左心室无创压力-应变环评估强直性脊柱炎患者左心室收缩功能

李思靓，袁建军，朱好辉，李 帅，郭 雯，张辉辉，孙硕文，徐雪艳

(河南大学人民医院 河南省人民医院超声科，河南 郑州 450003)

强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis, AS)是主要累及骶髂关节、脊柱和脊柱旁软组织的中轴关节慢性炎症性疾病[1]，还可累及心脏[2]，常表现为主动脉瓣关闭不全和传导功能异常以及心脏其他炎性病变如升主动脉炎及心包炎等，累及心内膜或心肌时可致心室舒张功能受损[3]。心脏受累是AS患者重要死亡原因之一[4]。早期评估AS患者心脏功能改变对改善预后非常重要。左心室压力-应变环(left ventricular pressure-strain loop， LV PSL)可无创、定量评价心肌功能及做功。本研究探讨无创LV PSL评估AS患者左心室收缩功能的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2019年6月—10月49例于河南省人民医院确诊的AS患者，男39例，女10例，年龄20～56岁、平均(34.5±1.5)岁；病程3～15年、平均(7.1±2.3)年；均符合2010年中华医学会风湿病学分会AS诊断及治疗指南[1]标准。排除标准：高血压、冠心病、心脏瓣膜病、心力衰竭等心脏疾病；合并其他风湿免疫性疾病；胸廓畸形；图像质量差。

根据C反应蛋白(C reactive protein, CRP)水平将患者分为2组：Ⅰ组，CRP水平正常(<10 mg/L)，25例；Ⅱ组，CRP水平增高(≥10 mg/L)，24例；药物使用情况相似(非甾体抗炎药、柳氮磺吡啶等)。同时选取33名性别、年龄相匹配的健康志愿者为对照组，男25名，女8名，年龄20～55岁，平均(37.0±1.60)岁。本研究获得院伦理委员会批准，所有受试者对研究内容均知情同意。

1.2 仪器与方法 采用GE Vivid E95彩色多普勒超声诊断仪，M5S探头，频率1.7～3.3 MHz。嘱受检者左侧卧，连接心电图实时监控，测量常规超声心动图参数，包括左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)、左心室收缩末期内径(left ventricular end-systolic diameter, LVESD)、左心室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic diameter, LVEDD)、室间隔舒张末期厚度(interventricular septum thickness at end-diastole, IVSD)、左心室后壁舒张末期厚度(left ventricular posterior wall depth at end-diastole, LVPWD)、二尖瓣前向舒张早期及舒张晚期血流E峰(E)/二尖瓣环舒张早期峰值速度(e')。于心尖部分别获取连续3个心动周期的心尖二腔、三腔及四腔心切面动态图像。参照文献[5]方法，根据肱动脉血压估测左心室压力(left ventricular pressure， LVP)。

1.3 图像分析 将动态图像导入EchoPAC 203工作站进行脱机分析。分别以二尖瓣、主动脉瓣前向血流频谱定义二尖瓣、主动脉瓣开放及关闭时间；选取心内膜较为清晰的二腔、三腔及四腔心切面，手动描记心内膜面，而后手动调整ROI宽度使其包含心肌全层，在Myocardiac Work模式下输入肱动脉血压，软件自动获得左心室整体纵向应变(global longitudinal strain, GLS)及LVP估测值；根据二尖瓣、主动脉瓣开放及关闭时间构建无创LV PSL(图1)，得出左心室心肌做功参数[6]：①整体做功指数(global work index， GWI)，从二尖瓣关闭到二尖瓣开放LV PSL区域内的总功；②整体有效功(global constructive work， GCW)，左心室收缩期心肌缩短或等容舒张期心肌延长、有助左心室射血的功；③整体无效功(global wasted work, GWW)，左心室收缩期心肌延长或等容舒张期心肌缩短、对抗左心室射血的功；④整体做功效率(global work efficiency, GWE)，GWE=GCW/(GCW+GWW)。

1.4 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。符合正态分布的计量资料以±s表示，多组间比较采用单因素方差分析，采用LSD法进行两两比较；不符合者以中位数(上下四分位数)表示，组间比较采用Kruskal-Wallis秩和检验。以χ2检验比较计数资料。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组一般资料及常规超声心动图参数比较 Ⅱ组CRP水平均高于Ⅰ组、对照组(P均<0.05)，Ⅰ组、Ⅱ组高密度脂蛋白(high density lipoprotein, HDL)均低于对照组(P均<0.05)，见表1。3组间E/e'差异有统计学意义(P<0.05)，Ⅰ组、Ⅱ组E/e'均大于对照组(P均<0.05)，其余常规超声心动图参数差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表2。

表1 As患者与对照组一般资料比较

表2 As患者与对照组常规超声心动图参数比较

2.2 3组左心室心肌做功参数比较 3组间GLS、GWI、GCW、GWW及GWE差异均有统计学意义(P均<0.05)。 与对照组比较，Ⅰ、Ⅱ组GLS、GWI、GCW和GWE降低，GWW增高(P均<0.05)；Ⅱ组GLS、GWI、GCW和GWE均低于Ⅰ组(P均<0.05)。见表3及图1、2。

表3 As患者与对照组左心室心肌做功参数比较

图1 LV PSL，以逆时针方向变化，其面积代表GWI值 蓝色为AS患者1，男，29岁，CRP=3 mg/L；红色为AS患者2，男，28岁，CRP=61.5 mg/L；MVC：二尖瓣关闭(mitral valve closure)；AVO：主动脉瓣开放(aortic valve opening)；AVC：主动脉瓣关闭(aortic valve closure)；MVO：二尖瓣开放(mitral valve opening)；MVC后，即等容收缩期，LVP快速升高，但GLS变化极小；AVO后，左心室射血导致GLS增加，心肌变形达到最高点；而后AVC，即等容舒张期，LVP迅速下降，GLS变化较小；当LVP于舒张早期降至低于左心房压力时，MVO，左心室舒张导致GLS降低

图2 GWI 17节段心肌做功牛眼图 A.AS患者1，男，29岁，GWI=1 805 mmHg%，GCW=2 105 mmHg%，GWW=45 mmHg%，GWE=97%，GLS=-18%； B.AS患者2，男，28岁，GWI=1 531 mmHg%，GCW=2 004 mmHg%，GWW=73 mmHg%，GWE95%，GLS=-17%

3 讨论

AS为累及全身的风湿免疫性疾病，其中心脏受累是AS患者的重要死亡原因。AS导致心功能受损的机制可能包括：①慢性炎症激活内皮细胞，导致白介素-1、肿瘤坏死因子-α等释放，损伤内皮细胞，动脉粥样硬化形成[7]；②慢性炎症介导的转化生长因子-β激活成纤维细胞导致心肌纤维化，心肌收缩及舒张功能受损[8]；③抗动脉粥样硬化能力下降[9]；④心脏自主神经功能降低，进一步加重心功能损害[10]。

超声心动图是评估AS患者心功能的主要方法，但二维及M型超声常规测量LVEF的敏感性较低，常不易发现早期心功能损害。基于二维超声的斑点追踪技术能够早期评估心功能[3]，但现有研究[5]已证实后负荷增加可导致心肌真实应变值被低估，即应变不能完全反映心肌做功及耗氧量。

利用无创动脉压与左心室应变值得到的压力-应变环(pressure-strain loop，PSL)面积能反映每搏功及心肌耗氧量，可替代传统有创压力-容积环定量评估心肌做功及耗氧量[5]；且PSL较传统检测心肌应变技术更多考虑心脏后负荷改变，能更加准确地反映心肌功能变化[6]。GWI能够敏感反映心肌收缩耗氧量[6]，而GWE可反映有利于心脏射血所做有用功比重[11]。本研究结果显示，与对照组相比，AS患者GLS、GWI、GCW和GWE 均降低，GWW及常规参数E/e'升高，但LVEF等参数差异均无统计学意义，提示AS患者在射血能力损害及LVEF减退前已出现心肌收缩功能受损，表现为心肌收缩耗氧量及效率降低，进一步印证了心肌做功指标对心功能损伤的敏感性[3]。另有文献[12]报道，心肌病变导致的心肌纤维不同步收缩和收缩后不同步缩短使其射血效率降低、GWW增加；本研究中AS患者与对照组相比GWW升高，与之基本相符。

炎症标志物CRP在正常人血浆中含量极低，其水平变化常与疾病活动度相关[2]；CRP水平升高被认为是AS活动期表现，且AS患者心肌纤维化程度与CRP相关[13-14]。本研究AS患者中，与Ⅰ组相比，Ⅱ组GWI及GWE均降低，提示AS活动性可能与左心室收缩功能降低有关。既往研究[15-16]表明GCW、GLS降低与心肌纤维化程度相关。本研究AS患者中，与Ⅰ组相比，Ⅱ组GCW、GLS均降低，表明CRP增高AS患者已存在心肌纤维化，致左心室收缩功能受损。

综上所述，无创的LV PSL可用于定量评估AS患者左心室收缩功能，及早发现心脏功能亚临床改变，为早期干预提供依据。但本研究样本量较少，尚需进一步多中心、大样本分析进一步观察。