左室收缩功能评估的超声新方法：心肌做功*

唐红 谭静

(1.四川大学华西医院心内科,四川 成都 610041;2.贵州省人民医院心内科,贵州 贵阳 550002)

左室收缩功能的评估一直是临床心脏病学实践中的一项关键任务,尽管左室射血分数(Left ventricular ejection fraction,LVEF)仍然是评价左室整体收缩功能最广泛应用的参数,其主要评估左心室容积在心动周期中发生的最大变化率,不能具体反映心肌收缩状态,在评估左室亚临床功能障碍和局部心肌功能障碍方面存在一定的局限性。2004年,Reinsner等[1]以及Leitman等[2]先后开发出了基于斑点追踪技术测量心肌应变的自动分析软件,即二维斑点追踪超声心动图(Two-dimensional speckle tracking echocardiography,2D-STE),并验证了其评估心肌功能的敏感性和准确性。2D-STE得出的左室应变使临床医师能够更准确地评估左室整体和局部功能,其参数左室整体长轴应变(Global longitudinal strain,GLS)具有很好的可重复性和稳定性,已被美国超声心动图学会和欧洲心血管影像协会推荐为评估左室收缩功能的常规测量工具。然而,GLS的主要局限性之一是负荷依赖性,后负荷的增加可使GLS值减低,从而影响心肌收缩功能评估的准确性。左室心肌做功评估的金标准是通过心室压力和容积的关系来评估,心室压力和容积之间的关系可被视为一个闭合的左室压力-容积环(Left ventricular pressure-volume loop,LV-PVL),可定量评估心脏的每搏功和收缩力,与心肌耗氧量相关。LV-PVL是在心导管有创的方式下测量的,未在临床得到广泛应用。2012年,Russell等[3]证实了无创的左室压力-应变环(Left ventricular pressure-strain loop,LV-PSL)和有创的LV-PVL之间具有良好的相关性,相关系数达0.99,提出了“无创心肌做功”的基本概念。应用肱动脉血压无创地替代左室压力且在2D-STE 应变分析的基础上,采用LV-PSL建立了无创评估心肌做功的新方法[4-5]。

1 心肌做功的概念和参数

心肌做功是一种评估左室收缩功能的超声新方法,其通过整合左室整体长轴应变和无创左室收缩压来评估心肌收缩功能。心肌做功参数包括整体做功指数(Global work index,GWI),指从二尖瓣关闭到二尖瓣开放这段时间内左室压力-应变环下的面积,代表心肌总的做功;整体有用功(Global constructive work,GCW),指收缩期心肌缩短所做的功加上等容舒张期心肌伸长所做的功;整体无用功(Global wasted work,GWW),指收缩期心肌伸长所做的功加上等容舒张期心肌缩短所做的功;整体做功效率(Global work efficiency,GWE)系GCW/(GCW+GWW),代表心肌做功的能力和效率(图1、2)。心肌做功能在心血管疾病的早期阶段评估左室整体和局部收缩功能,随访患者病情进展情况以及评估预后。

图1 正常人的左室心肌有用功牛眼图及参数

图2 正常人的左室心肌做功效率牛眼图及参数

2 心肌做功的正常参考值范围

2.1 已有的文献报道 Manganaro等[6]报道了欧洲心血管影像协会(EACVI)认可的由22个欧洲实验室和1个美国实验室组成的超声心动图正常参考值(NORRE)给出的测值范围,共纳入了226名健康志愿者,其结果为GWI正常参考值[1 896±308(1 292～2 505)] mmHg%, GCW正常参考值[2 232±331(1 582～2 881)] mmHg%,GWW正常参考值78.5(53～122.2) mmHg%,GWE正常参考值96(94～97)%。Galli等[7]纳入了115名健康志愿者,获得正常参考值GWI[1 926±247(1 534～2 356)] mmHg%、GCW[2 224±229(1 894～2 647)] mmHg%、GWW 90(61～123) mmHg%和GWE 96(94～97)%。

2.2 我们的初步研究 我们于2020年10月—2022年3月共纳入贵州省人民医院体检的健康志愿者120例,年龄20～79岁,按每10岁的年龄层纳入男、女各10例,获得的心肌做功参数测值：GWI[1 642±227(1 088～2299)] mmHg%,GCW[2 008±243(1 480～2 754)] mmHg%,GWW[93.6±32.5(37～207)] mmHg%,GWE[94.6±1.7(90～98)]%。60岁以下的健康志愿者,GWW测值为[82±24(37～156)] mmHg%,GWE测值为[95.2±1.3(92～98)]%;60岁以上者, GWW测值为[116±30(73～207) mmHg%],GWE测值为[93.4±1.7(90～97)]%。男女间MW参数的测值比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表1、2。我们获得的GWW和GWE测值与国外报道一致,GWI和GCW测值均略低于国外报道。

表1 不同年龄段健康志愿者的GLS及心肌做功参数测值

表2 不同性别的健康志愿者的左室心肌做功参数测值

3 心肌做功的临床应用

心肌做功在评估左室亚临床功能障碍和局部功能障碍方面具有较大的优势。研究发现,即使患者的左室射血分数处于正常范围,但心肌做功参数GWI、GCW和GWE也有所减低,GWW增高[8-9];GWI、GCW和GWE与LVEF呈正相关,GWW与LVEF呈负相关[9]。GWW的增高与左室心肌收缩的同步性有关,心肌收缩越不同步,所做的无用功越多。Russell等[10]认为心肌做功还与心肌的耗氧量和心肌代谢相关。心肌做功在冠心病、心肌病、高血压、肺心病、心瓣膜病以及胎儿心脏功能评估中均有临床应用。

3.1 冠心病 在早期冠心病的诊断中,GWI的敏感性为92%,GWW的特异性为97%。GWE是冠状动脉重度狭窄独立影响因素[11](OR=0.266,P<0.05),与其他三个参数相比,GWE预测冠状动脉重度狭窄的曲线下面积最大(0.920),灵敏度为92.24%,特异度为73.77%[12]。冠状动脉支架植入术后1天,GWI、GCW和GWE就有所改善,表现为心肌的血流灌注、耗氧代谢增加,心室的机械收缩功能逐渐恢复。在术后3个月,GWI、GCW、GWE显著改善,而GWW无明显变化,GWW未恢复在一定程度上反映了心肌的不可逆损伤[13]。GCW对左室收缩功能的恢复具有独立预测价值,优于LVEF及GLS[13-14]。

3.2 心肌病 扩张型心肌病患者的GWI、GCW和GWE均较正常人明显降低,GWW增高[5];GWW增高和GWE降低与左室运动不同步有关,室间隔的心肌做功效率是扩心病患者运动能力的最佳预测指标[15]。对于肥厚型心肌病患者,同样表现为GWI、GCW和GWE降低,GWW增高;GCW可预测心肌纤维化[16]。淀粉样心肌病变患者的左室整体及各节段(基底、中间、心尖)心肌做功减低,节段性的WI、CW及WE减低呈“心尖保留”特点,即心尖部心肌做功参数减低的程度低于基底段和中间段[17]。

3.3 高血压 心肌做功技术能够克服负荷依赖性,准确判断高血压患者早期左室收缩功能的异常。收缩压140～160 mmHg和/或舒张压90～100 mmHg的高血压患者,其GWW增加,GWI、GCW和GWE无显著性变化;而收缩压≥160 mmHg和/或舒张压≥100 mmHg的患者,其GWI、GCW和GWW均增加,差异均有统计学意义;GWE无显著性变化。多项研究证明高血压患者的GWE与正常人比较无明显差异[5,18-19],其原因可能是GWE间接来自于GCW和GWW的比率,而GCW和GWW几乎同比例增加,因此GWE保持不变。此外,Mansour等[18]研究了收缩压>180 mmHg的高血压患者,发现GWI、GCW和GWW值还会随着运动和收缩压升高而增高,GWW(截断值96.5 mmHg%)可能是此类高血压患者预后不佳的指标。

3.4 主动脉瓣狭窄 主动脉瓣狭窄(Aortic valve stenosis,AS)患者的左室收缩压力的评估采用主动脉瓣平均跨瓣压差加上肱动脉压力[20-21]。重度AS患者因为左室收缩压显著高于健康对照组,因此其GWI和GCW无明显改变,而GWW增高,GWE降低。经皮导管主动脉瓣置换术术后3月,GWI、GCW和GWE均得到提高;GWW减低,但GWW并未完全恢复。GWI和GCW是重度AS患者行手术治疗后心力衰竭症状改善的独立相关参数,也是评价术后心功能恢复的较好随访指标[22]。

3.5 肺源性心脏病 肺源性心脏病患者的左室心肌做功改变目前尚未见文献报道。我们在2019年9月—2021年3月纳入贵州省人民医院住院的60例慢性阻塞性肺病(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者进行了初步研究,发现肺动脉收缩压力≥50 mmHg的COPD患者,其GWI、GCW和GWE减低,GWW增加,COPD患者的左室心肌做功也有一定程度的受损。

3.6 其他 心肌做功也可以早期评估其他疾病导致的左室收缩功能的改变,如慢性肾病、类风湿关节炎、妊娠期高血糖、乳腺癌蒽环类药物化疗后、乙型肝炎肝硬化、代谢综合征等。

4 结论与展望

心肌做功是一种无创评估左室收缩功能的超声新方法,不受心脏后负荷的影响,可以早期发现患者的左室收缩功能受损,评估左室节段收缩功能。目前各大医院已将心肌做功逐步应用于各种心血管疾病导致的左室收缩功能早期受损的研究,但在左室壁节段功能受损方面的研究尚少,尤其缺乏随访一些特定疾病导致的左室壁节段功能受损的动态变化研究,今后应在有条件的医院开展此方面的研究,以期为临床在心血管疾病的早期阶段评估左室整体和局部收缩功能,随访患者病情进展情况以及评估预后提供更多客观依据。