吉林大学学报(医学版)  2016, Vol. 42 Issue (05): 1019-1023

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周叶, 程云章, 黄敬垣
ZHOU Ye, CHENG Yunzhang, HUANG Jingyuan
高血压伴冠状动脉狭窄患者左心房功能实时三平面应变率成像特征及其意义
Characteristics of left atrial function real-time three plane strain rate imaging in patients with hypertension and coronary artery stenosisand their significances
吉林大学学报(医学版), 2016, 42(05): 1019-1023
Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2016, 42(05): 1019-1023
10.13481/j.1671-587x.20160536

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收稿日期: 2016-01-17
高血压伴冠状动脉狭窄患者左心房功能实时三平面应变率成像特征及其意义
周叶1, 程云章1, 黄敬垣2     
1. 上海理工大学医疗器械与食品学院生物医学工程专业, 上海 200093;
2. 浙江省浙江医院超声科, 浙江 杭州 310013
[摘要]: 目的: 探讨原发性高血压患者伴冠状动脉狭窄时左心房功能的实时三平面应变率成像特征,评价其临床应用价值。 方法: 选取因原发性高血压于浙江医院进行诊治的患者作为研究对象,根据是否并发冠状动脉狭窄分为原发性高血压组(EH组,n=42)和原发性高血压伴冠状动脉狭窄组(EHCHD组,n=40),另外选择健康体检者作为对照组(n=42)。所有研究对象均在接受常规超声心动图检查的基础上,对左心房功能进行实时三平面应变率成像定量分析,并对获得的常规超声心动图参数以及实时三平面应变率参数进行比较分析。 结果: 与对照组比较,EH组和EHCHD组患者的收缩期左心房平均峰值应变率(SRs)、舒张早期左心房平均峰值应变率(SRe)和SRe/SRa值明显降低(P<0.05),心房收缩期平均峰值应变率(SRa)和舒张晚期应变率达峰时间(Time-SRa)均明显升高(P<0.05);与EH组比较,EHCHD组患者SRs、SRe和SRe/SRa值均明显降低(P<0.05),SRa和Time-SRa明显升高(P<0.05)。 结论: 实时三平面应变率成像能方便无创准确地定量分析原发性高血压患者伴冠状动脉狭窄时的左心房功能状态,值得在临床上推广应用。
关键词超声心动图     三平面应变率     高血压     冠状动脉     狭窄     左心房    
Characteristics of left atrial function real-time three plane strain rate imaging in patients with hypertension and coronary artery stenosisand their significances
ZHOU Ye1, CHENG Yunzhang1, HUANG Jingyuan2     
1. Department of Biomedical Engineering, School of Medical Instrument and Food Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China;
2. Department of Ultrasound, Zhejiang Hospital, Zhejiang Province Hangzhou 310013, China
[Abstract]: Objective: To investigate the characteristics of real-time three plane strain rate imaging of left atrial function in the patients with primary hypertension and coronary artery stenosis, and to evaluate its clinical application value. Methods: Total 82 patients with primary hypertension were selected and divided into primary hypertension group (EH group, n=42) and primary hypertension complicated with coronary artery stenosis group (EHCHD group, n=40).In addition, the physical examination people were selected as control group (n=42). All the subjects were examined by conventional echocardiography, and the left atrial function in real-time three plane strain rate imaging was analyzed. The parameters of conventional echocardiography and real-time three plane strain rate imaging were compared. Results: Compared with control group, the systolic left atrial mean peak strain rate (SRs),early diastolic left atrial mean peak strain rate (SRe) and SRe/SRa of the patients in EH group and EHCHD group were significantly decreased (P<0.05); the atrial systolic mean peak strain rate (SRa) and Time-SRa in EH group and EHCHD group were significantly increased (P<0.05). Compared with EH group, SRs,SRe and SRe/SRa in EHCHD group were obviously decreased (P<0.05); SRa and Time-SRa were significantly increased (P<0.05). Conclusion: Real-time three plane strain rate imaging can easily and accurately analyze the left atrial function in the patients with essential hypertension and coronary artery stenosis, it is worth to popularize in clinical application.
Key words: echocardiography     three-plane strain rate     hypertension     coronary artery     stenosis     left atrium    

原发性高血压可损害左心室的结构及功能,同时也可对左心房的结构以及功能造成损害。左心房功能正常与否在整个心脏功能的维持中担当着重要的角色,并越来越受到临床医生的重视,因此对左心房功能的准确客观评估有助于临床医生对患者整体心功能状态的了解,以及对防御策略、治疗方案的制定实施有着重要的参考价值[1]。近年来,随着超声技术的不断发展,实时三平面应变率成像技术出现并被广泛应用于左心室功能的定量评估分析中,其准确性和可靠性已获得临床医生的肯定。而目前关于实时三平面应变率成像技术评估原发性高血压患者伴冠状动脉狭窄时左心房功能改变的相关研究甚少。本研究旨在运用实时三平面应变率成像技术定量分析原发性高血压患者伴冠状动脉狭窄时的左心房功能状态,并进一步探讨其在临床中的应用价值。

1 资料与方法 1.1 研究对象

选取2015年1—12月因原发性高血压于浙江省浙江医院就诊的患者作为研究对象,根据是否并发冠状动脉狭窄分为原发性高血压组(EH组)和原发性高血压伴冠状动脉狭窄组(EHCHD组)。EH组共42例,其中男性22例,女性20例,年龄29~57岁,平均年龄(43.16±7.13)岁,病程3个月~2年,高血压分级:1 ~2级,纳入标准: 符合2005年修订的《高血压病防治指南》诊断标准,即收缩压≥140 mmHg 、舒张压≥90 mmHg[2],超声心动图检查图像清晰,未经药物干预治疗;排除标准:继发性高血压、糖尿病、心脏瓣膜病变、心律失常、冠心病、先天性心脏病等器质性心脏疾病者以及超声心动图检查图像不清晰者。EHCHD组共40例,男性21例,女性19例;年龄30~59岁,平均年龄(42.99±8.52)岁;纳入标准以及排除标准同EH组相仿,且经冠状动脉造影检查确诊狭窄率>50%的冠状动脉(右冠状动脉、回旋支和前降支)主干病变支数≥1支,并排除心肌梗死患者。选择同期来浙江省浙江医院进行健康体检者42名作为对照组,其中男性24名,女性18名;年龄27~55岁,平均年龄(41.78±8.28)岁;纳入标准:无糖尿病、冠心病、高血压病、肝肾功能不全且体格检查、实验室检查及X线检查、超声心动图检查、心电图等物理检查均正常的健康体检者。

1.2 方法

超声诊断仪为美国GE公司生产,配有实时三平面应变率成像分析软件,型号为GE Vivid 7 Dimension。常规超声心动图检查时选用M3S(频率1.5 ~4.3 MHz)二维探头,实时三平面应变率成像检查时选用V3(1.5~4.0 MHz)三维探头。

超声心动图检查前,连接心电图电极,嘱患者采取左侧卧位,平静呼吸。先行常规超声心动图检查,屏幕上清晰显示出胸骨旁左室长轴切面时,进入M型模式,分别测量并记录舒张末期室间隔厚度(IVSd)、舒张末期左心室内径(LVDd)、舒张末期左心室后壁厚度(LVPWd)和左心房前后径(LAD)[3],计算并记录左心房射血分数(LAEF)及左心室射血分数(LVEF);然后调整探头角度,使屏幕清晰显示心尖四腔心切面时,进入PW模式,将取样容积置于二尖瓣口,测量并记录E峰峰值流速与A峰峰值流速的比值(E/A值);切换成V3探头并调整超声探头的角度和方向,使屏幕中显示出清晰满意的心尖两腔心、三腔心以及四腔心切面的实时三维图像,并使左心房各壁(包括前、后、侧和下壁)清晰显示时,进入实时三平面应变率成像模式后,于左心房各壁中间段放置取样容积,系统进行应变率分析后将自动给出各壁的应变率曲线,获得并记录收缩期、舒张早期、心房收缩期的平均峰值应变率(SRs、SRe和SRa)、SRe/SRa值和舒张晚期应变率达峰时间(Time-SRa)的心率校正值(Time-SRac= Time-SRa/√60/心率) 。见图 1(封三)。

所有测量并记录的超声参数均取3 个连续心动周期测量值的平均值作为最终值。

1.3 统计学分析

采用 SPSS 19.0统计分析软件进行统计学处理。各组研究对象年龄、心率、收缩压、舒张压、LAD、LAEF、LVIDd、IVSd、LVPWd、LVEF、E/A、SRs 、SRe、SRa、SRe/SRa值和Time-SRa等资料符合正态性分布,均以x±s表示,多组间样本均数比较采用单因素方差分析,组间两两比较采用LSD-q检验;3组间性别构成比比较采用χ2检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果 2.1 一般资料

各组研究对象年龄、性别构成和心率等一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05);EH组和EHCHD组患者收缩压和舒张压均明显高于对照组(P<0.05)。见表 1

表 1 各组研究对象的一般临床资料 Table 1 Clinical materials of subjects in varions groups
GroupnGender (Male/Female)Age (year)Heart rate(min-1)Systolic blood pressure(P/mmHg)Diastolic blood pressure (P/mmHg)
Control42 24/1841.78±8.2875.43±7.60113.98±8.9376.83±7.48
EH 4222/2043.16±7.1374.36±6.85161.52±15.47*105.35 ±8.51*
EHCHD 4021/1942.99±8.5276.62±5.43158.68±11.42*107.68±7.17*
χ2 /F 0.2480.3691.162197.704204.246
P0.8840.6920.3160.0000.000
* P<0.05 compared with control group.
2.2 各组研究对象常规超声心动图参数

各组研究对象常规超声心动图参数LAD、LAEF、LVIDd、IVSd、LVPWd、LVEF和E/A值比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表 2

表 2 各组研究对象常规超声心动图参数 Table 2 Conventional echocardiographic parameters of subjects in varions groups
(x±s)
GroupnLAD (l/cm)LAEF (η/%)LVIDd (l/cm)IVSd (l/cm)LVPWd (l/cm)LVEF (η/%)E/A
Control 423.15±0.2461.59±6.124.95±0.260.94 ±0.110.93 ±0.1067.04±4.681.52±0.16
EH423.20±0.2260.97±5.355.00±0.260.97±0.090.95±0.1065.97±5.981.49±0.19
EHCHD 403.23±0.2559.85±5.185.01±0.200.98±0.090.95±0.0966.35±4.431.47±0.19
F 1.3681.0180.8451.5300.9020.4790.757
P 0.2590.3640.4320.2210.4090.6210.471
2.3 各组研究对象实时三平面应变率成像参数

与对照组比较,EH组和EHCHD组患者收缩期左心房平均SRs、舒张早期左心房平均SRe和SRe/SRa值均明显降低(P<0.05),心房收缩期平均SRa和Time-SRa均明显升高(P<0.05);与EH组比较,EHCHD组患者SRs、SRe和SRe/SRa值明显降低(P<0.05),SRa和Time-SRa值明显升高(P<0.05)。见表 3

表 3 各组研究对象实时三平面应变率成像参数 Table 3 Real-time three plane strain rate imaging parameters of subjects in varions groups
GroupnSRs(s-1)SRe (s-1)SRa(s-1)SRe/SRaTime-SRa(t/ms)
Control42 4.45±0.71-4.19±0.80-2.31±0.721.45±0.2590.64±9.84
EH 423.90±0.85*-3.51±0.73*-2.92±0.55*0.96±0.08*98.11±5.66*
EHCHD 403.31±0.58*△-2.76±0.76*△-3.44±0.63*△0.82±0.11*△111.43±6.79*△
F 25.09035.67332.414172.82077.384
P0.0000.0000.0000.0000.000
*P<0.05 compared with control group;P<0.05 compared with EH group.
3 讨 论

高血压不仅累及左心室,使室壁发生肥厚室腔增大,而且累及左心房,使左心房内压力升高,左心房代偿性做功增加,最终引起左心房心肌纤维僵硬,房腔扩大以及功能障碍。 研究[4]显示:冠心病的发病率在高血压患者中明显增高,其发病率为正常健康人群的3~4倍。一方面冠状动脉病变导致心肌供血不足,心肌纤维在缺血缺氧状态下加速发生变性以及纤维化,从而恶化心功能;另一方面高血压所致使的微血管病变即可恶化冠状动脉病变,加重其硬化及狭窄程度,使心肌纤维进一步缺血缺氧。左心房结构以及功能的改变与心脏的整体结构以及功能的正常维持有着密切的关系,准确客观地评估左心房早期功能变化对于评估心脏整体结构及功能的受损程度和预测其变化发展趋势有重要的意义。

目前,常规超声心动图检查仍然是最为常用的左心房功能状态评价手段,但只能半定量评估左心房的整体功能,无法定量评估左心房局部心肌节段的功能状态,并且只能在不同时相对心功能进行分析,容易受角度、噪声、邻近组织牵拉效应和心脏位移等因素的影响[5],往往在左心房结构及功能已经发生明显改变时,常规超声心动图才有所反映,因此会造成病情延误。近年来,实时三平面应变率成像技术的出现并应用于左心房功能的定量评价中,因其较高的时间及空间分辨率,且能在同一时相实时显示心脏的三维运动,可同步进行实时定量评价左心房局部以及整体心肌的功能状态,克服了常规超声心动图上述不足,从而能更加准确客观地定量评价高血压患者的左心房功能[6]。本研究结果显示:3组研究对象常规超声心动图参数中反映左心房功能的LAEF以及左心房结构的LAD比较差异均无统计学意义,而3组研究对象实时三平面应变率参数中反应左心房功能的SRa、SRe和SRs比较均出现不同程度的升高或下降,且组间比较差异均有统计学意义,提示即便常规超声心动图参数显示正常范围,高血压患者无论是否伴有冠状动脉狭窄,均可能在左心房结构形态以及左心房整体功能发生异常改变之前,左心房局部心肌节段的应变力已经出现减弱,导致其局部心功能出现减退,而采用实时三平面应变率成像技术能敏感准确地捕捉到这些早期微小的异常改变,可反映出左心房局部功能的障碍。本研究结果显示:反映左心室结构以及整体功能的常规超声心动图参数LVIDd、IVSd、LVPWd、LVEF和E/A值3组间比较差异均无统计学意义,而结合左心房功能在实时三平面应变率参数上的改变,提示高血压患者无论是否伴有冠状动脉狭窄,在左心室的整体结构以及功能发生异常改变之前,其左心房的局部心肌功能即可出现障碍。

左心房的功能作用主要包括以下3个方面:存贮功能、管道功能和辅泵功能。采用实时三平面应变率成像技术对左心房功能进行评价时,分别以SRs、 SRe和SRa进行定量评估。其中SRs出现在左心室收缩期,在应变率曲线上表现为正相波,是由于在肺静脉血流进入以及二尖瓣环移向心尖,致使左心房心肌纤维被动拉伸延长而产生; SRe出现在左心室舒张早期,在应变率曲线上表现为负相波,是由于肺静脉血流经由左心房进入左心室以及二尖瓣环移向房顶,致使左心房心肌纤维得到缩短而产生;SRa出现在左心室舒张晚期,在应变率曲线上表现为负相波,是由于左心房心肌纤维发生主动收缩运动变短而产生[7]。本研结果显示:EH组和EHCHD组患者SRe和SRs均较对照组明显降低,说明高血压患者的左心房管道功能以及存贮功能均出现了不同程度的减退。原因可能是:高血压使心脏的前负荷以及后负荷均增加,增加了左心房做功量,从而增加了左心房心肌的耗氧量,引发心肌变性的同时加速了心肌纤维化进程,使心肌变得僵硬,应变能力下降,致使左心房功能障碍[8]。本研究结果中还显示:EH组和EHCHD组患者SRa均较对照组明显升高,提示高血压患者的左心房主动做功增加,通过增强辅泵功能的做功作用来代偿弥补左心房管道功能以及存贮功能的减退,从而维持整体左心房功能的正常状态。EHCHD组患者SRs和SRe均较EH组进一步降低,提示高血压伴有冠状动脉狭窄时,将加重左心房存贮功能以及管道功能的进一步障碍。原因可能是冠状动脉发生堵塞狭窄时,对心肌的血流灌注下降,导致左心房心肌纤维处于缺血缺氧状态而加重了心肌纤维化以及应变能力下降,进一步加重了左心房功能的障碍[9]。而 EHCHD组患者SRa较EH组进一步升高,从另一角度印证了高血压伴冠状动脉狭窄时,左心房需要较单纯高血压时进一步增强其辅泵功能,以实现因左心房功能受损加重而产生的代偿增加。本研究中,EH组和EHCHD组患者SRe/SRa值均较对照组明显降低,而且EHCHD组患者SRe/SRa值较EH组进一步下降,说明高血压患者左心房局部舒张功能受损下降,而其管道功能的下降通过相对增强辅泵功能进行弥补并维持左房功能的正常[10-12]。EH组和EHCHD组患者Time-SRa均较对照组明显增加,而EHCHD组患者Time-SRa较EH组进一步明显增加,这可能与高血压和冠心病影响心肌的微循环,从而损害左心房心肌的传导性以及舒缩运动的同步性有关[13-14];同时提示高血压患者左心房通过增长管道功能的行使时间来弥补局部功能的受损下降,以此维持左心房功能的稳定正常以及左心室的正常充盈[15-16]。当伴有冠状动脉病变时,上述病变过程将加剧。

综上所述,高血压可导致左心房局部心肌发生功能障碍,当伴发冠状动脉狭窄时该功能障碍程度将进一步加重。采用实时三平面应变率成像技术在早期可敏感客观地发现左心房局部心肌功能的异常变化,为左心房功能的早期定量评估提供了一种简便可靠的全新检查方法,值得在临床上推广应用。

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