实时三维斑点追踪成像评价冠心病合并二尖瓣反流患者左心房功能

姜婧璇

姜志荣 JIANG Zhirong

王小凡 WANG Xiaofan

吕启凤 LV Qifeng

宋晓霞 SONG Xiaoxia

田 雨 TIAN Yu

冠心病（coronary atherosclerotic heart disease，CHD）合并二尖瓣反流（mitral regurgitation，MR）是由冠状动脉病变引起二尖瓣功能异常及左心室结构发生改变导致的功能性MR。若MR长期存在，左心房压力和容量负荷增加，可使左心房产生适应性反应，导致左心房原发性缓慢扩大以及射血分数增加[1]。而左心房功能的早期变化影响左心室功能，对维持左心室的充盈具有重要作用，进而导致心排血量下降，并出现多种临床症状[2-3]。此外，左心房心肌重塑可作为心血管疾病的重要预测因素，并可影响心脏的收缩或舒张，导致心力衰竭、中风及猝死[4]。实时三维斑点追踪成像（real-time three-dimensional speckle tracking imaging，RT3D-STI）技术是一种评价心肌运动及心脏房室腔功能的新技术，其不存在角度依赖性，可更准确地反映心肌的功能变化[5]，近年来多应用于检测左心室功能，而对于冠状动脉病变导致心肌缺血引起的心脏左心房功能改变的研究较少。本研究旨在应用RT3D-STI技术测量伴有MR的冠心病患者左心房容积变化及心肌应变，并评价左心房功能，为临床明确诊断及选用合理方案治疗，判断病情的发展及预后提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2016年8月－2017年5月于青岛大学附属医院经冠状动脉造影及心电图确诊的CHD患者共88例，其中男48例，女40例；年龄40～80岁，平均（61.8±11.3）岁。排除高血压、心肌病、先天性心脏病等器质性疾病及图像质量欠佳的患者，心电图均显示为窦性心律。按照有无MR分为无MR组（n=30）和MR组（n=58）。其中依据美国超声心动图学会制订的标准及相关研究结果[6]，根据MR程度，将MR组进一步分为轻度反流（n=20）、中度反流（n=20）及重度反流（n=18）。对照组为同一时期采集的健康志愿者30例，经临床病史、体格检查、心电图和超声心动图等检查均无异常发现。3组受检者性别、年龄差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

1.2 仪器与方法 采用Philips EPIQ 7C型超声心动图仪，二维探头S5-1，频率1～5 MHz；三维探头X5-1，频率1～5 MHz。受检者取左侧卧位，嘱受检者平静呼吸。使用二维探头S5-1于胸骨旁切面应用M型及二维图像常规测量收缩末期左心房内径（left atrial diameter，LAD）、左心室舒张末期内径（left ventricular enddiastolic diameter，LVEDd）、左心室收缩末期内径（left ventricular end-systolic diameter，LVEDs）；于心尖切面应用Simpson法测量左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）；利用二维及脉冲多普勒于左心室舒张早期及舒张晚期测量二尖瓣口的血流峰值流速（early diastolic transmitral velocity，E；late diastolic transmitral velocity，A）及二尖瓣环心肌运动峰值（early diastolic tissue velocity，Em ；late diastolic tissue velocity，Am）。切换三维探头X5-1，同步连接心电图，于心尖四腔切面获得清晰的二维图像，启动全容积成像，于取样框内完整显示左心房心内膜，探头位置固定，嘱患者屏住呼吸，采集连续4个心动周期的图像。

应用Tomtec工作站脱机对三维图像进行定量分析。从数据库中选取清晰的三维图像，调整3个平面上取样线位置，软件自动描绘左心房内膜，选择心动周期中不同时相并手动修正内膜面并排除左心耳及肺静脉，软件自动生成左心房容积，并可得到左心房整体纵向、径向、圆周应变（global longitudinal strain，GLS；global radial strain，GRS；global circumferential strain，GCS）及达峰时间（peak time of longitudinal strain，TLS；peak time of radial strain，TRS；peak time of circumferential strain，TCS），见图1，计算出纵向、径向、圆周达峰时间标准差（standard deviation of longitudinal strain peak time，TLS-SD ；standard deviation of radial strain peak time，TRS-SD ；standard deviation of circumferential strain peak time，TCS-SD）。心动周期不同时相中左心房容积（left atrial volume，LAV）包括：①左心房最大容积（LAVmax）：左心室收缩末期（二尖瓣即将开放时）的左心房容积；②左心房最小容积（LAVmin）：于心动周期中对应心电图R波顶点（二尖瓣即将关闭时）测量的左心房容积；③左心房主动收缩前容积（LAVp）：心动周期中心房开始收缩（心电图P波起始点）时的左心房容积。计算出不同时相中左心房的射血分数：①左心房总射血分数（left atrial ejection fraction，LAEF）=（LAVmax－LAVmin）/LAVmax×100%；②左心房主动射血分数（left atrial active ejection fraction，LAaEF）=（LAVp－LAVmin）/LAVp×100%；③左心房被动排空分数（left atrial passive ejection fraction，LApEF）=（LAVmax－LAVp）/LAVmax×100%。

1.3 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，计量资料采用±s表示，行正态性检验，两组间比较采用独立样本t检验，两组资料间的相关性采用Pearson线性相关分析，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 常规超声心动图及RT-3DE参数比较 与对照组相比，MR组及无MR组LAD、E/Em值均增大，Em/Am、LVEF、LAEF、LApEF均降低，差异均有统计学意 义（P＜0.05）；MR 组 LAD、LAVp、LAVmin较 无MR组增大，Em/Am、LVEF、LApEF较无MR组降低，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

图1 女，55岁，MR。三维图像显示收缩及舒张末期不同切面左心房内膜描记曲线（A）及左心房容积、心肌应变等（B）

表1 3组受检者临床资料、常规测值及RT-3DE参数比较（±s）

表1 3组受检者临床资料、常规测值及RT-3DE参数比较（±s）

注：与对照组比较，*P＜0.05；与无MR组比较，#P＜0.05

2.2 RT3D-STI检测心肌应变的比较 ①与对照组相比，MR组及无MR组GLS、GCS均降低，其中MR组低于无MR组，差异均有统计学意义（P＜0.05）；与对照组相比，无MR组TCS-SD值增高，MR组TLSSD、TCS-SD、TRS-SD值增高，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2。②与轻度及中度MR相比，重度MR患者GCS、GLS、GRS均降低，差异有统计学意义（P＜0.05）；与轻度MR相比，中度MR患者GCS降低，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见图2。

表2 3组受检者RT3D-STI测值比较（±s）

表2 3组受检者RT3D-STI测值比较（±s）

注：与对照组比较，*P＜0.05；与无MR组比较，#P＜0.05

分组 例数 GLS（%） GCS（%） GRS（%） TLS-SD（ms） TCS-SD（ms） TRS-SD（ms）MR组 58 －18.29±6.02*# －21.25±5.89*# 27.72±11.63 152.86±66.14* 166.03±63.24* 148.74±65.26*无MR组 30 －21.33±4.04* －23.53±5.44* 36.86±7.81 80.80±72.11 140.81±79.08* 104.26±107.18对照组 30 －28.68±2.99 －29.59±2.81 41.05±12.69 25.67±22.03 22.65±15.07 36.73±53.60

图2 对照组、无MR组及伴有MR不同反流程度的左心房心肌GLS、GCS、GRS比较

2.3 左心房心肌应变指标与LAEF的相关性 无MR组、MR组GLS、GCS、GRS与LAEF呈高度相关（无MR组：r=－ 0.810、 － 0.760、0.851，MR组：r=－0.680、－ 0.745、0.583，均P＜0.05）。见图 3。

3 讨论

CHD患者合并MR是心肌梗死的常见并发症之一，是心肌梗死后死亡的独立危险因素，其出现往往提示患者预后不良。此类冠状动脉病变所致MR发病机制复杂，并非单纯二尖瓣病变，而是左心室、腱索、乳头肌、瓣叶、瓣环等二尖瓣器的共同作用所致[7]。心肌梗死后房室腔重构使二尖瓣形态改变也是引起MR的重要因素及发生机制[8]。由于发生重构，心脏的形态发生不同程度改变，对于应用二维超声心动图测量左心房大小及直径的可靠性存在争议。而三维超声心动图因其可提供心脏腔室的动态容积数据，故在评价左心房的功能及测量房室腔容积等方面更加精确[9]。同时斑点追踪成像通过测定左心房整体应变可进一步评价反流时左心房功能的改变，并为无症状反流提供早期证据[2]。

图3 MR组（A）及无MR组（B）GLS、GCS、GRS与LAEF的相关性

左心房具有储蓄、管道及辅助泵功能，其储蓄功能主要通过测量左心房总排空容积并计算LAEF来获得。在左心室舒张早中期，左心房的管道功能表现为来自肺静脉的血液经左心房被动流入左心室，即LAVmax与LAVp的差值，可由LApEF表示。左心房的辅助泵功能体现在左心房心肌的主动收缩，于心动周期中左心室舒张末期将血液由左心房泵入左心室，即为LAVp与LAVmin的差值，也可表示为LAaEF。对于健康人群，左心房搏出量约占左心室搏出量的30%，这对于左心室功能降低的人群维持充足的左心搏出量具有重要意义[10]。通过左心房的3种功能，在生理及病理状态下，左心房可发挥调节左心室充盈量和维持正常心脏搏出量的重要作用[11]。

本研究显示，MR组及无MR组E/Em明显高于对照组（P＜0.05），而LAEF、LVEF明显低于对照组（P＜0.05），且MR组LAVmin明显高于对照组（P＜0.05），表明MR患者左心房储蓄、舒张功能及左心房室收缩功能明显降低，其他相关研究亦表明E/Em可作为左心房整体舒张功能的标志，LAVmin及LAEF与左心室舒张功能有良好的相关性[12-13]，与本研究结果较一致，故测量左心房容积变化可预测收缩期E/Em比值，并可间接评价左心舒张功能的改变。本研究结果显示MR组及无MR组的LVEF值均小于对照组（P＜0.05），且MR组低于无MR组（P＜0.05），即冠状动脉病变患者因心肌功能障碍可导致心肌运动欠协调或心肌运动减弱，进而影响左心室收缩功能；当合并二尖瓣功能障碍时，由于受到血流动力学改变的影响以及局部心肌运动的不同步，导致LVEF进一步降低。MR患者因存在MR，使左心房舒张的同时接受来自肺静脉及左心室反流的血液，LAVp增大（P＜0.05），故MR组患者左心房管道功能（即LApEF）较无MR组及对照组降低（P＜0.05）。同时MR组辅助泵功能（即LAaEF）在数值上与对照组差异并无统计学意义（P＞0.05），此结果与MR患者的临床表现并不完全一致。因为在心房主动收缩期，MR患者心肌运动减弱，LAVmin升高，故LAaEF在数值上较对照组未见明显差异，然而结合心肌应变指标（GLS、GCS）在MR组及无MR组较对照组降低（P＜0.05），且MR 组更低（P＜0.05），即左心房心肌运动明显较对照组降低，此结果可间接表明MR患者左心房主动射血功能（即LAaEF）较其他组有明显差异，故结合容积变化及心肌应变指标可更全面地分析左心房功能的改变。

由于心房心肌分层走行，在心脏的收缩及舒张过程中，心肌向不同方向运动[14]。深层以纵向及圆周为主，而浅层径向心肌组织较薄，故对于心房收缩，深层心肌的作用更大。本研究中不同程度的MR患者与无MR组及对照组相比，GLS、GCS、GRS随反流量的增大而降低，尤以GCS明显，该结果与心肌的结构特性相符，也进一步表明MR组与无MR组及对照组相比，左心房心肌运动不同程度下降，冠状动脉病变合并MR时可致左心房整体心肌应变下降，影响心肌运动及心脏功能。同时，无MR组、MR组GLS、GCS、GRS与LAEF呈高度相关（无MR组：r=－0.810、－0.760、0.851；MR组：r=－0.680、－0.745、0.583，均P＜0.05），故在CHD及MR患者中，心肌应变普遍下降进而可引起容积变化，导致左心房储蓄及收缩功能降低。心房心肌的正常同步性收缩依赖于电生理传导及细胞的兴奋收缩耦联，若其中任一环节异常均可影响心肌的同步性，导致心肌收缩不协调，并可进一步影响LVEF及搏出量，从而出现不同程度的症状及临床表现。本研究MR组的TLS-SD、TCS-SD、TRS-SD较对照组增大，表明MR患者左心房心肌在纵向、圆周及径向应变上心肌的运动不同步指标延长，即MR患者普遍存在左心房心肌运动不同步。

然而目前RT3D-STI尚未在临床工作中广泛应用，其数据测量及分析受二维成像质量的影响，故提高二维图像的帧幅，获得更清晰的图像质量是未来RT3DSTI技术得以广泛应用的重要条件；另外，研究中左心耳对于左心房功能的潜在影响无法完全排除为本研究的局限性，在今后的研究中需进一步完善。

总之，RT3D-STI作为一种基于实时追踪和测量心肌回声斑点进而评价心肌运动同步性及心功能的技术，为研究心肌力学和心脏生理学提供了一种实时、简便、无创的可靠方法，可比较客观、准确地显示并评价MR患者左心房心肌运动的不同步性，并可反映左心房、左心室不同功能的早期变化，准确评估心肌运动及左心房功能。

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