超聲心肌做功技術評價不同病因致左室功能受損的應用進展

范靖東 李 敏 孫 陽

超聲心動圖是心臟疾病首選及重要的篩查方法，其中左室射血分數（left ventricular ejection fraction，LVEF）是評估左室收縮功能的常用參數，但當左室容量負荷或心肌形態結構發生改變時，其診斷靈敏度會下降。應用二維斑點追蹤（twodimensional speckle tracking imaging，2D-STI）技術可獲取左室整體縱向應變（global longitudinal strain，GLS）為主的一系列應變參數，較LVEF能更早發現左室心肌的細微變化。與二維應變參數相比，三維應變參數測量不受空間限制，能提供更準確、客觀的參考。然而，這些常規應變參數的測量方法均具有負荷依賴性［1］，后負荷的增加會導致應變參數降低，可能無法真實反映心肌收縮功能。超聲心肌做功技術是在二維斑點追蹤技術基礎上，結合左室后負荷，利用構建的無創左室壓力-應變環定量評估心肌功能的新方法，克服了負荷依賴性的限制，可更為準確地評估左室整體和局部心肌力學功能。高血壓、冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ㄒ韵潞喎Q冠心?。?、心肌病、糖尿病等通過不同的病因、機制和病理過程均可導致左室收縮功能障礙，甚至發展為慢性心力衰竭。盡早識別左室收縮功能障礙，能有效阻止心力衰竭的發生、發展和惡化，降低其病死率。本文就超聲心肌做功技術評價不同病因致左室功能受損的應用進展進行綜述。

一、超聲心肌做功技術原理及主要參數

1.超聲心肌做功技術原理：了解左室與體循環動脈之間的相互作用是評估左室功能的關鍵因素。生理條件下，心肌收縮提供了將血液從心室排出和在全身循環所消耗的機械能。在此過程中，壓力-容積環（pressure-volume loop，PVL）可作為心臟耗氧量指標，提供有關心肌能量學和功效的信息，并通過侵入性操作了解左室心肌做功情況，但因其有創臨床應用受限。Russell等［2］將斑點追蹤應變分析和無創左室壓力曲線相結合形成左室壓力-應變環（pressure-strain loop，PSL），以應變表示距離，室壁壓力代表力，分析整個心動周期內心肌做功（力×距離）的連續性變化。其中心肌做功參數反映了心動周期內心肌應變和左室壓力變化的所有改變，為評估左室功能提供更全面的信息。超聲心肌做功技術獲取的左室壓曲線由無創的肱動脈袖帶壓推導而來，并根據等容期和射血期的持續時間調整參考左室壓曲線的剖面而生成，與侵入式檢查、MRI［3］、PET等均呈良好的一致性。

2.主要參數：按照歐洲協會心血管影像協會（EACVI）及ASE指南采集標準圖像，導入EchoPAC軟件，輸入血壓，獲得心肌做功相關參數，包括：①整體做功指數（global work index，GWI），指從二尖瓣關閉到二尖瓣開放心肌做功的總和，即PSL面積；②整體有效功（global constructive work，GCW），指有助左室射血的功，即收縮期心肌縮短和等容舒張期心肌延長所做正功；③整體無效功（global wasted work，GWW），指對抗左室射血的功，即收縮期心肌延長和等容舒張期心肌縮短所做負功；④整體做功效率（global work efficiency，GWE），反映機械能在整個心動周期中做功的效率，公式：GWE=GCW/（GCW+GWW）×100%。

二、超聲心肌做功技術評價不同病因致左室功能受損的應用進展

1.高血壓：是心血管事件的獨立危險因素，持續進展會導致心臟后負荷增加，可引起左室重構甚至誘發心力衰竭。Chan等［4］研究發現，高血壓患者（高血壓組）GLS和LVEF與無心血管疾病者（正常對照組）比較差異均無統計學意義；但與正常對照組GWI［（1900±165）mm Hg%］及GCW［（2184±192）mm Hg%］比較，2～3級高血壓組GWI［（2590±435）mm Hg%］及GCW［（3057±403）mm Hg%］均顯著升高（均P＜0.05）；1級高血壓組GWI［（2052±374）mm Hg%］及GCW［（2361±377）mm Hg%］略升高，差異均無統計學意義；推測高血壓患者GWI及GCW升高可能作為一種代償機制來維持左室收縮功能以對抗后負荷的增加。Mansour等［5］研究發現，運動后誘發后負荷異常增高者（收縮壓峰值＞180 mm Hg，1 mm Hg=0.133 kPa）在靜息時GLS和心肌做功參數與運動后未誘發后負荷異常增高者（對照組，收縮壓峰值≤180 mm Hg）相似，但其在峰值運動負荷下GWI、GCW和GWW均隨著收縮壓升高而增加，與對照組比較差異均有統計學意義（均P＜0.05）；當GWW＞96.5 mm Hg%提示預后不佳，此時GLS仍無明顯變化（P=0.49），說明在后負荷異常增高情況下心肌做功參數評價左室力學改變優于GLS。此外，有研究［6］發現，正常血壓者（收縮壓＜120 mm Hg及舒張壓＜80 mm Hg）、高血壓前期者（收縮壓120～140 mm Hg和/或舒張壓80～90 mm Hg）和高血壓者（收縮壓≥140 mm Hg和/或舒張壓≥90 mm Hg）脈壓與GWI、GCW及GWW均呈正相關（均P＜0.001），與GWW均呈負相關（均P＜0.001），表明脈壓是GWI、GWE、GCW和GWW的獨立預測因子。綜上，心肌做功參數克服了負荷依賴性，對預測高血壓患者早期左室心肌功能異常較GLS更加敏感。

2.冠心?。菏怯捎诠跔顒用}不同程度的狹窄或閉塞，導致供血心肌缺血、缺氧甚至壞死，引起左室功能受損。既往研究［7］認為，GLS對心內膜下心肌灌注減少更加敏感；但在非ST段抬高型心肌梗死（non ST-segment elevation myocardial infarction，NSTEMI）中，局部心肌做功參數已被證實較GLS能更敏感地識別急性冠狀動脈閉塞，有利于指導早期介入干預。Lustosa等［8］研究表明，ST段抬高型心肌梗死（ST-segment elevation myocardial infarction，STEMI）左室重塑者GWI、GCW、GWE明顯降低，GWW明顯升高，與未出現左室重塑者比較差異均有統計學意義（均P＜0.001）。另一項研究［9］發現心肌做功參數在評估急性STEMI經皮冠狀動脈介入術后左室功能恢復及急性并發癥方面均優于GLS；其中GCW與LVEF、GLS均呈顯著相關（r=0.58、-0.67，均P＜0.01）。多因素Logistic回歸分析顯示，GCW是STEMI患者左室節段性及整體心肌功能恢復的獨立預測因子［O R=1.17（95%可信區間1.13～1.20）、1.43（95%可信區間1.18～1.68），均P＜0.001］。Borrie等［10］選取20例具有冠狀動脈缺血臨床指標的受試者（誘發性缺血組）和40例無該項指標者（正常對照組），應用超聲心肌做功技術分析兩組負荷前后心肌做功參數變化，研究發現負荷前誘發性缺血組GWI低于正常對照組（P=0.02），GLS比較差異無統計學意義；負荷后，正常對照組GWI較負荷前升高了54%（2296 mm Hg%vs.3523 mm Hg%），GWE保持96%不變；但誘發性缺血組由于局部GWI在缺血受累節段下降，負荷前后GWI變化不明顯（2069 mm Hg%vs.2070 mm Hg%），GWE下降（93%vs.87%，P＜0.05）；受試者工作特征曲線分析顯示，GWI預測心肌缺血的曲線下面積為0.94。初步證實心肌做功參數可應用于負荷超聲心動圖以識別心肌缺血，有助于臨床早期發現疑似冠心病者。

3.心肌?。菏怯刹煌∫蛞鹦氖也贿m當肥厚或擴張，伴有心功能障礙的一組異質性心肌疾病，通常指原發性心肌病，包括肥厚型心肌病、淀粉樣變心肌病、擴張型心肌病等。Galli等［11］研究發現，肥厚型心肌病組GCW較正常對照組明顯下降［（1599±423）mm Hg%vs.（2248±249）mm Hg%，P＜0.001］；在多變量分析中，評估心肺運動試驗的峰值攝氧量下降與GCW密切相關（β=0.65，P=0.007）。心臟MRI證實，GCW也是心肌纖維化唯一的預測因子，當GCW＜1623 mm Hg%時提示預后不良。此后，Hiemstra等［12］研究進一步證實，肥厚型心肌病組GCW、GWE、GWI均降低，GWW則升高，與正常對照組比較差異均有統計學意義（均P＜0.001）。Clemmensen等［13］研究發現，淀粉樣變心肌病組GWI、GWE均較正常對照組明顯下降（均P＜0.001），且以基底段下降更明顯；運動狀態下，淀粉樣變心肌病組GWI較正常對照組明顯降低（P＜0.001），表明淀粉樣變心肌病患者心肌運動儲備能力明顯下降。此外，Clemmensen等［14］研究還發現，GWI在預測淀粉樣變心肌病患者主要心臟不良事件發生方面優于GLS，GWI＜1043 mm Hg%者主要心臟不良事件發生風險高于GWI＞1043 mm Hg%者（HR=2.3，95%可信區間1.2～4.3，P=0.01）。Schrub等［15］對擴張型心肌病患者心肌做功參數與運動耐量之間的關系進行了研究，51例擴張型心肌病患者行心肺運動試驗后，16例患者出現了左室不同步運動（室間隔或心尖擺動）；在多變量分析中，室間隔GWE是運動能力的唯一預測因素（β=0.68，P=0.03）。而擴張型心肌病經治療后，其步行距離與GWI呈正相關［16］。

4.心臟瓣膜?。航陙?，超聲心肌做功技術在評價心臟瓣膜病致左室功能受損中也有新的進展。由于心肌做功參數是基于袖帶壓力計測量而來，在嚴重主動脈瓣狹窄患者中，收縮壓并不能代表左室收縮壓峰值。而GLS由于負荷依賴性，在該類患者左心功能評估方面應用也有限。Jain等［17］使用主動脈平均壓差和收縮壓之和計算嚴重主動脈瓣狹窄患者左室收縮壓峰值，發現有創測量的左室收縮壓與無創測量的左室收縮壓呈高度正相關（r=0.92，P＜0.01）；該研究還發現與術前比較，經導管主動脈瓣植入術后GWI及GCW均顯著降低［（1815.8±441.6）mm Hg%vs.（2102.1±797.4）mm Hg%，P=0.012；（1534.8±385.0）mm Hg%vs.（1856.2±704.6）mm Hg%，P＜0.001］，這可能是由于主動脈瓣狹窄改善后，后負荷、左室做功均降低。近年經導管二尖瓣夾合術已成為新的治療嚴重二尖瓣反流臨床熱點，Papadopoulos等［18］研究發現，基線GCW是經導管二尖瓣夾合術后反映左室逆重構者左室收縮末期容積減小的唯一預測因子，GCW＞846 mm Hg%與左室收縮末期容積減?。?0%密切相關，靈敏度和特異度分別為79%和74%，這對于確定行經導管二尖瓣夾合術患者的臨床療效是非常重要的。然而該研究樣本量較小，后續仍需大量臨床研究的進一步證實。

5.腫瘤心臟?。耗[瘤心臟病學重點關注惡性腫瘤治療期間由化學藥物、靶向生物制劑及放射治療引起的心臟毒性的預防、診療和監測。蒽環類藥物作為臨床常用的抗腫瘤藥，在延長患者生存時間的同時，治療相關毒性所致的心血管疾病患病率也隨之升高，成為腫瘤患者治療后死亡的重要原因之一。GLS是公認的化療致左室功能障礙的早期標志物，較LVEF能更早期預測后續心臟毒性。但GLS具有負荷依賴性，在評估腫瘤化療后早期心肌功能受損方面可能不太準確。Zhan等［19］選取598例接受蒽環類化療的兒童及青少年患者，均僅接受了包括蒽環類藥物在內的典型化療方案，所有患者分別在化療前及第1次化療后1～6個月、6個月～1年、1～2年、2～5年、5～10年及10年以上接受了2～5次超聲心動圖檢查，共計2036份檢查結果；研究發現，化療后各時間段GWI、GCW均下降，與化療前比較差異均有統計學意義（均P＜0.05），GWE保留；且GWI和GCW的變化先于GLS，這可能與化療藥物導致功能性心肌細胞的喪失有關。然而Guan等［20］應用超聲心肌做功技術檢測79例接受不同腫瘤治療方案的乳腺癌患者，研究發現與未接受蒽環類或靶向藥治療者比較，接受蒽環類或靶向藥治療者GWI和GWE在化療T6周期后均發生顯著變化，GLS在T4周期后發生顯著變化，差異均有統計學意義（均P＜0.05），推測GLS在預測血壓變化較小的腫瘤患者心功能方面優于心肌做功參數。分析原因可能為該研究樣本量較小，部分患者在接受化療后出現高血壓，而心肌做功參數是根據施加于應變的左室壓力積分進行計算，應變的減少被平衡所致。

6.糖尿?。何⒀懿∽冏鳛樘悄虿∽畛Ｒ姷牟l癥，當累及心臟時，會導致心肌微循環障礙，出現心肌細胞肥大及纖維化，甚至造成局部或者廣泛性壞死，成為糖尿病患者死亡的主要原因。Liao等［21］研究發現，2型糖尿病組GWI和GWE均降低，GWW升高，與正常對照組比較差異均有統計學意義（均P＜0.05）；且2型糖尿病患者年齡、體質量指數、收縮壓、吸煙史與GWI、GWW和GWE均呈良好的相關性（均P＜0.05）。Huang等［22］進一步研究發現，糖化血紅蛋白A1c與GWI、GCW均獨立相關（β=-0.452、-0.393，均P＜0.05），糖尿病病程與GCW獨立相關（β=-0.298，P＜0.05）。此外，Ikonomidis等［23］將160例2型糖尿病患者按照用藥方式分為胰島素組、胰高血糖素樣肽-1受體激動劑（GLP-1RA）組、鈉-葡萄糖共轉運體-2抑制劑（SGLT-2i）組及GLP-1RA+SGLT-2i聯合組，每組各40例，研究發現與胰島素組和SGLT-2i組比較，GLP-1RA組和GLP-1RA+SGLT-2i聯合組GWI升高更顯著，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。由此可見，超聲心肌做功技術可以更敏感地發現常規超聲心動圖未能檢出的早期糖尿病心肌功能障礙，并對該類患者后期臨床治療用藥等提供有價值的參考依據。

7.其他：超聲心肌做功技術在評價其他疾病致心肌功能受損方面也有較好的應用價值。一項納入1216例新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）患者的前瞻性國際調查［24］顯示，超聲心肌做功技術在檢測COVID-19患者心臟并發癥方面靈敏度較高。此外有報道［25］顯示，部分COVID-19患者初期LVEF和GLS均正常，室壁運動也無異常，但GWI顯著降低；在后續隨訪中又出現GWI明顯上升至接近正常水平，表明GWI可能是COVID-19誘導的急性心肌功能障礙更敏感的指標。Sabatino等［26］研究發現，川崎病患兒GWI降低，當川崎病合并冠狀動脈擴張時，GWI降低更顯著，與健康兒比較差異均有統計學意義（均P＜0.001），說明GWI可能是評估川崎病心肌功能障礙更敏感的指標。Oberhoffer等［27］研究發現，特納綜合征患者GWI升高，且與心率升高呈良好的一致性。肖武平等［28］研究發現，類風濕性關節炎中、高疾病活動度組GWI、GCW均較正常對照組顯著降低（均P＜0.05），說明超聲心肌做功技術能早期反映類風濕性關節炎心功能受損情況。陳慧赟等［29］研究發現，與無嚴重妊娠期并發癥孕婦分娩的早產兒比較，重度子癇前期孕婦分娩的早產兒在出生后24 h內GWE和GCW均降低，出生后48～72 h GWE降低，GWW增加，在出生后14～28 d GWE仍降低，差異均有統計學意義（均P＜0.05），提示重度子癇前期孕婦分娩的新生兒存在持續的亞臨床心肌損傷。

三、總結與展望

超聲心肌做功技術作為一種將后負荷因素納入評估左室整體和局部心肌力學功能的新方法，克服了既往應變參數不能準確反映心肌氧耗的局限，同時也具備操作簡單、重復性強等常規超聲心動圖所具有的獨特優勢。隨著近年對該技術的深入探索，超聲心肌做功技術已被廣泛應用于評價多種疾病，如高血壓、冠心病、心肌病等對左室心肌力學的影響。但該技術目前在臨床的應用也存在一定局限性，如對圖像質量要求較高、存在左室流出道和主動脈瓣壓差時估測左室收縮壓無效、未包括來自動脈硬化等因素所致的后負荷等。盡管如此，超聲心肌做功技術為臨床探究疾病所致心肌力學改變及療效評估等提供了一種新思路，有望為評估心肌功能提供更全面有力的指標，具有廣闊的應用前景。