左心房应变衍生参数预测慢性肾病射血分数保留型心力衰竭

肖为为,高 雪,何 垚,于绍梅

(1.贵州医科大学附属医院超声医学科,贵州 贵阳 550004;2.贵州医科大学医学影像学院,贵州 贵阳 550004)

心力衰竭(心衰)是慢性肾脏疾病(chronic kidney disease, CKD)患者主要致死原因,尤以射血分数保留型心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction, HFpEF)多见[1]。心脏与肾脏之间存在复杂的双向作用及影响,如肾小球滤过率估计值(estimated glomerular filtration rate, eGFR)下降可加速心衰进展,心衰又可致肾脏灌注不足、eGFR降低[2]。目前对于CKD患者发生HFpEF的病理生理机制尚未完全明确;已知左心房功能受损是HFpEF进展的重要因素,而左心房应变及其衍生参数可作为诊断HFpEF及评估预后的重要指标[3-4]。本研究观察左心房应变衍生参数预测CKD发生HFpEF的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性收集2022年1月—12月贵州医科大学附属医院90例CKD合并HFpEF患者(心衰组),男59例、女31例,年龄15～82岁、平均(46.3±15.8)岁,均符合改善全球肾脏疾病预后组织(Kidney Disease: Improving Global Outcomes, KDIGO)诊断CKD及《中国心力衰竭诊断和治疗指南2018》诊断HFpEF标准。排除标准:①接受透析或肾脏替代治疗;②急性肾损伤;③先天性、瓣膜性、心肌性等心脏疾病;④原发性肺动脉高压、原发性冠脉综合征;⑤超声心动图图像质量差,无法分析STE结果。以同期50例性别、年龄、体质量指数(body mass index, BMI)及CKD分期相匹配、左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)>50%且未达诊断HFpEF标准的CKD患者为非心衰组,男30例、女20例,年龄15～84岁、平均(48.1±13.7)岁。心衰组与非心衰组分别有68和27例合并高血压、31和7例合并糖尿病,均规律服药,控制良好。本研究经院伦理委员会批准[2021伦审第(318)号]。检查前患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用配备GE Echo PA工作站及在机定量分析软件的Philips EPIQ7C、Philips CVx彩色多普勒超声诊断仪、频率1～5 MHz X5-1探头。嘱患者左侧卧、平静呼吸,行经胸超声心动图检查;以文献[5]方法规范化采集图像,保存心尖四腔、三腔及两腔心切面动态图像,于3个连续较稳定心动周期中测量以下参数,取其平均值进行分析:①常规超声参数,包括左心房前后径(left atrial dimension, LAD)、室间隔舒张末期厚度(inter-ventricular septal thickness at diastole, IVSD)、左心室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic dimension, LVEDD)、左心室后壁舒张末期厚度(left ventricular posterior wall thickness at end-diastole, LVPWD)、LVEF、二尖瓣口舒张早、晚期血流峰值流速(E、A)及舒张早期左心室侧壁二尖瓣环运动速度(e'),并计算E/A、E/e'值;根据Duvereux校正公式获取左心室质量(left ventricular mass, LVM)及左心室质量指数(left ventricular mass index, LVMI),计算相对室壁厚度(relative wall thickness, RWT);②2D-斑点追踪超声心动图(speckle tracking echocardiography, STE)参数,以左心室为中心采集四腔、两腔和长轴心尖视图及心房充分放大的双心房视图,以在机定量分析软件AutoStrain LA和AutoStrain LV模式自动追踪并记录心肌运动情况、描记心内膜曲线,自动追踪并记录心肌运动情况,必要时手动校正;记录应变参数,包括左心室整体纵向应变(global longitudinal strain, GLS)、左心房储备期应变(left atrial strain during reservoir phase, LASr)、管道期应变(left atrial strain during conduit phase, LAScd)及收缩期应变((left atrial strain during contraction phase, LASct),见图1;③计算左心房应变衍生参数左心房僵硬指数(left atrial stiffness index, LASI)和左心房充盈指数(left atrial filling index, LAFI):LASI=E/e'·LASr,LAFI=E/LASr。

图1 基于2D-STE所获左心房应变参数及应变率曲线示意图 A.心衰组患者,女,69岁,CKD 4期,合并HFpEF,LASr为9.3%,LAScd为-4.3%,LASct为-4.9%; B.非HFpEF组患者,女,43岁,CKD 2期,LASr为37.9%,LAScd为-13.8%,LASct为-24.1% (蓝线代表心内膜曲线)

随机于每组抽取10例,由2名具有10年以上工作经验的超声科副主任医师以相同方法测量上述参数,由其中1名间隔1周后再次测量。

1.3 实验室检查 检测外周血肌钙蛋白T(cardia troponin T, cTnT)、N末端脑钠肽原(N-terminal pro-B-type natriuretic peptide, NT-proBNP)、尿素、肌酐、eGFR及高、低密度脂蛋白水平。

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料,以中位数(上下四分位数)表示不符合正态分布者,行两独立样本t检验或Mann-WhiteyU检验。采用χ2检验比较计数资料。以Spearman相关系数分析左心房应变衍生参数与NT-proBNP的关系。分别以LASI及LAFI为自变量、以单因素分析结果显示组间差异有统计学意义的临床指标、常规超声及应变参数为协变量行二元多因素logistic回归分析,获得模型1、2,用于筛选CKD患者发生HFpEF的独立预测因素。以受试者工作特征(receiver operating characteristic curve, ROC)曲线评估LASI及LAFI预测CKD患者发生HFpEF的效能。采用组内相关系数(intra-class correlation coefficient, ICC)行一致性分析,ICC>0.75为一致性良好。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料 组间比较,心衰组血压更高、罹患高血压和糖尿病者更多,cTnT、NT-ProBNP、尿素及肌酐较高而eGFR较低(P均<0.05);其余差异无统计学意义(P均>0.05)。见表1。

表1 90例CKD伴心衰与50例CKD无心衰患者一般资料对比

2.2 常规超声及2D-STE参数 组间E/A及RWT差异均无统计学意义(P均>0.05),其余常规超声参数差异均有统计学意义(P均<0.01)。见表2。组间LASct差异无统计学意义(P=0.127),其余2D-STE参数差异均有统计学意义(P均<0.05)。见表3。

表2 90例CKD伴心衰与50例CKD无心衰患者常规超声参数比较

表3 90例CKD伴心衰与50例CKD无心衰患者2D-STE参数比较

2.3 相关性分析 2组LASI及LAFI均与NT-proBNP水平呈正相关(rs=0.791、0.632,P均<0.001)。

2.4 二元logistic回归及ROC曲线分析 模型1显示LASI和肌酐、模型2显示LAFI和肌酐均为CKD发生HFpEF的独立预测因子(P均<0.05)。见表4。

表4 二元logistic回归分析筛选CKD患者发生HFpEF的独立预测因素

ROC曲线(图2)显示,LASI及LAFI预测CKD发生HFpEF的曲线下面积(area under the curve, AUC)分别为0.963及0.807,截断值分别为LASI=0.34及LAFI=2.14。

图2 LASI及LAFI预测CKD发生HFpEF的ROC曲线

2.5 一致性分析 观察者内(ICC=0.991、0.978、0.997、0.996、0.995)及观察者间(ICC=0.955、0.987、0.996、0.990、0.994)评估E、E/e'、LASr、LASI和LAFI结果的一致性均良好。

3 讨论

CKD常致心肌损害,影响心脏收缩和舒张功能[6],最终引发心衰,尤以HFpEF常见。LASI是老年肥胖HFpEF患者运动不耐受和生活质量下降的独立预测因素[7]。左心房应变和单一LASI能区分心源性与非心源性呼吸困难,可作为HFpEF的潜在标识;LAFI能进一步提高LASr评估左心室充盈压升高的效能,在不明确左心室舒张功能障碍情况下准确诊断HFpEF[8]。

本研究发现,相比非心衰组,心衰组CKD患者体内cTnT、NT-proBNP、肌酐、尿素大量蓄积,eGFR下降为更明显,提示其心、肾功能更差;组间血脂水平差异无统计学意义,与ZHANG等[9]结果不一致,可能与CKD病因及心衰类型存在差异有关。

本研究结果显示,常规超声心动图能检出心衰组CKD患者左心室舒张功能障碍和心肌结构改变;但组间E/A无明显差异,可能因其与左心室舒张功能呈“U”形关系,常规超声心动图难以区分舒张功能正常与假性正常化类型,且与具有年龄、左心室前后负荷依赖性等因素有关。

左心房和左心室相互“串联”,并具有基底环这一共同解剖结构。左心室舒张功能障碍是HFpEF的主要病理机制,可致左心室充盈压升高;长期左心室充盈压增高使左心房收缩功能代偿性增加,引发心房容积及心肌形态改变[10]。通过分析心肌应变可识别心肌组织变形模式,其结果可重复性高而变异性低;左心房应变可作为早期心衰标志用于评估HFpEF患者预后,效能优于左、右心室纵向应变[11]。分析左心房应变不受角度影响,受二尖瓣病变的影响亦较小。本研究观察者内及观察者间评估E、E/e'、LASr、LASI及LAFI结果的一致性均良好;心衰组GLS、LASr及LAScd绝对值均低于非心衰组,提示患者左心室收缩功能及左心房储备、导管功能受损而左心房泵功能尚未明显受损。

作为左心房应变的衍生参数,LASI和LAFI反映左心房灌注压和应变及左心室功能,提示HFpEF进展过程中出现左心房重构[12]。左心室压力升高时,左心房功能受损早于其结构改变;左心房应变易受血流动力学负荷条件影响,故LASI和LAFI用于判断CKD患者HFpEF更为准确[10]。本研究中LASI和LAFI均与NT-proBNP呈正相关,后者是心肌室壁应力病理性增加的标识,与心衰密切相关,提示LASI和LAFI可作为HFpEF的生物标识;回归模型显示LASI及LAFI均为CKD发生HFpEF的独立预测因素,其AUC分别为0.963及0.807。

综上,左心房应变衍生参数可有效预测CKD患者HFpEF。但本研究为回顾性观察,样本量小,未根据病因进行分组比较,且缺乏血流动力学及病理学结果,有待后续进一步完善。