心力衰竭合并左束支传导阻滞的病理生理机制及心脏磁共振分析

常三帅， 董建增

心力衰竭(简称心衰)是各种心血管疾病的终末期表现，患者生活质量差，死亡率高。对于纽约心脏协会(New York Heart Association,NYHA)心功能分级Ⅱ～Ⅳ级，左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)≤35%，QRS时限≥130 ms的心衰患者，如果优化药物治疗后仍无法改善，指南推荐进行心脏再同步化治疗(cardiac resynchronization therapy,CRT)，以改善症状并降低死亡率[1-4]。但在临床实践中，接受CRT的心衰患者30%～50%无显著改善。进一步的分析表明，影响CRT反应性的因素有缺血性心肌病、心肌瘢痕负荷、QRS时限及形态和左心室电极位置等[5-6]。然而，即使在完全符合指南适应证、心电图符合左束支传导阻滞(left bundle branch block,LBBB)且左心室电极位置好的心衰患者中，仍有20%～30%对CRT反应不佳[7]。这也是目前心衰器械治疗的难点：如何更准确地判断CRT预后，选择更合适的患者。既往研究表明超声非同步化测定在CRT预测方面价值有限[8]。这也提示我们需要对心衰合并LBBB患者的病理生理机制进行更深入的了解，基于对心衰病因及CRT治疗心衰机制的洞察，找出更有效预测CRT反应性的临床指标[6]。

1 病理生理机制

LBBB与心衰常常伴随存在，心衰患者中有近1/3伴有LBBB[9-10]。LBBB也被认为是潜在心肌病变的表现，其与心衰的关系最早由Framingham研究提出，随后多项随访研究均证实LBBB与心衰独立相关[11-13]。基础研究也证实LBBB可诱发心肌重构，即心肌不对称肥厚，纤维紊乱，心肌儿茶酚胺浓度升高，灌注分布改变，从而导致左室扩张和功能障碍。同时，心衰患者的室壁压升高，传导通路延长，分子/细胞改变，纤维化等可能损害传导组织，反过来加重了非同步电传导。因此，LBBB合并心衰患者的传导障碍与心脏重构相互作用，形成恶性循环[14-15]。Blanc等[16]首次提出LBBB可能是非缺血性扩张型心肌病合并心衰的可逆性病因。Vaillant等[17]在375例心衰患者中根据病史筛选出6例(1.6%)LBBB先于心衰出现的患者，CRT后心功能显著改善，进一步提示LBBB可能是非缺血性扩张型心肌病合并心衰的可逆性病因。LBBB引起左右心室激动顺序异常，导致心脏扩大和心衰的机制见图1。LBBB时激动由右心室经室间隔传入左心室，并在左心室中由心肌细胞间闰盘传导，其传导速度显著慢于正常QRS心脏希浦氏系统的传导速度，导致左心室激动明显延迟。心肌收缩时，右心室激动最早传导至室间隔左侧，室间隔首先激动，但此时左心室侧壁仍处于舒张状态，室间隔收缩无法有效射血；左心室侧壁激动最晚，左心室侧壁收缩射血时对室间隔形成冲击力，导致室间隔反弹性舒张(反常运动)，但此时主动脉瓣关闭，无法完成有效射血。LBBB引起的异常收缩导致心室重塑和室间隔反常运动使心脏不断扩大，射血功能显著降低[18]。然而，在另一部分心衰合并LBBB的患者中，传导系统损伤可能作为心肌病的进展表现出来。潜在的心肌病不仅导致左室扩张和左室血流减少，也可能与心肌纤维化和细胞解耦有关，由于包括传导系统在内的左心室心肌细胞都表现为退化或纤维化改变，心电图表现为QRS波延长，符合LBBB表现[19]。上述两种病理生理过程相互影响但因果截然不同。我们将LBBB发生在前，随后引起心脏扩大和心衰的类型称为“LBBB导致心衰”；而心肌病变在前，随后合并出现LBBB的类型称为“心衰导致LBBB”。对于前一类心衰患者，心肌收缩功能下降继发于LBBB导致的心脏电传导不同步，因此，CRT通过双心室多点起搏纠正心脏电传导不同步，从根源上解决了心衰的病因，可以逆转心脏的机械不同步和结构重构，患者往往会表现为CRT反应好；而后一类心衰患者，心脏收缩功能下降是源于心肌细胞病变，心肌纤维化累及心脏传导系统表现为心脏电传导不同步，即使CRT纠正了电传导不同步，也无法从根本上纠正心肌的机械功能和结构重构。我们团队在临床工作中也找到了可以诠释上述过程的典型病例[20]：

病例1 女性，57岁，“LBBB导致心衰”，排除冠心病、高血压、糖尿病等可导致心脏扩大和心衰的病因。追溯病史，23年前诊断LBBB，当时超声心动图无心脏扩大和心衰，14年前开始出现心衰，入院时左心室舒张末期内径(left ventricular end diastolic dimension,LVEDD)77 mm，LVEF 23%，QRS时限172 ms。于我中心行CRT，每6个月随访，24个月CRT反应好(LVEF 23%→30%→29%→32%，LVEDD 77 mm→66 mm→62 mm→63 mm，NYHA分级Ⅲ级→Ⅱ级→Ⅱ级→Ⅱ级)。

病例2 男性，57岁，“心衰导致LBBB”，排除冠心病、高血压、糖尿病等可导致心脏扩大和心衰的病因。追溯病史，8年前诊断心脏扩大和心衰，当时无LBBB，入院时心电图明确为LBBB，LVEDD 85 mm，LVEF 29%，QRS时限162 ms。于我中心行CRT，每6个月随访，24个月CRT无反应(LVEF 29%→29%→26%→22%，LVEDD 85 mm→88 mm→85 mm→84 mm，NYHA分级Ⅲ级→Ⅲ级→Ⅲ级→Ⅲ级)。

尽管这个概念对心衰合并LBBB的病理生理机制有了进一步阐释，但问题还没有完全得到解决，因为临床上要获得心衰患者自发病至今的完整资料(尤其是超声心动图和心电图)以明确判断心衰和LBBB的发生因果难度极大。Vaillant等[17]的研究在375例心衰患者中根据病史也仅筛选出6例(1.6%)明确“LBBB导致心衰”的患者，而LBBB之后出现心衰的平均时间长达11.6年。Framingham研究通过18年的随访研究才明确了LBBB与心衰的关系[11]。但是，长达数十年的临床资料目前在国内几乎难以保存，也难以真正指导临床治疗。LBBB患者的左室基质和传导模式并不能通过QRS波宽度或形态来阐明。那么上述病理生理过程是否会对患者的其他心脏表型产生影响，使我们可以通过辅助检查对患者进行分型从而指导治疗。分析上述病理生理过程：“LBBB导致心衰”的患者收缩期室间隔先激动，左室侧壁处于舒张状态，室间隔反常运动，收缩无法有效射血，长期低负荷；左心室侧壁激动最晚，负荷较重，长期的血流动力学改变表现为心室重塑，左心室侧壁收缩功能尚存并有代偿性肥厚，而左心室间隔壁则出现废用性萎缩变薄[18，21-22]。而“心衰导致LBBB”的患者心肌存在广泛运动障碍，其病因在于心肌细胞自身变性或纤维化，无论舒张期还是收缩期均表现为左心室侧壁和间隔壁弥漫性运动障碍(见图2)。

图1 LBBB导致心衰的机制图

图2 “LBBB导致心衰”和“心衰导致LBBB”的心脏表型和收缩模式图

2 心脏磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)分析

针对上述心脏表型的差别，我们团队提出用CMR组织追踪成像技术识别心衰合并LBBB患者的心脏表型和收缩模式差别的方案[23]。CMR能提供包括心脏形态、功能、左心室壁纤维化等多维度的影像学资料，还可以通过组织追踪成像技术提供整个收缩期心脏各节段的心肌应变率和应变速度[24-25]。我们的研究[23]纳入63例心衰合并LBBB的患者，对所有患者进行CMR分析，其中14例可通过病史确定心衰和LBBB的时间顺序和因果关系。结果表明，“LBBB导致心衰”和“心衰导致LBBB”患者的左心室应变模式和形态学均存在显著差异。“LBBB导致心衰”患者在收缩期呈现出独特的间隔壁反常运动，且保留了侧壁形态(舒张末期侧壁/间隔壁厚度比)和功能(侧壁增厚率、峰值径向应变、峰值周向应变、峰值纵向应变)；而“心衰导致LBBB”患者则表现为广泛的心肌运动障碍。那么上述标准是否同样适用于无法确定心衰与LBBB时间关系的患者，我们将所有患者进行聚类分析。将63例患者分为两组，组1共纳入患者33例，组2共纳入患者30例，“LBBB导致心衰”患者均归为组1，“心衰导致LBBB”患者均归为组2。组1舒张末期侧壁/间隔壁心肌厚度比值显著高于组2[(1.06±0.13) vs (0.8±0.12)]；组1的侧壁增厚率显著高于组2[(34.57±11.48)% vs (11.18±5.56)%]；组1侧壁峰值径向应变、峰值周向应变及峰值纵向应变均显著高于组2[(29.55±13.44)、(-14.71±4.9)、(-9.51±6.89) vs (14.1±9.6)、(-8.58±4.3)、(-5.17±4.25)]。进一步的分析表明，所有组1患者舒张末期侧壁/间隔壁心肌厚度比值均>0.93，侧壁增厚率均>21%；而所有组2患者舒张末侧壁/间隔壁心肌厚度比值均<0.93，侧壁增厚率均<21%(见图3)。而随后的CRT反应性分析表明，组1中7例接受CRT的患者全部反应好，而组2中3例接受CRT的患者均无反应。我们的研究结果与既往研究有相通之处，Sohal等[26-27]的研究采用CMR在心衰合并LBBB的患者中识别出一种U型的左心室收缩模式，在“牛眼图”上表现为室间隔与左室前壁之间的收缩传导存在阻断，收缩力自间隔→下壁→侧壁→前壁环绕一个U型最终完成收缩，与之相对应的收缩模式则是收缩力自间隔均匀向前壁和下壁传播。U型的收缩模式对应我们研究中相对薄弱的室间隔和功能保留的左心室侧壁。基于上述结果，我们认为CMR检查作为一种无创且高效的检查手段，可为临床选择适合CRT的心衰患者提供重要依据。当左心室舒张末期侧壁/间隔壁厚度比值为0.93以上且左心室侧壁增厚率>21%时，可认为这一类患者为“LBBB导致心衰”，对CRT反应好；而当左心室舒张末期侧壁/间隔壁厚度比值为0.93以下且左心室侧壁增厚率<21%时，可认为这一类患者为“心衰导致LBBB”，对CRT无反应。

图3 “LBBB导致心衰”与“心衰导致LBBB”患者CMR区别图

3 结语

综上所述，心衰合并LBBB患者可能存在两种完全不同的病理生理过程，因而CRT反应迥异，通过完整的病史资料分析可以区分为“LBBB导致心衰”和“心衰导致LBBB”。CMR组织追踪成像可识别出“LBBB导致心衰”患者独特的间隔壁反常运动和收缩功能保留的左室侧壁，“心衰导致LBBB”患者则表现为广泛的心肌运动障碍。该检查可能为CRT反应提供预测价值并为临床选择适合CRT的心衰患者提供重要依据。