斑点追踪成像评价左心室构型正常的原发性高血压心肌功能

2014-03-09ZHANGNan

中国医学影像学杂志 2014年4期

关键词：心内膜长轴斑点

张楠 ZHANG Nan

李艳 LI Yan

王志斌 WANG Zhibin

李勇 LI Yong

孙品 SUN Pin

付秀秀 FU Xiuxiu

斑点追踪成像评价左心室构型正常的原发性高血压心肌功能

张楠 ZHANG Nan

李艳 LI Yan

王志斌 WANG Zhibin

李勇 LI Yong

孙品 SUN Pin

付秀秀 FU Xiuxiu

目的采用斑点追踪成像评价左心室构型正常的原发性高血压患者早期心肌功能，为评价心肌功能的受损程度提供依据。资料与方法选取A组左心室舒张充盈正常的40例高血压患者、B组左心室松弛性减低的40例高血压患者和30例正常对照者，应用斑点追踪成像分别测量左心室整体心肌和心内膜下心肌收缩期长轴应变率（GSrL S）、舒张早期长轴应变率（GSrL E）、房缩期长轴应变率（GSrL A），心底水平旋转角度峰值（MV-Prot）、心尖水平旋转角度峰值（AP-Prot）、等容解扭转率（UntwR）等左心室扭转参数。结果与对照组相比，A组心内膜下心肌GSrL S减低，GSrL A增高（P＜0.05）；A、B组MV-Prot、AP-Prot较对照组增加，UntwR减低，解旋减半时间延长（P＜0.05）；B组AP-Prot较A组增加（P＜0.05），UntwR减低（P＜0.05）。结论应用斑点追踪成像检测原发性高血压患者左心室长轴心内膜下心肌的应变率和扭转参数可以定量分析心肌的应变情况，评价患者早期左心室心肌舒张及收缩功能的损伤。

高血压；超声心动描记术，多普勒，彩色；斑点追踪成像；心室功能，左；心肌

原发性高血压既是一种独立的疾病，又是心脑血管等其他疾病的危险因素。原发性高血压患者左心室重构并非有益的代偿机制，而是心血管意外事件的独立危险因子，高血压患者早期已发生局部收缩功能受损[1,2]，早期评价原发性高血压患者的心脏功能对于病情的干预及控制尤为重要。本研究拟应用斑点追踪成像（speckle tracking imaging, STI）定量检测原发性高血压患者左心室心内膜下心肌长轴应变和左心室扭转参数，评价左心室构型正常的高血压患者的心肌受损情况，为早期评价患者心肌舒张及收缩功能受损程度提供临床依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象选取2012-09～2013-02在青岛大学附属医院门诊和住院收治的80例原发性高血压患者，均符合2005年《中国高血压防治指南》[3]制订的标准；根据Ganau等[4]的左心室几何构型划分法，所有入选患者左心室构型均正常，即男性左心室质量指数（left ventricular mass index, LVMI）≤116 g/m2，女性LVMI≤109 g/m2，相对左心室壁厚度（relative wall thickness, RWT）≤0.42，排除假性正常化与限制性充盈病例。所有纳入患者均无心律失常、继发性高血压、冠心病及其他心肺疾病，均停用降压药物2周以上，超声二维图像清晰。根据左心室舒张功能障碍的超声诊断标准[5]分为A组左心室舒张充盈正常的40例患者，0.75＜舒张早期与心房收缩期二尖瓣前向血流速度峰值比（E/A）＜1.50，E峰减速时间（decelerate, DT）140～200 ms，等容舒张期（isovolumic relaxation time, IVRT）＜90 ms；B组左心室松弛性减低的40例患者，E/A＜0.75，DT＞240 ms，IVRT＞90 ms。同时选取年龄、性别、心率、体重匹配的30例健康志愿者作为对照组，既往无心脏病史，体格检查、心电图、常规超声心动图检查均未见异常。A、B组收缩压及舒张压显著高于对照组（F=49.40、12.15, P＜0.01），3组受检者年龄、性别比、心率及体重指数差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 3组受检者一般资料

1.2 仪器与方法采用GE Vivid 7 Dimension彩色多普勒超声诊断仪，M3S探头，探头频率1.7～3.4 MHz，装有2D Strain分析软件的EchoPAC多参数分析工作站。受检者取左侧卧位，连接肢体导联心电图，嘱患者平静呼吸。应用M型超声心动图测量左心室舒张末期内径，计算LVMI及左心室射血分数（LVEF）。

在受试者呼气末屏气状态下采集胸骨旁长轴切面、心尖四腔心切面、两腔心切面、胸部旁短轴基底水平切面、胸部旁短轴心尖水平切面连续3个心动周期的二维动态图像，于EchoPAC工作站进行分析。运行程序后根据检测范围调整感兴趣区的宽度：心内膜下心肌取样区位于心内膜下，不超过心肌宽度的1/2；心肌整体取样区位于心内膜至心外膜的心肌。收缩末期勾画出要分析的心内膜面，同时适当调整感兴趣区的宽度，准确选取主动脉瓣关闭时间点，系统将自动追踪感兴趣区内的回声斑点。将左心室前壁、侧壁、下壁、后壁、前室间隔、后室间隔分别按基底段、中间段、心尖段共分为17个节段，获取各个节段的应变曲线，测量左心室整体心肌和心内膜下心肌收缩期长轴应变率（global peak systolic longitudinal strain rate, GSrL S）、舒张早期长轴应变率（global peak early diastolic longitudinal strain rate, GSrL E）、房缩期长轴应变率（global peak LV systolic longitudinal strain rate, GSrL A），测量左心室短轴基底水平和心尖水平旋转峰值并计算心底水平旋转角度峰值（twist at mitral valve opening, MV-Prot）、心尖水平旋转角度峰值（twist at aortic valve closure, APProt）、等容解扭转率（untwisting rate, UntwR）、解旋减半时间（half time of untwisting, HTU）等左心室扭转参数，其中HTU为心电图R波顶点至收缩期扭转角度峰值降低一半的时间。考虑不同个体等容舒张时间间期的差异，将等容解扭转率标化为：UntwR=[(AVCtw－MVOtw)/AVCtw×100]/IVRT[6]。

1.3 统计学方法采用SPSS 17.0软件，多组间计量资料比较采用单因素方差分析，两两比较采用SNK-q检验，计数资料比较采用χ2检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组常规超声测量指标比较各组左心室舒张末内径（LVIDd）、RWT、LVMI及LVEF比较，差异均无统计学意义（F=0.68、0.22、0.68、0.71, P＞0.05），见表2。

表2 3组受检者常规超声测量指标比较

2.2 各组左心室长轴应变率比较与对照组相比，A组心内膜下心肌和整体心肌GSrL E、心内膜下心肌GSrLS减低，心内膜下心肌GSrL A增高，差异均有统计学意义（q=5.06、3.12、6.24、4.37、2.19、7.81、 13.66、10.34、13.78, P＜0.05）；B组较对照组及A组整体心肌和心内膜下心肌GSrL S、GSrL E减低，GSrL A增高，差异有统计学意义（q=5.46、3.37、7.08、6.32、9.30、10.35, P＜0.05），见表3及图1～3。

表3 3组受检者左心室长轴应变率比较

图1 健康男性，39岁，心内膜下心肌纵向应变曲线规则、同步

图2 女，40岁，原发性高血压，左心室充盈正常。心内膜下心肌纵向应变曲线较正常散乱，应变率减低

图3 男，45岁，原发性高血压，左心室松弛性减低。心内膜下心肌纵向应变曲线较正常更散乱，应变率更低

2.3 各组左心室扭转参数比较与对照组相比，A、B组MV-Prot、AP-Prot增加，UntwR减低，HTU延长，差异有统计学意义（q=6.42、8.23，3.64、3.90, P＜0.05）；与A组相比，B组AP-Prot进一步增加，UntwR进一步减低，差异有统计学意义（q=10.86、2.89, P＜0.05），见表4。

表4 3组受检者左心室扭转及解旋参数比较

3 讨论

原发性高血压患者发病早期心肌长轴方向舒张功能与收缩功能均首先受损[7]。常规超声心动图检查评价患者早期心脏收缩功能及舒张功能改变比较困难。二维应变成像技术运用Lagrangian公式在高帧频二维灰阶图像中辨认并逐个帧频自动追踪感兴趣区内不同像素的心肌组织，定量分析心肌运动的速度和应变，不存在角度依赖性[8]。左心室心肌由深层斜形的右手螺旋心内膜下心肌纤维、中层的环形心肌纤维和浅层斜行的左手螺旋心外膜下心肌纤维构成。3层心肌的收缩和舒张决定了心脏在长轴方向的纵向运动、短轴方向的径向运动、圆周运动以及以左心室长轴为轴心的平面旋转运动和左心室整体扭转、解旋运动。

LVEF是反映左心室整体心肌收缩功能的指标，但易受心脏后负荷和心率的影响，其大小不能准确地反映高血压早期局部心肌的收缩功能，STI克服了周围组织牵拉的影响，通过追踪微小组织的斑点回声检测心肌的运动轨迹，故在反映高血压早期局部心肌的收缩功能上更加敏感。当原发性高血压患者左心室构型正常时，左心室整体纵向应变减低，而整体圆周应变和整体径向应变无明显减低[9]，高血压早期，左心室部分节段心内膜下心肌收缩期应变减低[10]。本研究结果显示，与对照组相比，左心室舒张充盈正常的高血压患者心内膜下心肌纵向收缩期峰值应变减低，表明在高血压早期心内膜下心肌的纵向收缩功能已经有所降低，提示可能已经存在心肌缺血，其可能原因是心内膜下心肌主要呈纵行排列，心内膜下心肌缺血首先反映在心内膜下心肌长轴方向上收缩功能减低，可能与血流动力学异常等有关，高血压早期，周围血管阻力增加，心脏压力负荷增加，血管内皮细胞和弹力纤维增生，毛细血管基底膜增厚，血管腔变窄，造成心肌缺血缺氧，导致心肌节段的形变运动能力减弱[11]。因此，应用STI测定心内膜下心肌的纵向收缩期峰值应变能早期发现心肌功能的改变，可以作为检测高血压心肌损伤的一个重要的参考指标。

本研究结果表明，左心室松弛性减低的高血压患者舒张期峰值应变低于健康对照者，心内膜下心肌房缩期峰值应变高于健康对照者，提示高血压早期左心室充盈量下降，顺应性降低，房缩期左心房应变增加以保证左心室的充盈量和有效排血量。STI受前、后负荷等流体力学的影响较小，可以客观地反映左心室的舒张功能，推测STI相对于二尖瓣口血流频谱能够更早地反映左心室舒张功能的改变。

从心尖向心底观察，以逆时针扭转为正值，顺时针扭转为负值，心外膜下心肌收缩时产生“正向”扭转形变，而心内膜下心肌收缩时产生“负向”扭转形变，由于心外膜下心肌纤维比心内膜下心肌纤维有更大的半径，因而有更大的力矩，故心肌整体运动中，心外膜下心肌纤维产生的旋转效应占优势，决定心室整体的扭转趋势为逆时针方向[12]。本研究结果显示，左心室舒张充盈正常的高血压患者和左心室松弛性减低的患者收缩期逆时针扭转增加，其原因可能为：①高血压患者早期心内膜下心肌纤维化，心肌低灌注，收缩功能受损，减弱了对抗心外膜下心肌纤维的逆时针旋转，导致心脏整体表现为心动周期内以逆时针方向为主的扭转运动；②高血压患者心脏后负荷增加，心脏对肾上腺素表现为高应答，心肌收缩力增强，心肌的应力增加，左心室扭转形变增大，导致扭转运动增强。左心室舒张充盈正常的患者和左心室松弛性减低的患者MV-Prot、AP-Prot、UntwR减低、HTU延长，这是由于高血压患者的病理改变使心肌迟缓性和顺应性降低，导致等容舒张期解扭转障碍，左心室充盈受阻，舒张功能减低。解旋运动主要发生于等容舒张期，该时期左心室容量无改变，不受负荷的影响，可以准确地评价左心室的舒张功能。本研究表明，左心室舒张充盈正常组二尖瓣血流频谱正常，而左心室解旋参数仍出现进展性变化，提示左心室的解旋运动在反映高血压舒张功能受损方面较二尖瓣血流频谱更敏感，可以作为早期反映舒张功能的一个新指标。

然而，由于STI是建立在良好的二维图像的基础上，这样系统才能准确地追踪测量心肌的应变及应变率，对于肥胖、肺气干扰较重、胸廓畸形等二维图像显示欠佳的患者，其测量准确性受到限制。因此，在采集图像时应尽量保证获取最佳规范图像，从而保证测量的准确性。

总之，原发性高血压患者在左心室构型正常时左心室心内膜下心肌纵向舒张与收缩功能首先受损，为维持心功能稳定，房缩期心肌应变增加、左心室扭转运动增强，代偿了心内膜下心肌缺血和纤维化所致的收缩及舒张功能减低。本研究表明，STI技术定量检测左心室心肌应变，可以用于评价原发性高血压患者左心室心肌功能的早期改变。

[1] Opdahl A, Helle-Valle T, Remme EW, et al. Apical rotation by speckle tracking echocardiography: a simplifed bedside index of left ventricular twist. J Am Soc Echocardiogr, 2008, 21(10): 1121-1128.

[2] Jiang Y, Qu P, Ding Y, et al. The relation between left ventricular geometric patterns and left ventricular midwall mechanics in hypertensive patients. Hypertens Res, 2002, 25(2): 191-195.

[3] 殷洪山, 苏瑞瑛, 李徽, 等. 高血压合并左心室肥厚患者窦性心率震荡现象与左心室功能的关系. 中华超声影像学杂志, 2011, 20(6): 544-545.

[4] Ganau A, Devereux RB, Roman MJ, et al. Patterns of left ventricular hypertrophy and geometric remodeling in essential hypertension. J Am Coll Cardiol, 1992, 19(7): 1550-1558.

[5] Rakowski H, Appleton C, Chan KL, et al. Canadian consensus recommendations for the measurement andreporting of diastolic dysfunction by echocardiography: from the investigators of consensus on diastolic dysfunction by echocardiography. J Am Soc Echocardiogr, 1997, 9(5): 736-760.

[6] Wang J, Khoury DS, Yue Y, et al. Left ventricular untwisting rate by speckle tracking echocardiography. Circulation, 2007, 116(22): 2580-2586.

[7] 李真真, 王志斌, 孙品, 等. 二维应变成像技术评价左心室构型正常高血压患者的心肌功能. 中华医学超声杂志(电子版), 2013, 10(1): 52-58.

[8] Blessberger H, Binder T. Non-invasive imaging: two dimensional speckle tracking echocardiography: basic principles. Heart, 2010, 96(9): 716-722.

[9] 李春艳, 朱文晖, 刘稳刚. 三维斑点追踪成像评价原发性高血压患者左心室整体收缩功能. 中国医学影像学杂志, 2013, 21(3): 197-200.

[10] 刘蓉, 邓又斌, 余芬, 等. 超声斑点追踪二维应变评价原发性高血压患者左室心内膜下心肌收缩功能. 中国超声医学杂志, 2009, 25(7): 653-656.

[11] Caulfeld JB, Janicki JS. Structure and function of myocardial fbrillar collagen. Technol Health Care, 1997, 5(1-2): 95-113.

[12] Hui L, Pemberton J, Hickey E, et al. The contribution of left ventricular muscle bands to left ventricular rotation: assessment by a 2-dimensional speckle tracking method. J Am Soc Echocardiogr, 2007, 20(5): 486-491.

（责任编辑张春辉）

Myocardial Function Evaluation in Primary Hypertension with Normal Left Ventricular Geometry Using Speckle Tracking Imaging

PurposeSpeckle tracking imaging is used for the evaluation of early myocardial function in primary hypertension patients with normal left ventricular geometry, so as to provide the basis for myocardial function damage evaluation.Materials and MethodsForty hypertension patients with normal left ventricular diastolic flling was enrolled in group A, 40 hypertension patients with decreased left ventricular relaxation was enrolled in group B and 30 normal controls were enrolled in the control group, left ventricular myocardium and endocardium global peak systolic longitudinal strain rate (GSrL S), global peak early diastolic longitudinal strain rate (GSrL E), global peak LV systolic longitudinal strain rate (GSrL A), and left ventricular twisting parameters such as twist at mitral valve opening (MV-Prot), twist at aortic valve closure (AP-Prot) and untwisting rate (UntwR) were measured with speckle tracking imaging.ResultsCompared with the control group, subendocardial myocardial GSrL S decreased and GSrL A increased (P＜0.05) in group A; MV-Prot, AP-Prot increased and UntwR reduced in group A and group B compared with those in the control group, with obviously prolonged half unwinding time (P＜0.05); AP-Prot of group B was higher (P＜0.05) and UntwR was lower than group A (P＜0.05).ConclusionMyocardial strain state can be quantitative analyzed and early left ventricular diastolic and systolic function damage can be evaluated for patients with primary hypertension when using speckle tracking to detect the left ventricular long axis subendocardial myocardial strain rate and torsional parameters.

Hypertension; Echocardiography, Doppler, color; Speckle tracking echocardiography; Ventricular function, left; Myocardium

青岛大学附属医院心脏超声科山东青岛266003

王志斌

Department of Echocardiography, the Affliated Hospital of Qingdao University, Qingdao 266003, China

Address Correspondence to: WANG Zhibin

E-mail: 13705321173@163.com

R541.3；R445.1

2013-10-23

修回日期：2014-03-05

中国医学影像学杂志

2014年第22卷第4期：268-271，277

Chinese Journal of Medical Imaging