采用超声心动图评估体外循环与非体外循环冠状动脉旁路移植术对心脏功能的影响

王涵，张冰，孟庆龙，陶佳，吴伟春，朱振辉，王浩

冠状动脉旁路移植术（CABG）是心肌血运重建的重要治疗方式，可有效地改善灌注效率，平衡心肌组织的血氧供应，从而缓解症状并提高生活质量[1-3]。传统CABG 依赖体外循环和心脏停跳技术，为外科医生完成多支冠状动脉的吻合手术提供较为清晰术野，但体外循环引发的炎症反应引起心肌的直接损伤，同时灌注液的分布不均削弱对危险心肌的保护作用，导致缺血-再灌注损伤。非体外循环CABG 可避免体外循环对机体的损伤，有研究表明相比于体外循环CABG 有更低的并发症发生率及近期死亡率[4-5]，但心脏跳动的情况下进行手术限制了术野的范围和吻合口的数量，出现更高的重复血运重建的发生率和较低的长期生存率[6-8]。目前关于两种术式的结论仍存在较大争议。本研究利用超声心动图和斑点追踪技术综合评估两种术式对心脏形态和心肌功能的影响。

1 资料与方法

1.1 研究对象

本研究选取中国医学科学院阜外医院2019 年12 月至2020 年12 月行单纯CABG 的患者375 例，平均年龄（61.53±8.82）岁，男性306 例，根据手术方式分为体外循环组（n=219）和非体外循环组（n=156）。纳入标准：符合CABG 手术指征；超声心动图影像质量合格，且检查时为窦性心律；患者签署知情同意。排除标准：有CABG 史；合并进行了其他心脏手术；中、重度心脏瓣膜病；先天性心脏病。本研究通过中国医学科学院阜外医院伦理委员会审批，并豁免知情同意。

1.2 仪器与方法

临床资料：通过医院的电子病历系统，收集患者的年龄、性别、身高、体重、体表面积（BSA）、合并症、既往病史、既往手术史、多支血管病变情况、血常规、血生化、手术方式、术中吻合口数量、住院天数等资料。

超声心动图常规数据分析：本次研究分析的超声心动图影像均由Philips EPIC 7C 型多普勒超声诊断仪（X5-1 探头，频率1～5 MHz）采集，参考美国超声心动图学会制订的标准及相关研究结果[9-10]，对CABG 患者于术前、术后早期（1 周内）、术后3个月及术后1 年的超声心动图影像进行分析。常规经胸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）、左心房容积（LAV），计算每搏输出量（SV）以及左心室射血分数（LVEF）。测量左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心室收缩末期内径（LVESD）、左心房内径（LAD）、右心室内径（RVD）。LVEDV、LVESV、SV、LAV、LVEDD 和LVESD 数值通过BSA 进行标化，记为LVEDV 指数（LVEDVi）、LVESV 指 数（LVESVi）、SV 指 数（SVi）、LAV 指数（LAVi）、LVEDD 指数（LVEDDi）、LVESD 指数（LVESDi）。

心肌应变数据分析：将原始DICOM 格式的图像拷贝至TOMTEC 工作站，进行图像分析。选取心尖四腔、三腔、两腔心切面影像，进入自动分析模式，自动勾画出心内膜及心房、心室轮廓,手动调整勾画欠佳的节段。获取左心室整体长轴应变（LVGLS）、左心房储备应变（LASr）、左心房导管应变（LAScd）、左心房泵应变（LASct）、右心室整体长轴应变（RVGLS）和右心室游离壁应变（RVFWS）。

1.3 统计学方法

采用SPSS 25.0 统计分析软件。计数资料以频数（%）表示，计量资料以均数±标准差表示，组间比较使用t检验或Pearsonχ2检验。两组在术前、术后早期、术后3 个月及术后1 年组间两两比较应用t检验，在两组分别随机选取30 例进行重复性试验，应用Bland-Altman 分析在观察者间和观察者内部对LVGLS、LASr、LAScd、LASct、RVGLS 和RVFWS 进行一致性检验。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组术前基线资料及手术资料比较（表1）

表1 两组术前基线资料及手术资料比较（）

表1 两组术前基线资料及手术资料比较（）

注：PCI：经皮冠状动脉介入治疗。1 mmHg=0.133 kPa

体外循环组和非体外循环组之间年龄、性别、心率、收缩压和舒张压差异均无统计学意义（P均>0.05）。体外循环组术中桥血管支数明显多于非体外循环组（P=0.003）。

2.2 两组术前、术后随访常规超声心动图参数比较（表2）

表2 两组术前、术后随访超声心动图常规参数比较（）

表2 两组术前、术后随访超声心动图常规参数比较（）

注：LVEF：左心室射血分数；LVEDVi：左心室舒张末期容积指数；LVESVi：左心室收缩末期容积指数；SVi：每搏输出量指数；LVEDDi：左心室舒张末期内径指数；LVESDi：左心室收缩末期内径指数；LAD：左心房内径；LAVi：左心房容积指数；RVD：右心室内径。与本组术前比较*P<0.05；与本组术后早期比较△P<0.05；与本组术后3 个月比较▲P<0.05

两组间比较，术前、术后早期常规超声心动图参数差异无统计学意义（P均>0.05）。术后3 个月与非体外循环组相比，体外循环组LAVi 较低，差异有统计学意义（P<0.05）。术后1 年，两组间LAVi差异无统计学意义（P>0.05）。

体外循环组中，术后早期与术前比较，容量参数（LVEDVi、LVESVi、SVi、LAVi）和内径参数（LVEDDi、LVESDi、LAD、RVD）降低，差异均有统计学意义（P均<0.05）；术后3 个月SVi 和LVEDDi 仍低于术前，但较术后早期增高，LAD 增高大于术前，差异均有统计学意义（P<0.05），但LAVi 在术后早期和术后3 个月变化不明显，都低于术前，差异均有统计学意义（P均<0.05）。术后1 年，与术前相比，RVD 减低，LAD增大，差异均有统计学意义（P均<0.05）。

非体外循环组中，术后早期与术前比较，LVEF、容量参数（LVEDVi、SVi、LAVi）和内径参数（LVEDDi、LAD、RVD）降低，差异均有统计学意义（P<0.05）；与术后早期比较，术后3 个月SVi 和LVEDDi 增高但仍低于术前，差异均有统计学意义（P<0.05），LAD 和LAVi 增高与术前水平相近，但LVEDVi 在术后早期和术后3 个月变化不明显且低于术前，以上差异均有统计学意义（P<0.05）。术后1 年，与术前相比，RVD 减低，LAD 增大，差异均有统计学意义（P<0.05）。

2.3 两组术前、术后随访超声心动图心肌应变测量值比较（表3）

表3 两组术前、术后随访超声心动图心肌应变测量值比较（%，）

表3 两组术前、术后随访超声心动图心肌应变测量值比较（%，）

注：LVGLS：左心室整体长轴应变；LASr：左心房储备应变；LAScd：左心房导管应变；LASct：左心房泵应变；RVGLS：右心室整体长轴应变；RVFWS：右心室游离壁应变。心肌应变测量值负号仅代表方向，为心肌缩短。与本组术前比较*P<0.05；与本组术后早期比较△P<0.05；与本组术后3 个月比较▲P<0.05

两组间比较，术前LVGLS、LASr、LAScd、LASct、RVGLS、RVFWS 差异无统计学意义，术后早期均较术前减低（P<0.05），但组间差异无统计学意义（P>0.05）。

术后3 个月，心肌应变测量值均比术后早期升高，其中LASct、RVGLS 和RVFWS 体外循环组均高于非体外循环组，且两组RVGLS 和RVFWS 均低于术前（P均<0.05）。

术后1 年，两组RVGLS 和RVFWS 仍低于术前水平（P<0.05），但组间差异无统计学意义（P>0.05）。

3 讨论

CABG 是复杂冠状动脉病变再血管化的重要治疗手段，可以有效地缓解症状并提高生活质量[1-2]，对于左主干病变、三支血管病变及左前降支严重狭窄的患者，CABG 比经皮冠状动脉介入治疗及药物治疗具有更高的远期通畅率及生存率[3，11]。目前根据是否应用体外循环辅助将CABG 分为体外循环CABG 与非体外循环CABG。国内外研究显示，非体外循环可减少全身炎症反应，降低并发症的发生率，缩短住院时间，可能比传统体外循环CABG 有较低术后早期死亡率[4]。但长期随访发现，体外循环CABG 有较低的重复血运重建的发生率和较高的长期生存率，比非体外循环CABG 更有可能获得较好的长期预后[7-8]。目前上述结论仍存在争议，本研究利用超声心动图和斑点追踪技术评估两种术式对心脏形态和心肌功能的影响。

本研究显示，体外循环和非体外循环两组基线资料、常规超声心动图参数和心肌应变测量值比较无明显差异，提示患者术前情况相似。但术中血管桥数有明显差异（P=0.003），体外循环组多于非体外循环，这与之前的研究一致，由于受手术视野等因素限制，非体外循环CABG 在吻合口数量上仍存在劣势，从而可能影响完全再血管化的效果和远期预后[5]。本研究显示，两组在术后早期常规超声心动图参数和心肌应变测量值无明显差异，均低于术前，提示两种手术方式都存在一定程度的心肌损伤。术后3 个月，部分左心室超声心动图常规参数和LVGLS 恢复到术前水平，提示CABG 通过移植桥血管为缺血心肌血运重建，从而改善左心室收缩功能，与既往研究结果一致[12]。

左心房与左心室联系紧密，在协调心脏整体功能方面发挥着重要作用[13]，在心动周期的不同阶段发挥储备功能、管道功能以及收缩功能[14]。本研究发现，术后3 个月体外循环组LAVi 低于非体外循环组。LAVi 是评估左心房形态、重构和左心室舒张功能的重要指标，可反映左心室充盈压来预测心脏舒张功能不全的严重程度[15]。研究表明LAVi 与急性心肌梗死、心力衰竭、心脏术后心房颤动等不良事件独立相关[15-16]。本研究进一步比较了两组左心房心肌应变测量值，术后3 个月体外循环组LASct绝对值高于非体外循环组，且体外循环组左心房心肌应变与术前相近，但非体外循环组LASr 和LASct绝对值仍明显低于术前，提示体外循环组可能比非体外循环组更早地恢复左心房功能，可能由于非体外循环术中部分心肌处于热缺血，相较于体外循环组心脏停跳冷缺血，心肌损伤程度更大，且多支靶血管吻合手术使心脏呈非生理位置影响心肌血供，进一步加重心肌损伤[6-17]。

右心室主要功能是作为血液贮存器和血流通道，参与调节体循环和肺循环的平衡[18]。既往研究发现，CABG 术后常出现右心功能减低，可导致心力衰竭并增加死亡率。目前右心功能减低的机制尚不明确，多项研究提示右心室功能障碍可持续至术后6 个月。Michaux 等[19]通过术中经食道超声心动图发现，体外循环和非体外循环CABG 后右心室舒张功能下降情况相似。Pegg 等[20]利用心脏MRI 研究了体外循环和非体外循环CABG 对早期和晚期右心室功能的影响，发现两组在术后6 d 右心室的SVi均下降，两组间无明显差异，但6 个月后该指标均恢复到术前水平。Hirasawa 等[21]发现在明显三尖瓣反流的情况下右心室心肌应变比右心室容量更敏感地反映右心室心功能且与预后密切相关。斑点追踪成像技术可不依赖角度和容量评价心肌运动及心脏房室腔功能，更准确地反映心肌的功能变化[22]。本研究观察到术后早期两组RVGLS 和RVFWS 绝对值较术前明显降低，提示术后早期出现右心室心肌受损。随访发现在术后3 个月、术后1 年RVGLS 和RVFWS 绝对值略有改善，但仍明显低于术前水平，说明右心室心肌细胞功能部分恢复，但右心功能障碍仍存在。右心室功能障碍可能由于右心室供血受损引起心肌缺血缺氧，导致右心室心肌重构。右冠状动脉供应右心室2/3 区域，有研究发现受损程度随右冠状动脉狭窄程度加重而加重[23]，左前降支供应余下右心室，Engstrom 等[24]观察到有1/3 右心室功能障碍的患者存在左前降支狭窄。本研究术前冠状动脉造影显示右冠状动脉和左前降支病变分别为83.20%、67.65%，可能与CABG 术后可逆性损伤延迟恢复有关。Smarz 等[25]对急性心肌梗死患者随访5 年，发现右心室功能障碍与远期预后差独立相关。由此提示，右心室功能障碍可能影响手术远期结果，有待远期随访加以分析。

本研究的局限性：本研究仅纳入行单独CABG患者，有待对CABG 合并其他手术进行系统研究；对CABG 患者进行短期随访，初步观察了心肌功能的变化，需进一步长期随访。

综上所述，体外循环和非体外循环CABG 患者左心室功能在术后3 个月与术前相近，但体外循环组可能比非体外循环组更早地恢复左心房功能。右心室功能障碍在术后早期出现，至术后1 年仍然存在，与是否使用体外循环无关。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突