心肌分层应变联合压力-应变环评价睡眠呼吸暂停低通气综合征患者左心室功能

吴慧慧，李大建，曹小丽，刘瑞华，仲琳，王丽红*

1.青岛大学附属烟台毓璜顶医院超声医学科，山东 烟台 264001；2.青岛大学附属烟台毓璜顶医院耳鼻喉科，山东 烟台264001；3.青岛大学附属烟台毓璜顶医院心血管内科，山东 烟台 264001；*通信作者 王丽红 wangwangjn168@163.com

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（obstructive sleep apnea hypopnea syndrome，OSAHS）是一种常见的慢性疾病，与高血压、心律失常、糖尿病、卒中等疾病发生、发展密切相关，是心血管疾病发病和死亡的独立危险因素[1]。OSAHS作为一个日益严重的健康问题，影响全球近10亿人[2]，我国患病人数达1.76亿，其中需要积极治疗者超过6 000万[3]。临床表现及射血分数是临床医师评估OSAHS患者心脏功能的重要指标，近年研究发现，在左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）正常的情况下，OSAHS患者已经存在亚临床心肌收缩功能受损[4]。心肌分层应变技术可通过分别追踪心内膜下心肌、中层心肌和心外膜下心肌的斑点运动轨迹定量评估各层心肌组织的应变参数；左心室压力-应变环结合左心室压力与心肌整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）无创定量评价左心室心肌做功，克服了传统心肌功能成像技术的负荷依赖性，有望成为一种心肌能量学的测量方法[5]，并且与有创性心导管检查所得结果具有良好的相关性[6]。本研究拟采用心肌分层应变联合压力-应变环评估LVEF正常的OSAHS心肌收缩功能受损情况，以期为临床早期、准确评价OSAHS左心室心肌功能提供新指标。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性选取2021年1月至—2022年2月于青岛大学附属烟台毓璜顶医院就诊的OSAHS患者89例，诊断标准：①经多导睡眠监测确诊；②既往未进行持续气道正压通气治疗。根据睡眠呼吸暂停指数将OSAHS患者分为轻、中、重度3个亚组。排除标准：非窦性心律，心功能不全[依据《超声心动图评估收缩和舒张功能临床应用指南》[7]制订的标准：LVEF＜52%（男性），LVEF＜53%（女性）]，高血压，冠心病，心肌病，瓣膜性心脏病，慢性阻塞性肺疾病，糖尿病，甲状腺疾病，肝肾功能不全及图像质量欠佳。选取31名健康志愿者作为对照组。本研究经烟台毓璜顶医院伦理委员会批准[烟毓医伦理审（2022-230）]，所有受试者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器 使用GE Vivid E95超声诊断仪，M5Sc-D心脏探头，频率1.4～4.6 MHz，配有EchoPAC工作站。

1.2.2 图像采集 受检者取左侧卧位，保持平静呼吸，同步连接心电图，常规超声测量左心房前后径（left atrial diameter，LAD）、室间隔厚度（interventricular septumat end-diastolic，IVSd）、左心室舒张末期内径；舒张早晚期二尖瓣口峰值流速（E、A），计算E/A值；室间隔侧e'、左心室侧壁侧e'，计算室间隔侧及左心室侧壁侧E/e'；双平面Simpson法测量LVEF。连续采集3个心动周期的左心室心尖四腔、两腔、三腔观动态图，并存储以进行离线分析。

1.2.3 图像分析 图像导入EchoPAC 204版工作站，依次选取存储的动态心尖三腔、四腔及两腔心图像，进入Q分析模式，选择二维应变，将描记点放在两侧二尖瓣瓣环及心尖心内膜处，软件自动追踪心肌运动生成感兴趣区，于舒张末期手动描绘心内膜、心外膜边缘使其与心肌厚度一致，点击确认系统自动生成并计算左心室心内膜下心肌整体纵向应变（endocardial myocardial global longitudinal strain，GLSendo）、中层心肌整体纵向应变（mid-myocardial global longitudinal strain，GLSmid）和心外膜下心肌整体纵向应变（epicardial myocardial global longitudinal strain，GLSepi），计算GLS的跨壁阶差ΔGLS=GLSendo-GLSepi。进入心肌做功计算程序，输入受检者血压后，系统自动获得左心室压力-应变环（left ventricular pressure strain loop，LVPSL）、左心室整体心肌做功指数（global work index，GWI）、心肌有效做功（global constructive work，GCW）、心肌无效做功（global wasted work，GWW）、心肌做功效率（global work efficiency，GWE）等。

1.3 统计学分析 采用SPSS 26.0软件。计量资料符合正态分布且方差齐时以±s表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验；非正态分布的计量资料以M（Q1，Q3）表示，组间比较采用Kruskal-WallisH检验。以GLS作为“金标准”[8]绘制受试者工作特征（ROC）曲线，比较分层应变及心肌做功参数对OSAHS患者心肌收缩功能的诊断效能。采用组内相关系数（ICC）评价观察者间和观察者内多次测量的可信度。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般临床资料及常规超声心动图参数比较 各组间性别、年龄、体重指数、心率、收缩压及舒张压差异均无统计学意义（P＞0.05，表1）。各组间E、A、E/A、室间隔侧及LAD、LVEF比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。中、重度OSAHS组平均E/e'、左心室后壁厚度高于对照组，OSAHS各亚组IVSd高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），但各亚组间差异无统计学意义（P＞0.05）（表2）。

表2 不同程度OSAHS患者及对照组的常规超声心动图指标比较

2.2 心肌分层应变及压力-应变环参数 OSAHS组和对照组GLSendo、GLSmid、GLSepi均存在从内向外依次递减的跨壁梯度（表3）。OSAHS各亚组GLSendo、ΔGLS均低于对照组（P＜0.01）；中度及重度OSAHS组GLSmid、GLSepi明显低于对照组（P＜0.01），轻度组与对照组间GLSmid、GLSepi差异无统计学意义（P＞0.05）。2例中-重度OSAHS患者表现为前壁、侧壁应变明显减低，1例出现心尖部应变减低。OSAHS组GWE、GWI、GCW低于对照组，GWW高于对照组（P＜0.01）；OSAHS各亚组较对照组、重度组较中度组及轻度组、中度组较轻度组GWE、GWI、GCW逐渐减低，GWW逐渐增高（P＜0.01）（图1、2，表3）。

图1 分层应变牛眼图，各组心肌应变由内向外依次递减。对照组（A）牛眼图颜色均一，各层心肌应变均正常；OSAHS轻度组（B）、中度组（C）、重度组（D）应变依次减低，心内膜应变较中层和心外膜减低更明显

图2 左心室压力-应变环各参数对比，对照组（A）和OSAHS轻度组（B）、中度组（C）、重度组（D）间GWE、GWI、GCW逐渐减低，GWW逐渐增高

表3 各组分层应变及压力-应变环参数比较（±s）

表3 各组分层应变及压力-应变环参数比较（±s）

注：GLSendo为左心室心内膜下心肌整体纵向应变，GLSmid为中层心肌整体纵向应变，GLSepi为心外膜下心肌整体纵向应变，ΔGLS为跨壁阶差，GWI为左心室整体心肌做功指数，GCW为心肌有效做功，GWW为心肌无效做功，GWE为心肌做功效率；与对照组比较，aP＜0.01；与轻度组比较，bP＜0.01；与中度组比较，cP＜0.01

项目对照组（n=31）轻度组（n=25）中度组（n=27）重度组（n=37）F值P值GLSendo（%） -22.68±2.03 -21.02±1.65a -16.10±1.53ab -12.65±1.78abc 126.45 ＜0.001＜0.001 GLSepi（%） -17.28±2.01 -17.14±1.33 -12.71±1.41ab -9.86±1.41abc 93.98 ＜0.001 GLSmid（%）-18.91±2.48-18.25±0.91-13.72±1.53ab -11.32±1.90abc 69.27＜0.01 GWI（mmHg%） 1 908±183 1 778±114a 1 520±190ab 1 555±174abc 21.39 ＜0.01 ΔGLS（%）-5.27±1.08-4.02±0.69a -3.39±0.64ab -2.84±0.81abc 30.13＜0.001 GWW（mmHg%） 113±41 168±77a 270±115ab 544±147abc 65.44 ＜0.001 GCW（mmHg%）2 242±167 2 095±167a 1 937±130ab 1 811±181abc 23.83 GWE（%）94.74±2.26 91.74±2.56a 87.50±3.08ab 76.53±5.64abc 77.06＜0.001

2.3 ROC曲线分析 ΔGLS、GWE预测OSAHS患者左心室收缩功能受损的曲线下面积分别为0.929、0.913，当截断值为-4.45%、92.5%时，敏感度分别为91.7%、73.3%，特异度分别为81.8%、95.7%。ΔGLS与GWE联合诊断的曲线下面积最大（0.947），敏感度为86.4%，特异度为79.4%（表4，图3）。

图3 心肌分层应变参数（A）、左心室压力-应变环参数GWI、GCW、GWE（B）、左心室压力应变环参数GWW（C）及2种技术联合（D）诊断OSAHS的ROC曲线

表4 心肌分层应变和左心室压力-应变环参数对OSAHS左心室功能的预测价值

2.4 重复性检验 左心室GLSendo、GLSmid、GLSepi、GWI、GCW、GWW、GWE在观察者内（ICC=0.90、0.91、0.93、0.94、0.91、0.90、0.94）和观察者间（ICC=0.89、0.86、0.91、0.90、0.87、0.92、0.93）的一致性均较好，表明应变数据重复性和可信度较好。

3 讨论

3.1 OSAHS患者的心脏损害 本研究常规超声参数提示中度及重度OSAHS组患者存在左心室室壁增厚、重度OSAHS组患者存在左心室舒张功能受损。Gottlieb等[9]研究认为，间歇性缺氧会引起交感神经兴奋，外周动脉血管收缩，导致心脏后负荷增加。此外，间歇性缺氧还可引起血管平滑肌重塑和肥大，增加心脏耗氧量，加重心肌缺血和缺氧，进而引起心肌代偿性肥厚及左心室舒张功能异常[10]。

3.2 心肌分层应变技术对OSAHS患者心肌功能分析OSAHS各亚组较对照组LVEF无显著差异，而心肌分层应变提示OSAHS患者已发生亚临床心肌收缩功能受损。本研究结果表明，GLS从心内膜层至心外膜层逐层递减，与既往研究[11]结果一致，ΔGLS可能与三层心肌曲率半径不同所致的室壁应力差异有关[12]。与对照组比较，OSAHS患者心内膜应变较低，而中层和心外膜应变无明显减低，提示心内膜应变是检测OSAHS患者心肌亚临床损伤的敏感指标。左心室纵向心肌纤维主要分布在左心室游离壁的心内膜下，处于冠状动脉各支最远端的供血区域，微血管分布数量最多，缺乏侧支循环，且心肌代谢率高，故较中层及心外膜心肌更易受到缺血、缺氧及高室壁剪切力的影响，心肌更易受损[13]。2例中-重度OSAHS患者表现为前壁、侧壁应变明显减低，1例出现心尖部应变减低，原因可能是β1和β2受体在左心室心尖部的密度最高，左心室心尖部受到交感神经支配最弱，中-重度OSAHS患者交感神经兴奋，释放内源性儿茶酚胺，心尖部对儿茶酚胺的刺激更加敏感，进而出现心尖部运动减弱[14]。而OSAHS患者前壁、侧壁应变明显减低的原因尚不明确。

3.3 左心室压力-应变环对OSAHS患者心肌功能的分析 OSAHS组GWI、GCW、GWE减低，GWW增加。而王一洒等[15]在压力-应变环评价糖尿病患者心肌功能的研究中发现病例组与对照组间GWE、GWW无显著差异，与本研究结果不同。本研究病例组和对照组GWI、GCW、GWE、GWW有显著差异的原因可能为：①OSAHS患者中对氧磷酶-1浓度降低，其清除自由基发挥DNA氧化损伤的保护作用降低，促进动脉粥样硬化的形成[16]；②间歇性缺氧引起血小板活化过度，易形成微血栓致冠状动脉狭窄，引起心肌功能受损[17]；③间歇性缺氧影响脂蛋白的代谢及高密度脂蛋白功能障碍，升高低密度脂蛋白水平，导致血管内皮损伤[18]；④IF导致缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）活性增加，进而使细胞核因子κB活性增加，导致血管内中膜厚度增加[19]，内皮素-1亦通过HIF-1α的激活介导间歇性缺氧诱导的炎症性血管重构[20]。以上各因素相互作用引起心肌形变能力下降，心肌做功受损，心肌在等容舒张期伸长受影响，最终导致心肌无效功GWW增加与做功效率GWE降低。

3.4 心肌分层应变联合左心室压力-应变环对OSAHS患者心肌功能的评价 ROC曲线分析显示，分层应变各参数中ΔGLS对OSAHS患者左心室收缩功能损害的校验性能最佳，与兰津等[21]在射血分数保留心力衰竭患者的研究结果相似。压力-应变环参数中GWE是评估OSAHS患者心肌功能变化较敏感的指标，而徐瑞等[22]对LVEF保留的急性心肌梗死患者的研究发现，GWW的预测价值最高，考虑以下可能原因：①急性心肌梗死患者药物和手术治疗对心肌做功参数结果会有影响；②其研究对象中未排除高血压，左心室心肌做功是心肌应变和瞬时左心室压力的乘积，会导致心肌做功参数结果的不同。两种技术联合诊断时，曲线下面积最大为0.947，敏感度为86.4%，特异度为79.4%，为早期临床干预提供参考依据。

3.5 本研究的局限性 ①样本量较小，研究结果尚需大样本研究进一步验证；②分层应变技术基于二维斑点追踪技术，对图像清晰度要求高，且是系统自动将左心室划分为3层，与真实心肌纤维走行可能存在一定差异。

总之，LVEF正常的OSAHS患者存在亚临床的心肌收缩功能受损，且随疾病严重程度增加，其受损程度逐渐加重。ΔGLS和GWE是评价OSAHS患者早期心肌损害的敏感指标，且两种技术联合能提高诊断效能。