基于彩色多普勒超声四维容积应变技术的原发性高血压病左心室重构患者左心房功能评价

王玲玲，张平洋，董静，马小五，冉红，李林

南京医科大学附属南京医院南京市第一医院心血管超声科，南京210006

高血压病是最常见的心血管疾病危险因素之一，随着血压的升高，发生心血管病危险性也随之升高，近些年来高血压病患病人群逐年增加，且随着时间推移而呈上升趋势［1］。高血压病对左心房结构及功能的影响在患病早期即可出现［2］，利用超声心动图早期评价左心房结构和功能的变化，能够更好的协助临床医生对高血压病进行早期治疗方案的选择、疗效的评价及预后的评估。四维容积应变是专门针对左心房研发的一项技术，它使用了三维容积数据，不仅可以分析左心房的容积、排空率，而且还可以分析左心房的纵向应变及环向应变，可直接显示左心房的内膜收缩，提供灵敏、可重复的心肌功能障碍指标，具有重复性高、使用方便等优点。四维容积应变技术通过自动追踪感兴趣区的心肌运动斑点回声，对感兴趣区的心肌结构变化进行量化研究，能实时动态追踪局部心肌的运动，能立体的对局部心肌的功能做出定量的评价，它可以逐帧追踪三维图像内自然声学标记，所以不存在声学斑点移出追踪范围的问题，能够比较敏感、全面、真实的监测心肌的变化，可以弥补目前临床上其他研究方法的不足之处，从而更能及时发现亚临床局部心肌的功能受损状况。研究［3］显示，四维容积应变技术能检测出心脏疾病早期、亚临床心肌受累情况，还可定量评价局部心肌功能变化。本研究基于彩色多普勒超声四维容积应变技术，对原发性高血压病左心室重构患者的左心房功能进行评价，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2018年12月—2020年8月在南京医科大学附属南京医院心超室就诊的原发性高血压病患者60例，患者均符合WHO/SH高血压诊断标准，经各项检查排除冠心病、风湿性心脏病、中重度瓣膜病、肺源性心脏病、继发性高血压病、心肌病、糖尿病及心率失常等，心功能在正常范围内（左心室射血分数LVEF>55%）。患者均接受常规心脏二维超声检查，依据检查结果并按Ganau分型方法［4］，根据左心室质量指数（LVMI）及相对室壁厚度（RWT），分为左心室正常构型组、左心室向心性重构组。左心室正常构型组，即LVMI和RWT均在正常范围内［LVMI≤116 g/m2（男）或LVMI≤109 g/m2（女），RWT≤0.42］，32例患者，其中男17例、女15例，年龄46～67（55.7±6.2）岁。左心室向心性重构组，即LVMI在正常范围内［LVMI≤116 g／m2（男）或LVMI≤109 g／m2（女），RWT>0.42］，28例患者，其中男16例、女12例，年龄49～70（57.1±5.0）岁。另随机选取同时间段的体检健康志愿者40例作为健康对照组，其中男23例、女17例，年龄38～65（54.9±5.6）岁，经超声心动图及各项体检项目检查排除心血管疾病。本研究所有受检者均对本研究知情同意。

1.2 三组受检者基于彩色多普勒超声四维容积应变技术的左心房应变参数、左心房容积参数测量受检者取左侧卧位，嘱受检者平稳呼吸，必要时应屏气进行图像采集，同步心电图监测。采用GE Vivid E95彩色多普勒超声成像仪，使用四维探头4V，探头频率1.5～4.0 MHz，取最佳心尖四腔位，启动4D模式，帧频调节至25帧/s（>心率的40%），采集连续4个心动周期的实时三维全容积图像并存储。将患者实时图像导入EchoPAC软件系统进行分析，进入全容积4D自动LAQ测量模式，在心脏收缩末期的每个平面上设置界标并调整二尖瓣中心，使二尖瓣环及左心房各壁能够清楚显示，参考点设置为QRS波开始时采集图像，按步骤操作自动生成心内膜网，必要时手动调整，逐步完成应变及容积的测量，从而获得左心房应变参数及左心房容积参数。左心房应变参数包括左心房存储期长轴应变（LAsr）、左心房导管期纵向应变（LAscd）、左心房收缩期纵向应变（LAsct）、左心房存储期环向应变（LAsr-c）、左心房导管期环向应变（LAscd-c）、左心房收缩期环向应变（LAsct-c），左心房容积参数包括左心房最大容积（LAVmax）、左心房最小容积（LAVmin）、左心房收缩前容积（LAVpreA）、左心房射血分数（LAEF）。根据LAVmax、LAVmin、LAVpreA计算出左心房主动射血分数（LAAEF）及左心房被动射血分数（LAPEF）。LAAEF=（LAVpre-LAVmin）/LAVpre×100%，LAPEF=（LAVmax-LAVpre）/LAVmax×100%。为便于计算，左心房应变参数中Lascd、Lasct、LAscd-c、LAsct-c取绝对值。

1.3 统计学方法 采用SPSS23.0统计软件。计量资料以±s表示，多组间比较用单因素方差分析，两两比较用LSD-t检验；计数资料比较用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

三组患者左心房应变参数、左心房容积参数比较分别见表1、2。由表1、2可知，与健康对照组相比，左心室正常构型组左心房应变参数LAscd绝对值、LAscd-c绝对值减小（P均<0.05），LAsct-c绝对值增大（P<0.05）；左心房容积参数LAVpreA、LAAEF增大（P均<0.05），LAPEF减小（P<0.05）。与健康对照组相比，左心室向心性重构组左心房应变参数LAsr、LAscd绝对值、LAscd-c绝对值减小（P均<0.05），LAsct绝对值、LAsct-c绝对值增大（P均<0.05）；左 心 房 容 积 参 数LAVmax、LAVmin、LAVpreA、LAAEF增大（P均<0.05），LAPEF减小（P<0.05）。与左心室正常构型组相比，左心室向心性重构组左心房应变参数LAscd绝对值、LAscd-c绝对值减小（P均<0.05），LAsct-c绝对值增大（P<0.05）；左心房容积参数LAVmax、LAVmin、LAVpreA、LAAEF增大（P均<0.05），LAPEF减小（P<0.05）。其中1例左心室向心性重构患者的左心房四维容积应变图见图1。

图1 左心室向心性重构组1例患者的左心房四维容积应变图

表1 三组患者左心房应变参数比较（±s）

表1 三组患者左心房应变参数比较（±s）

注：与健康对照组相比，*P<0.05，与左心室正常构型组相比，#P<0.05。

组别健康对照组左心室正常构型组左心室向心性重构组LAsr（%）34.65±6.5 31.32±4.6 28.34±4.5*LAscd绝对值（%）21.54±7.6 16.48±4.4*12.79±3.3*#LAsct绝对值（%）14.39±3.2 16.29±5.4 18.43±6.4*LAsr-c（%）39.28±5.5 37.78±6.4 36.49±6.6 LAscd-c绝对值（%）19.21±5.7 14.49±4.5*10.38±6.9*#LAsct-c绝对值（%）17.36±3.2 25.78±6.7*29.47±3.3*#

3 讨论

原发性高血压病是常见的慢性疾病，长期未得到很好控制的话其对心脏危害极大。长期的血压增高心脏后负荷加重可引起左心室的充盈压升高，使左心室心肌细胞代偿性肥大，间质出现纤维化、僵硬度增加，使其顺应性降低，损害左心室的舒张功能。而左心室的充盈压升高又使左心房后负荷加重，造成左心房残余血量增多使左心房的顺应性降低、左心房增大等功能结构的病理性改变。相关研究［5］显示，在高血压病早期，左心室构型发生改变之前，左心房的功能就已发生变化。所以早期发现高血压病患者的左心房功能变化对于临床防治有着重要作用。

在心动周期中，血液从肺静脉通过左心房进入左心室及全身血液循环，左心房在这之中主要有三个功能：存储器功能、管道功能、助力泵功能［6］。当左心室处于收缩期时，左心房主要充当存储器的功能，左心房壁被动拉伸将肺静脉流入的血液存储起来，反映了左心房的舒张功能；当左心室处于舒张早期时，主动脉瓣关闭，二尖瓣开放，左心房内存储的血液进入左心室，同时肺静脉回流的血液也一并进入左心室，此时反应的是左心房的管道功能；当左心室进入舒张晚期时，左心房内血液已大部分进入左心室，左心室内压升高，左心房内压下降，此时左心房进一步收缩，起着助力泵的作用，将左心房内残余的15%～25%的血液进一步泵入左心室内。在心脏的不同时期，左心房的这三个功能对维持左心室血液的充盈及心排量起着重要作用。近年来出现了一些针对左心房的不同时相功能的研究，不同于传统的几何假设式测量方法，这些新技术主要是通过应变来定量分析心肌在心动周期中的变化情况，从而评价心肌力学特性及功能［7］。随着机械及换能器技术的进步，目前已经出现了运用更高帧频、更小矩阵占用空间和不易出现伪影的4D全容积图像采集系统，用自动化软件进行分析，可以快速的提供客观有效的容积及应变的定量参数。四维容积应变的参数中，左心室收缩期LAsr、LAsr-c反映左心房的存储器功能，左心室舒张早期LAscd、LAscd-c反映左心房的管道功能；左心室舒张晚期LAsct、LAsct-c反映着左心房的助力泵功能［8］。INABA等［9］研究认为，左心房LAEF、LAPEF、LAAEF分别反映存储、管道和助力泵功能。目前临床上超声心动图通过测量左心房容积、直径等参数指标来评估患者的左心房功能，然而这些参数不能反映左心房大小未发生改变时左心房功能的变化，并不能及早、直观的评价左心房心肌功能改变［10-11］。

表2 三组患者左心房容积参数比较（±s）

表2 三组患者左心房容积参数比较（±s）

注：与健康对照组相比，*P<0.05，与左心室正常构型组相比，#P<0.05。

组别健康对照组左心室正常构型组左心室向心性重构组LAVmax（mL）38.75±9.54 40.27±8.34 49.08±9.78*#LAVmin（mL）15.39±5.36 17.58±6.32 23.25±2.78*#LAVpreA（mL）25.58±7.33 30.57±6.23*38.04±4.36*#LAEF（%）62.68±5.43 60.45±6.98 59.95±3.69 LAAEF（%）36.67± 8.43 42.34±10.02*46.45± 3.03*#LAPEF（%）43.46±7.45 31.57±8.32*25.93±6.48*#

本研究通过运用四维容积应变技术来记录左心房的容积及应变的时相指标来定量分析在高血压病早期不同进程下左心房功能的改变情况。从结果可以看出，与健康对照组比较，左心室正常构型组的LAscd、LAscd-c及LAPEF均显著降低，且左心室向心性重构组比左心室正常构型组有进一步的降低，这反映高血压患者的左心房管道功能均有所下降，且随着疾病的发展，管道功能随之进一步下降。这可能是因为高血压患者左心室后负荷增加，心肌间质胶原纤维合成增加，心肌僵硬度增加，左心室舒张功能下降，导致对左心房的抽吸作用下降，左心房进入左心室的血液减少，所以左心房的管道功能下降，并且四维应变参数及容积参数均可以反映这一变化。高血压患者中的左心室正常构型组的LAsct-c及LAAEF比健康对照组有所升高，左心室向心性重构组的LAsct、LAsct-c及LAAEF比健康对照组均明显升高，反映了高血压患者的助力泵功能增强，且左心室向心性重构组有进一步的增强，可能是因为由于左心房后负荷增加，左心房的管道功能下降，舒张早期流入左心室的血流量下降，舒张晚期左心房的残余血量增多，左心房为了维持左心室的充盈量，根据Frank-starling定律，左心房通过增加自身的收缩力来补充对左心室的血流充盈量。从对比值的变化中还可以看出，四维应变的环形应变在显示左心房助力泵功能的变化上较长轴应变更为有优势。与健康对照组比较，高血压患者中的左心室正常构型组LAsr、LAsr-c、LAEF均没有明显变化，显示其左心房的存储功能没有明显改变。我们知道当处于左心室收缩期时，心室肌纵向收缩，二尖瓣环向心尖方向运动，左心房压下降，血流抽吸入左心房并产生存储功能，本研究所入选的都是左心室收缩功能没有明显改变的患者，所以其左心房存储功能未见明显损伤；而左心室向心性重构组的LAsr与健康对照组比较有所下降，说明其存储功能有所下降，这可能是因为随着高血压的发展、左心室充盈压的升高，左心房残余血流量增多，导致左心房壁心肌间质胶原纤维合成增加，左心房形变能力下降，其顺应性随之下降，进而左心房的存储功能有所下降。同时，提示四维应变值指标可以反映出这一变化，而容积指标并不能反映出这一变化。

近几年对高血压左心房的研究有不少报道，本研究的结果与彭红兵等［7］、辛丽红等［11］、陈晓沛等［12］研究结果相似，而存储功能下降这一结果与戴法辉等［13］无明显变化有差异，这可能是因为对左心房存储功能产生影响的主要有左心室的收缩力与左心房的松弛性两方面，而本研究入选的高血压患者左心室的收缩功能无明显变化，而左心房的存储功能下降可能主要反映的是左心房的松弛功能在高血压早期左心室向心性重构期就已受损。各个研究会有不同的结果，可能是因为入选的病例在筛选时条件有所不同，且原发性高血压发展的各个阶段，其三个功能协同作用保证左心血流供应的机制太复杂，其生理病理方面的改变也不尽相同，本研究入选的病例数有限，这些都有待进一步研究。

综上所述，四维容积应变技术的应变参数LAscd、LAscd-c、LAsct-c能够比较敏感的反应高血压病左心房管道功能及助力泵功能的细微变化，可以比较准确的发现高血压病早期左心房心肌应变在收缩期、舒张早期及舒张晚期的心肌功能的细微变化，具有很好的临床实用价值。该技术从容积、应变两个方面来对左心房进行研究很有前景，它不仅可以提供全心动周期不同时相的容积参数和一系列功能参数，还能从纵向和环向上测量左心房三个时相阶段的应变，为左心房评估带来了新的见解。作为一种专门为研究左心房结构功能而开发出来的新技术，它可以快速便捷的获得所有应变指标，具有高度的敏感性和可重复性。目前临床上运用四维容积应变技术进行左心房功能评估的研究还很少、有很多不足，相信随着技术进一步发展及研究的深入，这一技术会为高血压病的早期临床诊断、治疗及预后评估提供更准确的依据。使左心房功能的诊断和预后价值的研究更具吸引力。