超声压力-应变环对慢性心力衰竭患者右室心肌做功的定量评价

王亚娟，张群英，张 强，董耀辉，唐 冰，卢红涛

慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)是一种临床综合征，表现为呼吸困难、水肿和疲劳等，是由心脏结构和(或)功能异常引起的心输出量减少和(或)充盈压升高[1]，发病率呈逐年上升趋势。目前许多超声心动图参数为CHF患者提供了重要的评估及预后信息，如左室应变，左室心肌做功等[2]。同时，右室功能指标的评估价值也被重视[3]，并证明右室功能对维持血流动力学稳定非常重要[4]，右室功能不全与CHF患者的发病率及病死率明显相关，是其预后不良的独立预测因子[5,6]。压力-应变环(pressure-strain loop,PSL)是一项无创量化心肌功能的新技术，不受后负荷影响，可以真实的反映心肌代谢需求和耗氧量。本研究旨在应用PSL对CHF患者的右室心肌功能进行评估，探讨临床应用价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选取2021-12至2022-06在荆州市中心医院临床确诊的CHF患者60例，均符合《2018年中国心力衰竭诊断和治疗指南》中心力衰竭的诊断标准：(1)有心力衰竭症状和(或)体征；(2)利钠肽升高[B型利钠肽(B-type natriuretic peptide,BNP)>35 ng/L和(或)N端脑利钠肽前体(N-terminal pro-brain natriuretic peptide,NT-proBNP)>125 ng/L]；(3)左室肥厚和(或)左房扩大；(4)左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)<50%。排除标准：心律失常、慢性阻塞性肺疾病、先天性心脏病、心肌病、瓣膜病、右冠状动脉病变。60例CHF患者根据超声心动图估测肺动脉收缩压(pulmonary artery systolic pressure，PASP)是否高于40 mmHg分为两组：PASP≤40 mmHg为非肺动脉高压组(NPH组)，30例，其中男16例，女14例，平均年龄(68.94±8.43)岁；PASP>40 mmHg为肺动脉高压组(PH组)，30例，其中男15例，女15例，平均年龄(65.73±11.89)岁。同期选取健康志愿者30例作为对照组，其中男17例，女13例，平均年龄(64.63±6.75)岁。

1.2 方法 采用GE Vivid E95彩色多普勒超声诊断仪，4V探头，频率1.7～3.3 MHz，配有EchoPAC工作站。被检者取左侧卧位，平静呼吸，连接同步心电图，输入身高、体重，仪器自动计算出体表面积(body surface area，BSA)。存储心尖四腔心切面、心尖二腔心切面、胸骨旁右室流出道切面，每个动态图均连续存储3～5个心动周期，帧频>40帧/s；并测量右房(right atrium，RA)及右室(right ventricular，RV)横径，右室面积变化分数(right ventricle fractional area change，RVFAC)、三尖瓣环收缩期峰值速度(S’)、三尖瓣环收缩期位移(tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE)。LVEF采用双平面Simpson法测量；取得右室流出道收缩期及三尖瓣口舒张期血流频谱；胸骨旁短轴测量三尖瓣返流速及肺动脉瓣返流速，估测肺动脉收缩压及舒张压，肺动脉收缩压=右房压+三尖瓣返流压差；肺动脉舒张压=右房压+肺动脉瓣返流压差。

将患者数据导入EchoPAC工作站。根据右室流出道及三尖瓣频谱，标记event timing，然后进入AFI分析模式，选择心尖四腔切面图像，软件自动勾出右室壁轮廓，对于不满意的节段可手动调整。因右室很难打出标准心尖两腔及心尖三腔切面，我们用心尖四腔的另两个心动周期来代替这两个切面，代表右室的整体运动情况(已排除了合并右冠状动脉病变的病例)。点击Process，选择肺动脉瓣关闭时间，依次完成后续切面分析后，系统自动提供右室整体心肌应变参数，在Myocardiac Work模式下输入肺动脉收缩压和舒张压，即可获得右室整体纵向应变(right ventricular global longitudinal strain，RVGLS)及右室心肌做功参数，包括右室整体做功指数(right ventricle global work index，RVGWI )、右室整体有用功(right ventricle global constructive work，RVGCW)、右室整体无用功(right ventricle global wasted work，RVGWW)及右室整体做功效率(right ventricle global work efficiency，RVGWE)。

2 结 果

2.1 一般资料及常规超声心动图参数比较 三组间年龄、BSA、RA、RV差异无统计学意义。与对照组比较，NPH组和PH组的LVEF 、RVFAC、S’、TAPSE均下降，差异有统计学意义(P<0.05，表1)，与NPH组比较，PH组的LVEF 、RVFAC、S’、TAPSE差异无统计学意义。

表1 三组间一般资料及常规超声心动图参数比较

2.2 右室应变及心肌做功参数比较 与对照组比较，NPH组和PH组RVGLS、RVGWI、RVGCW、RVGWE减低，RVGWW增高，差异有统计学意义(P<0.05)；与NPH组比较，PH组RVGLS减低，RVGWI、RVGCW、RVGWW增高，差异有统计学意义(P<0.05，表2)，RVGWE差异无统计学意义。三组右室心肌做功见表3、图1。

表2 三组间右室应变及心肌做功参数比较

图1 右室心肌做功参数图

表3 三组右心室做功数据 (mmHg%)

3 讨 论

CHF是由各类心血管疾病导致心肌结构和功能发生的改变，是心血管疾病的终末阶段，准确评估心功能对提高CHF患者远期生存率有重要意义[7]。超声心动图是临床上定量评价心功能的一线影像工具，但右室几何形态极不规则，且缺乏特殊的右心解剖标志作为参考点，定量评估右室功能存在局限性。因此，我们应用多个超声心动图指标来评价CHF患者的右室功能，并分析其机制。

本研究结果发现，对于常规超声心动图指标，与对照组比较，CHF患者的右心大小形态无显著差异，RVFAC、S’、TAPSE均显著下降，差异有统计学意义，这些指标均代表CHF患者的右室收缩功能亦已发生改变，这与以往的研究结果一致[8]。同时，CHF患者NPH组与PH组之间的RVFAC、S’、TAPSE差异无统计学意义，表明传统的超声评价指标无法检测出NPH组与PH组之间的右室功能变化。

国内外学者一致认为，RVGLS可代表右室的整体收缩功能，因为右室由内、外两层纵向走行的心肌纤维构成，缺少环向走行的中层心肌纤维，故纵向缩短对右室心搏量的贡献远远大于短轴缩短[8]，并且RVGLS可早期发现右室亚临床功能障碍，检测出右室功能的细微变化，被认为是评估右室早期功能障碍的敏感指标[9,10]，理论上它比传统二维超声心动图参数更具优势，然而由于右室壁较薄，心室弹性较低，右室纵向应变是一个比左室整体纵向应变更容易受后负荷影响的参数[11]。本研究发现，RVGLS在CHF患者与对照组之间有统计学差异，跟上述研究结果一致；但相对于NPH组，PH组RVGLS则显著性减低，PH组因后负荷的增加而RVGLS降低，可能得出右室收缩能力下降的假象，而实际上这是RVGLS受到后负荷影响而导致的结果[12]。因此，在后负荷发生变化的时候，RVGLS不适合用来评价右室收缩功能。

PSL是基于二维斑点追踪成像的一种新技术，结合心肌形变和压力两种因素，考虑后负荷对传统心肌应变的影响，较GLS更客观，可以更精确地定量评估心室收缩功能[1,13]。心肌做功参数包括GWI、GCW、GWW及GWE，其中GWI为PSL的面积，是应变和收缩压的乘积，反映了心肌收缩能力及储备能力；GCW指收缩期心肌缩短和等容舒张期心肌延长所做的有用功；GWW指收缩期心肌延长和等容舒张期心肌缩短所做的无用功；GWE即GCW占GCW、GWW之和的百分比，反映心肌做功的机械效率[14]。

Butcher等[15]利用PSL评价射血分数降低的心力衰竭患者的右室心肌做功，发现右室心肌做功能更全面地评估右室收缩功能，且RVGCW与心导管有创获得的每搏量和每搏量指数密切相关。与RVFAC、S’、TAPSE、RVGLS相比，右室心肌做功的参数将右室收缩性、不同步性及肺部压力负荷均纳入其定量[16]。因此，本研究利用PSL评价CHF患者右室心肌做功情况，分析三组间的右室心肌做功各参数变化特征。本研究显示，与对照组比较， NPH组和PH的RVGWI、RVGCW、RVGWE均明显减低，RVGWW明显升高，CHF患者右室心肌收缩乏力、不协调、同步性差，心肌收缩及主动舒张能力均明显下降，表现为有用功的降低和无用功的增加，影响了心肌整体做功。有研究发现，导致CHF患者右室功能减低的病理生理过程复杂，收缩期和舒张期左右心室相互作用是重要机制之一，左右心室共用室间隔和一套心肌，右室20%～40%收缩原动力源于左室收缩，故在左室收缩功能降低的情况下，左室收缩带动右室收缩的作用也减弱了[8]。除此之外，心肌本身的受损对左右心室也有一定的影响。CHF患者常伴有肥胖、冠心病、高血压、糖尿病等，这些疾病可以直接损伤心肌或通过全身途径重塑心肌引起心肌肥大及纤维化，从而导致右室收缩功能障碍[4,17,18]。

与NPH组相比，PH组RVGWI、RVGCW、RVGWW均显著升高，理论上在肺动脉压增高的情况下，右室收缩功能是降低的；但实际上，在CHF患者肺动脉高压初期，后负荷的增加会使RVGWI得以增加，以抵消收缩末期的高室壁应力并维持右室收缩功能；肺动脉高压亦会使右室心肌代偿性收缩增强，做功增加，导致RVGCW升高；另外，PH组较NPH组心肌收缩更不同步，所以RVGWW亦增高。PH组较NPH组的RVGWE差异无统计学意义可能由于RVGCW和RVGWW是按比例增加的，所以相对于NPH组，CHF患者PH组在初期整体做功效率不变。这跟高血压患者的左室心肌做功原理类似[14]。以上均说明心肌做功参数较常规参数能更早地反映高后负荷存在时心功能的变化。如果CHF患者肺动脉高压呈持续进展，得不到有效治疗，在持续高后负荷影响下，右心功能会很容易由代偿期发展为失代偿期，右心与左心解剖结构不同，因此它更不能耐受压力负荷[11,19,20]。

综上所述，PSL不受后负荷的影响，能够无创定量评价CHF患者的右室心肌做功情况,并且能及早发现CHF患者的右室心肌收缩功能异常，为评估心肌受累程度提供了一种崭新的评价方法。本研究具有一定局限性，CHF患者PH组均为肺动脉高压初期，未选取长期重度肺动脉高压的CHF患者。PSL是由供应商提供，专门为评估左室心肌做功而设计，加上右室复杂的几何结构，可能不如左室精确。未来可能需要用有创的右室压力-容积环进行验证，设计出针对右室心肌做功的专业分析软件。