實時三維超聲心動圖自動定量技術評價肥厚型心肌病患者左心房容積及功能的應用價值

李慕子，李慧，孟紅，李維君，徐路楊，楊善日，王浩，王江濤，段福建

肥厚型心肌?。℉CM）是一種以左心室壁增厚、心肌纖維排列紊亂為特征的遺傳性心血管疾病[1]。由于左心室順應性下降和舒張功能受損，左心房增大、左心房壓升高在HCM 患者中普遍存在，并伴有左心房功能下降[2]。近年來，左心房應變已被證實是高血壓、心力衰竭及心房顫動患者較好的預后生物標志物[3-5]。既往針對于HCM 患者左心房功能的研究中，由于左心房應變的測量方法缺乏標準化，從而導致其參考值存在明顯的異質性[6]。而最近三維超聲心動圖自動定量技術中針對左心房功能定量的軟件包使左心房功能的測量更加標準化及方便快捷，且其準確性及可重復性已得到證實[6]。而應用此軟件評價HCM 患者左心房功能的相關數據不足，因此本研究將應用三維超聲心動圖自動定量技術評價HCM 患者的左心房功能，并與傳統超聲心動圖舒張功能指標進行相關性分析。

1 資料與方法

1.1 研究對象

連續性收集2019 年12 月到2020 年12 月于中國醫學科學院阜外醫院確診的70 例HCM 患者作為研究對象（HCM 組），并選取同期年齡及性別匹配的健康成年人50 例作為對照組。

HCM 組患者入選標準：（1）符合HCM 診斷標準[1]：左心室心肌任何節段室壁厚度≥15 mm，或有明確家族史者厚度≥13 mm，并排除引起心臟負荷增加的其他疾病。根據超聲心動圖檢查時測定的左心室流出道與主動脈峰值壓力階差（LVOTG）≥30 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）定義為梗阻性HCM，安靜及負荷時LVOTG 均＜30 mmHg 定義為非梗阻性HCM；（2）年齡≥18 歲。排除標準：（1）既往行心房顫動射頻消融術；（2）既往行心臟外科手術或酒精消融術；（3）嚴重心律失常；（4）左心室射血分數（LVEF）＜50%；（5）超聲心動圖圖像質量差。

1.2 超聲心動圖采集與分析

使用 Vivid E95 超聲診斷儀（通用電氣醫療，美國），M5S 探頭及4 V 探頭?；颊哂谄届o狀態下左側臥位檢查。應用二維超聲心動圖測量各房室腔內徑，各節段室壁厚度及最大室壁厚度（MWT）。測量舒張早期二尖瓣血流速度峰值（E）、舒張晚期二尖瓣血流速度峰值（A）及LVOTG。組織多普勒測量間隔側（e’sep）及側壁側（e’lat）二尖瓣環舒張早期運動速度峰值。切換4 V 探頭采集連續三個心動周期左心房實時全容積三維圖像。

圖像導入工作站（EchoPAC 113.1.1，通用電氣醫療，美國）進行數據離線分析。通過雙平面Simpson法測量左心室舒張末期容積（LVEDV）、左心室收縮末期容積（LVESV）、LVEF。應變分析獲得左心室整體縱向應變（GLS）及縱向應變達峰時間離散度（PSD）。選擇4D Auto LAQ 功能，定位二尖瓣環中心點位置，系統自動勾畫左心房心內膜輪廓，手動局部調整與心內膜邊界貼合，軟件分析獲得三維左心房容積-時間曲線，獲得左心房最大容積（LAVmax）、左心房最小容積（LAVmin）、左心房收縮前容積（LAVpreA）、左心房總排空分數（LATEF）、儲器期左心房長軸應變（LASr）及圓周應變（LASr_c）、管道期左心房長軸應變（LAScd）及圓周應變（LAScd_c）、收縮期左心房長軸應變（LASct）及圓周應變（LASct_c），見圖1。計算左心房被動排空分數（LAPEF）：LAPEF=（LAVmax -LAVpreA）× 100%/LAVmax；左心房主動排空分數（LAAEF）：LAAEF=（LAVpreA -LAVmin）× 100%/LAVpreA。

圖1 三維超聲心動圖自動定量技術評估肥厚型心肌病患者左心房功能容積-功能曲線

1.3 重復性檢驗

隨機抽取15 例受試者（HCM 組10 例，對照組5 例），由兩名經驗豐富的超聲醫師進行測量，計算觀察者間差異；并由同一觀察者間隔1 個月重復測量數據，計算觀察者內差異。同一觀察者和不同觀察者之間的變異性用組內相關系數（ICC）評估。

1.4 統計學方法

采用SPSS 23.0 軟件進行統計分析。對計量資料進行正態性檢驗，符合正態分布者采用均數±標準差表示，均數比較采用t檢驗，不服從正態分布者采用中位數（P25，P75）表示，均數比較采用Mann-Whitney U 檢驗。計數資料采用例（%）表示，組間比較采用Pearson 卡方檢驗。三維左心房功能參數與二維超聲心動圖及應變參數應用Pearson’s 相關性分析。當r＜0.5 認為相關性較弱，r在0.5～0.7 認為中等相關，r＞0.7 認為相關性強。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 HCM 組與對照組的一般資料比較（表1）

表1 HCM 組與對照組的一般資料比較（）

表1 HCM 組與對照組的一般資料比較（）

注：HCM：肥厚型心肌病。1 mmHg=0.133 kPa

HCM 組與對照組相比，年齡、性別、體表面積、心率、血壓差異均無統計學意義（P均＞0.05）。HCM 組中梗阻性HCM 患者44 例（62.9%），非梗阻性HCM 患者26 例（37.1%）；NYHA 心功能分級Ⅰ級者19 例（27.1%），Ⅱ級者47 例（67.1%），Ⅲ級者4例（5.7%）。

2.2 兩組二維超聲心動圖參數及三維超聲心動圖左心房功能參數比較（表2、表3）

表2 兩組二維超聲心動圖參數比較（）

表2 兩組二維超聲心動圖參數比較（）

注：HCM：肥厚型心肌??；LAD：左心房內徑；IVSD：室間隔厚度；LVEDD：左心室舒張末期內徑；LVPWD：左心室后壁厚度；MWT：最大室壁厚度；LVEDVI：左心室舒張末期容積指數；LVESVI：左心室收縮末期容積指數；LVEF：左心室射血分數；LVOTG：左心室流出道與主動脈峰值壓力階差；E/A：舒張早期二尖瓣血流速度峰值/舒張晚期二尖瓣血流速度峰值；e’sep：間隔側二尖瓣環舒張期運動速度峰值；e’lat：側壁側二尖瓣環舒張期運動速度峰值；GLS：左心室心肌整體縱向應變；PSD：左心室縱向應變達峰時間離散度；E/e’：舒張早期二尖瓣血流速度峰值/二尖瓣環舒張早期運動速度峰值。1 mmHg=0.133 kPa

表3 HCM 組與對照組三維超聲心動圖左心房功能參數比較（）

表3 HCM 組與對照組三維超聲心動圖左心房功能參數比較（）

注：HCM：肥厚型心肌??；LAVmax：左心房最大容積；LAVmin：左心房最小容積；LAVpreA：左心房收縮前容積；LATEF：左心房總排空分數；LASr：儲器期左心房長軸應變；LASr_c：儲器期左心房圓周應變；LAPEF：左心房被動排空分數；LAScd：管道期左心房長軸應變；LAScd_c：管道期左心房圓周應變；LAAEF：左心房主動排空分數；LASct：收縮期左心房長軸應變；LASct_c：收縮期左心房圓周應變

二維超聲心動圖參數中，HCM 組患者左心房內徑、室間隔厚度、左心室后壁厚度、MWT、LVEF、LVOTG、E 與二尖瓣環舒張早期運動速度峰值之比（E/e’）、PSD 均大于對照組，左心室舒張末期內徑徑、左心室舒張末期容積指數（LVEDVI）、左心室收縮末期容積指數（LVESVI）、e’sep、e’lat、GLS絕對值均小于對照組，差異均有統計學意義（P均＜0.05）。左心房功能參數中，HCM 組三維超聲心動圖LAVmax、LAVmin、LAVpreA 均大于對照組，LATEF、LAPEF、LAAEF 均小于對照組（P均＜0.05）。左心房應變參數LASr、、LAScd、LASct、LASr_c、LAScd_c、LASct_c 的絕對值均小于對照組（P均＜0.05）。

2.3 HCM 組三維與二維超聲心動圖左心房功能參數的相關性（表4）

表4 HCM 組三維與二維超聲心動圖左心房功能參數的相關性（r 值）

相關性分析結果表明，LVEDVI、LVESVI 及E/e’與三維超聲心動圖左心房參數均無顯著相關性（P均＞0.05）；MWT 與LASr 具有中等相關性（P＜0.01）。LVEF 與LASr、LASr_c、LAScd 相 關性較弱（P均＜0.05）。GLS 與LAScd 具有中等相關性，與LASr 具有較強相關性（P均＜0.05）。PSD與LASr、LASr_c、LAScd、LASct_c 具有較弱的相關性（P均＜ 0.05）。左心房排空分數與應變參數間，LATEF 與LASr、LASr_c 具有中等相關性，與LAScd、LAScd_c、LASct、LASct_c 具有較弱相關性；LAPEF 與LAScd、LAScd_c 具有較強相關性，與LASr、LASr_c 具有較弱相關性；LAAEF 與LASct、LASct_c、LASr、LASr_c 具有較強相關性（P均＜0.01）。

2.4 LAQ 技術的重復性分析

同一觀察者的差異ICC 如下：LAVmax 0.96，LAVmin 0.98，LAVpreA 0.92，LASr 0.92，LASr_c 0.91，LAScd 0.91，LAScd_c 0.94，LASct 0.87，LASct_c 0.86（P均＜0.001）；不同觀察者間的差異ICC 如下：LAVmax 0.93，LAVmin 0.98，LAVpreA 0.96，LASr 0.88，LASr_c 0.93，LAScd 0.89，LAScd_c 0.88，LASct 0.83，LASct_c 0.80（P均＜0.001）。

3 討論

左心室舒張功能不全在HCM 患者中普遍存在[2，7]，主要認為與心肌肥厚及心肌纖維排列異常造成的結構紊亂相關，包括一系列的病理生理改變，如左心室松弛時間延長，左心室舒張期抽吸力下降，心肌纖維化及心室僵硬度增加，從而導致心絞痛及呼吸困難[8]。HCM 舒張功能不全的病因及機制復雜并受到左心房力學的影響[9]。超聲心動圖是HCM 患者最主要的診斷及監測工具，可以提供左心室收縮及舒張功能的重要信息，從而有助于闡明病理生理學、預測不良結局、監測病情及評估治療反應。既往針對HCM 患者舒張功能的評估推薦采用綜合的方法，包括左心房容積指數，E/e’，肺靜脈心房A波流速及三尖瓣反流峰值流速[10]。最近針對左心房功能的三維自動定量技術軟件證實具有較高準確性及可重復性[6]，因此本研究將應用該新技術評價HCM 患者的左心房功能。

在整個心動周期中，左心房與左心室功能相互依賴從而共同優化調節心排量，其機制包括[11-12]：在收縮期及等容舒張期，作為儲血器接收肺靜脈回流的血液；在舒張早期，作為管道作用被動地將肺靜脈血液轉送至左心室；在舒張晚期，通過主動收縮增加20%～30%的左心室每搏量；在收縮早期發揮吸力作用。在正常受試者中，左心房的儲器功能、管道功能、泵功能分別占左心室每搏量的40%、35%和25%[13]。但在心臟病患者中，左心房每個時期功能占比均會發生改變。在本研究中，HCM 組中LATEF、LAPEF 及LAAEF 均較對照組降低，說明了HCM 舒張功能的下降反映在左心房的每個時期功能中。

左心房不同時期的功能受不同因素的影響。決定左心房儲器期應變的因素包括左心房順應性及松弛性，前負荷以及由左心室縱向縮短及左心室收縮末期容積決定的二尖瓣環下降程度[14]。本研究中，LASr 與GLS 呈正相關，印證了左心房儲器期應變受左心室縱向收縮的影響，并提示了兩者共同發生的不良重構。最近研究顯示LASr 是HCM 患者復合不良終點事件（包括心力衰竭、腦卒中、死亡）的獨立危險因素[15]。該研究認為，LASr 與不良事件發生相關的機制是，在舒張功能不全及LVEF 保留的情況下，低的左心房順應性在前負荷增加時更易導致肺毛細血管楔壓增高，勞力性呼吸困難和心力衰竭[15]。左心房在左心室舒張早期起著管道作用，其主要受左心室順應性的影響[8]。既往研究已經報道了由年齡、高血壓、HCM 導致的左心室順應性降低的人群中左心房管道期應變下降[12-14]。本研究中，LAScd與舒張功能e’sep、e’lat 均具有一定的相關性，印證了管道期的左心房應變與左心室舒張功能關系密切。

決定左心房泵功能的因素包括左心房大小和收縮功能，左心室順應性及左心室舒張末期壓力[14]。既往研究報道了高齡及無癥狀高血壓人群中左心房收縮功能代償性增加[16-17]，在擴張型心肌病及心房顫動患者中，左心房收縮力下降，并且與腦卒中及短暫性腦缺血發作相關[15，18]。既往針對HCM 患者左心房泵功能的研究結果并不一致，包括LASct 下降[19]、正常[20]或增加[21]，可能由于不同研究納入對象的疾病階段不同。在本研究中，反映左心房泵功能的LAAEF、LASct 及LASct_c 均較對照組下降，無代償性增高，可能處于疾病發展后期，且與GLS具有一定的相關性，說明隨著疾病的進展GLS 下降伴隨著左心房收縮功能的下降。

HCM 患者更易發生不良的左心房重構，原因包括左心室壁肥厚及左心室舒張功能障礙導致的充盈壓增加、二尖瓣反流和左心室流出道梗阻[22-24]。本研究中HCM 組左心房容積較對照組大而功能下降，可能已經發生左心房不良重構。Farhad 等[25]報道，即使在基因型陽性而左心室壁厚度正常的臨床前期患者中也存在左心房功能的下降。既往MRI 研究顯示，較正常人群相比，HCM 患者存在大量左心房纖維化[22]，并且左心房纖維化程度與左心室纖維化及左心室功能之間存在顯著相關性，該研究認為左心房纖維化可能繼發于左心室重構及充盈壓的增加，也可能具有獨立的病理機制。對于纖維化后左心房的功能改變特征則需要進一步研究。

HCM 患者的左心房功能明顯減低，對其左心室充盈具有重要意義。實時三維超聲心動圖可以對不同時期左心房功能及應變進行評估，具有較好的可行性及可重復性，具有較高的臨床價值。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突