STI评价射血分数保留性心力衰竭患者左心室扭转运动变化的研究

张 轶，李慎义，陈红天，龙湘党，谢娟娟，伍 媛

（湖南省人民医院超声科，湖南 长沙 410005）

射血分数保留性心力衰竭 （Heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF）是一组存在心力衰竭的临床症状和体征，而左室射血分数（EF）正常或轻度受损（EF≥50%），存在左室舒张功能异常的综合征[1]。随着中国人口老龄化加重，与高血压、冠心病及高龄相关的HFpEF发病率逐年升高，占心力衰竭患者的50%左右[2]，该病死亡率高，预后与EF降低的充血性心力衰竭患者基本一致[3]，引起临床的日益高度重视。

斑点追踪成像 （Speckle tracking imaging，STI）是超声定量定性评价心肌功能的新技术，目前有学者用以评价HFpEF患者的左室长轴、短轴及径向功能[4]及左房功能[5-6]，但对左室扭转运动参数的评估，目前国内外少见报导。扭转运动是左室做功的重要组成部分，近年来常被作为心肌整体和局部功能的评估新指标[7]。本研究旨在应用STI技术评价HF-pEF患者左心室扭转运动特征，为进一步了解HF-pEF心肌功能变化提供一种敏感、准确的方法。

1 资料与方法

1.1 研究对象

2015年6月10日—2017年1月10日在我院诊断为HFpEF的患者63例，其中男20例，女43例，平均年龄（60.44±8.43）岁（49～74 岁），平均心率（71.62±9.95）次/min，均为窦性心率；其中 37 例合并高血压，59例合并冠心病，17例合并糖尿病。诊断标准为患者有心衰症状且常规超声心动图检查显示左室舒张功能受损，但EF值保留（EF≥50%）。排除急性冠脉综合征、明显瓣膜病、先心病、肺疾病、肾脏疾病患者及心律不齐患者。40例年龄与性别匹配的健康志愿者为对照组，男14例，女26例，年龄45～70岁，平均（58.05±7.19）岁，均无高血压、冠心病、糖尿病、先心病及心脏瓣膜病变，常规超声心动图和心电图无明显异常 （受试者一般资料及常规超声测值见表1）。

表1 受试者一般资料及常规超声心动图参数（±s）

表1 受试者一般资料及常规超声心动图参数（±s）

注：LVDD：左室舒张末期内径；LVPW：左室后壁厚度；IVS：室间隔厚度；EF：射血分数；LAVI：左房容积指数；E：二尖瓣口舒张早期峰值流速；E/A：二尖瓣口舒张早期峰值流速与舒张晚期峰值流速比值；E/e'：二尖瓣口舒张早期和血流峰值与组织多普勒二尖瓣环舒张早期峰值速度之比。

年龄（岁） 58.05±7.19 60.44±8.43 1.545 0.217身高（cm） 160.15±7.45 161.11±9.40 0.299 0.586体质量（kg） 61.63±7.28 64.54±8.16 3.391 0.068心率（次/min） 74.43±8.32 71.62±9.95 2.201 0.141 LVDD（mm） 44.40±3.56 45.27±3.40 1.543 0.217 LVPW（mm） 9.87±0.79 11.02±1.11 32.31 0.000 IVS（mm） 10.09±0.83 11.28±1.08 35.39 0.000 EF（%） 64.23±5.53 61.81±7.83 2.889 0.092 LAVI（mL/m2） 26.08±3.48 39.87±7.80 110.649 0.000 E（cm/s） 77.20±13.35 60.63±10.15 50.871 0.000 E/A 1.33±0.14 0.75±0.15 345.878 0.000 E/e' 6.38±0.81 9.56±2.20 76.579 0.000对照组（n=40） HFpEF组（n=63） F值 P值

1.2 仪器和方法

GE Vivid E9彩色多普勒超声诊断仪，M5S探头，频率为1.7～3.3 MHz。受试者处于平静状态、左侧卧位，连接心电图后进行检查。常规超声检查参数包括左室舒张末期内径（LVDD）、左室后壁舒张末期厚度（LVPW）、室间隔厚度（IVS）、射血分数（EF）、左房容积指数 （LAVI）、二尖瓣口舒张早期峰值流速（E）、舒张晚期峰值流速（A）、E/A、二尖瓣口舒张早期和血流峰值与组织多普勒二尖瓣环舒张早期峰值速度之比（E/e'）。

嘱受试者呼气末屏气，存储心律稳定的连续3个心动周期的左室心尖和心底短轴动态图像，心底为平二尖瓣瓣尖水平，心尖为紧贴乳头肌下方水平，并尽可能使心室腔保持圆形。使用STI软件脱机分析收缩期扭转参数：心尖旋转角度峰值（Par）、心底旋转角度峰值（Pbr）、扭转角度峰值（Ptw）、扭转速度峰值（PtwV）、扭转角度达峰时间占收缩期持续时间百分比（TPK%）及舒张期解旋参数：解旋速度峰值（PutwV）、等容舒张期解旋百分比（Iutw%）（图1，2）。

图1 STI分析1例正常对照组心尖旋转角度峰值（Par）示意图，显示为 9.75°。Figure 1.STI analysis of peak apical rotation angle in a normal control group at 9.75°.

图2 STI分析1例HFpEF患者心尖旋转角度峰值示意图，显示为 5.78°。Figure 2.STI analysis of peak apical rotation angle in a HFpEF at 5.78°.

1.3 重复性检验

检查者间重复性检验：由2名资历相同的检查者从受试者中随机抽取30例使用STI软件分析上述参数，变异系数为（7.7±2.5）%；检查者内重复性检验：同一名检查者间隔2周重复3次从受试者中随机抽取30例使用STI软件分析上述参数，变异系数为（7.0±3.8）%。

1.4 统计方法

使用 SPSS（13.0）软件系统分析数据，数值以均值±标准差 （±s）表示'使用方差检验比较组间差异，P＜0.05为有统计学意义。采用直线相关关系分析扭转参数与常规超声指标间的关系。

2 结果

HFpEF组一般资料与正常组无明显差异，常规超声心动图检查显示HFpEF组LVDD、LVSD、EF与正常组相比差异无明显统计学意义 （P＞0.05）。LVPW、IVS、LAVI、E、E/A、E/e'均与对照组有明显统计学差异（P＜0.01）（表2）。 STI分析扭转参数显示，收缩期 Par降低，差异有统计学意义（P＜0.05）；收缩期其他参数Pbr、Ptw、PtwV、TPK%虽然均有所下降，但与对照组差异无明显统计学意义（P＞0.05）。舒张期解旋参数PutwV、Iutw%下降，差异均有明显统计学意义（P＜0.01）。

表2 HFpEF患者与对照组扭转及解旋参数比较（±s）

表2 HFpEF患者与对照组扭转及解旋参数比较（±s）

注：Par：心尖旋转角度峰值；Pbr：心底旋转角度峰值；Ptw：扭转角度峰值；PtwV：扭转速度峰值；TPK%：扭转角度达峰时间百分比；PutwV：解旋速度峰值；Iutw%：等容舒张期解旋百分比。

对照组（n=40） HFpEF（n=63） F值 P值Par（°） 9.20±1.61 8.46±1.90 3.301 0.044 Pbr（°） -6.86±1.90 -6.47±1.56 1.316 0.254 Ptw（°） 16.07±2.85 14.93±3.02 3.223 0.061 PtwV（°/s） 93.25±11.59 89.40±13.19 2.293 0.133 TPK%（%） 87.93±6.61 85.27±9.09 2.637 0.108 PutwV（°/s） 91.33±14.57 76.21±17.04 21.488 0.000 Iutw%（%） 55.14±10.62 41.28±12.92 38.585 0.000

相关分析显示：所有受试者Ptw与EF有明显的相关关系，相关系数为 0.473，而 Pbr、PtwV 和 TPK则与EF无明显相关关系。舒张期解旋参数PutwV、Iutw%与E/A呈正相关关系，相关系数分别为0.717、0.712（图3，4）；而与 LAVI呈负相关关系，相关系数分别为-0.713、-0.753（图5，6）。

图3 相关分析显示PutwV与E/A呈正相关关系。Figure 3.Correlation analysis shows positive correlation between PutwV and E/A.

图4 相关分析显示Iutw%与E/A呈正相关关系。Figure 4.Correlation analysis shows positive correlation between Iutw%and E/A.

图5 相关分析显示PutwV与LAVI呈负相关关系。Figure 5.Correlation analysis shows negative correlation between PutwV and LAVI.

图6 相关分析显示Iutw%与LAVI呈负相关关系。Figure 6.Correlation analysis shows negative correlation between Iutw%and LAVI.

3 讨论

HFpEF的主要病理生理改变是由于钙超载导致左心室主动松弛受损及心肌僵硬度增加，使舒张功能损伤，左心室等容舒张期延长、充盈缓慢、射血阻力增加，舒张末期压增高[8]。所有可以导致左心室主动松弛受损及心肌僵硬度增加的因素均可引发该病，包括高血压、冠状动脉粥样硬化性心脏病、心瓣膜病、心包疾病、糖尿病、心房纤颤、心肌淀粉样变性等。

常规二维超声检查以其无创、简便、准确等优势，在判断左室舒张功能异常方面占有一席之地，评价指标主要包括二尖瓣口舒张早期和晚期峰值血流速度之比（E/A）、二尖瓣口舒张早期和血流峰值与组织多普勒二尖瓣环舒张早期峰值速度之比（E/e'）及LAVI。E/A的变化能反映左心室舒张功能受损的程度，但该指标的测量易受心率、心肌舒缩状态、瓣膜返流等因素的影响。E/e'是目前超声心动图中对左室舒张功能不全具有价值的评估指标之一，不受心脏前后负荷、心率及其他血流动力学因素变化的影响[9]。LAVI是用体表面积校正后的左房容积，消除身高、体质量方面的个体差异，能较准确地反映左室舒张功能不全的程度[10]。

STI技术不依赖角度，能准确评估左房功能、左室长轴及短轴方位功能，能为临床提供新的局部和整体心功能量化指标[11]。有研究表明HFpEF患者尽管左室整体射血功能保存，但收缩期的局部功能已经受损[12]，因此STI分析局部应变和旋转参数变化能更准确的评估左室心肌功能的变化。

HFpEF主要病理改变是心脏舒张功能障碍，此时左室僵硬度增加，左房相应的扩大，功能随之发生改变。国外研究表明左房功能障碍是HFpEF严重程度的标志，且在HFpEF的病理生理过程中起重要作用[13-14]。LAVI的增大与HFpEF患者舒张期解旋参数下降呈相关关系，因此能作为评价左室舒张功能不全程度的指标之一。

收缩期扭转是左室心尖相对心底的沿左室长轴的旋转运动，它的解剖学基础是螺旋状的心肌纤维环[15]。正常人大部分解旋位于等容舒张期，这种解旋与细胞外基质内解旋力的快速释放和已缩短的肌小节恢复原有长度有关[16]，它决定心肌在等容舒张期的松弛性，有助于舒张期血液从左房灌入左室。HFpEF患者舒张期心肌细胞钙离子转运异常，心肌细胞回复原有长度的能力减低，因此解旋的速度减慢、时间延后至等容舒张期以后，即出现Iutw%的降低[17]。本研究显示HFpEF组PutwV下降，Iutw%减少，且与E/A、LAVI有一定相关关系，均因心肌在病理状态下舒张能力下降所致。

本研究的局限性：①没有考虑到患者的服药史，这可能会对结果产生一定的影响，因为一些药物可能会对左室收缩和舒张功能产生影响。②本研究样本量有限，心底的旋转角度以及扭转角度、速度、达峰时间百分比虽然均有所降低，但与正常对照组差异无明显统计学意义，有待于加大样本量做进一步研究。

应用STI分析左室扭转参数的变化，可以敏感的显示左室舒张功能降低，并能确认一些HFpEF患者收缩功能障碍的程度，尽管患者的常规超声检查显示EF在正常范围。收缩期心尖旋转角度对于左室心肌力学的变化敏感，能在EF没有明显减低的情况下就能反映左室功能的改变，可以作为HFpEF患者早期心肌功能诊断指标之一。