无创心肌做功评价冠心病患者左心室功能研究进展

何 阳,蒋海波,金修才,沈若宇

(海军军医大学第一附属医院超声科,上海 200433)

超声心动图是临床评估左心室功能的重要影像学方式,具有无创、便捷等优势;近年兴起的斑点追踪成像(speckle tracking imaging, STI)能克服组织多普勒成像(tissue Doppler imaging, TDI)的角度依赖性和计算射血分数(ejection fraction, EF)需要预先进行几何假设的局限性,定量评价整体及局部心肌功能。整体纵向应变(global longitudinal strain, GLS)是检测亚临床左心室功能不全最敏感、准确且可重复性高的指标[1],但对负荷条件具有依赖性,临床常难以鉴别GLS减小为左心室收缩功能降低还是负荷增加所致。RUSSELL等[2]提出的无创心肌做功技术将应变与肱动脉血压相结合,克服了GLS的负荷依赖性,可定量分析心肌做功参数,对临床评估冠心病有重要作用。本文就无创心肌做功技术评价冠心病患者左心室功能研究进展进行综述。

1 概述

心肌做功相当于左心室收缩所需的总机械能,由心导管测得的左心室压力-容积环面积计算得出,但因有创及对操作者要求高等原因而使临床应用受限。近年来,RUSSELL等[2]根据相同原理,在二维STI基础上,提出无创测量心肌做功方法:将GLS与通过肱动脉血压估算出的室壁压力相结合,构建压力-应变环,其面积反映等容收缩期、射血期和等容舒张期左心室所做的功,相关无创参数包括整体和局部心肌做功指数(myocardial work index, MWI)、心肌有用功(myocardial constructive work, MCW)、心肌无用功(myocardial wasted work, MWW)及心肌做功效率(myocardial work efficiency, MWE)等;且上述参数与有创心肌做功参数的一致性较佳,无创压力-应变环面积与心肌耗氧量高度相关。

2 无创心肌做功诊断冠心病

2.1 诊断冠心病 目前冠状动脉造影是诊断冠心病的金标准,但一项美国大规模调查[3]结果显示,39.2%具有冠状动脉造影术指征患者并未罹患冠心病。在冠心病早期阶段,EF等反映左心室功能的参数通常尚能维持于正常水平,而节段性室壁运动异常亦仅见于既往发生过心肌梗死者。一项针对109例具有相应指征并接受造影检查患者的研究[4]结果显示,冠心病患者整体MWI和整体MCW均降低、整体MWW 增加,使其整体MWE降低;以MWI诊断冠心病的效能明显优于GLS及EF等参数,以1 810 mmHg为整体MWI的最佳截断值,其诊断严重冠心病(1支或多支主要冠状动脉管腔狭窄≥70%)的敏感度为92%、特异度为51%。SABATINO等[5]得出同样结论,证实了整体MWI对诊断严重冠心病的价值,且发现狭窄冠状动脉供血区局部MWE明显降低,提示局部MWE或有助于进一步定位狭窄冠状动脉并指导治疗。

血流储备分数(fractional flow reserve, FFR)是评价冠状动脉病变相关缺血的金标准;FFR≤0.75提示冠状动脉功能异常,宜行血运重建,>0.80为药物治疗指征,而>0.75且≤0.80为灰区,此时可结合患者情况决定是否行血运重建[6]。但是,FFR仅能通过测量冠状动脉造影图像而获得,使其临床应用受限。既往研究[7]显示,稳定性冠心病患者局部MWI及MCW降低均与FFR相关,采用不同金标准(冠状动脉狭窄≥70%或FFR≤0.75)诊断冠心病时,以MWI和MCW预测冠心病的受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线下面积相似,但以MWI预测 FFR≤0.75的最佳截断值低于其预测冠状动脉狭窄≥70%的截断值,意味着冠状动脉狭窄在解剖与功能方面存在区别;同时该研究结果显示,无论在单支血管狭窄及多支血管狭窄患者,以MWI和MCW预测FFR≤0.75的效能均高于其预测FFR≤0.80,表明FFR≤0.75时狭窄血管供血区域局部心肌做功受损更为严重。

运动负荷超声心动图是诊断稳定性冠心病的一线手段,以运动形式诱导心肌缺血可提高冠心病检出率,但其假阴性率高于冠状动脉造影[8]。LIN等[9]联合应用运动负荷试验中心肌分层应变和无创心肌做功观察室壁运动正常的心绞痛患者,发现整体MWE和GLS均为严重冠心病的独立预测因子,且其预测整体MWE的效能略优于GLS;联合应用峰值整体MWE与心内膜峰值GLS可提高运动负荷超声心动图的诊断效能,降低严重冠心病假阴性率。另有研究[10]证实,在常规室壁运动分析的基础上增加无创心肌做功,有助于降低运动负荷超声心动图检出严重冠心病的假阳性率,避免不必要的冠状动脉造影。

2.2 评价急性冠脉综合征 量化评估ST段抬高型心肌梗死(ST-elevation myocardial infarction, STEMI)患者心肌梗死范围及透壁增强程度对临床判断血运重建后心肌可否存活非常重要。钆延迟MR增强心脏扫描是评价心肌透壁瘢痕的金标准,可通过检测信号强度(signal intensity, SI)评估心肌活力:SI<50%时微血管灌注随SI增加而减少,SI≥50%时梗死区域微血管灌注明显受损,此时行经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention, PCI)以重建血运的价值不大;但此法有创、费用高、耗时长。侯淑红等[11]发现心肌梗死区域局部心肌做功参数与其钆延迟增强扫描中透壁增强表现具有较强相关性;心肌梗死核心区(即透壁增强最明显节段)局部MWI、局部MCW及局部MWE均低于远离梗死区,而局部MWW高于远离梗死区,表明心肌做功可有效反映PCI后心肌梗死患者局部心肌活力。孙思瑶等[12]认为局部MCW有助于识别存活心肌,以815 mmHg%为截断值,其评估心肌节段微血管灌注降低的曲线下面积为0.877。还有研究[13]显示,整体MWI联合肌钙蛋白Ⅰ或左心室舒张末期容量指数可更好地判断PCI后STEMI患者微血管灌注受损,进一步证实心肌做功评价存活心肌的效能较高,有望成为检测微血管功能障碍和早期心肌功能损害的工具。

3 无创心肌做功用于冠心病手术治疗

LABUS等[14]报道,于体外循环冠状动脉搭桥术中采用无创心肌做功评价严重冠心病患者心功能具有可行性;体外循环结束后,短时间内整体MWI、MCW及GLS较麻醉诱导完成后明显减少、MWW增加,而2D和3D EF及血压无明显差异,可能为体外循环结束后心肌收缩舒张模式改变或左心室前负荷减小所致;关闭胸骨前、后左心功能血流动力学和超声心动图参数无显著差异,提示胸骨切开术对GLS和心肌做功参数无明显影响。另有研究[15]显示,利用非体外循环冠状动脉搭桥术能较体外循环冠状动脉搭桥术更好地维持冠心病患者心肌应变值和心肌做功参数。上述研究结果为选择外科治疗冠心病术式提供了依据。

SABATINO等[16]采用介入方法治疗严重冠心病,术中以球囊阻断冠状动脉血流方式模拟短暂性急性冠状动脉闭塞,发现短暂冠状动脉闭塞早期即已出现整体心肌做功参数改变,即MWI、MCW及MWE降低而MWW增加,证明冠状动脉血流量急剧减少可在数秒内引发心肌局部收缩功能障碍;冠状动脉缺血期间,缺血心肌节段的收缩期纵向和周向应变明显减少,伴室壁增厚,舒张期心室肌生理性延长和变薄则被收缩后缩短及增厚替代;术后即刻超声心动图检查结果显示心肌做功改善,亦证明了冠状动脉闭塞后早期进行血运重建具有重要临床意义。

4 无创心肌做功评估冠心病疗效及预后

以PCI重建血运后,早期评估冠心病患者左心室功能是判断疗效及预后的关键。张鹏英等[17]分析成功接受PCI的至少1支冠状动脉狭窄程度≥75%的稳定性冠心病患者,发现相比PCI前,PCI后3天其整体MWW显著降低、MWE显著升高,提示PCI后短期内心功能即可有所改善,可能与部分可逆性损伤心肌再灌注使心肌不同步收缩现象明显改善有关;PCI后3天冠心病组整体MWW及MWE仍与对照组存在明显差异,表明部分心肌细胞尚需更长时间方能恢复或已发生不可逆损伤。

STEMI患者不良左心室重构与心力衰竭和死亡率增加有关。van der BIJL 等[18]观察1 995例直接接受PCI的STEMI患者,47.77%(953/1 995)于术后12个月内出现左心室重构,而其中64.32%(613/953)在术后3个月内出现早期不良左心室重构,提示出院前仍有必要评估患者是否存在左心室重构风险。 LUSTOSA等[19]发现根据梗阻血管供血区域内局部MWI<1 129 mmHg%可预测STEMI患者早期发生左心室重构,而以局部MWI>1 460 mmHg%预测左心室重构的阴性预测值较高,故认为梗塞血管供血区域局部MWI可能有助于识别STEMI患者不良左心室重构风险,并指导随访及选择预防方案。予急性心肌梗死患者早期服用沙库巴曲缬沙坦可显著降低左心室重构发生率[20],且治疗后整体MWI和MWE显著增加、整体MWW显著降低;予已发生左心室重构的心力衰竭和EF降低患者服用沙库巴曲缬沙坦可改善心肌做功,促进左心室逆重构[20-21]。欧洲心脏病预防学会(European Association of Preventive Cardiology, EAPC)建议急性冠脉综合征患者接受PCI后可适当进行中等强度心脏康复训练[22];亦有学者[23]提出,中等强度心脏康复训练和高强度间歇训练均可明显改善心功能,而后者抗重构效果更好,并能明显改善心肌做功。

5 小结与展望

无创心肌做功在应变的基础上考虑后负荷,相比传统超声心动图及STI能更好地反映左心室功能,具有简便、无创、重复性高等优势,对诊断冠心病、术中监测、评估疗效及预后等均具有一定价值,临床应用前景广阔。另一方面,心肌做功在二维STI基础上发展而来,受STI影响,心率较高时成像质量不佳,导致软件难以在高心率状态下清晰描绘心内膜边界[24],有待后续通过改善探头性能或提高图像识别率等加以解决;其次,心肌做功将纵向应变与肱动脉血压相结合进行评估,存在左心室流出道梗阻时无法反映心肌实际做功;为此有学者[25]提出在肱动脉血压基础上联合应用主动脉瓣口跨瓣压差,以无创评估主动脉狭窄患者心肌做功,此法可否用于其他左心室流出道梗阻患者尚待进一步观察。