短暂中断心脏再同步化治疗功能性二尖瓣反流对左心室腔内流场的影响

叶晶晶，纳丽莎，周丽，黄璇

宁夏医科大学总医院心脏中心功能检查部超声心动图室，宁夏 银川 750004；*通信作者 周丽 13895602692@126.com

在无器质性二尖瓣病变的慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）患者中常可见到不同程度的二尖瓣反流，称之为功能性二尖瓣反流（functional mitral regurgitation，FMR）[1]。FMR患者的二尖瓣瓣环、瓣叶及其腱索、乳头肌结构正常，发生功能性FMR的主要原因是左心室整体重构造成左心室整体增大或者某些原因造成左心室局部扩张，导致二尖瓣瓣环扩大、乳头肌位置相对改变、瓣叶关闭时腱索牵拉增强，使作用在二尖瓣瓣体的牵拉力和闭合力之间产生不平衡从而引起的解剖结构正常的二尖瓣相对性关闭不全而产生的反流[2]。与二尖瓣器质性反流不同，FMR主要是心室的问题。其发生率约占全部CHF患者的60%[3-4]。具有血流动力学意义的FMR可加重左心室功能的衰竭，增加心力衰竭的发生率和死亡率，使CHF患者症状和预后进一步恶化，因此FMR一直是研究者们在CHF及相关治疗上的关注的焦点之一。

研究表明心脏再同步化治疗（cardiac resynchronization therapy，CRT）通过起搏器治疗纠正心脏心肌运动的不同步性，能够改善FMR，减轻CHF患者的临床症状，提高CHF患者生活质量，降低再住院率和死亡率。

血流向量成像（vector flow mapping，VFM）技术是心血管系统流体力学可视化观察和量化评价的方法，其在彩色多普勒信息的基础上，能准确分析心腔内复杂的血流流场状态，更全面真实地反映心脏功能状态[5]。本研究应用VFM技术观察CRT患者合并FMR，在临时短暂中断CRT治疗前后FMR对左心室血液流场的影响。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性研究2021年1—10月在宁夏医科大学总医院进行CRT治疗并且疗程在6个月以上随诊的CHF患者36例，其中男20例，女16例，年龄34～74（55±13）岁。入选标准：①进行CRT治疗前均严格按照我国2009年新修订的《心脏再同步化治疗慢性心力衰竭的建议》标准[6]筛选的终末期CHF患者，且根据Simpson双平面法测量的左心室收缩末容积（left ventricular end systolic volume，LVESV）数值术后6个月较术前减小比例（ΔESV）需＞15%[7]，且是治疗有反应的患者；②中断CRT前后二尖瓣反流轻中度患者；③窦性心律。排除标准：①二尖瓣瓣器结构异常，如二尖瓣脱垂、腱索断裂等；②二尖瓣反流重度以上患者；③声窗不良，图像显示不清晰；④临床状况不佳；⑤心律失常造成血流动力学状态不稳定；⑥先天性心脏病、心脏瓣膜病、肥厚型心肌病、心包疾病、中度以上肺动脉高压等。本研究经宁夏医科大学总医院医学科研伦理委员的批准（KYLL-2021-310）。

1.2 方法

1.2.1 仪器 使用ALOKAProSound α10彩色多普勒超声诊断仪进行图像采集；UST-52105相控阵探头，频率1～5 MHz。采用ALOKA DAS-RS1数据分析系统。开启VFM成像模式并选择涡流图模式显示心腔内血流。

1.2.2 常规超声心动图检查 检查者体位采取左侧卧位，同步连接心电图肢体导联，要求患者平静呼吸，首先进行二维常规超声心动图检查：在左心室心尖长轴切面分别于四腔心切面和二腔心切面应用Simpson双平面法测量左心室舒张末容积（left ventricular end diastolic volume，LVEDV）及左心室收缩末容积（left ventricular end-systolic volume，LVESV），并根据公式计算左心室射血分数（left ventricular ejection fractions，LVEF）；记录二尖瓣及主动脉瓣频谱用于判断：等容收缩期（IVC）和射血期。取二尖瓣瓣下血流频谱测量左心室压力最大上升速率（+Dp/Dtmax）。FMR程度的定量评估采用近端等速表面积（PISA）法，测量二尖瓣有效反流口面积（EROA）及反流容积（MRV）。由心尖系列切面选择反流口汇聚血流的最佳观察图像，分别于3个心动周期测量收缩中期的近端等速面半径（r），取平均值。EROA计算公式为：EROA=6.28×r2×混迭速度/最大反流速度。根据标准PISA法计算得出MRV。此外，对存在2束反流的患者以PISA法分别对2束反流测量之和为该患者FMR测值。根据FMR程度分级依据：无FMR，未见FMR或无法以PISA法测得反流；轻-中度FMR，EROA≤20 mm2且MRV≤30 ml；重度FMR，EROA＞20 mm2或MRV＞30 ml。本研究选取轻中度FMR患者。于标准心尖三腔心切面观察左心室腔内血流，并连续采集3个心动周期动态图像存储，用于脱机后进行VFM相关分析。本研究中所采集彩色多普勒动态图像帧频为34～64（40±7）Hz。

由高年资工作15年以上心内科副主任医师评估患者中断CRT后风险，并检查急救药品情况，确保无风险的情况下临时中断CRT，15 min后通知心脏超声医师进行超声图像采集（过程同上），期间需严密观察患者的心电图变化以及不良反应，检查结束后重新开启起搏器，并留观24 h。

将采集超声图像导进工作站（DAS-RS1系统），开启VFM成像模式，选定心电图上相邻2个R-R波顶点作为1个心动周期，根据二尖瓣血流频谱、主动脉瓣血流频谱及瓣膜启闭判断收缩期并分别选取：二尖瓣关闭（MVC）、主动脉瓣开放（AVO）、涡流观测终点（END）3个节点进行脱机分析。逐帧描画出左心腔血流边界并进行彩色混叠校正，以涡流图模式显示心腔血流（T=1，D=1 cm2/s）本研究测量的涡流参数包括：①横向位置（PH）：画左心室中轴线（以左心室心尖至左心室基底部中点的连线），涡流中心点距离该轴线的垂直距离（右侧为正值，左侧为负值）；②纵向位置（PL）：涡流中心点距离二尖瓣后瓣根部至主动脉瓣环前方连线的垂直距离；③深度（VD）：测量涡流中心点到二尖瓣后瓣根部和主动脉瓣瓣环前方连线的垂直距离；④面积（VA）：涡流显示范围最外一圈所覆盖范围的面积；涡流显示图形大体可以归为椭圆形，利用椭圆面积公式（1/4π×横径×纵径）估算；⑤流量（FV）：测量经过涡流纵径的朝向心尖方向的瞬时血流平面流量；

1.3 统计学方法 数据采用SPSS 24.0软件进行分析，计量资料以表示，关闭CRT前后以及关闭左心室起搏器前后参数比较采用配对资料t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 关闭CRT前后常规超声心动图参数比较 与中断CRT前比较，暂时中断CRT 15 min后患者的LVEDV、LVESV均出现不同程度的增大（P＜0.05）；MRV、EROA均出现不同程度的增加（P＜0.05）；而LVEF差异无统计学意义（图1），IVC时长、射血期时长差异无统计学意义（P＞0.05）（表1）。

表1 关闭CRT前后轻中度FMR组常规超声心动图测量参数比较（）

表1 关闭CRT前后轻中度FMR组常规超声心动图测量参数比较（）

注：CRT为心脏再同步化治疗，FMR为功能性二尖瓣反流，IVC为等容收缩期，ET为射血期，LVEDV为左心室舒张末容积，LVESV为左心室收缩末容积，LVEF为左心室射血分数，MRV为二尖瓣反流容积，EROA为有效反流口面积

图1 中断起搏前后超声心动图指标比较示意图。A、B分别为中断CRT前后二尖瓣反流情况及测量近端等速面半径（r）；可观察到中断CRT后二尖瓣反流量增多，近端等速面半径增大

2.2 关闭左心室起搏器前后血流向量图参数比较

2.2.1 IVC内涡流演变特征 涡流中心位置的演变：中断CRT后PL在MVC瞬间与中断CRT前比较差异无统计学意义，在AVO瞬间大于中断CRT前（P＜0.05）。涡流大小的演变：VA也发生相应变化，MVC瞬间两组VA差异无统计学意义，但中断CRT前在AVO瞬间的VA小于中断CRT后（P＜0.05），两组面积减小幅度（ΔVA-IVC）差异无统计学意义。涡流流量的变化：两组的涡流流量均在IVC内减小，且两组在各观察点的流量值差异也无统计学意义。IVC内涡流流量衰减幅度（ΔFV-IVC）中断CRT后高于中断CRT前（P＜0.05）（图2）。

图2 中断CRT前后收缩期左心室涡流演变示意图。A：中断CRT前后在MVC、AVO、END 3个时刻即IVC、射血期的涡流演变情况，可观察到中断CRT后涡流显示杂乱且稀疏，而中断前涡流规则且紧凑；B：在AVO瞬间涡流中心位置更靠近左心室基底部；在END时中断后涡流范围明显较中断前大，位置更靠近左心室中下部

2.2.2 射血期内涡流演变特征 涡流中心位置的演变：中断CRT后的PL在END时刻大于中断CRT前（P＜0.05）；射血期内中断CRT前涡流中心持续向心尖部方向移动。涡流大小的演变：VA也相应发生变化，中断CRT前在END时刻的VA小于中断CRT后（P＜0.05）；中断CRT前在射血期的涡流面积减小幅度（ΔVA-ET）大于中断CRT后（P＜0.05）。涡流流量的变化：两组的涡流流量均在射血期内继续减小，射血期内中断CRT前ΔFV-ET大于中断CRT后（P＜0.05）（表2）。

表2 关闭CRT前后轻中度FMR组涡流测量参数（）

表2 关闭CRT前后轻中度FMR组涡流测量参数（）

注：MVC为二尖瓣关闭，AVO为主动脉瓣开放，END为涡流观测终点，IVC为等容收缩期，ET为射血期，PL为涡流中心纵向位置，PH为涡流中心横向位置，VA为涡流面积，FV为涡流流量

3 讨论

FMR在不合并二尖瓣器质性病变的CHF患者中是非常常见的并发症之一。其主要原因是由于左心室的重构和乳头肌运动的失协调所引起的二尖瓣相对性关闭不全而产生的反流[1]。具有血流动力学意义的FMR与左心室的衰竭和重构相互作用和影响，形成恶性循环[3-4]。有针对FMR造成射血分数降低的心力衰竭患者的相关研究，将这部分患者根据FMR的不同程度分组，研究其在心衰不同阶段对预后的影响，发现重度FMR与心衰中期患者不良结局相关[8]。本研究发现随着CRT的中断FMR程度会加重，左心室内涡流在IVC及射血期发生了许多特征性变化。

能量损耗是由心腔内血液间以及血液和室壁间的摩擦产生的[9]。旋涡是在左心室舒张期间观察到的最重要的流体现象之一，能将二尖瓣血流重定向到左心室流出道，这种涡流保证了流体动量的有效传递，并使心室能量耗散最小化[10]。有研究观察到在正常人左心室能量损耗存在规律性、周期性的变化；收缩期能量损耗减小且变化幅度小，舒张期能量损耗波动较大，在等容舒张期能量损耗最小，快速充盈期能量损耗快速升高达峰值，此后能量损耗逐渐减小，左心房收缩能量再次升高[11]。正常左心室在收缩和舒张时，纵向血流动力学力（沿“基底-心尖”轴）占主导地位，这与血液通过二尖瓣和主动脉瓣口进出左心室的主要方向一致[12]。在心脏收缩过程中储存了更多的能量，因此心尖部压力下降较多，在等容舒张过程中左心室解旋运动释放这些能量，左心室心尖部压力降低，心室内形成从基底到心尖部较大的左心室压力差，血液缓慢流向心尖，这有助于随后的左心室抽吸[13]。随着左心室压力差的逐渐增加，二尖瓣开放，左心房内血液迅速流入左心室，此时涡流的产生也有助于防止能量发散和不利的压力梯度形成[12-13]。

而在病理条件下，能量损耗异常变化，横向的血流动力学力可能变得重要。VFM技术通过能量损耗、循环、室壁剪切应力等参数，能反映某些疾病状态下血管及心脏功能的改变[14]。

本研究发现AVO时刻PL在中断CRT后大于中断前，ΔFV-IVC中断CRT后高于中断前，研究结果说明中断CRT前涡流中心位置更靠近左心室基底部，且能量衰减更小，结合常规二维超声心动图数据显示MRV、EROA在关闭前较关闭后均有不同程度的增加，说明二尖瓣反流消减了左心室腔内整体势能，故涡流纵向位移PL受到二尖瓣反流的冲击力位置向心尖方向移动，同时研究还发现ΔFV-IVC中断后高于中断前，进一步说明FMR消减了左心室整体势能，故IVC内涡流流量衰减幅度（ΔFV-IVC）才会增大，流量衰减越多，当主动脉瓣开放后射血能量越弱，对射血效能的发挥影响越大。有研究阐明从基底段至心尖段递减这与心腔内血流动能的传递规律是一致的，基底段动能最大，收缩功能最强，心尖段动能最小，收缩功能最弱[15]。左心室在进行正常的收缩、舒张运动时，血流方向以纵向为主，与血液经二尖瓣口、主动脉瓣口进入左心室的方向相同，可将血流能量损耗降到最低，实现高效泵血[16]。

射血期内VA在END时刻中断CRT后显著大于中断前，ΔVA-ET、ΔFV-ET中断后显著小于中断前，研究结果说明中断CRT前左心室射血效率更高，射血期涡流瓦解更迅速。同时也提示射血期FMR与主动脉瓣同时释放左心室内的压力势能，当出现FMR或FMR增多时左心室内的涡流缺乏强劲的能量去维持运转，使得主动脉射血效率降低恶化，效能减低后有效射血量减少，滞留于左心室腔内的血流量增多，进一步增加左心室的容量负荷，故进一步加剧左心室的扩大以及收缩功能的减弱。有研究表明在严重的心衰患者中，伴随有FMR会不同程度增加左心室的容量负荷，进一步加速左心室扩大的进程，影响心脏收缩功能、造成心室充盈压增高和心输出量减少[17]。这也同时与本研究所发现的结论相一致。

心脏的各节段室壁运动、心腔内的血液流动状态、以及心脏功能三者之间既互相配合，又相互影响。在评估心脏功能时，心腔内的血流动力学变化是不可忽视的因素，当心脏的生理功能发生紊乱，血液流场发生改变，血液黏滞度增高，增加了能量损耗，从而导致心脏工作量增加[18-21]。因此，明确心动周期各个时相尤其是收缩期左心室腔内血液流场的变化特征具有十分重要的科研价值和临床应用价值。本研究应用VFM涡流模式，定量分析评价CRT治疗中长期患者短暂中断起搏器FMR对左心室内血液流程的影响，为临床CHF行CRT治疗患者改善心脏功能提供了一个全面、无创、有效的新方法。VFM的涡流模式可单独呈现血流中的涡流状态，因此为剖析血液流动中的动力状态特征提供了理想工具，为评估心脏的功能及心腔内的血液流场状态提供了更多的信息。

本研究的局限性与不足：入选本研究的患者数量略少；因研究要求去除了一部分患者对研究的整体代表性有一定影响；同时本研究中收集过程中发现多数重度二尖瓣反流患者在收缩期不同时刻可出现2或2个以上涡流，考虑到研究的准确性故剃除了这部分病例。上述不足有待于在将来的研究中进一步改进和提高。

综上所述，暂时中断CRT会加重FMR同时FMR对于左心室内收缩期血液流畅会造成多方面的不良影响。VFM技术能够无创、客观地评价CRT中长期患者暂时中断CRT时FMR对左心室流场的影响。