基于超声四维左房定量分析技术评价原发性高血压左心室肥厚患者的左房功能

洪俊蓉，张平洋，王玲玲，张建鑫，任俊怡，费梦瑶，万林林

1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，江苏 南京 210006；2南京中医药大学附属南京中医院（南京市中医院）功能检查科，江苏 南京 210006

高血压已成为临床最常见的心血管疾病之一，超过90%的高血压因素是原发性高血压（EH）。高血压可导致机体血流动力学及神经体液机制改变而造成心肌重量增加、心室壁增厚及心肌重构等心肌病理性改变即左心室肥厚（LVH），LVH增加了高血压患者发生冠心病、心力衰竭甚至死亡的几率。EH合并LVH是一种需要关注的靶器官损害。有研究发现，高血压早期可对左心房功能产生影响［1］，左心房功能是心房颤动、脑梗死等多种不良心脑血管事件的独立危险因素［2］。肺静脉开口于左心房且左心耳等结构造成左房几何形态复杂，目前二维常规超声测量的左房内径已不能作为评价左房功能的准确指标［3］；二维、三维斑点追踪技术主要应用于左室心肌功能的研究，有研究将其套用于左房心肌研究，但由于左房结构复杂以及软件的差异，采用这些技术研究左房心肌功能的局限性较多且准确性不高。目前临床亟需一种便捷可行，准确率高的测量方法评估左房功能。四维左房定量分析（4DLAQ）技术是专门针对左心房研发的新的超声技术，它在三维图像的基础上充分利用了三维超声容积数据，能通过左心房的容积指标和左心房的纵向应变、环行应变分析左房心肌的功能，直观地显示左心房的心内膜舒张及收缩运动情况。该技术没有左房几何及角度依赖性，比二维、三维超声更具敏感度、可靠性及重复性［4］，可补充目前临床上对左房研究的短板。本研究利用4DLAQ技术对EH合并LVH患者左心房功能进行分析，评价该技术对患者左心房功能的应用价值，为临床对EH合并LVH患者诊断治疗提供新方法和相关依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2022 年3～7 月在南京医科大学附属南京医院就诊的窦性心律EH患者80例。纳入标准：经24 h动态血压监测均符合高血压的标准：24 h 血压≥130/80 mmHg，或白天血压≥135/85 mmHg，或夜间血压≥120/70 mmHg［5］；符合2018年ESC/ESH高血压管理指南推荐诊断LVH的新标准，即男性LVMI≥50 g/m2.7、女性LVMI≥47 g/m2.7［6］。计算公式：左心室质量（LVM）=0.8×1.04×[(左心室舒张末期内径+室间隔厚度+左心室后壁厚度)3-左心室舒张末期内径3]+0.6；左心室质量指数（LVMI）=左心室质量(g)/身高(m)2。排除标准：心律失常、冠心病、糖尿病、继发性高血压、心脏瓣膜病、先天性心脏病、心肌病、心力衰竭、慢性肾功能不全、图像质量欠佳者。所有EH患者均通过二维超声心动图检查。根据新标准将患者分为LVH组（n=40，男性20例，女性20例）和无LVH（NLVH）组（n=40，男性24例，女性16例）；同时选取经过超声心动图及其余各项检查均排除心脑血管疾病的36例健康体检者作为对照组，其中男性15例，女性21例。本研究获得所有受试者知情同意，符合《世界医学协会赫尔辛基宣言》。

1.2 仪器与方法

1.2.1 研究指标 记录参与者的临床资料，包括性别、年龄、平均心率、BMI、平均收缩压、平均舒张压、空腹血糖、血肌酐、甘油三酯以及B型脑钠肽。

1.2.2 二维经胸超声数据获得方法 患者取左侧卧位，连接心电图，使用GE Vivid E95超声仪M5s探头，探头频率1.7～3.3 MHz放置患者左侧胸骨旁，待左室长轴切面显示清楚后，测得左心房内径（LAD）、室间隔厚度（IVST）、左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心室后壁厚度（LVPWT）。通过辛普森法得到双平面左室射血分数（Biplane LVEF）；将探头放置参与者心尖位置，待心尖四腔切面显示清楚后，将脉冲多普勒取样线放置二尖瓣瓣口得到二尖瓣舒张早期E波血流速度（E），取组织多普勒成像模式，将脉冲多普勒取样线放置二尖瓣室间隔侧得到二尖瓣环室间隔侧心肌运动峰值速度（e’），并计算E/e’。

1.2.3 左房四维图像的获取方法 患者取左侧卧位，连接心电图，同时嘱其尽可能保持平稳呼吸，必要时采取憋气采集图像。使用GE Vivid E95超声仪4V探头，探头频率1.5～4.0 MHz，放置其心尖部，待心尖四腔切面显示清楚后，调整图像扇角、深度，选择三平面拼接模式，保证四腔切面、三腔切面及两腔切面左心房显示清楚后，按下四维模式，调整帧频达到参与者心率的40%，图像拼接完整时嘱参与者屏住呼吸，采集连续6个心动周期的左房四维图像并储存。

1.2.4 4DLAQ左房容积和应变参数的分析方法 将采集的图像导入EchoPAC204 软件，双击需要分析的参与者图像，点击“测量”，选择4D LAQ，将取样点按照示例图标位置分别放置于三个切面的二尖瓣环中间，调整图像的角度，保证二尖瓣环及左心房各壁能显示清楚以及取样线与左房顶部垂直，点击“回顾”，软件自动识别并描记左心房内膜，动态描记的心内膜可手动微调以减少分析误差（图1～2）。按下“结果”得到4DLAQ所测得的左心房容积及应变参数，左房容积应变参数包括：左房最小容积（LAVmin）、左房最大容积（LAVmax）、左房收缩前容积（LAVpreA）、左房整体射血分数（LAEF）；左房应变参数包括：左房储备期长轴应变（LASr）、左房管道期长轴应变（LAScd）、左房收缩期长轴应变（LASct）、左房储备期环形应变（LASr_c）、左房管道期环形应变（LAScd_c），左房收缩期环形应变（LASct_c）。心房在储存期时心肌细胞被拉长，而管道期和收缩期时心肌细胞则缩短，因此该技术使用正负值表示心肌细胞的运动方向（图3）。通过LAVmax、LAVmin、LAVpreA公式计算：左心房主动射血分数（LAAEF）=（LAVpreA-LAVmin）/LAVpreA×100%，左心房被动射血分数（LAPEF）=（LAVmax-LAVpreA）/LAVmax×100%，其中LAAEF代表左房泵血功能，LAPEF代表左房管道功能。以上所有操作由2名高年资观察者分别测量及分析。

1.3 统计学分析

采用SPSS23.0软件对数据进行分析。对所有数据进行正态分布检验，符合正态分布或近似正态分布的数据以均数±标准差表示，3组差异的比较采用单因素方差分析，采用Bonferroni检验进行事后比较；符合偏态分布的数据以中位数（四分位数）表示，3组参与者比较采用非参数检验的Kruskal-WallisH检验，并行事后成对比较；数据为分类变量的以相对数表示，组间比较采用χ2检验；随机选取15名参与者，使用组内相关系数（ICC）检验观察者间和观察者内一致性。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床资料对比

3组参与者均为窦性心律，其性别、年龄、平均心率、BMI、空腹血糖、总胆固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、甘油三酯、血肌酐、B型脑钠肽的差异无统计学意义（P＞0.05），平均收缩压及平均舒张压的异有统计学意义（P＜0.05，表1）。

表1 三组参与者的临床资料对比Tab.1 Comparison of clinical data of three groups of participants

2.2 二维超声心动图数据对比

3组LAD、Biplane LVEF、IVST、LVEDD、LVPWT、E/e’差异均有统计学意义（P＜0.05）。其中，NLVH组和LVH组与对照组对比，LAD、IVST、LVPWT、E/e’差异有统计学意义（P＜0.05）；LVH 组与NLVH 组对比，IVST、LVPWT差异有统计学意义（P＜0.05）；LVH组与对照组对比，Biplane LVEF、LVEDD差异有统计学意义（P＜0.05）；NLVH 组与对照组对比，Biplane LVEF、LVEDD差异无统计学意义（P＞0.05，表2）。

表2 三组参与者二维超声心动图数据对比Tab.2 Comparison of two-dimensional echocardiography data of three groups of participants

2.3 4DLAQ左房容积参数对比

3 组LAVmin、LAVpreA、LAEF、LAPEF、LAAEF 差异有统计学意义（P＜0.05）。其中，LVH组与对照组对比，LAVmin、LAVpreA、LAEF、LAPEF、LAAEF差异有统计学意义（P＜0.05），与NLVH组对比，LAVmin、LAEF、LAAEF差异有统计学意义（P＜0.05）；NLVH组与对照组对比，LAVmin、LAVmax、LAVpreA、LAEF、LAPEF、LAAEF差异无统计学意义（P＞0.05）。3组LVAmax差异无统计学意义（P＞0.05，表3、图3）。

表3 三组参与者4DLAQ左房容积参数对比Tab.3 Comparison of 4DLAQ left atrial volume parameters of three groups of participants

2.4 4DLAQ左房应变参数对比

3 组参与者的LASr、LAScd、LASct、LASr_c、LAScd_c、LASct_c差异均有统计学意义（P＜0.05）。其中，NLVH 组和LVH 组与对照组对比，LASr、LAScd、LASct、LASr_c、LAScd_c、LASct_c差异均有统计学意义（P＜0.05）；LVH组与NLVH组对比，LAScd的差异无统计学意义（P＞0.05，表4、图4）。

表4 三组参与者4DLAQ左房应变参数对比Tab.4 Comparison of 4DLAQ left atrial strain parameters of three groups of participants(%)

2.5 观察者间及观察者内一致性检验

从116例参与者里随机抽取15例参与者，由同一名观察者和另一名高年资观察者分别将4DLAQ测量及分析得到左房容积和应变参数中的LAVmin、LAVmax、LAVpreA、LASr_c、LAScd_c、LASct_c 再次测量和分析，结果显示观察者间和观察者内一致性较好（ICC＞0.90，表5）。

表5 观察者间及观察者内一致性检验Tab.5 Inter observer and intra observer consistency test

3 讨论

高血压是一种慢性疾病，长期升高的血压可导致心脏的血流动力学加重以及神经体液的改变，造成左室心肌细胞代偿性肥大且逐渐纤维化，主要表现为左室壁增厚，左室心肌重量增加，心肌重构。当EH合并LVH存在时，可降低冠状动脉血流储备、造成左心室收缩功能障碍等危害［7］。左心房在左室的充盈和全心功能起着重要的作用，在不同的心动周期中作用不同：在左心室收缩期起着储存功能；在舒张早期发挥管道功能；在舒张晚期主动收缩，将左心房的血泵入左心室，使其更加充盈［8］。本研究中，随着EH 患者LVH 程度的进展，LAD、Biplane LVEF、IVST、LVEDD、LVPWT、E/e’均增大，NLVH 组与对照组的LAD 有差异但LVEDD 和BiplaneLVEF的差异无统计学意义，提示EH患者左房内径增大早于左室结构功能受损。这一研究与既往研究［9］结果一致。左房壁较薄，心肌纤维较短对压力和容量负荷承受能力较弱，当左室心肌重构之前，左房的功能已发生改变［10］。引起高血压的原因很多，本研究选取EH患者旨在排除其他可能存在的基础疾病或合并症对左心房功能的影响。

有学者将LAEF、LASr、LASr_c代表了左房的储存功能，LAPEF、LAScd、LAScd_c代表了左房的管道功能，LAAEF、LASct、LASct_c 代表了左房的泵血功能［11-12］。本研究中，LAVmin、LAVmax、LAVpreA随着LVH程度升高，LAEF、LAPEF、LASr、LAScd绝对值、LASr_c、LAScd_c绝对值随着LVH程度减低，提示着随着疾病进展，EH患者左房容积升高，储存功能、管道功能减低，可能是因为EH患者同时存在着压力和容量负荷，两种负荷长期存在可造成心肌细胞纤维化和肥大，左房的残余血量因左室充盈压升高而增多导致左房的后负荷增加，间质胶原纤维在左房肌细胞内合成增多，左房的顺应性逐渐减低，LVH程度不断进展，左房肌纤维化僵硬化导致左房的储存功能，管道功能进行性减低。本研究中LAAEF、LASct绝对值、LASct_c绝对值在NLVH组升高，但在LVH组里减低，提示EH患者处于NLVH时左房泵血功能增加，随着LVH程度加重，左房泵血功能减低，这可能是因为左房收缩泵血前残余血量增加，为了保证左心室的充盈，根据心肌的异长自身调节机制，左房心肌主动加强收缩从而保证左心室的血液充盈，但随着LVH程度加重，心肌纤维化和心肌重构逐渐进展，心房肌僵硬泵血能力失代偿。另外，本研究三组患者对比有统计学意义的左房应变参数多于容积参数，提示应变参数评价左房功能更敏感[13-14]；LVH组与NLVH组对比LAScd差异无统计学意义，而LAScd_c的差异有统计学意义，提示4DLAQ技术得到的应变参数中环形应变在EH病程进展中比纵向应变更为敏感，更具优势。

心房肌偏薄，走形复杂，房间隔中部的卵圆孔，4根肺静脉开口于左房壁均为左房结构测量和功能评估的可靠性及重复性带来影响。二维超声心动图存在着局限性，其测量的左房内径不再作为评估左房容积的准确参数；二维、三维斑点追踪技术因其研究初对象并非左房心肌、各厂家分析软件差异性较大且斑点追踪需图像清晰空间依赖性强等特点造成测量结果不准确。而4DLAQ是专门针对左心房研发的一种新的超声技术，与传统的二维超声不同，该技术在三维图像的基础上，通过更高帧频、更小矩阵空间占用和不易出现伪像的四维全容积图像采集[15]，经过专用软件自动定量分析左房的容积和应变参数，达到了解心肌力学特性和功能的效果[16]，能在全心动周期内观察到左房的形态，从容积和应变两个方面评价左房的功能，不但有左房3个时相的纵向应变，还增加了左房3个时相的环形应变，更全面地评价了左房的功能。4DLAQ能发现EH患者左房细微的功能改变[9]，且环形应变在EH病程进展中敏感于纵向应变，这在本研究中有一定体现；也有研究指出，在冠心病方面，4DLAQ获得的心肌同步性指标敏感度和特异性更好[17-18]。本研究中的组内相关性检验结果提示了该技术操作具有便捷性、敏感性及可重复性。

综上所述，4DLAQ能定量分析EH合并LVH患者左心房功能，为左房功能评估带来新的理解[19]且未来有望成为评估左房功能的主要技术，适用于临床，为高血压的诊断、治疗及预后提供更准确的依据。但本研究的局限性在于：纳入的研究对象数量不多，后续需要更多数据的研究以支持或改正；目前临床上应用4DLAQ评估左房功能的研究相对较少，可能存在不足之处，需要更深入的研究纠正；EH合并LVH患者大部分有降压药物史，但本研究未能排除药物可能对左心房功能产生的影响，这值得进一步探讨。