三维斑点追踪成像技术定量评价肾移植受者术后左心室整体应变

2021-07-19唐君仪隋明星奚佳颖朱霞玲蔡珠虹金修才

器官移植 2021年4期

唐君仪隋明星奚佳颖朱霞玲蔡珠虹金修才

肾移植手术是目前终末期肾病的最佳治疗方法[1]，然而，术后早期心血管并发症发生率较高，是导致肾移植术后受者死亡和移植物失功的重要原因之一[2-3]。既往研究多采用常规超声心动图获取左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）来评价肾移植受者左心室收缩功能，但发现LVEF在肾移植术后短期内未有显著改变[4]。因此，LVEF在评价肾移植受者术后早期左心室功能方面存在一定局限性[5]。目前，三维斑点追踪成像（three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）技术已广泛应用于左心室心肌功能整体和局部的定位、定量评价，其应用于肾移植术后受者的研究目前国内报道仍较少。本研究旨在探讨应用3D-STI技术定量评价肾移植受者术后早期左心室整体应变的变化特点及其应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年3月至2020年6月在上海长海医院器官移植科成功进行肾移植手术的受者共34例，其中男25例，女9例，年龄（43±12）岁，术前血清肌酐（1 008±389） μmol/L。受者原发病分别为慢性肾小球肾炎29例，IgA肾病3例，糖尿病肾病1例、慢性肾盂肾炎1例。所有受者术后均采用他克莫司+吗替麦考酚酯+糖皮质激素的三联免疫抑制方案。

纳入标准：（1）在我院器官移植科进行肾移植手术，且术后移植肾功能立即恢复的成人（年龄≥18周岁）受者；（2）肾移植术后采用相同免疫抑制方案的受者，且免疫抑制剂血药浓度能够控制在目标浓度推荐值范围内。

排除标准：（1）肾移植手术失败、肾移植术后死亡；（2）肾移植术后或随访期间出现急、慢性排斥反应，致使移植肾功能下降或移植肾失功；（3）合并先天性心脏病、冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）、风湿性心脏病、感染性心内膜炎及自身免疫系统疾病，合并其他心肌病；（4）肾移植手术前后及随访期间发生急性心肌梗死或不能纠正的心力衰竭；（5）图像质量差，心内膜、心外膜边界模糊导致无法获取左心室整体峰值应变数据[6-7]。

1.2 仪器与方法

本研究中仪器设备应用GE Vivid E9彩色多普勒超声诊断仪。使用配备的M5S探头（频率2.0～4.0 MHz）行常规超声心动图检查，V4矩阵探头（频率1.5～4.0 MHz）行3D-STI检查。连接同步心电图后，受者取左侧卧位，先行常规超声心动图检查，测得左心室舒张末期容积（left ventricular end-diastolic volume，LVEDV）和左心室收缩末期容积（left ventricular end-systolic volume，LVESV），并获得LVEF。随后切换至V4探头采集并存储三维动态图像。本研究中图像采集Num Cycles设置为4个心动周期，调节帧频≥心率的40%[8]。

应用在机图像分析软件，自动描记采集的三维图像中左心室心内膜、心外膜边界，必要时进行手动微调，图像采集及分析均由同一名超声科医师完成。最后获得3D-STI检查的相应参数，包括左心室整体纵向峰值应变（global peak longitudinal strain，GPLS）、整体圆周峰值应变（global peak circumferential strain，GPCS）、整体径向峰值应变（global peak radial strain，GPRS）以及整体面积峰值应变（global peak area strain，GPAS），由于以上4个参数的正负号仅表示心肌的运动方向，故取其绝对值进行统计学分析。常规超声心动图和3D-STI检查各参数均由同一检查者测量3次后取均值获得[9]。

1.3 研究内容

分别于术前、术后7 d、术后1个月、术后3个月收集受者的血压、血清肌酐和他克莫司血药浓度等资料，同时对受者行常规超声心动图和3D-STI检查，收集受者超声心动图检查参数（LVEDV、LVESV、LVEF）和 3D-STI检查参数（GPLS、GPCS、GPRS、GPAS）。比较受者术前、术后7 d、术后1个月、术后3个月上述指标的变化，分析应用3D-STI技术定量评价肾移植受者术后3个月内左心室整体应变的变化特点及其应用价值。

1.4 统计学方法

采用SPSS 26.0软件进行统计学分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示。不同时间点指标比较采用单组重复测量资料方差分析，两两比较采用配对t检验，并用Bonferroni法校正检验水准（α'=α/6）。术前随机抽取10例肾移植受者进行重复性检测，同一受者由同一检查者分别进行2次检查，获取的两组应变值分别行配对t检验。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 一般情况

肾移植受者术前、术后一般情况比较见表1。术前至术后3个月各时间点收缩压、舒张压、血清肌酐、他克莫司血药浓度比较，差异均有统计学意义（均为P＜0.001）。与术前比较，术后7 d血清肌酐降低（P＜0.05/6），术后1个月和3个月收缩压、舒张压、血清肌酐均降低（均为P＜0.05/6）；与术后7 d比较，术后1个月收缩压、血清肌酐均降低（均为P＜0.05/6），术后3个月收缩压、舒张压、血清肌酐、他克莫司血药浓度均降低（均为P＜0.05/6）；与术后1个月比较，术后3个月他克莫司血药浓度降低（P＜0.05/6）。

表1 肾移植术前、术后受者一般情况比较Table 1 Comparison of general conditions of recipients before and after renal transplantation（）

注：与术前比较， aP＜0.05/6；与术后7 d比较， bP＜0.05/6；与术后1个月比较， cP＜0.05/6。① 1 mmHg=0.133 kPa。②-为无数据。

舒张压（mmHg）检查时间 n 收缩压（mmHg①）血清肌酐（μmol/L）他克莫司血药浓度（ng/mL）术前 34 143±14 91±9 1 008±389 -②术后 7 d 34 136±13 87±10 189±75a 13.6±3.4术后1个月 34 130±8a,b 83±8a 147±42a, b 14.8±3.0术后 3 个月 34 128±6a, b 80±6a, b 137±20a, b 9.8±1.6b, c P值＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.2 常规超声心动图检查结果

肾移植受者术前、术后常规超声心动图检查结果见表2。术前至术后3个月各时间点间LVEDV和LVESV比较，差异均有统计学意义（均为P＜0.001）。与术前比较，术后7 d、术后1个月和术后3个月LVEDV、LVESV均降低（均为P＜0.05/6）；与术后7 d比较，术后1个月和术后3个月LVEDV、LVESV均降低（均为P＜0.05/6）；与术后1个月比较，术后3个月LVESD、LVESV均无明显改变（均为P＞0.05/6）。术前至术后3个月各时间点间LVEF比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表2 肾移植术前、术后受者常规超声心动图检查结果比较Table 2 Comparison of conventional echocardiography results in recipients before and after renal transplantation（）

注：与术前比较， aP＜0.05/6；与术后7 d比较， bP＜0.05/6。

检查时间 n LVEDV（mL） LVESV（mL） LVEF（%）术前 34 101±23 46±12 55±5术后7 d 34 96±24a 42±11a 55±4术后1个月 34 88±18a, b 38±9a, b 56±5术后3个月 34 83±14a, b 36±9a, b 57±6 P值＜0.001 ＜0.001 0.199

2.3 3D-STI检查结果

肾移植受者术前、术后各时间点3D-STI检查结果见表3，左心室GPLS曲线见图1。术前至术后3个月各时间点间GPLS、GPAS、GPRS比较，差异均有统计学意义（均为P＜0.001）。与术前比较，术后7 d、术后1个月GPLS、GPAS、GPRS均降低（均为P＜0.05/6），术后3个月GPLS降低（P＜0.05/6）；与术后7 d比较，术后1个月GPLS、GPAS、GPRS均降低（均为P＜0.05/6），术后3个月GPLS升高（P＜0.05/6）；与术后1个月比较，术后3个月GPLS、GPAS、GPRS均升高（均为P＜0.05/6）。术前至术后3个月各时间点间GPCS比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

图1 1例受者肾移植术前、术后左心室GPLS曲线Figure 1 The GPLS curves of a recipient before and after renal transplantation

表3 肾移植术前、术后受者3D-STI检查结果比较Table 3 Comparison of 3D-STI examination results in recipients before and after renal transplantation（，%）

注：与术前比较， aP＜0.05/6；与术后7 d比较， b P＜0.05/6；与术后1个月比较， c P＜0.05/6。

检查时间 n GPLS GPCS GPAS GPRS术前 34 10.3±2.2 12.5±3.2 21±5 29±8术后 7 d 34 8.8±2.1a 12.9±2.8 20±4 a 27±7a术后 1个月 34 7.9±2.1a, b 11.5±3.2 18±4a, b 24±7a, b术后3个月 34 9.6±2.2a, b, c 12.6±2.7 20±4c 28±6c P值＜0.001 0.121 ＜0.001 ＜0.001

2.4 重复性检测结果

术前随机抽取10例肾移植受者，分别进行2次3D-STI检查后进行配对t检验，结果如表4所示，2次测得的GPLS、GPCS、GPAS、GPRS差异均无统计学意义（均为P＞0.05）。表明该检查方法测得的结果较稳定，可重复性较好。

表4 3D-STI检查的可重复性检测Table 4 Repeatability test of 3D-STI examination（，%）

测量顺序 n GPLS GPCS GPAS GPRS第 1 次 10 10.5±1.4 12.2±2.1 20.1±2.5 28±5第 2 次 10 10.6±1.4 12.1±3.2 20.5±3.2 28±6 P值 0.90 0.85 0.45 0.74

3 讨论

肾移植术后早期心血管并发症发生率较高，可能导致移植物失功和受者死亡[10]。既往研究发现，肾移植受者应用常规超声心动图检查，术后3个月内LVEF与术前比较差异无统计学意义[11]。本研究发现，虽然肾移植受者术后3个月内LVEDV和LVESV呈连续下降趋势，但术前、术后7d、术后1个月、术后3个月的LVEF两两对比差异均无统计学意义。根据公式 LVEF=（LVEDV - LVESV）/LVEDV 可知，若LVEDV、LVESV同时发生等量改变，LVEF则不发生显著改变。可见，LVEF在评价肾移植受者术后左心室功能方面可能存在一定缺陷。

3D-STI技术通过在三维空间对心肌斑点进行追踪，获取左心室纵向、圆周、径向、面积峰值应变值，能够综合反映左心室整体和局部的心肌功能[12-14]。目前多项研究表明，3D-STI与心脏MRI有较好的相关性[15]，能够更敏感地发现LVEF未发生明显异常时左心室心肌功能的改变[16]，其临床应用价值已经在冠心病、肥厚性心肌病等心脏疾病中得到验证[17-18]。

肾移植受者术后尿量显著增加，使得左心室容量负荷降低，血压下降，心脏毒性物质排出增加，这些因素均可对改善左心室功能产生积极影响[19-20]。本研究应用3D-STI技术发现，肾移植受者术前、术后7 d、术后1个月，GPLS、GPAS、GPRS呈连续下降趋势，术后3个月较术后1个月明显上升，但仍低于术前水平；GPCS在术后3个月内各时间点间的差异无统计学意义。

既往动物实验研究发现，应用免疫抑制剂他克莫司24 h后即可对小鼠心肌细胞造成损伤，且损伤程度与药物浓度相关[21]。连续应用治疗剂量他克莫司14 d后，病理组织切片显示小鼠心肌细胞变性，出现局灶性空泡样改变[22]。同样，在骨髓移植受者中发现，他克莫司血药浓度较高（＞ 15 ng/mL）可导致左心室功能降低[23]。以上研究均表明应用他克莫司会对心肌细胞及左心室功能造成损伤，且损伤程度可能与药物剂量或血药浓度相关。而本研究中纳入的34例受者在肾移植术后均应用包含他克莫司的三联免疫抑制方案。因此推测，虽然肾移植术后肾功能恢复对改善左心室功能产生积极影响，但由于受者术前已经发生心肌纤维化，且肾移植术后短期内仍持续存在，使得左心室心肌功能恢复受限[24-26]。同时，受者术后应用他克莫司，并且血药浓度在术后1个月内需维持在较高水平[27]，受者术后7 d的平均血药浓度为13.6±3.4 ng/mL，术后 1 个月为 14.8±3.0 ng/mL，可能导致心肌组织进一步受损，造成左心室功能下降。术后3个月他克莫司平均血药浓度为9.8±1.6 ng/mL，明显低于术后7 d和术后1个月水平，可能对心肌的损伤减小，同时利于心肌功能恢复的各项因素持续存在，使得左心室整体应变值逐步回升。

本研究的局限性：（1）样本量较小，且仅观察肾移植术后3个月的情况，需进一步扩大样本量，继续延长随访时间；（2）3D-STI技术分析图像时对心内膜、心外膜边界清晰度要求较高，软件自动识别心内膜、心外膜界线后部分位置仍需手动微调，从而可能产生一定的误差。

综上所述，应用3D-STI技术能够敏感地发现肾移植受者术后左心室整体应变值的变化，GPLS、GPAS、GPRS在术后1个月内呈连续下降趋势，术后3个月有所上升但仍低于术前水平。3D-STI较常规超声心动图可以更准确地评价肾移植受者术后左心室整体应变的变化特点。