. Circulation, 2005, 112: 3337-3347.

[3]Sitia S, Tomasoni L, Cicala S, et al. Detection of preclinical impairment of myocardial function in rheumatoid arthritis patients with short disease duration by speckle tracking echocardiography. Int J Cardiol, 2011, 151: 361-369.

[4]Palmieri V, Russo C, Palmieri EA, et al. Changes in components of left ventricular mechanics under selective beta-blockader: insight from traditional and new technologies in echocardiography. Eur J Echocardiogr, 2009, 10: 745-752.

[5]Carasso S, Yang H, Woo A, et al. Systolic myocardial mechanics in hypertrophic cardiomyopathy: novel concepts and implications for clinical status. J Am Soc Echocardiogr, 2008, 21: 675-683.

[6]Sengupta PP, Krishnamoorthy VK, Abhayaratna WP, et al. Disparate patterns of left ventricular mechanics differentiate constrictive pericarditis from restrictive cardiomyopathy. JACC Cardiovasc Imaging, 2008, 1: 29-38.

[7]Sengupta PP, Narula J. Reclassifying heart failure: predominantly subendocardial, subepicardial and transmural. Heart Fail Clin, 2008, 4: 379-382.

[8]张学洪，叶雪存，葛玉芝，等 . 实时三维超声心动图评价冠心病室壁运动幅度及舒张功能 . 中国循环杂志 , 2012, 27: 274-277.

[9]刘杨清 , 李庆雪 , 王国干，等 . 左心收缩功能不全合并肺动脉高压患者的临床特点及相关因素 . 中国循环杂志 , 2011, 26: 252-255.

[10]Eters J, Vailhalm V, Voskuyl A, et a1. Does rheumatoid arthritis equal diabetes mellitus as an independent risk factor for cardiovascular disease? A prospective study. Arthritis Rheum, 2009, 61:1571-1579.

[11]王国干 . 类风湿性关节炎心脏损害研究概况 . 安徽医科大学学报，1991, 26:159-161.

[12]Turiel M, Atzeni F, Tomasoni L, et al. Noninvasive assessment of coronary flow reserve and ADMA levels: a case-control study of early rheumatoid arthritis patients. Rheumatology, 2009, 48: 834-839.

[13]Yoneyama A, Koyama J, Tomita T, et al. Relationship of plasma braintype natriuretic peptide levels to left ventricular longitudinal function in patients with congestive heart failure by strain doppler imaging. Int J Cardiol, 2008, 130: 56-63.

Assessment on Early Impairment of Left Ventricular Myocardial Systolic Function in Patients With Rheumatoid Arthritis by Speckle Tracking Strain Imaging

DING Qian, LIU Xu, ZHOU Hui-qing, ZHU Tian-gang.

Department of Cardiology, Peking University People’s Hospital, Beijing (100044), China Corresponding Author：ZHU Tian-gang, Email: tg_zh@yahoo.com.cn

Objective: To assess the early impairment of left ventricular (LV) myocardial systolic function in patients with rheumatoid arthritis (RA) by speckle tracking strain imaging.Methods: Our work included two groups, RA group, n=25 patients, and Control group, n=25 healthy subjects from normal physical examination. Standard echo and speckle tracking strain imaging were conducted to analyze and compare the LV systolic peak longitudinal strain with strain rate from apical 4-chamber, 2-chamber and 3-chamber views and LV systolic peak circumferential strain with strain rate from short axis views at mitral valve, papillary and apical levels between two groups.Results: There were no statistic differences observed by standard echo and tissue Doppler imaging between two groups. Compared with Control group, RA group showed reduced apical longitudinal strain of 4-chamber and 2-chamber, P＜0.05, while all short axis circumferential strain and strain rate were increased, P＜0.01. The apical longitudinal strain of 4-chamber and 2-chamber were positively related with disease duration (r=0.372 and r=0.308, P＜0.05 respectively). The apical short axis circumferential strain was negatively related with disease duration (r=-0.435, P＜0.01）.Conclusion: RA patients may have abnormal LV systolic function as reduced peak longitudinal strain even they have normal result by standard echo examination. Speckle tracking strain imaging is an effective method for detecting the early LV systolic dysfunction in RA patients.

Rheumatoid arthritis; Speckle tracking；Strain；Strain rate

2012-07-25）

（编辑：梅平）

100044 北京市 , 北京大学人民医院 心脏中心超声心动室

丁茜 主治医师 硕士 主要从事心血管疾病超声诊断的研究 Email: amanda-dq@163.com 通讯作者：朱天刚Email: tg_zh@yahoo.com.cn

R541.4

A

1000-3614（2013）03-0207-04

10.3969/j.issn.1000-3614.2013.03.014

方法：选取常规超声心动图检查的类风湿关节炎患者 25 例（类风湿组）及健康查体者 25 例（正常组），常规应用 M型超声测量左心室舒张末内径、室间隔厚度、左心室后壁厚度；改良辛普森式法测定左心室射血分数；脉冲组织多普勒测量二尖瓣环收缩期峰值速度；斑点追踪成像测定左心室心尖四腔、两腔、三腔切面长轴方向心肌收缩期峰值应变（Strain）及应变率（strain rate, SRs）和二尖瓣水平、乳头肌水平、心尖水平左心室短轴周径方向 Strain 及 SRs。

结果：两组左心室舒张末内径、室间隔厚度、左心室后壁厚度、左心室射血分数、二尖瓣环收缩期峰值速度均无统计学差异；类风湿组心尖四腔、两腔长轴 Strain 降低（P＜0.05），而各短轴周径 Strain、SRs 均增大（P＜0.01）；心尖四腔、两腔长轴 Strain 与病程呈正相关（相关系数分别为 0.372 及 0.308，P＜0.05），心尖短轴周径 Strain 与病程呈负相关（r=-0.435, P＜0.01）。

结论：常规超声检查正常的类风湿患者可出现亚临床左心室收缩功能异常，累及心内膜下心肌，表现为长轴Strain 降低。斑点追踪应变是研究左心室收缩功能早期损伤的有效工具。