中国医科大学学报  2018, Vol. 47 Issue (7): 581-584

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范苗, 任卫东, 宋光, 李颖
FAN Miao, REN Weidong, SONG Guang, LI Ying
三维径向应变评价射血分数保留的心力衰竭患者左心室收缩功能变化
Three-dimensional Radial Strain in Evaluation of Changes in Left Ventricular Myocardial Contractile Function in Heart Failure Patients with Preserved Ejection Fraction
中国医科大学学报, 2018, 47(7): 581-584
Journal of China Medical University, 2018, 47(7): 581-584

文章历史

收稿日期:2017-10-31
网络出版时间:2018-06-28 9:42
三维径向应变评价射血分数保留的心力衰竭患者左心室收缩功能变化
范苗 , 任卫东 , 宋光 , 李颖     
中国医科大学附属盛京医院超声科, 沈阳 110004
摘要目的 应用三维径向应变(GRS)评价射血分数保留的心力衰竭(HFPEF)患者左心室心肌收缩功能的变化情况。方法 采集32例HFPEF患者与32例健康体检者的二维超声心动图、组织多普勒(TDI)与三维斑点追踪(3D-STE)图像,测量并比较左心房收缩末期前后径(LAd)、左心室舒张末期前后径(LVEDd)、室间隔的舒张末期厚度(IVSTd)、左心室后壁的舒张末期厚度(LVPWTd)、二尖瓣口血流的舒张早期峰速(E)和舒张晚期峰速(A)、室间隔及左心室侧壁二尖瓣环处心肌运动速度e'、左心室的舒张末期容积(LVEDV)、收缩末期容积(LVESV)、射血分数(LVEF)和整体径向应变(GRS)间差异。采用Pearson相关分析检验GRS与LVEF间相关性。结果 相较于对照组,HFPEF组患者LAd、IVSTd、LVPWTd、A、E/e'升高,E/A、e'、GRS减低,差异均有统计学意义(P < 0.05)。GRS与LVEF呈正相关。结论 HFPEF患者LVEF未发生明显变化时,左心室整体收缩功能已有减低,可通过GRS定量评价。
关键词心力衰竭    超声心动描记术    左心室功能    径向应变    
Three-dimensional Radial Strain in Evaluation of Changes in Left Ventricular Myocardial Contractile Function in Heart Failure Patients with Preserved Ejection Fraction
Department of Ultrasound, Shengjing Hospital, China Medical University, Shenyang 110004, China
Abstract: Objective To evaluate early changes of myocardial contractile function in heart failure patients with preserved ejection fraction (HFPEF) using three-dimensional global radial strain (GRS). Methods A total of 32 patients with HFPEF and 32 healthy volunteers underwent two-dimensional echocardiography, tissue Doppler imaging, and three-dimensional speckle tracking echocardiography (3D-STE). Assessment parameters included left atrial diameter(LAd), left ventricular end-diastolic diameter(LVEDd), interventricular end-diastolic septal thickness(IVSTd), left ventricular posterior wall end-diastolic thickness(LVPWTd), peak E(E), peak A(A), e' at the interventricular septum and left ventricular lateral wall(e'), left ventricular end-diastolic volume(LVEDV), left ventricular end-systolic volume (LVESV), left ventricular ejection fraction (LVEF), left ventricular global radial strain (GRS). The correlations of GRS with LVEF were analyzed. Results LAd, IVSTd, LVPWTd, A, and E/e' were significantly greater in the HFPEF group than in controls, and E/A, e', and GRS were significantly reduced in the HFPEF group(both P < 0.05). There was a positive correlation between GRS and LVEF. Conclusion Left ventricular myocardial contractile function decreased before LVEF changed, and was detected with 3D-STE with GRS.

在所有的慢性心力衰竭患者中,大约40%~70%患者左心室的射血分数可处于正常水平,甚至约25%的急性左心衰竭、肺水肿患者射血分数也维持正常,欧洲心脏病年会(european society of cardiology,ESC)在2008年的心力衰竭指南将其命名为射血分数保留的心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction,HFPEF)。超声心动图因其简便、非侵入的特性,成为影像学检查中诊断心力衰竭的首选方式,并在临床工作中广泛应用。三维斑点追踪技术(three-dimensional speckle tracking echocardiography,3D-STE)通过建立容积数据在3个空间维度准确评估心肌应变,从而更快、更全面地评价心肌功能,并已经逐渐获得认可[1]。本研究应用整体径向应变(global radial strain,GRS)对HFPEF患者左心室心肌径向运动早期变化进行定量评估,旨为HFPEF患者左心室收缩功能受损提供依据。

1 材料与方法 1.1 一般资料

收集2016年8月至2017年9月就诊于我院的HFPEF患者32例,其中男14例,女18例,年龄26~91岁,平均(59.66±17.57)岁,体质量指数(body mass index,BMI)(23.98 ± 3.21)kg/m2,体表面积(1.72 ± 0.22)m2;收集32例身高、体质量与性别匹配的健康体检者作为对照组,年龄18~69岁,平均(44.4±13.3)岁,BMI(21.84 ± 2.27)kg/m2;体表面积(1.69 ± 0.17)m2。HFPEF组入选标准参照ESC指南[2]:(1)存在充血性心力衰竭的体征或症状;(2)左心室收缩功能正常或轻度异常:左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF) > 50%,左心室舒末容积指数 < 97 mL/m2;(3)左心室舒张功能减低:二尖瓣口血流舒张早期峰速(E)/舒张早期二尖瓣环心肌运动速度(e’) > 15,若15 > E/e’ > 8,还需包括二尖瓣血流频谱或肺静脉血流频谱、左心室质量指数及左心房容积指数、心电图等实验室检查中任1项提示左心室舒张功能异常。排除标准:(1)原发性肺动脉高压;(2)严重肺疾病;(3)不稳定的冠状动脉疾病,急性冠状动脉综合征;(4)先天性心脏病;(5)持续性心律失常;(6)心瓣膜病,心瓣膜手术后,严重心瓣膜钙化;(7)严重肾脏疾病;(8)严重肝脏疾病;(9)起搏器术后;(10)心包疾病。

1.2 仪器与方法

采用GE vivid E9彩色多普勒超声诊断仪,M5S-D探头(2~5 MHz),4V-D探头(1.7~3.5 MHz)。嘱所有受检者平静呼吸,连接心电图后采取左侧卧位,应用M5S-D探头采集二维图像,测量左心房的收缩末期前后径(left atrium diameter,LAd)、左心室舒张末期前后径(left ventricular diameter at end-diastole,LVEDd)、舒张末期的室间隔厚度(interventricular septal thickness at end-diastole,IVSTd)及左心室后壁厚度(left vencular posterior wall thickness at end-diastole,LVPWTd),采集二尖瓣血流频谱,记录E和舒张晚期峰速(A)。选择TDI模式,测量室间隔及左心室侧壁侧e’。应用4V-D探头4D模式,同步显示标准心尖两腔心、三腔及四腔心切面,设置拼接6个心动周期后嘱受检者屏气,进入全容积模式,调节帧频≥33.6 fps,录制3个以上连续心动周期的完整动态图像。在GE EchoPac PC工作站打开所得数据,于4D Auto LVQ模式下勾画舒张、收缩期心内、外膜,通过追踪感兴趣区心肌的三维运动信息自动计算得出左心室的舒张末期容积(left ventricular volume at end-diastole,LVEDV)、收缩末期容积(left ventricular volume at end-systole,LVESV)及LVEF,绘制GRS曲线。

1.3 统计学分析

应用SPSS 17.0软件进行统计分析,计量资料用x±s表示,2组参数间的比较行独立样本t检验,采用Pearson相关分析检验GRS与LVEF间相关性。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 临床特点的比较

64例研究对象中,相较于对照组,HFPEF组患者年龄、BMI较高(P < 0.05),并且心功能分级较高,其中Ⅱ级6例,Ⅲ级11例,Ⅳ级15例。HFPEF组中患有高血压者23例(71.88%),冠心病17例(53.13%),糖尿病7例(21.88%);研究期间,1例死亡,2例进展成为射血分数减低的心力衰竭(heart failure with reduced ejection fraction,HFREF)。

2.2 超声心动图参数的比较

HFPEF组患者LVEDd、E、LVEDV、LVESV、SV以及LVEF与对照组相比,差异无统计学意义(P > 0.05)。HFPEF组患者左心室舒张功能均有减低,LAd、IVSTd、LVPWTd、A、E/e’较对照组升高,E/A、e’减低;GRS较对照组显著减低(图 1),GRS与LVEF呈正相关(r = 0.54),以上差异及相关性均有统计学意义(P < 0.05),见表 1

A, control group; B, HFPEF group. 图 1 左室径向应变曲线图 Fig.1 Left ventricular GRS curves determined using 3D-STE

表 1 超声心动图参数对照表(x±sn = 32) Tab.1 Echocardiography parameters in HFPEF and control groups ((x±s, n = 32)
Group LAd (mm) LVEDd (mm) IVSTd (mm) LVPWTd (mm) E (m/s) A (m/s) E/A e’(IVS/LVLW) (m/s) E/e’ (IVS/LVLW) LVEDV (mL) LVESV (mL) Sv (mL) LVEF (%) GRS (%)
HFPEF 38.94±6.041) 47.66±4.16 10.16±3.091) 9.34±1.521) 0.87±0.29 0.99±0.431) 1.09±0.691) 0.05±0.02/0.05±0.021) 18.68±5.83/16.92±5.381) 98.16±31.26 41.50±16.54 56.59±19.60 58.53±6.42 26.29±13.881)
Control 29.88±3.83 45.69±4.48 7.47±0.67 7.19±0.74 0.91±0.16 0.63±0.11 1.47±0.37 0.12±0.02/0.14±0.03 7.63±1.37/ 6.68±1.31 93.88±21.23 37.41±11.29 53.75±14.48 60.56±5.39 39.37±6.68
1) P < 0.05 vs control group. IVS,interventricular septal;LVLW,left ventricular lateral wall.

3 讨论

BROUWERS等[3]对过去20年发病率的研究发现,HFPEF患者占所有心力衰竭患者的百分比从38%增加到54%,并且随着年龄增长发病率逐渐上升。本研究初步认为老年人发病率较高,另外,HFPEF组BMI值较对照组增高,提示HFPEF患病与肥胖亦有一定关系,与既往研究[4]结果一致;HFPEF组的基础疾病以高血压比例最高,冠状动脉粥样硬化性心脏病、糖尿病次之,说明患者存在上述疾病时,除治疗原发病外还应注意加强保护患者心功能。18例患者左心房增大(56.25%),15例室间隔肥厚(46.88%),14例左心室后壁肥厚(43.75%),说明结合左心房增大和左心室壁增厚2项指标在一定程度上可作为反映左心室舒张功能的间接指标。

随着社会老龄化加重,高血压、糖尿病发病率升高,预计在未来几十年内HFPEF发病率仍会继续上升。通过对心力衰竭大量深入研究[5-6]发现,HFPEF患者的症状不完全由舒张功能障碍引起。而不同学者[7-8]对HFPEF患者的二维斑点追踪研究的结果不尽相同,由于二维斑点追踪忽略了心肌是在三维方向上的运动,形成跨平面失追踪而造成误差,3D-STE不依赖角度,不受平面外运动的影响,只要心肌运动发生于三维扫描容积内,追踪就可以成立。本研究运用3D-STE分析HFPEF患者的室壁运动情况,其中GRS是3D-STE中用以评价室壁短轴方向运动的参数。HAYAT等[9]在对冠状动脉粥样硬化性心脏病患者的研究中表明,GRS可以快速准确评价左心室心肌收缩功能,重复性好,并可用于判断心肌活力及预后。

本研究结果表明,HFPEF患者GRS较对照组减低,分析其原因可能为:(1)HFPEF的组织学特征主要包括心肌肥大,心肌细胞损伤和细胞外基质重构[10]。心衰患者心脏负荷长期增加,心肌所受机械刺激加重,体液因子释放增多,胶原的数量增加和分布异常,引起心肌细胞损伤、纤维化和微血管周围炎症,最终使得心肌运动功能受损。(2)左心室心肌由内层纵向走行、中层环形走形和外层螺旋形走形的肌束缠绕构成,而心肌的径向运动由3层心肌共同参与,任一层心肌受损均可造成径向运动进一步减弱,使得GRS降低,与刘开薇等[11]研究结果一致。另外,HFPEF组LVEDV和LVESV与对照组无统计学差异,提示左心室容量尚未发生显著变化,并且GRS与LVEF呈正相关,因此有理由推断,虽然LVEF尚未减低,但HFPEF患者已有早期心肌收缩功能减弱。

值得注意的是,仅研究期间,HFPEF组研究对象中1例因循环衰竭死亡,2例进展为HFREF而再次入院。国外流行病学研究[12-13]表明,HFPEF患者有着和HFREF患者相似的发病率和死亡率,截至目前,HFREF的生存率已明显提高,但因缺少早期明确诊断和积极有效治疗,HFPEF的生存率仍无明显提高[14],针对HFPEF患者的不良预后,定量风险评估显得尤为重要[15-17]

综上所述,本研究证实GRS省时、敏感、准确,可定量评估HFPEF患者早期左心室心肌收缩运动减低情况,有助于为指导临床在HFPEF患者LVEF尚未减低时保护其心功能提供依据,3D-STE的准确性和可重复性使其拥有广泛的临床前景。

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