超声血流向量成像技术评价原发性高血压患者左心房早期功能不全

徐 芸，尹立雪，王 胰，周 婕，蔡 璐

(四川省医学科学院 四川省人民医院心血管超声与心功能科，四川 成都 610072)

左心房结构和功能受损在高血压患者中普遍存在，且与多种并发症如房性心律失常、卒中和心力衰竭等有关[1]。左心房通过调节心房储蓄、导管和收缩功能的相互作用来调节左心室充盈，从而维持心脏正常血流动力学。高血压患者在发生心脏功能早期改变，如舒张功能不全、心室重构和心房增大之前，心房功能已出现异常改变，因此评估心房血流动力学改变对高血压患者有重要临床意义。本研究采用血流向量成像(vector flow mapping， VFM)技术观察高血压患者早期左心房功能改变，旨在为临床早期干预提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2016年12月—2017年8月我院56例原发性高血压患者，男27例，女29例，年龄29～70岁，平均(52.1±12.4)岁。根据1999年世界卫生组织/国际高血压协会治疗指南[2]，高血压诊断标准为收缩压≥140 mmHg和/或舒张压≥90 mmHg。所有高血压患者左心房容积指数<29 ml/m2，且无糖尿病、心肌病、瓣膜病、先天性心脏病、冠状动脉粥样硬化性心脏病、甲状腺功能异常及心律失常等影响心脏结构或功能的疾病。

收集同期健康体检者32名为对照组，男17名，女15名，年龄31～69岁，平均(49.3±9.5)岁；均无心脏病史，心脏超声检查正常。本研究经我院伦理委员会批准，所有受试者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Hitachi Aloka Prosound F75彩色多普勒超声诊断仪，相控阵探头，频率1～5 MHz。嘱受检者左侧卧，连接同步心电图。在VFM模式下采集并存储连续3个心动周期的标准心尖四腔心切面二维图像和标准心尖四腔心切面左心房血流图像，后者帧频>18 Hz。使血流取样框清晰显示左心室流入道，并包含整个左心房。

采用DAS-RS1图像后处理工作站，选择四腔心切面动态血流图像，采用VFM技术，手动勾画左心房心内膜轮廓，使其自动随心动周期追踪心内膜；根据时间流量曲线及瓣膜开闭的情况，将1个完整心动周期的收缩期分为3个时相：快速射血期、舒张早期和心房收缩期，获得每个时相对应的平均能量损耗(energy lose， EL)，即EL-S、EL-ED和EL-AC，见图1。选择四腔心切面二维图像行二维超声组织追踪成像(two-dimensional ultrasound tissue tracking imaging， 2DTT)分析，测量左心房机械力学参数：收缩期左心房峰值应变(left atrial systolic peak strain, SLAs)、舒张早期左心房峰值应变(left atrial early diastolic peak strain, SLAed)、心房收缩期左心房峰值应变(left atrial late diastolic peak strain, SLAac)、收缩期左心房应变率(left atrial systolic strain rate, SRLAs)、舒张早期左心房应变率(left atrial early diastolic strain rate, SRLAed)、心房收缩期左心房应变率(left atrial strain rate during left atrial contraction, SRLAac)。选择心尖四腔心切面图像，采用PW/TDI技术，测量二尖瓣口E峰血流速度(E)、二尖瓣口A峰血流速度(A)和二尖瓣环侧壁e峰速度(e)，并计算E/A、E/e。于胸骨旁左心室长轴切面测量左心室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic diameter，LVDD)，以Simpson法测量左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)、左心房最大容积(LAVmax)、收缩前左心房容积(LAVpre)和左心房最小容积(LAVmin)，并以体表面积对各容积值进行标准化，获得左心房最大容积指数(LAVImax)、收缩前左心房容积指数(LAVIpre)和左心房最小容积指数(LAVImin)；计算左心房整体、被动和主动射血量(LASVt、LASVp、LASVa)及左心房被动、主动及整体排空分数(LAPEF、LAAEF和LATEF)。

图1 左心房EL分析图

1.3 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件，对计量资料进行正态性检验及方差齐性检验。符合正态分布的计量资料用±s表示，以独立样本t检验比较2组间差异，以Pearson线性相关分析评价所有受试者左心房EL与其他参数的相关性；对不符合正态分布的计量资料用中位数(四分位数间距)表示，以Wilcoxon秩和检验比较2组间差异，以Spearman线性相关分析评价EL与其他参数的相关性；采用逐步多元回归分析法获得EL的影响因素。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料和常规超声心动图参数比较 高血压组患者年龄、LVEF、LVDD、E、LAVImax、LAVIpre、LAVImin、LASVt、LASVp、LASVa、LAPEF、LATEF、LAAEF、SLAed、SRLAed及SRLAac与对照组比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。高血压组体表面积、收缩压、舒张压、A、e、E/A、E/e、SLAs、SLAac及SRLAs与对照组比较差异均有统计学意义(P均<0.05)，见表1、2。

2.2 左心房EL比较 高血压组EL-S、EL-AC高于对照组(P均<0.01)，EL-ED与对照组比较差异无统计学意义(P=0.469)，见表3。

2.3 相关性分析 所有受试者EL-S与SLAs (r=-0.432，P<0.001)、SLAed(r=-0.434，P<0.001)、SRLAs(r=-0.356，P=0.017)、E/A(r=-0.434，P=0.041)呈负相关，与LVEF呈正相关(r=0.301，P=0.044)。EL-ED与LASVp(r=0.240，P=0.036)、SRLAac(r=0.076，P=0.019)呈正相关，与SLAs(r=-0.117，P<0.046)呈负相关。EL-AC与SLAs(r=-0.504，P<0.001)、SLAed(r=-0.438，P<0.001)、SLAac(r=-0.348，P=0.019)、E(r=-0.354，P=0.017)、E/A(r=-0.436，P<0.001)呈负相关，与LVEF(r=0.334，P=0.025)呈正相关。与其他参数均无相关性(P均>0.05)。

2.4 逐步多元回归分析 SLAed[标准化系数(β)=-0.434，P<0.001]和E/A(β=0.273，P=0.046)是EL-S、SLAs(β=0.396，P<0.001)是EL-ED、SLAac(β=-0.474，P<0.01)和E(β=0.283，P=0.031)是EL-AC的独立影响因素。

3 讨论

舒张期左心房直接承受左心室腔的压力，左心房增大可反映左心室充盈压的变化。左心房扩张与不良心脏事件关系密切，存在左心房重塑的高血压患者左心房功能受损，且左心房功能改变早于结构改变[3-4]。

表1 高血压组与对照组一般资料及常规超声心动图参数比较

表2 高血压组与对照组间左心房机械力学参数比较(±s)

表2 高血压组与对照组间左心房机械力学参数比较(±s)

组别SLAs(%)SLAed(%)SLAac(%)SRLAs(/s)SRLAed(/s)SRLAac(/s)高血压组25.94±9.9312.49±6.8713.45±5.971.60±0.581.67±0.701.51±0.71对照组34.21±5.9414.23±6.2319.98±4.142.04±0.571.96±0.841.43±0.56t值-4.555-1.136-5.666-3.293-1.6410.511P值<0.0010.259<0.0010.0020.1050.611

表3 高血压组与对照组间左心房EL比较[J/(m·s)，±s]`

表3 高血压组与对照组间左心房EL比较[J/(m·s)，±s]`

组别EL-SEL-EDEL-AC高血压组3.69±1.653.38±1.574.56±1.79对照组2.61±1.664.04±1.652.89±1.42t值2.818-1.7854.545P值0.0060.469<0.001

近十年间，基于超声心动图的自动化心肌位移精密分析技术不断涌现，如DTI和斑点追踪技术，可量化评价左心房功能，但有学者[5-6]认为这些参数来源于左心房室壁运动，或更确切地说是来源于左心房周围的压力变化，并不能完全反映心房功能的变化情况。VFM基于斑点追踪及彩色多普勒技术，可直接观察心房内血液流场的变化并提供量化数据，从而有效评估心房功能。EL反映血液湍流的摩擦损耗，其用于评估不同病理状态下左心室腔内血液流场变化的可行性已被证实[7-8]，且有研究[9]发现EL可评价糖尿病患者的左心房功能。

本研究中，高血压组左心房容积指数均<29 ml/m2，提示左心房无增大，且高血压组与对照组之间反映心房容积的参数(LAVImax、LAVIpre等)及心房射血的参数(LAPEF、LATEF、LAAEF等)差异均无统计学意义，提示心房容积在评价高血压心房功能改变方面并不敏感；高血压组心肌力学的参数SLAs、SLAac、SRLAs均明显降低，提示左心房功能改变早于形态改变。健康人群心脏舒张期血液充盈大部分发生在舒张早期，但发生高血压时，左心室代偿性加强收缩，使心肌纤维化程度增加、心室松弛性减弱，致舒张早期血液充盈进行性下降，而左心房则代偿性收缩加强。本研究中高血压组SLAs、SRLAs减低，提示左心房被动扩张能力下降。左心房通过调节心脏血流动力学来代偿高血压的病理变化，室壁顺应性变化可影响心腔内涡流形成和形态学变化，与血液流场变化存在密切联系[10-11]；左心房出现结构性变化之前，存储功能降低及泵功能增加是舒张功能障碍的主要表现[12]。本研究中高血压组EL-S、EL-AC升高，提示左心房存储功能改变，高血压患者左心房被动扩张能力下降，左心房壁做功增加，血液黏滞摩擦增加，左心房主动加强收缩，以维持正常的心室充盈。本研究2组间EL-ED差异无统计学意义，提示左心房的通道功能早期无显著变化。本研究所有受试者EL与多个左心房力学参数相关，且力学参数SLAed(β=-0.434，P<0.01)是EL-S、SLAs(β=0.396，P<0.01)是EL-ED、SLAac(β=-0.474，P<0.01)是EL-AC的影响因素，提示左心房功能改变过程中受到机械—流场的相互作用[13]。

VFM技术目前只能评估二维层面上流场改变，与真实三维空间的流场分布尚有差异，但随着超声新技术的不断发展，有望克服这一缺陷。综上所述，VFM技术可评价高血压患者左心房血液流场能量损耗状态，可作为高血压早期左心房功能受损的评价指标。