压力-应变环评价非梗阻性肥厚型心肌病早期左室收缩功能障碍的价值

张瑞芳，戴思露，段会参，王红鹄，武丽娜，杜江川，郭玮涛，宋新浩，孔祥东，安金斗

1)郑州大学第一附属医院超声医学科 郑州 450052 2)郑州大学第一附属医院遗传与产前诊断中心 郑州 450052 3)郑州大学第一附属医院小儿内科 郑州 450052

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)是一种以非对称性左心室壁肥厚为基本特征的常染色体显性遗传病[1]，病情进展会进一步发生顽固性心力衰竭、心源性猝死等恶性心血管事件[2-3]。HCM患者左室收缩功能障碍的早期检出有助于指导临床尽早采取措施预防心血管不良事件的发生。

斑点追踪成像技术(speckle tracking imaging，STI)衍生出的纵向应变参数是评估左室整体及各节段心肌功能的敏感指标[4-5]，但是应变参数具有后负荷依赖性，后负荷增加会导致应变降低，降低左室收缩功能评估的准确性。压力-应变环(pressure-strain loop，PSL)是基于STI，结合心肌应变和后负荷获得的一种无创定量评价心肌做功的方法，可减小心肌后负荷对心肌应变的影响[6-8]。本研究旨在应用PSL评估非梗阻性HCM患者左室心肌整体和局部做功变化，为临床诊治提供客观依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象选取2020年9月至2021年4月在郑州大学第一附属医院就诊的非梗阻性HCM患者32例(HCM组),其中男17例,女15例,年龄21～76(47.1±12.9)岁。纳入标准：①根据《2014年欧洲心脏病学会肥厚型心肌病诊断与治疗指南》[9]确诊，即临床上不能解释的左室某一或多个节段室壁厚度≥15 mm且静息及激发状态下左室流出道压差<30 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)。②左室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)>50%。排除标准：①其他类型心肌病。②合并高血压、糖尿病、冠心病、风湿性心脏病、严重瓣膜病等影响心肌功能的疾病。③图像质量差，无法获取可靠心肌做功参数。选取同期年龄匹配的32例体检健康者作为正常对照。所有研究对象均签署知情同意书。

1.2 检测方法采用GE Vivid E95超声诊断仪，M5Sc、4Vc探头，频率分别为1.5～4.6 MHz、1.0～5.0 MHz，配有EchoPac203图像分析工作站。

收集受检者年龄、性别、体表面积(body surface area,BSA)、肱动脉收缩压、肱动脉舒张压等临床资料。受检者均接受经胸超声心动图检查，舒张末期测量室间隔厚度(interventricular septal thickness,IVST)、左室后壁厚度(left ventricular posterior wall thickness,LVPWT)；Simpson法测量LVEF；多普勒超声获取二尖瓣口前向舒张早期血流E峰速度(E)、舒张晚期血流A峰速度(A)、二尖瓣环舒张早期峰值速度(e′),并计算E/A、E/e′比值。

左室心肌做功数据的分析：采集标准心尖四腔心、三腔心、两腔心切面连续3个以上心动周期动态图像，将数据导入EchoPac203图像分析工作站，进入AFI分析模式，系统自动创建感兴趣区，动态观察追踪效果，若对自动描记区域不满意，可手动调整；输入所测得的肱动脉收缩压和舒张压，根据二尖瓣和主动脉瓣的打开和关闭来调整左室射血和等容期持续时间，使用专有软件(EchoPac203)构建无创性左室压力-应变曲线，从而得出整体做功指数(global work index，GWI)、整体有效功(global constructive work,GCW)、整体做功效率(global work efficiency,GWE)、整体无用功(global wasted work,GWW)以及各节段做功指数。

左室纵向应变分析：选取左室全容积动态图像(20～30帧/s)，进入“Volume-4D LVQ”模式，系统自动创建感兴趣区，动态观察追踪效果，依次获得左室舒张末期容积(left ventricular end diastolic volume,LVEDV)、左室收缩末期容积(left ventricular end systolic volume,LVESV)、左室质量指数(left ventricular mass index,LVMI)，并自动计算出左室整体纵向应变(global longitudinal strain,GLS)及17节段纵向应变。

2 结果

2.1 两组一般资料和超声指标比较与正常对照组相比，HCM组IVST、LVPWT、LVMI、E/e′、GWW增加，LVEDV、LVESV、GLS、GWI、GCW、GWE减少(P均<0.05)，但两组年龄、舒张压、收缩压、BSA、LVEF、E/A差异无统计学意义(P均>0.05),见表1。

表1 两组间一般资料和超声指标比较

2.2 两组间左室心肌各节段纵向应变比较除心尖段外，HCM组左室心肌各节段纵向应变的绝对值均较正常对照组降低(P均<0.05)，见表2。

表2 两组间心肌节段纵向应变比较 %

2.3 两组间左室心肌各节段心肌做功指数比较与正常对照组相比，HCM组(除心尖段外)心肌各节段心肌做功指数降低(P均<0.05),见表3。

表3 两组间心肌节段做功指数比较 mmHg%

2.4 相关性分析HCM组GLS与GWI、GCW、GWE呈正相关(r=0.890、0.828、0.785，P<0.01)，与GWW呈负相关(r=-0.668，P=0.006)；左室心肌各节段纵向应变与心肌做功指数之间具有良好的相关性(r值范围为0.649～0.928，P均<0.05),见表4。

表4 HCM组左室心肌各节段 纵向应变与心肌做功指数的相关性

3 讨论

PSL是基于二维斑点追踪技术通过实时描记心脏收缩和舒张期左室压力与心肌节段应变之间的变化关系，获得从二尖瓣关闭至开放沿逆时针方向形成的闭环，该闭环的面积代表心肌做功总和，即GWI。收缩期心肌缩短和等容舒张期心肌伸长所做功的和为GCW，收缩期心肌延长和等容舒张期心肌缩短所做功的总和为GWW，GWE为GCW/(GWW+GCW)[10-11]。在没有左室流出道梗阻的情况下，整个心动周期中左心室腔内压力主要作用于心内膜下心肌，引起其缩短产生纵向形变。PSL利用应变曲线的积分获得节段心肌纵向应变率并与瞬时左室腔压力相乘，获取瞬时功率，该功率随时间进行积分便可得到做功随时间变化的曲线。因此，PSL将血压和左室应变相结合而得到一组做功参数，通过评估心肌损伤的程度来定量左心室功能，不仅可以衡量心肌形变能力，而且能反映整体和区域心肌氧消耗和代谢[7,12]，有可能为非梗阻性HCM患者整体及局部心肌功能障碍的早期检测及预后评估提供一种较准确的方法。

有研究[13]表明，尽管HCM患者已经出现不同程度心肌受损，但反映心肌整体收缩功能的LVEF早期仍可保持正常水平，本研究结果和报道一致，可能是由于早期心脏扭转、旋转运动代偿性增强。HCM组IVST、LVPWT、LVMI较正常对照组增加，LVEDV、LVESV降低，与HCM心肌细胞肥大、室壁肥厚、心肌质量增加的病理解剖特征相符合。由于HCM在早期常伴有舒张功能降低，随着左心房及左室充盈压不断升高，舒张期二尖瓣口血流速度趋于正常，而二尖瓣环舒张速率较少受左心前负荷的影响，因此HCM组E/e′较正常对照组降低，但E/A无明显差异，与文献[15]报道一致。HCM常伴有冠状动脉内膜及管壁增生，毛细血管密度减少，心肌灌注不足，加重呈纵向分布的心内膜下心肌缺血，故而早期即出现心肌纵向收缩减低，表现为GLS减小[10]，本研究亦证实了这一点。此外，心肌细胞排列紊乱、变形、间质纤维化等病理变化降低了心肌顺应性和收缩同步性，收缩期心肌缩短幅度减少，伸长幅度加大，因而不能有效促进左心室血液的排出，明显降低HCM患者左室心肌做功效率[7,15]，可表现为GWI、GCW、GWE减少，GWW增加。

本研究对非梗阻性HCM患者左室各节段局部心肌功能进行了分析，结果显示，除心尖段外，HCM患者基底段与中间段纵向应变、心肌做功较正常对照组均有不同程度下降，反映HCM患者心肌收缩功能受损呈区域性分布，基底段、中间段心肌做功受损明显，而心尖段心肌做功无明显变化。冠脉微循环障碍、氧化应激、弥漫性心肌损伤导致心肌节段收缩不同步，引起不同节段纵向缩短能力不同程度下降，可能是HCM患者存在各节段心肌收缩功能受损且程度不同的原因之一。研究[16]表明，HCM心肌肥厚程度越重，肌原纤维排列方向的紊乱程度越重，应变及应变率降低越明显。本研究中纳入的研究对象以非对称性肥厚为主，排除了心尖肥厚以及室壁均匀肥厚患者，因此室壁肥厚的不均匀性可能是导致心肌节段不同程度损伤的另一因素。该研究发现HCM患者心肌做功具有“心尖保留”特点，表现为心尖段纵向应变和心肌做功较正常对照组无明显变化，这可能与心尖部扭转、旋转运动代偿性增强有关。旋转、扭转运动可均衡左室跨壁压力，减少心肌氧耗，从而代偿性提高心肌工作效率，越靠近心尖部机械效益优势越明显，这在以后的研究还需进一步探讨。

本研究中GLS与GWI、GCW、GWE呈正相关，与GWW呈负相关。心肌纵向形变能力降低、僵硬度增加,进一步导致GWW增加,GCW和GWI减少,GWE减低，且各节段心肌做功与纵向应变之间也具有良好的相关性(r值范围为0.649～0.928)，各区域做功随纵向应变减低受损明显，且两种指标反映的心肌受损部位、程度较为一致。可能因为PSL、3D-STI均是基于斑点追踪原理通过追踪心肌组织位移轨迹反映复杂的心肌运动或心肌做功情况，但心肌运动位移还受到心腔内压力的影响，在整个心动周期中PSL利用无创肱动脉压代替左心腔内压力得到应变与压力随时间变化的函数积分，排除了后负荷对心肌形变的影响，可以成为有效衡量左室整体及局部心肌收缩能力受损的可靠方法。

综上所述，PSL能够有效评估非梗阻性HCM患者左室心肌整体及局部收缩功能。在HCM患者评估中引入左室心肌工作指标有助于提高临床对该类患者早期左室收缩功能障碍的认识。此外，本研究尚存在一定的局限性，由于为单中心回顾性研究，研究人群在心功能水平、症状和疾病阶段上存在异质性；本研究采用肱动脉收缩压代表左室收缩压可能不够精确，但所有研究对象左室流出道血流不存在梗阻，且排除外周血管病变，无创评估心肌做功结果是可靠的；患者数量较少，需要大样本研究进一步验证。