超声心动图评价左心室射血分数正常终末期肾病患者左心室重构和功能的价值研究

张志华，莫为春，郑风雅，黄雷军，龚辉

终末期肾病（ESRD）指各种慢性肾脏疾病发展到终末阶段，肾功能不可逆性、进行性下降至功能丧失，代谢物蓄积，水、电解质及酸碱平衡紊乱，以致内分泌功能失调引起机体的一系列自体中毒症状。心血管疾病和心功能异常是慢性肾脏疾病患者的主要并发症之一和最常见的死亡原因，其主要不良心血管事件及动脉粥样硬化性心血管病风险比普通人群高15～20 倍，尤其是进入ESRD 阶段，心血管疾病死亡率进一步增高，占ESRD 死因的45%～60%［1-4］。

尽管有许多研究表明，ESRD 与心脏结构和功能改变有关，但左心室重构与功能异常程度及其相互关系尚待讨论［5-8］；此外，在临床工作中常比较关注患者是否存在心功能衰竭及左心室射血分数（LVEF）异常，却忽略其他重要指标的异常。本研究采用常规超声心动图评价LVEF 正常ESRD 患者左心室重构及收缩、舒张功能的改变，讨论这些异常指标的重要临床意义，并为临床全面评价ESRD 患者及后续随访提供依据。

1 资料与方法

本研究价值：

（1）本研究从超声心动图角度揭示了左心室射血分数（LVEF）正常的终末期肾病（ESRD）患者左心室重构及功能的改变，并指出临床工作中需全面评估ESRD 患者的左心室构型及舒张功能改变。

（2）由于ESRD 的病因复杂，高血压、糖尿病或动脉硬化等问题、治疗干预等措施及肌酐、尿素氮等生化指标存在明显个体差异，因此无法准确评价这些影响因素对心脏功能的影响。

1.1 一般资料 选取2016 年1 月—2018 年6 月首次于复旦大学附属金山医院透析治疗且随访LVEF 正常的ESRD 患者121 例作为病例组，其中男64 例，女57 例；平均年龄（49.9±10.2）岁。纳入标准：（1）ESRD 诊断标准参照改善全球肾脏病预后组织（KDIGO）2012指南［9］；（2）首次进行透析治疗；（3）年龄≥18 岁；（4）意识清晰，能配合完成超声心动图检查；（5）常规超声心动图随访LVEF ≥52%（男性）或54%（女性）。

另选取同期年龄、性别相匹配，体格检查、心电图检查及常规超声心动图检查均正常的50 例健康体检者作为对照组，其中男26例，女24例；平均年龄（49.6±9.2）岁。排除标准：冠心病、先天性心脏病、原发性心肌病、心脏瓣膜病、严重心律失常、心包积液、甲状腺病变、恶性肿瘤，超声心动图图像质量不理想及不能配合检查者。本研究经复旦大学附属金山医院伦理委员会批准，研究符合世界医学会制定的《赫尔辛基宣言》的要求。参与者本人对课题方案及超声心动图检查均知情同意，并签署知情同意书。

1.2 仪器 采用Philips IE Elite 超声诊断仪，探头型号S5-1，探头频率2～5 MHz，根据2015 欧洲/美国超声心动图学会推荐指南［10］进行M 型超声心动图、二维超声心动图及三维超声心动图检查，并记录3 个心动周期的左心室3 个切面（心尖四腔心切面、心尖二腔心切面、左心室长轴切面）的二维灰阶动态图像；实时3D图像采用X5-1 探头，在心尖四腔心切面上启动“Full Volume”模式，调整探头及参数至左心室完整显示，心内膜清晰时嘱患者屏气并采集图像，仪器将自动采集4个瓜瓣状拼接成的“金字塔”形的三维立体图像，确认图像质量满意后存储。

1.3 方法

1.3.1 M 型超声心动图 依据胸骨旁长轴切面测量主动脉根部内径（AOd）、左心房内径（LAd）、左心室舒张末期内径（LVEDd）、左心室收缩末期内径（LVESd）、室间隔厚度（IVST）、左心室后壁厚度（LVPWT），并计算左心室短轴缩短率（LVFS），LVFS=（LVEDd-LVESd）/LVEDd×100%；根据DEVEREUX［11］校正公式计算左心室质量（LVM）和左心室质量指数（LVMI），LVM=0.8×1.04×［（LVEDd+IVST+LVPWT）3-LVEDd3］+0.6，LVMI=LVM/体表面积（BSA）。LVMI＞115 g/m2（男性）或95 g/m2（女性）定义为左心室肥厚［12］。根据公式计算相对室壁厚度（RWT），RWT=（IVST+LVPWT）/LVEDd，RWT＞0.42 为异常［13］。根据腔室量化评估标准将左心室构型分为4 型：（1）正常构型：LVMI 与RWT 均正常；（2）向心性重构：LVMI 正常，RWT 增加；（3）离心性肥厚：LVMI 增加，RWT 正常；（4）向心性肥厚：LVMI 与RWT 均增加［12］。

1.3.2 二维超声心动图 采用双平面Simpson 法测量左心室舒张末期容积（LVEDV）、左心室收缩末期容积（LVESV）及左心房容积（LAV），计算LVEF 及左心房容积指数（LAVI），LAVI=LAV/BSA。

1.3.2.1 脉冲多普勒 取心尖四腔切面，利用脉冲多普勒记录左房室瓣血流图，测量左房室瓣左心室舒张早期峰值流速E 峰、舒张晚期峰值流速A 峰及E 峰减速时间（DT），并计算E/A。心尖五腔切面，利用脉冲多普勒检测主动脉瓣口血流频谱，测定主动脉瓣射血时间；同一切面将取样容积置于左心室流出道和流入道之间，记录血流频谱，测量左心室等容舒张时间（IVRT），即流出道血流结束到流入道血流开始的时间间隔。计算左心室Tei 指数，左心室Tei 指数=（a-b）/b，其中a为左房室瓣A 峰终点至下一心动周期E 峰起点的时间间隔，b 为主动脉瓣射血时间。

1.3.2.2 组织多普勒 取心尖四腔切面，分别记录室间隔侧（s）及侧壁（l）的左房室瓣环速度频谱（描记速度为50～100 cm/s），测量左心室收缩期（S'）、舒张早期（E'）、舒张晚期（A'）的瓣环运动速度，取两位点E'的均值计算E/E'（av）。并根据相关指南将左心室舒张功能异常分为轻、中、重3 级［14］。

1.3.3 实时三维超声心动图 利用Philps IE Elite 超声诊断仪自带3DQ Advance 菜单对全容积图像进行定量分析，根据软件指示确定左心室舒张末期及收缩末期，然后确定5 个左心室心内膜参照点，即左房室瓣瓣环水平的室间隔、侧壁、前壁和下壁及心尖部，软件自动勾画动态三维心内膜轮廓，手动逐帧调整达到最佳吻合后，软件将自动计算和显示左心室整体时间-容积曲线，并显示左心室整体舒张末期容积（gLVEDV）、左心室整体收缩末期容积（gLVESV）和左心室整体射血分数（gLVEF），根据2015 欧洲/美国超声心动图学会推荐指南［10］，gLVEF＜52%（男性）或54%（女性）提示收缩功能异常。

1.4 观察指标 比较两组一般资料〔性别、年龄、身高、体质量、BMI、BSA、收缩压（SBP）、舒张压（DBP）、脉压（DP）、心率〕，AOd、腔室大小（LAd、LVEDd、LVESd、LAV、LVEDV、LVESV、gLVEDV、gLVESV）及其经BSA 校正值、左心室构型（IVST、LVPWT、LVM、LVMI 及RWT）、左心室收缩功能参数（LVFS、LVEF、gLVEF 及S'）、左心室整体功能（左心室 Tei 指数）及舒张功能参数（E 峰、A 峰、E/A、DT、IVRT、E'、A'、E'/A'及E/E'）；分 析ESRD 舒 张功能障碍患者左心室构型、gLVEF 情况，ESRD 患者左心室构型与gLVEF 情况。

1.5 统计学方法 采用IBM SPSS 19.0 统计学软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以（）表示，两组间比较采用成组t 检验；计数资料以相对数表示，组间比较采用χ2检验。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般资料比较 两组性别、年龄、身高、心率比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；病例组体质量、BMI、BSA 小于对照组，SBP、DBP、DP 大于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05，见表1）。

2.2 两组AOd、腔室大小及其经BSA 校正值、左心室构型指标、部分左心室收缩功能指标比较 病例组AOd、AOd/BSA、LAd、LAd/BSA、LVEDd、LVEDd/BSA、LVESd、LVESd/BSA、LAV、LAVI、LVEDV、LVEDV/BSA、LVESV、LVESV/BSA、gLVEDV、gLVEDV/BSA、gLVESV、gLVESV/BSA 大 于 对 照 组，IVST、LVPWT、RWT 厚于对照组，LVM、LVMI 重于对照组，LVFS、LVEF、gLVEF 小于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05，见表2）。121 例ESRD 患者左心室构型分型：构型正常17 例（14.0%），构型异常104例（86.0%），其中向心性重构1 例（0.8%），离心性肥厚55 例（45.5%），向心性肥厚48 例（39.7%）；gLVEF 异常39 例（32.2%），gLVEF 正常82 例（67.8%）。

2.3 两组左心室整体功能参数、收缩功能个别指标、舒张功能指标比较 病例组E 峰、A 峰快于对照组，E/A 低于对照组，DT、IVRT、左心室Tei 指数大于对照组，S'（s）、E'（s）、E'（l）、E'/A'（s）、E'/A'（l）慢于对照组，A'（l）、E/E'（av）快于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；两组A'（s）、S'（l）比较，差异无统计学意义（P＞0.05，见表3）。121 例ESRD患者左心室舒张功能分型：舒张功能正常5 例（4.1%），舒张功能障碍116 例（95.9%）（其中房颤1 例），舒张功能轻度减退66 例（54.5%），舒张功能中度减退46 例（38.0%），舒张功能重度减退3 例（2.5%）。

2.4 ESRD 舒张功能障碍患者左心室构型情况 116 例舒张功能障碍ESRD 患者包括104 例（86.0%）左心室构型异常（房颤1 例，舒张功能轻度减退56 例，舒张功能中度减退44 例，舒张功能重度减退3 例）及12 例（9.9%）左心室构型正常者（舒张功能轻度减退10 例，舒张功能中度减退2 例）。

2.5 ESRD 舒张功能障碍患者gLVEF 情况 116 例舒张功能障碍ESRD 患者包括39 例（32.2%）gLVEF 异常（房颤1 例，舒张功能轻度减退25 例，舒张功能中度减退11 例，舒张功能重度减退2 例）及77 例（63.6%）gLVEF 仍在参考范围者（舒张功能轻度减退41 例，舒张功能中度减退35 例，舒张功能重度减退1 例）。

2.6 ESRD 患 者 左 心 室 构 型 与gLVEF 情 况 121 例ESRD 患者中左心室构型及gLVEF 正常者14 例，左心室构型正常、gLVEF 异常者3 例，左心室构型异常、gLVEF正常者68例，左心室构型及gLVEF均异常者36例。

3 讨论

ESRD 是慢性肾脏疾病的终末阶段，随着高血压、动脉粥样硬化、糖尿病等疾病发病率的升高及人口老龄化进程的加快，其发病率逐年升高。心律失常、缺血性心脏病、心功能衰竭等是该疾病死亡率升高的最主要原因，并随着病程进展进一步升高［15］，而其病理基础则是心脏结构及功能的改变，因此准确、全面评估ESRD患者心脏结构及功能对该疾病的诊断、治疗至关重要。

常规超声心动图是临床常用的简便、无创、准确评价心功能的有效手段。在临床工作中，常比较关注ESRD 患者是否存在心功能衰竭及LVEF 异常，而忽略其他超声心动图指标的重要性。本研究从超声心动图角度分析了ESRD 患者心脏结构及功能的一般特点，全面评价了左心室的重构与收缩、舒张功能，为临床全面评估、随访该疾病提供参考依据。

本研究从超声心动图角度对ESRD 患者左心室构型、收缩及舒张功能进行了分析和研究，发现尽管本研究纳入的ESRD 患者LVEF 均在参考范围内，仍有32.2%的患者gLVEF 低于参考范围；86.0%的ESRD 患者存在不同程度的左心室构型改变，主要表现为向心性肥厚（39.7%）和离心性肥厚（45.5%）；还发现高达95.9%的患者存在不同程度的舒张功能障碍，主要表现为舒张功能轻度减退（54.5%）和舒张功能中度减退（38.0%）。此外，舒张功能异常ESRD 患者包括所有左心室构型改变者及gLVEF 异常者。

实时三维超声心动图因其无需依赖左心室几何形状假设，能更准确地反映左心室的实际形状及各节段运动状态，评估左心室容积及LVEF，越来越受到临床关注［16-17］。尽管本研究中ESRD 患者无明确的左心室收缩功能不全表现，其常规心脏功能指标均在参考范围内，与对照组相比，gLVEF 降低尤为明显，有32.2% ESRD患者gLVEF 低于参考范围下限，提示ESRD 患者收缩功能存在不同程度的降低，采用gLVEF 作为参考指标可以提高左心室收缩功能异常的准确率。

表 2 两组AOd、腔室大小及其经BSA 校正值、左心室构型指标、部分左心室收缩功能指标比较（）Table 2 AOd，parameters of chamber size and their values after BSA correction，left ventricular configuration and some systolic function indices of the study population

表 2 两组AOd、腔室大小及其经BSA 校正值、左心室构型指标、部分左心室收缩功能指标比较（）Table 2 AOd，parameters of chamber size and their values after BSA correction，left ventricular configuration and some systolic function indices of the study population

注：AOd=主动脉根部内径，LAd=左心房内径，LVEDd=左心室舒张末期内径，LVESd=左心室收缩末期内径，IVST=室间隔厚度，LVPWT=左心室后壁厚度，LVM=左心室质量，LVMI=左心室质量指数，RWT=相对室壁厚度，LVFS=左心室短轴缩短率，LAV=左心房容积，LAVI=左心房容积指数，LVEDV=左心室舒张末期容积，LVESV=左心室收缩末期容积，LVEF=左心室射血分数，gLVEDV=左心室整体舒张末期容积，gLVESV=左心室整体收缩末期容积，gLVEF=左心室整体射血分数

项目 对照组（n=50）病例组（n=121） t 值 P 值M 型超声心动图 AOd（cm） 3.20±0.29 3.33±0.39 -2.183 0.030 AOd/BSA（cm/m2） 1.88±0.20 2.04±0.24 -4.235 ＜0.001 LAd（cm） 3.48±0.23 4.34±0.67 -12.388 ＜0.001 LAd/BSA（cm/m2） 2.05±0.21 2.65±0.36 -11.139 ＜0.001 LVEDd（cm） 4.81±0.24 5.38±0.58 -9.020 ＜0.001 LVEDd/BSA（cm/m2） 2.83±0.23 3.29±0.32 -10.625 ＜0.001 LVESd（cm） 2.99±0.20 3.49±0.52 -9.020 ＜0.001 LVESd/BSA（cm/m2） 1.75±0.13 2.13±0.29 -11.689 ＜0.001 IVST（cm） 0.86±0.08 1.13±0.23 -11.243 ＜0.001 LVPWT（cm） 0.86±0.08 1.09±0.20 -10.854 ＜0.001 LVM（g） 161.1±25.2 290.0±107.6 -12.381 ＜0.001 LVMI（g/m2） 94.0±11.1 174.2±55.9 -15.075 ＜0.001 RWT 0.36±0.04 0.41±0.07 -5.388 ＜0.001 LVFS（%） 38.4±2.7 34.9±4.7 6.108 ＜0.001二维超声心动图 LAV（ml） 44.9±6.1 69.8±28.5 -9.113 ＜0.001 LAVI（ml/m2） 26.8±3.8 42.1±15.8 -10.289 ＜0.001 LVEDV（ml） 106.7±10.8 116.2±27.1 -3.258 ＜0.001 LVEDV/BSA（ml/m2） 62.6±6.5 70.5±13.6 -5.173 ＜0.001 LVESV（ml） 34.8±5.8 44.2±15.6 -5.759 ＜0.001 LVESV/BSA（ml/m2） 20.3±2.7 26.8±8.6 -7.460 ＜0.001 LVEF（%） 67.5±3.6 62.5±5.3 6.064 ＜0.001三维超声心动图 gLVEDV（ml） 76.9±8.9 93.4±15.1 -8.883 ＜0.001 gLVEDV/BSA（ml/m2） 45.2±5.9 56.9±7.7 -10.841 ＜0.001 gLVESV（ml） 27.2±4.2 42.5±11.9 -12.330 ＜0.001 gLVESV/BSA（ml/m2） 15.9±2.5 25.8±6.5 -14.325 ＜0.001 gLVEF（%） 64.1±2.6 55.5±6.3 12.807 ＜0.001

正常人心脏腔室大小易受BSA 和年龄的影响，因此采用BSA 校正后值及年龄相仿者会极大地缩小结果的误差。本研究中ESRD 患者AOd、LAd、LVEDd、LVESd、LAV、LVEDV、LVESV 均明显增大，经BSA校正后仍明显高于年龄相仿的正常对照组；有86.0%的ESRD 患者存在不同程度左心室构型改变，与DE SIMONE［18］的研究结果相似，主要表现为向心性、离心性肥厚。这些均是ESRD 患者对慢性血流动力学长期处于压力状态下的应激反应。向心性肥厚常见于压力负荷过重，左心室壁代偿性增厚以增加心室内压，维持有效循环血容量，此时常伴正常左心室腔容量。离心性肥厚因长期慢性容量负荷过重，舒张期左心室壁张力过高，耗氧量增加，心肌细胞逐渐增长，肌节并联性增生，最后导致左心室腔扩大与室壁轻度增厚并存。此外，ESRD 患者存在明显钙磷代谢紊乱，动脉钙化发生率明显高于普通人群，血管壁僵硬度增加、顺应性降低致收缩压升高、舒张压降低，DP 增加，进一步加重心室重构；此外，左心室发生重构的104 例（86.0%）ESRD患者有68 例gLVEF 不完全异常，而39 例（32.2%）例gLVEF 异常的ESRD 患者亦有3 例不完全发生左心室重构，可能的机制是左心室收缩功能异常与左心室重构有关［19-20］，也可能与冠状动脉硬化程度、心率、创伤后应激障碍等因素有关［21-23］。

表3 两组左心室整体功能参数、收缩功能个别指标、舒张功能指标比较（）Table 3 Global LV function parameters，some systolic function parameters as well as diastolic function parameters measured by the Doppler in the study population

表3 两组左心室整体功能参数、收缩功能个别指标、舒张功能指标比较（）Table 3 Global LV function parameters，some systolic function parameters as well as diastolic function parameters measured by the Doppler in the study population

注：E 峰=左房室瓣左心室舒张早期峰值流速，A 峰=左房室瓣左心室舒张晚期峰值流速，E/A=左房室瓣左心室舒张早期与舒张晚期峰值流速比值，DT=左房室瓣E 峰减速时间，IVRT=等容舒张时间，LV Tei 指数=心肌做功指数，S'=左房室瓣环左心室收缩期峰值运动速度，E'=左房室瓣环左心室舒张早期峰值运动速度，A'=左房室瓣环左心室舒张晚期峰值运动速度，E/E'=左房室瓣左心室舒张早期峰值流速与左房室瓣环舒张早期峰值运动速度比值，s=室间隔，l=侧壁，E'（av）=室间隔与侧壁左房室瓣环左心室舒张早期峰值运动速度的平均值

指标 对照组（n=50）病例组（n=121） t 值 P 值脉冲多普勒指标 E 峰（cm/s） 72.8±15.6 79.9±25.0 -2.234 0.027 A 峰（cm/s） 66.7±16.8 91.3±22.3 -7.853 ＜0.001 E/A 1.16±0.39 0.92±0.42 3.411 0.001 DT（ms） 176.7±29.2 192.7±38.7 -2.939 0.004 IVRT（ms） 84.7±10.8 90.9±16.6 -2.895 0.004 左心室Tei 指数 0.37±0.06 0.41±0.15 -2.628 0.009组织多普勒指标 S'（s）（cm/s） 7.89±1.15 7.46±1.54 2.012 0.046 E'（s）（cm/s） 8.40±2.02 5.84±1.61 8.743 ＜0.001 A'（s）（cm/s） 8.69±1.50 8.84±2.10 -0.458 0.648 S'（l）（cm/s） 9.35±1.74 8.71±2.10 1.890 0.061 E'（l）（cm/s） 10.85±2.98 7.61±2.17 7.924 ＜0.001 A'（l）（cm/s） 9.12±2.15 10.89±2.76 -4.064 ＜0.001 E'/A'（s） 1.01±0.35 0.69±0.27 5.785 ＜0.001 E'/A'（l） 1.28±0.54 0.75±0.34 6.445 ＜0.001 E/E'（av） 7.79±1.76 12.49±4.49 -9.795 ＜0.001

表 1 两组一般资料比较Table 1 Baseline characteristics of the study population

心肌肥厚可直接影响心肌的主动松弛和充盈，造成舒张功能障碍。本研究中高达95.9%的患者存在不同程度的舒张功能障碍，主要表现为舒张功能轻度减退（54.5%）和舒张功能中度减退（38.0%）。舒张功能障碍是ESRD 患者死亡率升高的独立预测指标［24-25］。舒张功能的评价主要依赖于超声心动图，左房室瓣血流图是评价左心室舒张功能的经典方法，因其易受年龄、心率等血流动力学因素影响，且无法区分假性正常化等，目前指南推荐结合左房室瓣血流频谱、组织多普勒及左心房大小等多种指标来进行综合评价。值得关注的一点，本研究中舒张功能障碍的ESRD 患者包括全部左心室构型改变者也包括全部gLVEF 异常者。本研究中尽管有63.6%的患者gLVEF 尚在参考范围内，9.9%的ESRD 患者不存在明显的左心室重构，但均已出现不同程度的舒张功能障碍，提示舒张功能异常可能早于左心室构型改变及左心室收缩功能异常。

本研究尚存在一定的局限性，例如结果仅适用于LVEF 正常的ESRD 患者，ESRD 病因复杂，受患者年龄、基础疾病、临床生化指标、用药及后续治疗情况等影响较大，因此更多种情况有待后续进一步研究。

综上所述，ESRD 患者左心室存在不同程度的左心室重构及功能减退，表现为腔室扩大、室壁增厚，左心室收缩及舒张功能不同程度减退；左心室构型正常的ESRD 患者舒张功能不完全正常，舒张功能异常早于收缩功能及左心室构型改变，全面评估LVEF 正常ESRD患者的左心室功能不容忽视，因此尤其要注重左心室舒张功能的评价。

作者贡献：张志华、龚辉进行文章的构思与设计；张志华、莫为春进行文章的可行性分析，数据整理，统计学处理；郑风雅、黄雷军进行文献/资料收集；张志华进行结果分析与解释，负责论文撰写与修订，英文的修订；龚辉负责文章的质量控制及审校，对文章整体负责，监督管理。

本文无利益冲突。