超声心动图二维斑点追踪技术评价慢性阻塞性肺疾病患者右心室收缩功能

刘国文 李嵘娟 肖 瑶 朱光发 谢谨捷 杨 娅

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一种常见的以持续气流受限为特征的可以预防和治疗的疾病，气流受限以不完全可逆、进行性发展为特征，与气道和肺脏对有毒颗粒或气体的慢性炎性反应有关[1]。随着病程进展，COPD的主要并发症为进行性肺动脉高压、右心结构和功能受损等，提示患者预后不良，晚期出现肺源性心脏病。及时、准确的评估此类患者的右心功能对改善其预后具有重要的临床意义。

超声心动图具有廉价、快捷、无辐射的优点，是早期发现肺动脉高压和评价右心功能的主要技术[2-3]。本研究使用超声心动图技术检测COPD患者的肺动脉压及右心室收缩功能,旨在探讨右心室二维斑点追踪技术评价COPD患者右心室收缩功能的应用价值。

资料与方法

1. 一般资料及病例选择 入选本院 2015年 10月至 2017年 11月，临床诊断为COPD的患者37例为研究对象，其中男性23例，女性14 例。按肺动脉收缩压是否>40mmHg (1mmHg=0.133kPa)将COPD患者分为无肺动脉高压组(patients with no pulmonary hypertension，NPH)和肺动脉高压组(patients with pulmonary hypertension，PH)。所有患者均符合中国循证指南共识 《慢性阻塞性肺疾病诊治指南》2013 年修订版(中华医学会呼吸病学分会慢性阻塞性肺疾病学组) 的诊断标准，均进行肺功能及超声心动图检查。同时选取19例健康成人为对照组，其中男性12例，女性7例。所有研究对象均排除COPD急性期；高血压；冠心病；明确患有COPD以外的其他呼吸系统疾病，如哮喘、支气管扩张等；严重肝肾功能障碍、意识障碍；先天性心脏病，瓣膜病，心肌病等可导致右心系统病变而影响测量结果者。

2. 研究方法 采用 Philip IE33 彩色多普勒超声诊断仪,S5-1探头，频率 2.0～4.0 MHz，配有TomTec定量分析软件。所有研究对象均采取左侧卧位，平静呼吸，并同步连接心电图， 记录及存储心尖四腔切面二维灰阶动态图像，以便脱机后分析。测定参数包括:①心腔大小指标: 右心室基底径，右心室中间径，右心室长轴径，右心房舒张末面积；②右心室收缩功能指标: 右心室面积改变分数(fractional area change，FAC)，三尖瓣环平面收缩期移位 (three tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE)；组织多普勒测三尖瓣环收缩期的运动速度S’ (DTI-Derived Tricuspid Lateral Annular Systolic Velocity, S’-wave velocity)；右心室心肌做工指数(RV index of myocardial performance, RIMP)；③肺动脉压指标:三尖瓣反流最大压差，肺动脉收缩压(pulmonary artery systolic pressure，PASP)。静息状态下估测右房压：下腔静脉宽度<2.1cm且吸气时塌陷率>50%,右房压约为3mmHg(范围0～5mmHg)；下腔静脉宽度>2.1cm且吸气时塌陷率<50%,右房压约为15mmHg(范围10～20mmHg)；下腔静脉宽度和塌陷率与上述不同时,右心房压约为8mmHg(范围5～10mmHg)；④右心室二维斑点追踪参数：纵向右心室游离壁应变(right ventricle free wall longitudinal strain, RVFW-LS)；纵向右心室室间隔应变(right ventricle septum longitudinal strain, RVSep-LS)；径向右心室游离壁应变(right ventricle free wall radial strain, RVFW-RS)；径向右心室室间隔应变(right ventricle septum radial strain, RVSep-RS)；纵向右心室整体心内膜应变(right ventricle endocardial globle longitudinal strain, Endo-GLS)；纵向右心室整体心肌应变(right ventricle myocardium globle longitudinal strain, RVMyo-GLS)，径向右心室整体心肌应变(right ventricle myocardium globle radial strain, RVMyo-GRS)。

3.统计学方法 应用 SPSS 20.0 统计软件进行数据处理。计量资料以均数±标准差表示，多组间均数比较采用单因素 ANOVA 方差分析，两两比较采用 LSD检验和Tamhane检验，评价 COPD 各组与对照组之间右心室收缩功能参数差异。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.患者的一般临床特征 三组患者之间年龄、性别、血压、体质量指数、体表面积及左心室射血分数，均差异无统计学意义，见表1。

2.三组右心室收缩功能比较 三组间比较FAC，TAPSE，RIMP，RVFW-LS，RVSep-LS，RVFW-RS，RVSep-RS，Endo-GLS，Myo-GLS，Myo-GRS，差异均有统计学意义(P<0.05)。COPD患者NPH组和PH组的FAC，RVSep-LS，RVSep-RS，Endo-GLS均小于对照组(P<0.05)；PH组的RVFW-LS，RVSep-LS，Endo-GLS均小于NPH组(P<0.05)；PH组的RVFW-LS，RVFW-RS，Myo-GLS，Myo-GRS均小于对照组(P<0.05，图1～3)。

图1 COPD患者合并肺动脉高压右心室应变 注：RVFW-LS：-13.1%；RVSep- LS：-9.6%；Endo-GLS:-13.0%；RVFW-RS：16.4%；RVSep-RS：18.8%

项目无肺高压组(n=18)肺高压组(n=19)对照组(n=19)P值男性8(44.4)14(73.7)12(63.1)0.192年龄66±6.767±5.464±4.10.203BMI/(kg/m2)24.57±3.1023.97±3.7825.46±2.290.054体表面积/m21.67±0.171.74±0.211.80±0.140.236收缩压/(mm-Hg)124±3.6123±7.0123±7.60.073舒张压/(mm-Hg)68±8.871±12.673±5.20.058LVEF/%65±5.762±5.663±6.70.734

注：LVEF，左心室射血分数

表2 三组右心室收缩功能指标比较

注：与对照组相比，※P<0.05，与肺高压组相比，△P<0.05

讨 论

COPD 特征性的病理学改变存在于气道、肺实质和肺血管，其中肺血管改变的特征是血管壁增厚。长期慢性缺氧可导致肺血管广泛收缩和肺动脉高压，常伴有血管内膜增生、血管发生纤维化和闭塞，导致肺循环的结构重组。慢阻肺晚期出现肺动脉高压，进而产生慢性肺源性心脏病及右心衰竭[4]。

因右心结构不规则，临床工作中对右心功能的评价仍主要基于患者的临床症状和体征，对右心功能的量化评估是临床亟需解决问题。COPD患者因病程长、年龄偏高、合并疾病多，常常面临就诊时的经济负担，多排螺旋 CT、磁共振等检查的费用高、有放射性，需要患者闭气配合及体内不能有金属物等，限制了临床应用。目前最为常用的评估右心功能的技术手段是超声心动图。本研究对每1例入组患者均进行详细的超声心动图图像采集，当患者出现明显的图像不清楚时，嘱患者在左侧卧位的基础上进一步采用左侧前倾卧位，使心脏更加接近体表，从而提升图像质量，每个切面均多次重复采集图像，但仍有部分患者图像无法达到理想效果，则予以排除。本研究在参照美国超声心动图学会制定的评估右心功能指南的基础上，研究超声心动图评估右心功能的二维斑点追踪技术，从而更加早期、准确的评估COPD患者右心室收缩功能。超声应变(strain，S)成像近些年出现的评估心肌功能的新技术，能够无创、定量地评价心肌整体或局部功能。S 是指物体受外力的相对形变，心肌局部组织受力产生形变。根据 Lagrangian 公式：S=△L/ L0=(L-L0)/L0，S 表示应变，△L 表示心肌长度的改变量，L0 为心肌的初始长度，L 为测量时心肌的瞬时长度。S 正值表示心肌长轴方向上的伸长或短轴方向上的增宽；S 负值则相反[5]。本研究包括评估右心室收缩功能的传统指标，如右心室面积改变分数，三尖瓣环平面收缩位移；组织多普勒测三尖瓣环收缩期的运动速度；右心室心肌做工指数等，同时进一步研究新的评价右心室收缩功能的二维斑点追踪参数，如，纵向右心室游离壁应变，纵向右心室室间隔应变；径向右心室游离壁应变；径向右心室室间隔应变；纵向右心室整体心内膜应变；纵向右心室整体心肌应变，径向右心室整体心肌应变等。

Avin等[6]研究了35例肺动脉高压患者的右心室功能，其结果显示肺动脉高压患者的纵向右心室基底和中间部应变明显低于健康对照组；Satoshi等[7]研究了36例肺动脉高压患者，所有患者均进行右心导管和超声心动过图检查，其结果显示右心室游离壁的应变值与肺动脉压和肺血管阻力呈明显负相关；本研究结果中RVEndo-GLS和 RVSep-LS在三组间及三组内均差异有统计学意义，且PH组右心室应变明显低于NPH组和对照组，结果与上述研究一致，而右心室的整体应变相比局部应变更能反应出右心室的真实收缩功能，本研究结果显示COPD患者的右心室收缩功能相比正常人低，而同时伴有肺动脉高压的患者其收缩功能则进一步减低。Koya等[8]对28例肺动脉高压患者的右心室游离壁进行二维斑点分层应变研究，其研究认为，右心室游离壁心内膜的应变值在反应右室收缩功能方面相比整体和外层更准确；本研究中右心室整体心肌的纵向和径向应变均只有PH组与对照组差异有统计学意义，与其研究结果一致，但限于入组例数太少，需要进一步证实。传统的用于评价右心室收缩功能的参数中，仅有FAC和RIMP的结果显示PF组和对照组间差异有统计学意义，而本研究纳入的二维斑点追踪应变参数均能反应出PH组与对照组间的差异且三组之间比较差异有统计学意义，因此本研究结果表明二维斑点追踪技术相比传统超声心动图参数更容易发现COPD患者的右心室收缩功能异常[9]。

综上所述，超声心动图二维斑点追踪技术可以用于评价COPD患者右心室收缩功能，COPD患者的右心室收缩功能低于健康人，伴有肺动脉高压的COPD患者其右心室收缩功能进一步降低。二维斑点追踪技术相比常规的用于评价右心室收缩功能的超声心动图参数更加敏感。

本研究的局限性：纳入的研究对象少，缺少评估右心功能的金标准，缺少患者的随访资料。