超声心动图评价房颤患者左心房结构和功能的研究进展

舒晓斌，苑雨露，陈卫华

（1.赣南医学院2020级硕士研究生；2.赣南医学院第一附属医院超声医学科，江西 赣州 341000）

心房颤动（Atrial fibrillation，AF）是世界范围内最为常见的慢性持续性心律失常，是中风以及全身动脉血栓栓塞的主要危险因素［1-3］。AF的发病率随年龄的增长而升高，伴随着人口老龄化及慢性病生存率的改善，AF的发病率和患病率正在逐年增加，AF的患病率在过去50年里增加了3倍［4］。即使进行了抗凝等治疗，AF患者每年的死亡率仍达到5%［5］。由于AF的存在，左心房（Left atrium，LA）的结构与功能常发生改变，同时其他房室以及相应的血流动力学状态也会发生改变。临床上为评估患者预后、确定治疗方案以及评价疗效，常应用多种方法观察评估心脏结构与功能变化。超声心动图具有无创、简便、经济高效、可重复性等优点，已成为首选的用于评价心脏结构与功能变化的影像学检查方法。本文主要对超声心动图评价AF患者LA结构和功能变化的研究现状和应用进展进行综述。

1 常规超声心动图应用及进展

1.1 M型超声心动图M型超声心动图时间分辨率高，具有良好的可重复性。目前常取胸骨旁左室长轴切面为标准切面，于左室收缩末期测量LA前后径［6］。LA内径的增加是AF发生的主要决定性因素之一，同时LA心腔越大AF患者血栓形成的可能性就越大，但仅通过测量LA前后径能否预测AF患者发生血栓栓塞或中风尚需进一步研究［7］。研究表明，阵发性房颤（Paroxysmal atrial fibrillation，PAF）患者在经导管射频消融术（Radiofrequency catheter ablation，RFCA）后维持窦性心律的患者，其LA前后径较术前均明显减小，术后复发患者LA前后径无明显变化［8］。张艳等［9］研究发现，AF患者行左心耳封堵术后3个月，LA前后径逐渐减小并趋向稳定。MASAI K等［10］研究发现，AF患者房间隔运动幅度减低与LA压升高呈正相关，可以使用房间隔运动幅度来预测左房压升高。虽然M型超声心动图已经广泛用于临床与研究，但其仅通过一维平面进行测量，与LA真实的立体结构具有一定差异，故M型超声心动图无法整体评价LA大小与结构变化。

1.2 二维超声心动图二维超声心动图是目前应用最广泛、最基本的观测方法，临床上以标准的心尖切面和胸骨旁切面等标准切面为基础，并在必要时适当调整探头角度及方向，以观察LA结构及运动变化或测量LA的前后径、左右径及上下径等内径参数。使用LA内径代表LA大小预测AF发作已有较强的预测能力，但相比之下使用左房容积（Left atrium volume，LAV）代表LA大小具有更高的准确性，是评价LA重构更为可靠的参数，同时LAV也是RFCA后AF复发的独立预测因子［7，11］。目前临床上最常采用Simpson双平面法评估LA容积，对于AF患者还要求尽量在同一心动周期内分别在心尖四腔心切面和两腔心切面测量左室收缩末期左房最大容积（Left atrium maximumvolume，LAVmax）、左室舒张末期左房最小容积（Left atrium minimum volume，LAVmin），并以此计算LA排空分数（left atrium emptying fraction，LAEF）。王亚男等［12］研究发现，AF患者LAVmin的增大可以反映心房增大及收缩功能的受损，LAEF梯度性的下降与AF时心房重构进行性加重相符。LAEF是RFCA术后复发最稳定和最重要的预测因子，还是再次行RFCA患者术后复发唯一的独立预测因子［13］。

1.3 多普勒超声二尖瓣血流频谱包含舒张早期充盈峰（E峰）、舒张晚期充盈峰（A峰），其中A峰常用来评估LA收缩功能，AF患者的A峰常减低或消失，YOON J H等［14］研究发现，A峰是PAF患者复发的独立预测因子。肺静脉血流频谱包括收缩期峰值速度（S峰）、舒张早期峰值速度（D峰）、心房收缩期峰值速度（Ar峰），其中S峰反映左房舒张功能及储备功能，Ar峰可反映左房主动收缩功能，AF患者S峰明显降低，Ar峰消失。AF患者血流频谱测量受到心率及心房解剖位置等影响，在临床上常较难获得有质量的可重复性数据来评估LA功能。

1.4 组织多普勒成像组织多普勒成像（Tissue Doppler imaging，TDI）常选择心尖四腔心切面为标准切面，测量二尖瓣环室间隔侧的运动速度，包括二尖瓣环收缩期峰值速度（s′）、二尖瓣环舒张早期峰值速度（e′）和二尖瓣环舒张晚期峰值速度（a′）。AF患者较正常人e′、a′减低，E/e′增大［15-16］。郭江等［17］研究表明，a′是PAF患者复发的显著预测因子。最近的研究认为，二尖瓣舒张早期充盈波E与e'乘以s'的比值即E/（e'×s'）是新发AF、电复律（ECV）后AF复发以及各种心脏病患者预后不良的预测因子，E/（e'×s'）在AF患者ECV后早期AF复发方面显示出与E/e'相似的预测效能［18］。

近年来，以体表心电图P波出现至左心房侧壁TDI描记上的峰值A'波的时间（The onset of P-wave and the peak A'-wave on the tissue doppler imaging，PA-TDI）估计总心房传导时间（Total atrial conduction time，TACT）受到关注，PA-TDI反映了心房的电重构和纤维化变化［19-20］。与阵发性AF和正常人相比，持续性AF患者具有更长的PA-TDI，表明在AF进展过程中LA纤维化和电重构［20］。AF患者RFCA后PA-TDI延长表明了LA的电重构，术前PA-TDI的延长是多种心脏术后短期内出现AF的预测因子［19，21-22］。PA-TDI以其无创估计TACT的方法受到临床的选择，但相关具体标准还需进一步研究。

2 超声心动图新技术应用及进展

2.1 二维斑点追踪超声心动图二维斑点追踪超声心动图（2-dimensional speckle tracking echocardiography，2D-STE）近年来逐渐受到临床及科研的关注，相比于以往的组织多普勒等技术，2D-STE可以无创、定量地评估心肌局部及整体的形变与功能，以往2D-STE常用来评估左室功能，最近几年其在LA功能评估方面的应用受到极大的关注，它以应变表示心肌在收缩或舒张期间的形变［23-24］。在LA充盈期末测量所得LA峰值纵向应变（Peak atrial longitudinal strain，PALS）是LA应变中最重要的应变参数，PALS有助于预测AF患者LA血流瘀滞及评估血栓栓塞风险，是患者发生中风的独立预测因子［7，25］。正常PALS的临界值为（42.2±6.1）%，AF患者LA的重构与纤维化引起表征心房扩张的PALS减小，提示LA顺应性降低［26］。心房整体峰值纵向应变（Global peak atrial longitudinal strain，GPALS）与LA纤维化及电生理重构程度密切相关，可以评估瓣膜术后心房功能障碍并预测术后AF发作，从而为确定手术风险及制定治疗策略做出指导［27］。LA局部应变虽然并未像整体应变那样受到详尽的研究，但它可能有助于量化LA失同步，LA失同步是心房纤维化和电生理重构的表现，可以预测RFCA后AF的复发［28］。LA应变在预测AF发生、治疗后复发及心血管并发症发生方面显示出比以往常规参数（如LA大小、LA容积及LAEF等）更佳的预测效能，LA应变截断值≤23%被证明在预测术后AF复发具有非常好的诊断准确性［29-32］。LAS亦很可能是存在糖尿病、高血压、肥胖和阻塞性睡眠呼吸暂停综合征等危险因素患者发生亚临床AF的早期标志物［31］。斑点追踪超声心动图已经发展了十余年，在心室功能性评价方面已经取得了长足进步，但心房结构的不对称性和较薄的心房壁使得心房应变比心室更难评估，针对心房功能方面的临床研究尚少，且各厂商软件的数据一致性尚需进一步研究。

2.2 实时三维超声心动图实时三维超声心动图（Real time 3-dimensional echocardiography，RT-3DE）是从二维超声心动图发展而来，具有经济高效、无辐射、实时立体成像等优点，可经胸或经食管分别获取图像，对心腔与心肌进行观察和定量分析，可准确评估心肌运动与重构，使用RT-3DE替代CT及MRI进行测量评估是可靠的，具有良好的可重复性［33-34］。使用RT-3DE测量的LAV具有比二维超声心动图更高的准确性，是血栓及卒中事件发生更好的预测因子。AF患者发生血栓的部位90%位于左心耳，然而由于LAA结构复杂，常规的二维超声心动图难以准确观察或测量LAA功能，研究表明，LAA功能降低与左心耳血栓（Left atrial appendage thrombus，LAAT）和自发性显影（Spontaneous echo contrast，SEC）的出现有关，左心耳排空分数（Left atrial appendage emptying fraction，LAAEF）被认为是评估LAA功能最佳的参数［35］。有研究认为，LAA形态与LAA血流状态相关，AF患者中非鸡翅形LAA比鸡翅形LAA有更低的LAA流量和更高的SEC发生率，这可能会增加血栓形成的风险［33］。目前在LA观测上的RT-3DE软件是在LV测量的基础上改进使用的，针对LA测量的相应软件仍需进一步研究。

2.3 血流向量成像技术近年来与心脏功能相关的心腔内血流动力学研究逐渐受到重视，AF时患者LA及LAA内血流速度下降，心腔内血流状态改变，继而导致血流瘀滞与血栓形成等并发症，以流体力学为原理的血流向量成像技术（Vector flow mapping，VFM）能够反映二维平面内血流方向，其衍生参数能量损耗（Energy loss，EL）可以量化心腔内流场状态［36-38］。蔡宇燕等［39］研究发现，窦性心律组和阵发性房颤组收缩早期及舒张晚期心耳内向量分布与心动周期一致，而持续性房颤组多数患者向量分布与心动周期无明显关联，呈现出向量充盈心耳与向量排出心耳快速更替的状态，持续性房颤组左心耳流场EL值在整个心动周期内均较高，且收缩晚期及舒张早期LAA流场内EL值高于窦性心律组和阵发性房颤组。LIN M等［38］研究发现，AF患者EL显著受损，RFCA可以使EL部分恢复，但不能完全正常化，这提示AF对LA具有长期持续性影响。

2.4 三维斑点追踪超声心动图三维斑点追踪超声心动图（3-dimensional Speckle tracking echocardiography，3D-STE）与2DE相比受心腔立体结构影响极小，可以测量任意方向的形变，并且提出了面积变化率（Area change ratio，ACR）或被称为面积应变（Area strain，AS）这一新参数［40］。3D-STE测量得到的3D-LAEF与3D-LALS在评估主要心血管不良事件方面具有比2D-STE参数更高的预测能力，3D-LAS是RFCA后AF复发更佳的预测因子［41-42］。LA低电压与LA纤维化及重构密切相关，低电压区（Lowvoltage zone，LVZ）随着心房纤维化区域增加而增加。研究发现，PAF患者LA面积应变曲线峰值在有LVZ组中成离散形态，而在无LVZ组中呈集中趋势；应变达峰时间标准差（The standard deviation of the time to peak strain，SD-TPS）在LVZ组中显著高于非LVZ组，是LVZ组PAF唯一的独立预测因子，这显示出3D-STE对LA电生理重构无创估计的优点［43］。

3 总结与展望

AF导致LA电生理重构及心肌纤维化等改变，常引起心力衰竭、全身动脉系统栓塞以及卒中等一系列并发症，严重者甚至发生死亡。超声心动图具有实时、无创、经济高效、无辐射等优点，可以对LA大小、LA容积、LAEF及应变等结构与功能参数做出良好评估，已成为临床上评价患者心脏解剖结构及功能变化最常用的影像学手段。但目前的超声心动图技术尚存在部分局限性，如STE图像处理所需时间较长，3D-STE图像时间和空间分辨力较低，相关新技术的临床研究较少以及相关新技术标准尚未明确等，相信随着超声新技术的发展、图像后处理能力的提高以及新技术应用的标准化等，超声心动图可以在AF发生与发展的早期量化心肌重构，为临床早期评估心肌受损程度、确定最佳治疗方案提供综合性数据，能够为各种术后继发或并发AF提供高可用性、可行性的量化数据，从而为改善患者预后、提高生存率及患病后生活质量做出贡献。