高血压与糖尿病心肌病左室重构的影像学评价

2014-07-19成官迅陈维翠

武警医学 2014年3期

关键词：心性容积心室

成官迅，陈维翠，阎静

专家论坛

高血压与糖尿病心肌病左室重构的影像学评价

成官迅，陈维翠，阎静

左室重构；高血压；糖尿病；影像学

由于心肌的损伤或者心脏负荷(容量或压力)增加所导致的心室大小、室壁厚度、形状及其组织结构等一系列变化过程被称为左室重构(left ventricular remoldeling, LVR)，其原因可分为生理性重构与病理性重构两种类型。生理性的LVR常见于长期训练的运动员，其心脏会发生正常解剖和生理的适应性变化，表现为心脏四腔均扩大和左室壁厚度增加，从而使心脏泵功能增加；而病理性的LVR常见于冠心病心肌梗死患者、长期高血压患者及长期糖尿病患者。过去20年来，对心室重构的理解主要是基于对冠心病急性心肌梗死后LVR的大量动物实验和临床研究，事实上，许多靶器官为心脏的疾病都能导致LVR。LVR只是心肌病变修复、心室代偿的一种病理生理过程，初期是对心脏损伤的一种适应性改变，但持续重构将引起心脏功能损害，最终发展至不可逆性心肌损害的终末阶段，即心力衰竭。由于LVR是决定患者心功能和预后的重要指标，因此探讨LVR的发病机制，以控制甚至逆转心室重构，对改善患者预后、提高生存率意义重大。

1 高血压、糖尿病心肌病与左室重构

近10年来，原发性高血压(essential hypertension, EH)患病率呈持续增长趋势。2006年，中国心血管病报告估算全国高血压患者已超过2亿，每年新增加约1000万[1]。目前，我国高血压病呈现“三高”、“三低”特征，即患病率高、病死率高、致残率高，知晓率低、治疗率低、控制率低，成为世界上EH危害最严重的国家之一[2]。心脏是高血压主要的靶器官之一，长期高血压状态会导致心脏结构与功能的一系列改变，为克服持续增高的负荷而重塑其结构，即LVR。LVR不仅是高血压的并发症，而且是独立于血压之外的心血管事件的重要独立危险因素，高血压合并LVR时，心肌缺血、心肌梗死及心脏性猝死的发生率明显升高[3,4]。与此同时，流行病学资料显示，中国糖尿病(diabetes mellitus，DM)患者已高达9240万，而DM前期患者更是高达1.48 亿[5]。长期高血糖状态可导致动脉硬化和微血管病变，从而发生严重的心、脑、肾、眼、神经、皮肤等并发症。自1972年Rubber等[6]首次发现4例糖尿病患者在没有基础心脏疾病的情况下发生心力衰竭后，糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy，DCP)的概念逐渐被医学界认识并得到广泛认可。之后的临床、流行病学及实验研究表明，DCP是DM状态下一组独立的心肌病变，是排除心脏瓣膜病、先天性心脏病、高血压等多种因素后，由DM导致的心肌原发性代谢障碍性改变和微血管病变所引起的心脏病。随着DM发病率的增高、服用药物后病程的延长，DCP己成为DM患者最常见的并发症及主要的死亡原因之一。

2 左室重构的影像学评价比较

随着影像学技术的快速发展，超声心动图、SPECT核素显像、左室造影、多层螺旋CT和磁共振等影像学检查方法能够敏感识别心脏形态学改变，客观、定量评价心功能状态，因而已成为评估LVR的主要手段。

2.1 超声心动图能够针对心脏解剖形态的改变、功能参数的测定、局部心肌活力的判断、微血管结构的完整性等对心室重构进行诊断。因检查简便、快捷、价格低廉，临床应用最广泛，但受操作者及声窗的影响较大。另外，超声心动图对左心室容积的计算依据几何模型采用二维单平面算法，可将左心室假想成一个规则的椭圆形，而重构的左心室腔常扩大、变形，形状明显偏离了假设模型，心功能指标的测量会出现明显误差。实时超声心动图虽然不依赖几何假设的模型来测定心室容积和功能，但同样过于依赖操作者的手法和经验，或受声窗的限制，难以区分心肌、心内膜及心外膜脂肪层，使测量值偏大。

2.2 核素显像现逐渐应用于临床，其门控SPECT显像法，可直观反映心肌血流灌注、能量代谢、存活力、室壁运动状况、局部及整体功能参数测定，并可对心脏形态学改变进行分析。但此技术需使用放射性示踪剂，存在电离辐射损伤，且分辨率有限，心内膜轮廓的恰当描绘往往受到限制，应用尚不普及。左室造影通过心室功能性参数的评估、局部室壁运动的分析、心室内压力的测定等方法，最早应用于心室重构的检测，但其为有创检查，且价格昂贵，不易重复检查。

2.3 多层螺旋CT 对评价合并冠脉病变的LVR患者较有优势，成像速度快、检查时间短，采用左心功能分析软件可以获得舒张末期容积指数、收缩末期容积指数、每搏输出量指数、心脏指数、射血分数、舒张末期质量指数和收缩末期质量指数等心脏泵血功能常用指标，可为评估心功能提供有价值的信息，但辐射剂量较大，同样限制其在临床的应用。

2.4 磁共振成像随着心脏磁共振成像(MRI)技术的不断发展与进步，一次心脏MRI检查即可为心脏病的诊断提供心脏解剖、功能、室壁运动、心肌灌注、冠状动脉和大血管等极为有价值的信息。心脏MRI能进行心室功能的定量分析，最常用的是心脏电影MRI成像序列，它可计算并比较左心室整体功能指标(包括舒张末期容积指数、收缩末期容积指数、每搏输出量指数、心脏指数、射血分数、舒张末期质量指数和收缩末期质量指数)、局部功能(舒张末期厚度、收缩末期厚度、室壁增厚率和室壁运动)和血流动力学指标(高峰射血率、高峰射血时间、高峰充盈率和高峰充盈时间)，其中血流动力学指标中的高峰充盈率主要用于反映左心房与左心室间的压力梯度，并受左心室负荷状态和顺应性的影响，是评价舒张功能较为灵敏、可靠的指标。在血流测定方面，流速图技术约在十多年前已用于心室每搏输出量的分析，目前把流速编码与电影MRI结合，能得到在一个心动周期内近20个相位的血流图。在心肌灌注方面，对缺血性心脏病的整体和局部功能的评价不能单纯依靠局部室壁增厚率、室壁应力、射血分数等指标，因为代偿因素可掩盖早期心肌缺血的表现；MRI造影剂首过灌注异常是比较准确的评价指标，快速梯度回波和EPI序列能检测造影剂通过中心循环的起始期及早期(即首过，first-pass)的增强效果。MRI是心脏检查的“金标准”，通过比较左室整体、局部功能指标及血流动力学数据，能发现LVR患者心脏结构和功能的早期变化，可为LVR早期诊断和有效干预提供证据和指导。

3 左室重构机制的影像学研究现状与展望

近年来，对于LVR机制的探讨，国内学者仍将大部分精力集中于对冠心病急性心肌梗死后LVR的研究。例如，李宝山等[7]利用电影MRI评价犬心肌梗死模型LVR的情况，发现冠状动脉被结扎3 h后，其左心室心肌梗死节段明显变薄，并向外膨出，与非梗死节段间呈逐渐移行，梗死节段收缩期运动明显减弱或运动消失，心室腔均见扩大。王欣等[8]应用超声斑点追踪成像技术评价急性心肌梗死冠脉介入治疗后患者局部、整体左室心肌形变及其与LVR的关系，发现心肌梗死患者左室各心肌节段峰值收缩长轴应变和应变率呈现不同程度的降低。事实上，许多靶器官为心脏的疾病都能导致LVR，如高血压、糖尿病等。LVR只是心肌病变修复、心室代偿的一种病理生理过程。国内外学者对于高血压所致的心室重构研究得比较透彻，早在1992年Canau等[9]就对未经治疗的高血压患者，结合超声测算的结构指标，将LVR分为正常、向心性重塑、向心性肥厚和离心性肥厚四种类型，并指出左室几何构型与心功能损害及预后密切相关。Koren等[10]对EH患者长达10年的随访研究发现，向心性肥厚的病死率为24%，离心性肥厚为10%，向心性重塑为6%，正常构型为1%。

笔者对一组行冠状动脉CTA检查的233例EH患者进行LVR情况的分析，发现左室重构程度由轻到重依次为正常构型、向心性重构、向心性肥厚、离心性肥厚，而且心脏构型不同，心功能各指标有着相应改变，其中以射血分数(EF)、左室舒张末容积(LVEDV)、左室收缩末容积(LVESV)的变化最具有特征性。EF在正常构型组变化不大，向心性重塑组增强，向心性肥厚组趋向正常，离心性肥厚组明显降低；舒张末容积(EDV)、收缩末容积(ESV)在正常构型组变化不大，向心性肥厚组明显减小，向心性肥厚组趋向正常，离心性肥厚组明显扩大，敏感反映了左室构型的向心性与离心性变化过程。通过对高血压分级与LVR相关性分析发现，LVR程度与血压水平呈正相关，但相关关系并不密切(相关系数小于0.5)，说明血压升高并不是影响LVR的唯一决定性因素。临床研究也证实，一些高血压患者尽管血压长期得到满意控制，但左室心肌质量(LVMM)仍在增加，而且积极的降压治疗并未使心血管事件的发生率和病死率降至预期值，这提示心脏病变的进展受多种因素的影响[11-13]。相对室壁厚度(RWT)和左室质量指数(LVMI)是左室构型的基础，影响RWT及LVMI的因素都参与了左室几何构型的调节。

对于糖尿病导致的心室重构，国内学者研究较少，仅有赵杰等[14]一篇应用心脏MRI技术对糖尿病患者左心功能进行分析的研究，且是局限于对糖尿病早期、无明显心血管症状的2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)所做的研究。对于区分病理性与生理性LVR，Decastro等[15]利用实时三维超声心动图技术对152名健康志愿者(对照组)，19例顶级运动员，23例扩张型心肌病患者及26例肥厚型心肌病患者的左室舒张末期容积(LVEDV)、左室收缩末期容积(LVESV)、左室射血分数(LVEF)、心肌质量(MM)及左室重构指数(left ventricular remodeling index, LVRI)进行测量，发现顶级运动员的LVRI与对照组比较无统计学差异，而扩张型心肌病患者LVRI明显降低，肥厚型心肌病患者LVRI明显增大，提示LVRI是区分生理性与病理性的左室重构简单而有用的预测因子。

笔者对99例行冠状动脉CTA检查的2型糖尿病患者进行LVR情况的研究(其中42例T2DM患者伴有EH)，参照美国超声心动协会推荐的测量标准[16]，于平行于左室收缩末期、左房达到最大容积时在左室流出道平面、通过主动脉瓣的中央水平测量左房前后径(LADsys)。统计学分析发现，单纯T2DM患者LADsys较健康对照组明显增大。表明T2DM确能引起左室舒张功能减退，从而导致左房增大，与唐红等[17]的研究一致。进一步两两比较发现，LADsys以T2DM合并高血压患者增大最为明显，与单纯T2DM组相比，差异有统计学意义(P=0.000)，说明T2DM患者在合并有高血压状态下对左室舒张功能的影响更为严重，与Fuchenbusch等[18]研究发现冠心病、高血压、高血糖及胰岛素抵抗均是导致心脏舒张功能不全的危险因素这一观点一致。单纯T2DM患者左心室结构的变化以左室室壁增厚、心肌质量增加为特点，伴有左室收缩末期内径(LVIDsys)、左室舒张末期内径(LVIDdia)的轻度增大，与DCP患者死亡尸解后进行心脏大体检查所得出的结论一致。而合并EH的T2DM患者，左室室壁肥厚、心肌质量增加的程度较单纯T2DM患者更为明显，且伴有LVIDdia的明显增大，表明T2DM患者在合并有高血压状态下比单纯高血糖状态下对左室结构的影响更为严重，可导致左心室肥厚、心肌质量增加及心室腔扩张，与Palmieri等[19]及Bella等[20]研究结果一致。高龄患者对左室功能受损具有累积效应，随着年龄的增长，T2DM患者心脏和大血管的弹性减弱，心肌僵硬度增加，心室充盈速度减低、充盈时间延长，导致心输出量、左室舒张末期容积降低；随着T2DM患者病程的延长，左心室收缩功能障碍将作为患者心脏功能障碍的主要矛盾凸显出来，与动物实验的结果相一致[21]。高血压能明显加重T2DM患者心脏结构的损害，较高的收缩压水平反映了动脉壁的硬化和血管结构的变化，收缩压与心血管事件结局的关联较舒张压更强[22]。另外，年龄也是T2DM患者左室舒张功能损害的独立影响因子之一。

通过对正常生理状态下及不同病理状态下左室结构与功能的改变的影像学研究，有可能阐明LVR的发生机制，为临床预测心脏病变的进展程度并制定治疗方案、疗效判定和预后估测提供科学依据。

[1] 王文.我国高血压防治现状和策略[J]. 岭南心血管病杂志，2010, 16(1): 5-7.

[2] 种冠峰, 相有章.中国高血压病流行病学及影响因素研究进展[J]. 中国公共卫生，2010, 26(3): 301-302.

[3] Levy D, Garrison R J, Savage D D,etal. Prognostic implications of echocardiographically determined left ventricular mass in the Framingham Heart Study[J]. N Engl J Med，1990, 322(22): 1561-1566.

[4] Koren M J, Devereux R B, Casale P N,etal. Relation of left ventricular mass and geometry to morbidity and mortality in uncomplicated essential hypertension[J]. Ann Intern Med，1991, 114(5): 345-352.

[5] Yang W, Lu J, Weng J,etal. Prevalence of diabetes among men and women in China[J]．N Engl J Med，2010，362(12) : 1090-1101．

[6] Rubber S, Dlugash J, Yuceoglu Y Z,etal. New type of cardiomyopathy associated with diabetic glomerulosclerosis[J]. Am J Cardiol,1972, 30(6)：595-602

[7] 李宝山，陈英敏，张人姝，等. 电影磁共振成像评价急性心肌梗死后左室重构的实验研究[J].中国医学影像技术，1999,15(3):187-189.

[8] 王欣，朱天刚，权欣，等.斑点追踪成像评价急性心肌梗死后左室形变与重构的关系[J]. 中国医学影像技术，2007，23(10):1511-1515.

[9] Ganau A, Devereux R B, Roman M J，etal. Patterns of left ventricular hypertrophy and geometric remodeling in essential hypertension[J]. J Am Coll Cardiol，1992, 19(7): 1550-1558.

[10] Koren M J, Devereux R B, Casale P N,etal. Relation of left ventricular mass and geometry to morbidity and mortality in uncomplicated essential hypertension[J]. Ann Intern Med，1991, 114(5): 345-352.

[11] Chahal N S, Lim T K, Jain P,etal. New insights into the relationship of left ventricular geometry and left ventricular mass with cardiac function a population study of hypertensive subjects[J]. Eur Heart J，2010, 31(5): 588-594.

[12] Muiesan M L, Salvetti M, Monteduro C,etal. Changes in midwall systolic performance and cardiac hypertrophy reduction in hypertensive patients[J]. J Hypertens，2000, 18(11): 1651-1656.

[13] Karaye K M. Relationship between Tei Index and left ventricular geometric patterns in a hypertensive population: a cross-sectional study[J]. Cardiovasc Ultrasound，2011, 9(21): 1-5.

[14] 赵杰,李东,于铁链. 应用心脏电影磁共振成像评估无明显心血管症状的2型糖尿病患者左心室功能[J].中华糖尿病杂志，2010,2(4)：258-262.

[15] Decastro S, Caselli S, Maron M,etal. Left ventricular remodeling index (LVRI)in various pathophysiological conditions real-time three-dimensional echocardiographic study[J].Heart，2007，93(2):205-209.

[16] Sahn D J, DeMaria A, Kisslo J,etal. Recommendations regarding quantitation in M-mode echocardiography: results of a survey of echocardiographic measurements[J]. Circulation，1978, 58(6): 1072-1083.

[17] 唐红，孙秉海，于衍莉，等.糖尿病左心房内径容积的超声观测研究[J]. 医学影像学杂志，2012,22(4):567-570.

[18] Fuchenbusch M,Standl E,Otter W,etal. Diabetes mellitus and heart failure[J].MMW FortschrMed,2007,149(37):41-44.

[19] Palmieri V, Bella J N, Arnett D K,etal. Effect of type 2 diabetes mellitus on left ventricular geometry and systolic function in hypertensive subjects: Hypertension Genetic Epidemiology Network (Hyper GEN) study[J].Circulation，2001，103(1):102-107.

[20] Bella J N, Devereux R B, Roman M J,etal.Separate and joint effects of systemic hypertension and diabetes mellitus on left ventricular structure and function in American Indians[J]. Am J Cardiol，2001，87(11)：1260-1265.

[21] 廖明松, 李树森, 王先银，等. 2 型糖尿病兔模型心脏结构和功能改变超声研究[J]. 四川医学,2004，7(25)：737-738.

[22] Kaplan R C,Tirschwell D L, Longstreth W T,etal. Blood pressure level and outcomes in adults aged 65 and older with prior ischemic stroke [J]. J Am Geriatr Soc，2006，54(9):1309-1316.

(2013-12-08收稿 2014-01-07修回)

(责任编辑尤伟杰)