高血压患者早期左房功能改变的影像评估技术研究进展

陈怡瑾,钟 萍,2△

(1.电子科技大学医学院,四川 成都 611731;2.四川省医学科学院·四川省人民医院,四川 成都 610072)

高血压是临床最常见的慢性病之一,据《中国心血管健康和疾病报告2021》数据显示,2018年我国18岁及以上居民高血压患病粗率达27.5[1]。长期血压控制不良,会导致心脏结构和功能改变。其中,已有文献指出,左房的结构和功能也是心血管疾病不良预后的强有力预测指标[2],而由左房应变衍生出的左房刚度指数升高也可作为高血压早期靶器官损伤的标志[3],左房在心动周期中呈现存储、通道及辅泵功能[4],由于左房壁较左室壁薄,更易受压力及容量负荷影响,左心房结构和功能的改变往往发生在左室结构和功能改变之前。所以,早期明确患者左心房实际病变状况,对评估靶器官损害、改善疾病预后、降低死亡率有积极意义。目前临床上了解高血压心脏改变多采用超声心动图,但现阶段所测得左房数据皆属于晚期左心房改变指标。近年来兴起的心脏应变技术有望在这一难题上有更大的突破。早期左房功能的改变主要体现在心肌应变[5]。心肌应变不仅可以定量测量心肌运动功能的参数,还可以定量测量心肌的局部功能。现就高血压患者早期左房功能改变的影像评估技术研究进展进行综述,以期待对高血压患者早期左房功能改变及左房应变评估技术有更深入的了解,并指导相应技术临床应用。

1 高血压患者早期左房功能现状分析

1.1 高血压未合并其他心脏疾病在高血压患者早期左房功能改变的研究中,徐明媛等多位研究者[6,7]通过不同的研究方式发现,可通过早期左房功能改变评估技术评价原发性高血压患者左房心肌收缩功能的变化;通过与正常人左房功能对比,发现原发性高血压患者左房功能明显减退。在左室构型正常的高血压病患者中,陈晓沛等[8]研究发现高血压组左房最大容积、左房收缩前容积、左房最小容积及左房主动射血分数均较健康成人增加,左房整体应变均较降低。

在高血压患者左房的三大功能中,研究[9]发现,左房存储功能、通道功能已受损,其中左房通道功能最先受累。随舒张功能减退,其存储及通道功能会进一步降低。在左室构型或功能异常高血压患者中,对于高血压合并左室舒张功能障碍患者,左房泵功能相对保留,储器及管道功能减低、机械离散度增大,左房储器及管道应变率对高血压患者发生左室舒张功能障碍具有一定的预测价值[10]。对于左室肥厚的原发性高血压患者[11],左房内径增大早于左室收缩功能受损,随着左房容积升高,储存功能、管道功能受损及左室肥厚程度加重,左房泵血功能进一步减低,左房功能评估技术能发现原发性高血压患者左房功能上细微的改变,应变参数评价左房功能更敏感。在高血压患者早期左房功能其他研究指标中,昌禹豪[12]发现房间隔厚度、房间隔增厚率、左房僵硬度可作为左房功能早期改变的补充预测指标。李照喜等[13]通过左房容积指数将患者分为左房重构与非重构组,发现左房应变技术有希望测量出评价高血压致左房重构的指标。

由上述研究可见,高血压患者在左房大小未见明显改变时,早期左房功能出现明显减退;早期、准确地评价高血压患者的左房功能改变的主要通过左房应变评估技术,该技术可以于左室结构发生明显变化前敏感地发现左房功能变化,为临床早期干预提供参考依据。

1.2 高血压合并心房颤动(房颤)贾晓宇等[14]发现在阵发性房颤患者中,合并高血压组的左房功能受损较未合并组更严重。屈文涛等[15]研究发现高血压患者合并阵发性房颤的左房心肌纵向形变功能减低。结合其他研究发现,左房应变评估技术,能用于评估高血压合并初发、阵发性房颤患者中,心脏结构和功能改变[14～17],为临床诊断和治疗提供依据。其中,所测的左房应变参数能够作为高血压患者并发房颤的有效预测指标。

1.3 高血压合并慢性心力衰竭目前,在高血压合并慢性心力衰竭患者研究中较少,在已有的研究[18]中发现,左房应变技术能定量、很好地评价早期左房功能的变化,同时发现该人群左房功能较正常人减低,且左房功能与左室结构和功能具有良好相关性。

2 左房功能改变的影像评估技术

2.1 心脏彩超

2.1.1常规超声心动图 常规超声心动图是目前应用最为广泛的一种无创心脏功能评估技术,包括M型超声、二维超声、彩色多普勒超声等,主要通过测量二尖瓣血流速度、肺静脉血流频谱、左房射血力、左房容积及左房容积指数等指标反应左心房的功能。其优点在于采集快速、广泛使用、技术成熟,也因此该技术成为目前在临床上评价高血压患者左房功能常用的方法,但所测量的检测指标往往在心脏相关疾病早期未显示异常,因而无法发现高血压患者早期心脏改变情况。

2.1.2组织多普勒成像(Tissue Doppler Imaging,TDI) TDI是在多普勒基础上发展而来的。研究[19]发现,TDI通过测量心房收缩峰值速度、峰值时间等指标能尽早发现左房功能与年龄相关的变化,TDI目前在高血压患者中临床应用及研究不多。通过现有研究发现,使用TDI在量化高血压患者左房应变程度的基础上有助于预测阵发性房颤的发生[20]。该技术优点在于能客观的评价左心功能,分辨率高,无需最佳图像,但对超声角度非常依赖。

2.1.3应变率显像 应变率显像是一项在组织速度成像技术上发展而来的技术。有研究应用应变率呈像技术证实能从左房射血力这一新角度对左房功能进行定量分析,还能通过测量分别反映左房存储功能、管道功能和辅泵功能的心室收缩期左房峰值应变率、心室舒张早期左房峰值应变率和心房收缩期左房峰值应变率三个指标,来评估患者的左心房功能并确定正常人参数正常值[21]。目前该技术已被不少学者应用于研究原发性高血压患者左房功能改变情况。该技术优点在于无创、较早、定量评价心房功能,但缺点在于受多普勒角度及图像质量的影响。

2.1.4斑点追踪成像技术(Speckle Tracking Imaging,STI) STI是通过对心肌组织的声学斑点进行追踪,无创地测量心房组织在心动周期中的变化。与组织多普勒相比,其不会受到邻近组织牵拉。近年来,STI技术发展较快,目前已有二维斑点、三维斑点及四维斑点追踪成像。该技术不仅用于心血管疾病左房功能的评估,还用于风湿免疫性疾病[22,23]左房功能的评估。

二维斑点追踪成像(2-Dimensional Speckle Tracking Imaging,2D-STI)通过逐帧跟踪二维图像上的声学斑点获得心肌的应变、应变率等指标,以定量评价心脏的局部与整体功能。目前通常以P波为起始点,R波作为参考点,在存储期表现为左房最大纵向峰值应变,通道阶段,形成第二正峰,在辅泵阶段形成左房收缩负峰[24]。研究通过2D-STI分别测量左房存储、管道及辅泵功能的指标,即收缩期左房应变率、舒张早期左房应变率及舒张晚期左房应变率,发现左房应变可作为评估早期左室舒张功能障碍的敏感指标[25]。该技术目前在高血压患者中的研究相对其他左房应变技术较热门,其优点在于不受夹角及心脏前后负荷的影响,能早期、精确评估左房的三大功能,但也存在对采集者能力及图像质量要求高的特点,另外该技术在二维水平展开的评估,对三维运动的心脏进行测量也势必会产生误差。

三维斑点追踪成像(3-Dimensional Speckle Tracking Imaging,3D-STI)是一项新技术,它基于实时三维超声心动图及二维斑点追踪成像技术,主要是通过追踪左房心肌的三维运动轨迹后逐帧比较,以定量测量心肌运动。在使用3D-STI研究中,主要测量以下参数[26]:左房容积相关参数包括左房最大容积、左房最小容积及左房收缩前容积;应变相关参数包括纵向应变、圆周应变、径向应变、面积应变及应变率,上述指标不仅能计算出左房射血分数总射血分数、左房被动射血分数等,还能定量评估左房的三大功能。目前,该技术也被用于研究高血压患者早期左房功能的改变。其优点在于,克服了2D-STI在空间上的局限性,为左房心肌提供了三维立体动态数据,更能准确地评估左房的结构和功能。但左心房结构的不规则,使得3D-STI在追踪运动轨迹的过程中出现困难,对操作者要求也很高。

四维斑点追踪成像(4-Dimensional Speckle Tracking Imaging,4D-STI)是一种新的、灵敏的定量评价心肌变形的技术,它基于实时三维超声心动图及斑点追踪技术[27]。谭龙等[28]通过采集68例健康成年人的二维及四维超声图像对比,发现四维超声应变值受心率、年龄等临床基础因素的影响较小,在稳定评估左心房功能中具有较高的价值。目前4D-STI应用于研究左室偏多,也有少数研究者关注其在左心房功能的应用,但在高血压患者早期左房功能改变方面的研究较少。该技术优点在于可自动逐帧追踪心动周期内左房的心肌斑点,能较早地、全面地评估左房功能,还能发现原发性高血压患者左房功能细微的变化[29],但也存在对图像质量高的局限性。

2.2 心脏核磁共振(Cardiovascular Magnetic Resonance,CMR)CMR广泛用于各种心脏病的检查中,但目前在左心房功能研究方面多应用于科研。CMR特征追踪技术是一项具有高分辨率、大视野的新技术,近年来,逐步在各种心脏疾病的临床研究和实践中应用。侯洁[30]等通过回顾性分析26例风湿性二尖瓣狭窄合并房颤患者与同期10例正常人的左心房心肌应变,发现心脏核磁共振特征追踪技术可在无需对比剂的情况下评估左房应变参数,判断左房功能,可作为临床诊疗的一项重要影像学指标。程赛楠等[31]通过一项回顾性研究也发现CMR在终末期肥厚型心肌病的诊断和预后评估中有重要价值。目前,CMR在高血压患者中的研究不多。现有研究[32]通过应用CMR发现高血压性心脏病患者左室纤维化与左心房功能恶化存在一定的因果关系。该技术优点在于,不受声窗限制,可以采集整个心动周期的图像,同时还能将心肌的质量进行计算,但其存在采集时间长、检查费用高的特点,因此目前在高血压早期左房改变评估上应用较少。

心脏形变分析[33]是一项基于CMR但算法不同的一种追踪心肌运动的新技术,但该技术目前研究主要集中在左室心肌应变研究,在高血压早期左房功能改变中研究甚少。其优点在于可对心脏运动进行可视化分析,同时检测方式便捷[34],但有检查费用昂贵的特点,且对幽闭恐惧症及有金属装置患者是禁忌。

2.3 心脏CT成像心脏CT成像已是评估心脏形态和功能的可靠工具,目前多用于冠状动脉粥样硬化型心脏病的评估,较少用于左房应变的评估,Szilveszter等[35]首次将其用于左房应变的评估,得到心脏CT提供精确应变数据测量、重现性高、可补充解剖学信息和功能数据的结论,在此研究基础上,Hosokawa[36]等也发现心脏CT能对肥厚型心肌病患者左房应变定量评估。该技术优点[34]在于能将心脏结构清晰显示,其空间分辨力高,客观性强,软件可实现自动化操作,因此它可用于几何形状相对不规则的心肌组织,如左心房,也可以精确测量心肌质量、心室体积和射血分数,但其也存在具有辐射的局限性,当下鲜有研究用于评估高血压早期左房功能改变。

总的来说,目前所有早期左房功能改变的影像评估技术中,心导管检查是金标准,但因为是有创操作,几乎未在临床中应用;心脏超声虽然在测量心肌应变中有较弱的声窗以及易受平面运动伪影干扰等不足,但是其比CMR、心脏CT更经济和省时,同时图像处理相对容易,因此临床及研究上心脏彩超使用更多。

3 结论及展望

高血压常见并发症中包括心脏改变,但目前临床常用检测指标均为晚期心脏改变指标,高血压患者早期左房功能改变主要通过左房应变评估技术检测。因而,该技术在早期发现心脏改变中发挥重要作用,为高血压心脏早期改变、亚临床改变提供依据。目前在临床研究或影像学研究方面,左房应变评估技术在高血压患者中有一定程度的应用,不同检测技术都具有一定的优缺点,技术选择需视情况而定。左房应变测量虽然在大多数情况下可行,但影响左房结构和功能的因素较多,准确获得左房的形状困难,故在操作时需要较高的图像质量和操作人员的技能。未来希望能在技术进行革新,使测得早期左房功能改变的数值更加准确,同时能将左房应变技术扩大研究并推广至临床常规应用,便能够早期检测出靶器官损害,甚至通过早期左房功能的改变反推疾病情况。