中国医科大学学报  2020, Vol. 49 Issue (11): 964-968, 972

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郑海宁, 金岩, 付煜玮, 张佳琦, 王辉山, 温朝阳
ZHENG Haining, JIN Yan, FU Yuwei, ZHANG Jiaqi, WANG Huishan, WEN Chaoyang
超声心动图估测急性二尖瓣反流合并左心室舒张功能障碍犬左心房压的准确性
Echocardiographic estimation of left atrial pressure in dogs with acute mitral regurgitation and left ventricular diastolic dysfunction
中国医科大学学报, 2020, 49(11): 964-968, 972
Journal of China Medical University, 2020, 49(11): 964-968, 972

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收稿日期：2020-03-18
网络出版时间：2020-10-28 15:18
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郑海宁, 金岩, 付煜玮, 张佳琦, 王辉山, 温朝阳. 超声心动图估测急性二尖瓣反流合并左心室舒张功能障碍犬左心房压的准确性[J]. 中国医科大学学报, 2020, 49(11): 964-968, 972.
ZHENG Haining, JIN Yan, FU Yuwei, ZHANG Jiaqi, WANG Huishan, WEN Chaoyang. Echocardiographic estimation of left atrial pressure in dogs with acute mitral regurgitation and left ventricular diastolic dysfunction[J]. Journal of China Medical University, 2020, 49(11): 964-968, 972.
超声心动图估测急性二尖瓣反流合并左心室舒张功能障碍犬左心房压的准确性
郑海宁1,2 , 金岩3 , 付煜玮2 , 张佳琦4 , 王辉山3 , 温朝阳1,2     
1. 解放军医学院研究生院, 北京 100853;
2. 北京大学国际医院超声科, 北京 102206;
3. 中国人民解放军北部战区总医院心外科, 沈阳 110016;
4. 中国医学科学院阜外医院超声科, 北京 100037
收稿日期：2020-03-18；网络出版时间：2020-10-28 15:18
基金项目：国家自然科学基金(81771833);北京市自然科学基金(7172209)
作者简介：郑海宁(1983-), 男, 主治医师, 硕士研究生.
通信作者：温朝阳, E-mail:wency301@vip.sina.com.
摘要：目的 评估超声心动图估测急性二尖瓣反流（MR）、MR合并左心室舒张功能障碍（LVDD）犬左心房压（LAP）的能力。方法 选择8只健康成年比格犬，经导管活检钳夹断腱索制作急性MR模型（MR组），然后通过导管将塑料微球悬液缓慢注入冠状动脉窦造成LVDD，制作急性MR合并LVDD模型（MR+LVDD组）。每个模型制作成功后，分别间隔60 min先后2次采集二尖瓣口脉冲多普勒频谱、二尖瓣环组织多普勒频谱，每个模型共16个测量点，用Nagueh公式计算左心房压（LAPECHO），LAPECHO=（1.24×[E/e’]+1.9）。采用导管法测量同一心动周期的左心房压（LAPC）。结果 MR组和MR+LVDD组平均LAPC分别为（13.33±1.78）和（18.77±0.92）mmHg，2组比较差异有统计学意义（P < 0.001），E/e’分别为（10.73±2.14）和（10.44±1.27）mmHg，2组比较差异无统计学意义（P=0.555）。MR组LAPECHO与LAPC呈线性正相关（r=0.881，P < 0.001），MR+LVDD组LAPECHO与LAPC呈线性负相关（r=-0.897，P < 0.001）。分析测得的MR组与MR+LVDD组全部32组数据，LAPECHO与LAPC无线性相关性（r=0.131，P=0.473）；排除MR+LVDD组中E/A>1的10组数据，剩余22组数据中LAPECHO与LAPC则呈正相关（r=0.731，P < 0.001）。结论 超声心动图可以估测急性MR比格犬LAP，对于急性MR合并LVDD的比格犬，超声心动图估测LAP的能力仍有待进一步验证。
关键词：左心室舒张功能障碍    左心房压    组织多普勒    二尖瓣反流    
Echocardiographic estimation of left atrial pressure in dogs with acute mitral regurgitation and left ventricular diastolic dysfunction
ZHENG Haining1,2 , JIN Yan3 , FU Yuwei2 , ZHANG Jiaqi4 , WANG Huishan3 , WEN Chaoyang1,2     
1. Graduate School of the Chinese PLA Medical College, Beijing 100853, China;
2. Department of Ultrasound, Peking University International Hospital, Beijing 102206, China;
3. Department of Cardiology, General Hospital of the Northern Theater Command, Shenyang 110016, China;
4. Department of Ultrasound, Fuwai Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100037, China
Abstract: Objective To evaluate the ability of echocardiography to estimate left atrial pressure(LAP)in beagle dogs with acute mitral regurgitation(MR)and MR combined with left ventricular diastolic dysfunction(LVDD). Methods Eight healthy adult dogs were selected to establish an acute MR model(MR group)and MR combined with LVDD model(MR+LVDD group). After the successful establishment of the two dog models, the pulsed Doppler spectrum of mitral blood flow and the tissue Doppler spectrum of mitral annulus were collected twice at an interval of 60 min, and the LAP curve(LAPC)was recorded synchronously. The LAPECHO was calculated using the Nagueh formula(LAPECHO=1.24×[E/e']+1.9). There were 16 measurement points for each model. Results The LAPC of the MR and MR+LVDD group was 13.33±1.78 mmHg and 18.77±0.92 mmHg, respectively, which was significantly different(P < 0.001). E/e' was 10.73±2.14 and 10.44±1.27, respectively, without a statistically significant difference(P=0.555). There was a linear positive correlation between LAP ECHO and LAPC in the MR group(r=0.881, P < 0.001), and a negative correlation between LAPECHO and LAPC in the MR+LVDD group(r=-0.897, P < 0.001). By analyzing all 32 measurements from the MR and MR+LVDD groups, there was no linear correlation between LAP ECHO and LAPC(r=0.131, P=0.473). After excluding 10 measurements of E/A>1 from the MR+LVDD group, LAPECHO was still positively correlated with LAPC in the remaining 22 measurements with E/A < 1(r=0.731, P < 0.001). Conclusion Echocardiography is able to estimate LAP in dogs with acute MR. For dogs with acute MR combined with LVDD, the ability of echocardiography to estimate LAP remains to be further verified.
Keywords: left ventricular diastolic dysfunction    left atrial pressure    tissue Doppler    mitral regurgitation    

左心房压（left atrial pressure，LAP）为左心室的前负荷，左心功能不全时LAP的变化早于临床症状与体征。LAP监测在心功能的评价中具有重要作用，可为心功能不全患者治疗方案的选择提供重要参考依据[1]。研究[2-4]显示，LAP升高与肺水肿、呼吸窘迫和心脏疾病预后不良相关。然而，LAP测量的金标准为心导管检查，由于其有创性，常规临床应用受限，因而无法满足临床诊疗和随访需要。本研究采用急性二尖瓣反流（mitral regurgitation，MR）、MR合并左心室舒张功能障碍（left ventricular diastolic dysfunction，LVDD）比格犬模型，评价超声心动图估测LAP的可行性。

1 材料与方法 1.1 实验动物

健康成年比格犬8只，由浓浓（北京）生物科技有限公司提供，雌雄各半，犬龄2.1~3.5岁，平均（2.9±0.5）岁；体质量14~22 kg，平均（17.1±2.9）kg。术前适应性喂养7 d。

1.2 实验仪器与材料

迈瑞Resona 7超声诊断仪购自深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司，相控阵心脏探头，探头频率2.5 MHz；BIOPAC多导生理记录仪（MP160）购自美国BIOPAC公司；动物呼吸机（ACM608）购自北京航天长峰股份有限公司；血管内造影导管（4F，RH*5SP0061M）、动脉鞘组（7F，A70N25A）、导丝（GA35183）购自日本泰尔茂医疗产品有限公司；一次性无菌活检钳（JHY-FB-18/12-A）购自南京微创医学科技有限公司；三聚氰胺甲醛树脂微球（平均粒径51.7 μm）购自武汉华科微科科技有限责任公司。三聚氰胺微球悬液配置：200 mg三聚氰胺微球，配100 mL氯化钠注射液，置入超声波震荡仪中摇匀，待用。

1.3 犬急性MR模型（MR组）的制作

参照本课题组之前的实验方法[5-7]。比格犬麻醉成功后仰卧位固定，连接心电图，自右侧股动脉逆行过主动脉瓣将测压导管插入左心室。正中开胸并暴露心脏，切开心包，缝制心包吊床，自左心耳将测压导管插入左心房。分离穿刺左侧颈总动脉，沿导丝将动脉鞘管前端送至二尖瓣腱索附近，送入活检钳，夹断腱索，超声监视下观察8只比格犬MR情况。

模型制作成功标准：超声观察二尖瓣口，出现轻中量反流。MR程度判定标准：以彩色多普勒反流面积/左心房面积×100%计算，< 20%为轻度，20%~ < 40%为中度，≥40%为重度。

1.4 犬急性MR合并LVDD模型（MR+LVDD组）的制作

8只比格犬MR模型制作成功后，后撤动脉鞘管使其前端进入主动脉窦内，经动脉鞘管间歇多次注入三聚氰胺微球悬液，三聚氰胺微球流入冠状动脉，造成冠状动脉小分支微栓塞。

模型制作成功标准：左心室舒张末压升高≥5 mmHg，定义为诱发急性缺血性LVDD模型制备成功。

1.5 相关参数的测量与计算

急性MR模型（MR组）、急性MR合并LVDD模型（MR+LVDD组）建模成功后，分别观察20 min至左心室、左心房血流动力学相对稳定，对每只比格犬进行超声心动图检查，60 min后重复1次超声心动图检查，每个模型共16个测量点，2组共采集到32组数据。

超声心动图测量方法：根据美国超声心动图学会指南建议[8]，经胸骨旁左心室长轴切面测量左心房内径（LA）和主动脉内径（AO）。经心尖四腔心切面采集二尖瓣血流脉冲多普勒频谱，测量舒张早期峰值流速（E）和舒张晚期峰值流速（A）（图 1A）。组织多普勒模式下采集二尖瓣环间隔和外侧壁舒张早期速度（e’）和舒张晚期速度（a’）（图 1B、1C），所有超声心动图测量均量取3个心动周期，取均值。计算E/A和E/e’的比值。利用Nagueh公式计算左心房压（LAPECHO）[9]：LAPECHO= 1.24×[E/e’]+1.9。

A, mitral inflow velocities; B, tissue Doppler velocity at the medial mitral annulus; C, tissue Doppler velocity at the lateral mitral annulus; D, pressure recordings obtained during left heart catheterization with simultaneous electrocardiographic recording. 图 1 超声心动图和血流动力学参数测量 Fig.1 Measurement of echocardiographic and hemodynamic parameters
图选项

采用导管法测量左心房压（LAPc）：实验过程中生理仪全程同步记录左心室、左心房压力曲线，通过左心房压力曲线测量平均LAP（图 1 D）。

临床工作中，采用平均LAP作为左心房压力的评价指标。本研究以导管法测量的平均左心房压（LAPC）作为“金标准”，验证超声法测算左心房压（LAPECHO）的准确性。

1.6 统计学分析

采用SPSS 25.0软件进行分析。计量资料采用x±s表示，LAPC、LAPECHO的比较采用配对t检验，LAPC与LAPECHO的相关性分析采用Pearson相关分析。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 模型制作

8只比格犬急性MR模型均构建成功，其中中度MR 5只，轻度MR 3只。

8只比格犬MR合并LVDD模型均构建成功。向左冠状动脉窦内缓慢推注三聚氰胺甲醛树脂微球悬液，该过程平均耗时约90 min，其中2只犬推注4次，3只推注5次，3只推注6次。比格犬左心室舒张末压升高均 > 5 mmHg。无比格犬因室颤、心电机械分离等原因死亡，建模前后无E、A波融合和e’、a’波融合。

2.2 LAP、LA及E/e’

MR+LVDD组与MR组比较，LA增大，LA与AO比值（LA/AO）升高，LAPC升高，2组比较，LA、LA/AO、LAPC的差异均有统计学意义（均P < 0.001），E/e’、LAPECHO的差异无统计学意义（P = 0.555）。见表 1。

表 1 血流动力学参数和超声心动图测值 Tab.1 Hemodynamic and echocardiographic parameters
Parameter MR group（n = 8） MR+LVDD group（n = 8） P
HR（beats/min） 116±6 132±5 < 0.001
LAPC（mmHg） 13.33±1.78 18.77±0.92 < 0.001
LA（mm） 24.20±2.26 27.08±2.04 < 0.001
LA/AO 1.03±0.09 1.16±0.11 < 0.001
E（cm/s） 57.89±17.38 48.32±8.97 0.018
A（cm/s） 41.78±6.17 34.43±9.33 0.045
E/A 1.40±0.43 1.55±0.60 0.310
e’（cm/s） 5.54±1.63 4.77±1.33 0.002
E/e’ 10.73±2.14 10.44±1.27 0.555
LAPECHO（mmHg） 15.21±2.65 14.84±1.58 0.555
HR，heart rate；LAPC，mean left atrial pressure measured by catheterization；LA，diameter of left atrium；LA/AO，diameter ratio of left atrium to aorta；E，early diastolic velocity of mitral valve；A，late diastolic velocity of mitral valve；e’，Doppler velocity of mitral annulus；LAPECHO，left atrial pressure calculated by echocardiography.
表选项

MR组和MR+LVDD组模型构建成功后80 min，LAPC较MR组、MR+LVDD组模型构建成功后20 min均升高，差异有统计学意义（P = 0.018，P = 0.002）。MR组模型构建成功后80 min，LAPECHO较MR组模型构建成功后20 min升高，差异有统计学意义（P = 0.022）；MR+LVDD组模型构建成功后80 min，LAPECHO较MR+LVDD组模型构建成功后20 min降低，差异有统计学意义（P < 0.001）。见图 2。

LAP, left atrial pressure. *P < 0.05 vs MR-20 min; #P < 0.05 vs MR+LVDD-20 min. 图 2 LAPECHO与LAPC的变化 Fig.2 Left atrial pressure measured by catheterization and echocardiography
图选项

2.3 舒张早期峰值流速（E）与舒张晚期峰值流速（A）比值

MR组：16次超声心动图测量中，7只犬前后14次测量E/A均 > 1，1只犬前后2次测量E/A < 1。MR+LVDD组：16次超声心动图测量中，7只犬第1次测量E/A > 1，3只犬第2次测量E/A > 1，4只犬第2次测量E/A < 1，1只犬前后2次测量E/A < 1。

2.4 LAPECHO与LAPC的相关性

MR组：LAPECHO与LAPC呈线性正相关（r = 0.881，P < 0.001）（图 3A）。MR+LVDD组：LAPECHO与LAPC呈线性负相关（r = -0.897，P < 0.001）（图 3B），且LAPECHO显著小于LAPC（图 2）。分析MR组与MR+LVDD组全体32组数据，LAPECHO与LAPC无线性相关（r = 0.131，P = 0.473）（图 3C），排除MR+LVDD组中E/A > 1的10组数据，剩余22组E/A < 1的数据中，LAPECHO与LAPC呈正相关（r = 0.731，P < 0.001）（图 3D）。

A, correlation between LAPECHO and LAPC in the acute mitral regurgitation model; B, correlation between LAPECHO and LAPC in the acute mitral regurgitation combined with left ventricular diastolic dysfunction model; C, correlation between LAPECHO and LAPC in all the 32 data; D, correlation between LAPECHO and LAPC excluding 10 measurements of E/a > 1 in the acute mitral regurgitation combined with left ventricular diastolic dysfunction model. 图 3 LAPECHO与LAPC的相关性 Fig.3 Correlation between LAPECHO and LAPC
图选项

3 讨论

通过超声心动图测量的E/e’估算LAP，可以避免经导管直接测量或根据肺毛细血管楔压估计LAP带来的有创风险[10]，为临床提供简便可行的指标。E/e’评价LAP的准确性及其在预后评估中的价值在缺血性心脏病患者中已被证实[10-11]。然而，该方法尚未在急性LVDD合并MR患者中得到广泛验证。

在心脏功能正常的健康人中，二尖瓣环向心底的纵向运动（e’）会引起左心室充盈，在LVDD的患者中，LAP增加，e’减低。因此，E/e’可以用来评价LAP[12]。在心肌功能出现异常的情况下，E/e’可以反映LAP的变化。本研究发现，急性MR建模后，LAPECHO与LAPC相关性好，提示急性MR时E/e’可用来估测LAP，与以往的研究[13]一致。说明对于心肌功能无异常、单纯急性MR致LAP增高的患者，E/e’可以估测LAP。在急性MR合并LVDD模型建立初期，由于局部缺血损伤，心肌重构，心肌组织发生剧烈变化，e’差异性较大[14]，LAP明显升高，基于E/e’测量的LAPECHO与LAPC的相关性可能随之改变。E/A < 1被认为是评价舒张功能减退的标准之一。本研究发现，左心室舒张功能减退且E/A < 1时，LAPECHO与LAPC存在线性关系；左心室舒张功能减退但E/A > 1时，即出现舒张功能受损的二尖瓣血流频谱（E、A）假性正常化时，LAPECHO与LAPC相关性差。同时本研究发现，在急性MR合并LVDD模型建立后20 min，仅1只急性MR建模后E/A < 1的犬E/A仍 < 1，其余7只犬E/A均 > 1，急性MR合并LVDD模型建立后80 min，E/A > 1的7只犬中3只犬仍E/A > 1，需引起临床重视。

本研究的优点在于在超声检查的同时监测LAP，克服了临床和既往研究中两参数非同时测量的问题，验证了比格犬发生急性MR后LAPECHO与LAPC相关良好。相比于介入法，超声引导下构建急性MR合并LVDD模型无辐射[15]，简便可靠。经过前期研究的经验积累，优化微球推注速度和推注间隔时间，未出现由于室颤、血流动力学不稳造成犬死亡、建模失败等。本研究的局限性在于实验犬的数量少，使用了急性MR合并急性LVDD的实验模型，与临床实际情况有所不同。慢性MR可导致左心室肥大、收缩力减低、心肌僵硬和舒张功能改变；急性LVDD会影响左心室壁肌纤维的松弛，进而影响舒张早期二尖瓣环速度（e’）；这些都可能影响LAPECHO与LAPC之间的关系[13, 16]。同时，在取样容积放置不准确、二尖瓣环扩张、二尖瓣环钙化、严重MR、心动过速、房颤和节段性室壁运动异常等的情况下，组织多普勒测量的e’的准确性受限[17]。

综上所述，超声心动图估测急性MR比格犬LAP可靠，在急性MR合并LVDD早期，超声心动图估测LAP的能力仍有待进一步验证。

参考文献
[1]
CALVERT CA, PICKUS CW, JACOBS GJ, et al. Signalment, survival, and prognostic factors in Doberman pinschers with end-stage cardiomyopathy[J]. J Vet Intern Med, 1997, 11(6): 323-326. DOI:10.1111/j.1939-1676.1997.tb00474.x
[2]
DRAKE RE, DOURSOUT MF. Pulmonary edema and elevated left atrial pressure:four hours and beyond[J]. News Physiol Sci, 2002, 17: 223-226. DOI:10.1152/nips.01399.2002
[3]
CHAMARTHY MR, KANDATHIL A, KALVA SP. Pulmonary vascular pathophysiology[J]. Cardiovasc Diagn Ther, 2018, 8(3): 208-213. DOI:10.21037/cdt.2018.01.08
[4]
ROSSI A, DINI FL, AGRICOLA E, et al. Left atrial dilatation in systolic heart failure:a marker of poor prognosis, not just a buffer between the left ventricle and pulmonary circulation[J]. J Echocardiogr, 2018, 16(4): 155-161. DOI:10.1007/s12574-018-0373-9
[5]
孙静, 范春芝, 窦健萍, 等. 二尖瓣反流连续多普勒频谱评价犬左心室松弛时间常数Tau[J]. 中华医学超声杂志(电子版), 2017, 14(1): 67-71.
[6]
孙静, 范春芝, 窦健萍, 等. 超声引导下急性缺血性左室舒张功能障碍并二尖瓣反流犬模型的构建[J]. 武警医学, 2016, 27(9): 906-909.
[7]
WEN C, SUN J, FAN C, et al. Calculation of left ventricular diastolic time constant(TAU)in dogs with mitral regurgitation using continuous-wave Doppler[J]. Ultrasound Med Biol, 2018, 44(8): 1778-1785. DOI:10.1016/j.ultrasmedbio.2018.03.023
[8]
LITTLE WC, OH JK. Echocardiographic evaluation of diastolic function can be used to guide clinical care[J]. Circulation, 2009, 120(9): 802-809. DOI:10.1161/CIRCULATIONAHA.109.869602
[9]
NAGUEH SF, MIDDLETON KJ, KOPELEN HA, et al. Doppler tissue imaging:a noninvasive technique for evaluation of left ventricular relaxation and estimation of filling pressures[J]. J Am Coll Cardiol, 1997, 30(6): 1527-1533. DOI:10.1016/s0735-1097(97)00344-6
[10]
OMMEN SR, NISHIMURA RA, APPLETON CP, et al. Clinical utility of Doppler echocardiography and tissue Doppler imaging in the estimation of left ventricular filling pressures:a comparative simultaneous Doppler-catheterization study[J]. Circulation, 2000, 102(15): 1788-1794. DOI:10.1161/01.cir.102.15.1788
[11]
IWAHASHI N, KIMURA K, KOSUGE M, et al. E/e' two weeks after onset is a powerful predictor of cardiac death and heart failure in patients with a first-time ST elevation acute myocardial infarction[J]. J Am Soc Echocardiogr, 2012, 25(12): 1290-1298. DOI:10.1016/j.echo.2012.09.010
[12]
MITTER SS, SHAH SJ, THOMAS JD. A test in context:E/A and E/e' to assess diastolic dysfunction and LV filling pressure[J]. J Am Coll Cardiol, 2017, 69(11): 1451-1464. DOI:10.1016/j.jacc.2016.12.037
[13]
OYAMA MA, SISSON DD, BULMER BJ, et al. Echocardiographic estimation of mean left atrial pressure in a canine model of acute mitral valve insufficiency[J]. J Vet Intern Med, 2004, 18(5): 667-672. DOI:10.1892/0891-6640(2004)18<667:eeomla>2.0.co;2
[14]
HUYNH QL, KALAM K, IANNACCONE A, et al. Functional and anatomic responses of the left atrium to change in estimated left ventricular filling pressure[J]. J Am Soc Echocardiogr, 2015, 28(12): 1428-1433.e1. DOI:10.1016/j.echo.2015.07.028
[15]
张庆勇, 韩蓓蓓, 王志华, 等. 介入法冠状动脉微血管栓塞所致微血管功能障碍动物模型的建立[J]. 复旦学报(医学版), 2010, 37(4): 450-454.
[16]
BRANZI G, MALFATTO G, VILLANI A, et al. Acute effects of levosimendan on mitral regurgitation and diastolic function in patients with advanced chronic heart failure[J]. J Cardiovasc Med(Hagerstown), 2010, 11(9): 662-668. DOI:10.2459/JCM.0b013e32833832f6
[17]
NAGUEH SF, APPLETON CP, GILLEBERT TC, et al. Recommendations for the evaluation of left ventricular diastolic function by echocardiography[J]. Eur J Echocardiogr, 2009, 10(2): 165-193. DOI:10.1093/ejechocard/jep007