斑点跟踪超声心动图对一氧化碳中毒引起心脏毒性的预测价值分析

李俊鹏，翟颖博2，王晨静

一氧化碳(carbon monoxide，CO)中毒属于冬季常见急诊病症，危害身体系统功能，心脏与脑对缺氧较敏感，CO中毒后对脑、心脏均危害较大[1]。临床对于CO中毒病人脑损伤关注较多，对于CO中毒后心肌损伤关注不多，因而延误治疗的良好时机。有关研究显示CO中毒后机体缺氧心肌灌注不足，容易损伤心肌，导致心脏毒性[2]。目前临床上主要采用心肌酶指标检测，但血清检测假阳性较高，因此临床应用受限[3]。超声心动图在心肌损伤检测中应用较多，其中二维斑点追踪成像技术(2D-speckle tracking imaging，2D-STI)能够定量评定心肌各阶段在不同方向的形变情况，敏感度较高[4]。目前2D-STI应用于CO中毒后心脏毒性检测的研究较少。本研究通过对本院收治的CO中毒病人进行2D-STI超声心动图检测，以探究其在CO中毒后心脏毒性中的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2016年7月—2017年7月新乡医学院第三附属医院收治的126例急诊CO中毒病人作为研究对象，其中男56例，女70例；年龄18～72(56.42±6.27)岁；中毒至入院时间30 min至16 h(6.28±0.74 h)，参照《内科学》中毒程度标准分为轻度组(47例)、中度组(42例)、重度组(37例)。另选取同期在我院进行体检的62名正常者作为对照组，其中男29名，女33名，年龄19～74(56.68±7.03)岁。病例组、对照组性别、年龄比较差异无统计学意义(P>0.05)。

1.2 病例选择标准 纳入标准：病例组病人符合《内科学》[5]中CO中毒诊断标准；中毒时间<20 h；一氧化碳血红蛋白(COHb)>10%；病人病例资料完整，家属知情同意。排除标准：冠状动脉疾病、二尖瓣狭窄并关闭不全、非缺血性心肌病、心房纤颤等心脏疾病；心律失常者；超声图像质量不佳者；肝、肾功能严重受损者。

1.3 检测方法

1.3.1 血清心肌酶水平测定 所有受试者入院后均采集静脉血3mL，加入抗凝剂，放置离心机中2500 r/min离心10 min，保留上层血清，放置-20 ℃冰箱中保存。所用仪器为日立7060型生化自动检测仪，肌酸激酶(creatine kinase，CK)、肌酸激酶同工酶(creatine kinase MB，CK-MB)、天门冬氨酸氨基转移酶(aspartate aminotransferase，AST)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase，LDH)、羟丁酸脱氢酶(hydroxybutyrate dehydrogenase，HBD)Elisa测定试剂盒均由广州健仑生物科技有限公司提供。参照试剂盒说明书进行操作。

1.3.2 多普勒超声心动图检测 所用设备为IE33彩色多普勒超声检测仪(Philips公司)，探头频率为2～4 MHz，采取平卧或左侧卧位，呼吸平静同时连接心电图，常规选取胸骨左室长轴面，主要测定指标：左室舒张末内径(left ventricular end-diastolic diameter，LVEDD)、左室收缩末内径(left ventricular end-systolic diameter，LVESD)、室间隔舒张末厚度(interventricular septum diastolic thickness，IVSd)、左室后壁舒张末厚度(posterior diastolic thickness of left ventricular wall，PWTd)。利用心尖双拼面法(simpson)测定左心室收缩末期容积(left ventricular end systolic volume，LVESV)、左心室舒张末期容积(left ventricular end diastolic volume，LVEDV)、左室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)。采用脉冲多普勒于心尖四腔平面记录二尖瓣舒张早期、晚期血流峰值(E、A)，计算两者比值(E/A)。以上参数均测定3个心动周期，取平均值。

1.3.3 二维斑点追踪超声心动图检测 采集心尖左室长轴、四腔、两腔二维图像，帧频设定为60～90帧/秒，至少包含3个连续完整心动周期图像，图像保存后传送至EchoPAC工作站，手动调节各切面心内膜以及心外膜，勾画感兴趣心内膜，使其与心肌厚度保持一致。选取主动脉瓣关闭时间点后，系统追踪心内膜感兴趣区回声斑点，将各个室壁在长轴方向分为18个心肌节段，包括心尖段、中间段、基底段的前壁、后壁、侧壁、下壁、前后间隔，测定各心肌节段心内/外膜的纵向、径向、环向三个方向峰值应变参数，测定3个心动周期不同节段峰值参数，取平均值。

1.3.4 图像分析 由本院两名影像学资深医师采集、分析所有研究对象图像，当两者意见不一致时，经协商后达成统一意见。

1.4 评定标准 参照文献中心脏毒性判定标准[6]：病人心电图表现为心律失常(如室性早搏、室上性心动过速)、心电图异常(非特异性ST-T改变、QT间期延长、QRS波电压降低)、低血压等。

2 结 果

2.1 各组血清心肌酶指标比较 病例组血清CK、CK-MB、LDH、AST水平均高于对照组，随着中毒程度加重，CK、CK-MB、LDH、AST水平逐渐升高，差异有统计学意义(P<0.05)。详见表1。

表1 各组血清心肌酶指标比较(±s) U/L

与对照组相比，1)P<0.05；与轻度组相比，2)P<0.05；与中度组相比，3)P<0.05

2.2 各组常规超声心动图检测指标比较 各组病人LVEDD、LVESD、LVESV、LVEDV、IVSd、PWTd比较，差异无统计学意义(P>0.05)。病例组LVEF、E/A均低于对照组(P<0.05)，随着中毒程度加重，LVEF、E/A水平逐渐降低，差异有统计学意义(P<0.05)。详见表2。

表2 各组常规超声心动图检测指标比较(±s)

与对照组相比，1)P<0.05；与轻度组相比，2)P<0.05；与中度组相比，3)P<0.05

2.3 各组病人心肌峰值应变参数比较 病例组心肌整体纵向峰值应变(GLS)、心内膜下纵向峰值应变(LS-endo)、心外膜下纵向峰值应变(LS-epi)、跨壁纵向应变梯度(TMSG-LS)低于对照组，随着中毒程度加重逐渐降低，差异有统计学意义(P<0.05)。各组心外膜下径向峰值应变(RS-epi)、整体径向应变(GRS)、整体环向应变(GCS)、心内膜下径向峰值应变(RS-endo)、心内膜下环向峰值应变(CS-endo)、心外膜下环向峰值应变(CS-epi)、跨壁径向应变梯度(TMSG-RS)、跨壁环向应变梯度(TMSG-GS)比较差异无统计学意义。详见表3。

表3 各组病人心肌峰值应变参数比较(±s)

与对照组相比，1)P<0.05；与轻度组相比，2)P<0.05；与中度组相比，3)P<0.05

2.4 心脏毒性病人峰值应变参数变化情况 共43例病人发生心脏毒性，发生率为34.13%，与心脏毒性未发生组相比，心脏毒性发生组GLS、LS-endo、LS-epi、TMSG-LS均降低，差异有统计学意义(P<0.05)。详见表4。

表4 心脏毒性病人峰值应变参数变化情况(±s)

与心脏毒性未发生组相比，1)P<0.05

2.5 峰值应变参数在CO中毒者心脏毒性中的诊断价值 TMSG-LS、LS-epi、GLS、LS-endo曲线下面积(AUC)值分别为0.859、0.773、0.803、0.807。GLS截点值为17.31%，灵敏度为81.397%，特异度为67.46%；LS-endo截点值为21.11%，灵敏度为86.05%，特异度为74.70%；LS-epi截点值为16.37%，灵敏度为76.74%，特异度为72.29%；TMSG-LS截点值为5.14%，其灵敏度为88.37%，特异度为79.52%。详见表5、图1。

表5 峰值应变参数诊断心脏毒性的ROC曲线分析

图1 GLS、LS-endo、LS-epi、TMSG-LS判定心脏毒性ROC曲线

3 讨 论

急性CO中毒在北方发生较多，冬天用煤取暖室内通风不良时，则会发生急性CO中毒，CO进入血液循环后与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，其化学性质较稳定，不易分解，无携氧能力，会引发组织细胞缺氧[7]。此外CO与肌红蛋白结合后，会使线粒体功能受损，降低细胞呼吸、氧利用率。临床多数研究显示机体吸入CO后，会首先造成脑、心脏组织缺氧，进而引发机体细胞水肿、纤维化、变形等异常[8]。目前对CO中毒后引发的脑损伤研究较多，对心肌损伤研究的较少，因此探究CO中毒后心肌毒性对病人的治疗十分重要。

血清心肌酶指标在临床检测心肌损伤中应用较广泛。本研究首先对病人血清中心肌酶指标水平进行测定，结果显示，病例组病人血清CK、CK-MB、LDH、AST水平均明显高于对照组，与病情严重程度有关，表明病人中毒后均存在不同程度的心肌损伤，且中毒越深心肌酶指标水平变化越明显，这与高珣等[9]研究结论相符。由于血清检测假阳性高，且受到其他较多因素的影响，因此还需要通过其他检测方法判定病人心肌功能情况。

常规超声心动图是以往临床首选心功能检测方式，具有无创伤性、操作简便、可重复性高[10]，本研究采用常规超声心动图检测，结果显示病例组LVEF、E/A明显低于对照组，随着病情加重，LVEF、E/A水平逐渐降低，LVEDD、LVESD、LVESV、LVEDV等其他指标并无明显变化，说明心室壁厚度以及腔室均未发生明显变化，左心室功能降低，分析原因可能为由于CO急性中毒后，心室本身收缩储备力较大，因此LVEDD、LVESD等指标无明显变化。Lee等[11]研究显示当病人心肌受损后LVEF、E/A均降低，左心室功能受损，这一结论支持本研究观点，提示超声心动图LVEF、E/A指标可用于检测心脏毒性。刘文渊等[12]研究显示超声心动图能够对病人左室收缩、舒张功能进行评估，但并不能发现心脏功能早期损伤。综合以上研究提示，仅采用超声心动图可能对早期心脏毒性心室功能变化不敏感。

根据心脏螺旋心肌带理论，心壁主要分为心内膜、心外膜、心肌层，其独特结构决定心脏进行复杂收缩、舒张运动，主要通过螺旋式扭转运动，包括长轴纵向水平运动、短轴径向水平运动，旋转、圆周运动，因此在心脏运动时采用2D-STI测定左心室的扭转角度能够更准确反映心脏整体变形情况，是评估左心功能的重要指标[13-14]。Cadeddu等[15]通过对药物中毒病人进行心功能检测，结果显示心脏舒缩功能正常，但舒张功能受损，且2D-STI在对早期心脏毒性检测方面灵敏度高于超声心动图、TDI。本研究结果显示，病例组GLS、LS-endo、LS-epi、TMSG-LS低于对照组，且随着中毒程度加重逐渐降低，但是环向、径向心肌峰值应变参数指标并未发生明显变化，表明2D-STI在心脏毒性检测时纵向峰值应变值变化要早于环向、径向变化，这与Murtagh等[16]研究相符合。分析原因可能为心脏心内膜中心肌主要为纵形纤维，且其比例为70%，因此在心脏结构、功能发生变化时，纵向应变更敏感，能够反映左室收缩功能的变化。Krishnasamy等[17]研究显示，在心脏功能发生变化时，径向应变峰值较环向变化明显，但仍低于纵向峰值应变值。本研究结果显示径向应变峰值、环向应变峰值在各组均无明显变化，说明二者对心肌功能损害的敏感性均低于纵向应变，这与Kusunose等[18]报道相符合。本研究通过ROC曲线分析纵向应变参数对心脏毒性的诊断价值，结果显示TMSG-LS AUC值最高，ROC结果分析也显示其灵敏度、准确度也高于GLS、LS-endo、LS-epi，说明TMSG-LS对CO中毒病人心脏损害较敏感，可作为心脏毒性监测的指标，对于临床治疗具有一定的临床价值。

综上所述，CO中毒后，病人心肌酶指标升高、心室功能发生改变，STI超声心动图GLS、LS-endo、LS-epi、TMSG-LS在病人心脏毒性评测中具有较高的临床诊断价值，其中TMSG-LS诊断价值最高。但ST在检测时仍存在一定的局限性，如帧频、图像质量要求较高，心腔具有一定的几何构形，房颤、心动过速病人无法追踪正常斑点等缺陷，因此临床操作应结合病人实际情况选择最佳检测方式。