二维斑点追踪技术评价维持性血液透析患者左室扭转及同步性的价值

任永凤，陈　飞，郑　慧，王　洲，殷延华，李　健，冯　景， 陆　静

(1.安徽医科大学亳州市人民医院临床学院超声科，安徽 亳州　236800；

2.安徽医科大学第一附属医院超声科，安徽 合肥　230022)



二维斑点追踪技术评价维持性血液透析患者左室扭转及同步性的价值

任永凤1，2，陈飞1，郑慧2，王洲1，殷延华1，李健1，冯景1， 陆静1

(1.安徽医科大学亳州市人民医院临床学院超声科，安徽 亳州236800；

2.安徽医科大学第一附属医院超声科，安徽 合肥230022)

摘要：目的利用二维斑点追踪技术(2D-STI)评价维持性血液透析患者左室心肌扭转运动功能及同步性的变化，探讨其应用价值。方法收集血液净化中心经动静脉内瘘(AVF)行维持性血液透析的晚期肾病患者68例，并根据肺动脉压分级标准([1])进行分组比较，另外选择性别、年龄相匹配的健康志愿者30例为对照组。双平面法测量左室射血分数(LVEF)。应用2DSTI技术分别测量左室短轴基底段扭转角度峰值(Prot-B)、心尖段扭转角度峰值(Prot-A)、整体扭转角度峰值(Ptw-All)、达峰时间(T-Ptw)及左心室同步化指数(TAS-POST)。结果透析各组左室扭转参数与对照组比较Prot-B、Prot-A、Ptw-All减低，差异有统计学意义(P<0.05)。并且随肺动脉压增高左室整体扭转角度逐渐下降，两者呈负相关(r=-0.689，P<0.01)。无肺动脉高压组与对照组比较T-Ptw及TAS-POST差异无统计学意义，而肺动脉压增高各组与对照组及无肺动脉高压组比较T-Ptw及TAS-POST差异有统计学意义(P<0.05)。中重度肺动脉高压(PH)组与对照组、无PH组及轻度PH比较，LVEF明显减低，差异有统计学意义(P<0.05)，而轻度PH组、无PH组与对照组比较LVEF差异无统计学意义。结论维持性血液透析患者左心室心肌扭转及解旋运动功能减低，同步性下降， 2D-STI可以定量的评价左室心肌旋转和扭转的力学改变，为临床提供重要诊断信息。

关键词：斑点追踪；血液透析；左心室；扭转；同步性

慢性肾衰竭和心血管疾病的发生密切相关，而心血管疾病是维持透析患者的常见并发症及主要死亡原因，在所有原因中占34.1%[2]。而肺动脉高压(pulmonary hypertension,PH)是维持性血液透析患者全因死亡、心血管死亡及新发主要心血管事件的独立危险因素[3]。慢性肾衰长期血液透析的患者，其血容量负荷增加，使心脏处于循环高动力状态，易导致肺动脉压力增高，而合并肺动脉高压的透析患者死亡率明显高于不合并肺动脉高压患者[4]。因此长期透析PH患者其左心室功能的评估对其治疗及预后有着重要作用。本文利用二维斑点追踪技术评价维持性血液透析患者左室心肌力学变化，分析血透并肺动脉高压患者左室心肌力学变化及收缩同步性，以及与肺动脉压之间的关系，研究结果显示：维持性血液透析患者左心室心肌扭转及解旋运动功能减低，同步性下降， 二维斑点追踪技术(2D-STI)可以定量的评价左室心肌旋转和扭转的力学改变，为临床提供重要诊断信息。

1资料与方法

1.1研究对象入选我院2014年5月—2015年10月均经前臂动静脉內瘘法行维持性血液透析治疗的晚期肾病患者68例，女36例，男32例，年龄30～74岁，平均(51.13±11)岁，采用金宝或者贝朗主机、醋酸盐透析，所有患者每周接受透析3次，每次持续4～5 h。所有病例均为窦性心律，同时排除透析前有：先天性心脏病、冠心病、心肌病、瓣膜病、阻塞性肺疾病，结缔组织病，原发性肺动脉高压病等可能引起右心室及肺动脉压增高疾病的患者。对照组为年龄相匹配的健康志愿者30例，女16例，男14例，年龄28～66岁，平均(52.87±8.6)岁。

1.2仪器与方法 采用Philips IE33彩色多普勒超声诊断仪,X5-1探头,频率1.0～5.0 MHz,内置QLAB量化分析软件。所有患者在透析后接受一位经验丰富的超声心动图医师经胸超声心动图检查，受检者平静状态下，取左侧卧位，记录同步心电图。

肺动脉收缩压测量方法：于心尖四腔观，采用连续多普勒血流模式，获取三尖瓣口反流速度图。根据简化Bernoulli公式计算得出三尖瓣最大反流压差(PG)=4V2，以下腔静脉内径变化率为依据估测右房压(RAP)，分为5、10、15 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),在无右室流出道梗阻的情况下，肺动脉收缩压(PASP)=PG+RAP。根据肺动脉压分级标准[1]分成：轻度PH组(30 mmHg≤PASP<50 mmHg)、中度PH组(50 mmHg≤PASP<70 mmHg)、重度PH组(PASP≥70 mmHg)。双平面Simpson法LVEF获取方法：被检者左侧卧位获取心尖四腔观、两腔观动态二维图像，尽量清晰显示心内膜，仪器内置双平面Simpson法软件，调取四腔、两腔动态图像，分别冻结图像于舒张末及收缩末期图像，清晰显示心内膜，选择瓣环及心尖内膜，仪器自动描记内膜，包络不理想地方手动微调，软件自动计算出左室舒张末容积、收缩末容积，并自动获取左室射血分数(LVEF)，仪器测量3次取平均值。

2D-STI技术图像获取方法：二维模式调节深度、角度、增益使心内膜清晰显示，并记录连续4个心动周的左室标准短轴二尖瓣口水平、心尖水平(尽量远离乳头肌)的动态图像并存储。

图像分析：常规二维双平面法测量LVEF。调出二维左室短轴动态图像，使用仪器内置QLAB软件，点击进入CMQ界面，显示清晰的心内膜和心外膜感兴趣区将图像冻结于收缩末期，仪器自动包络心内膜边界，对于包络不满意的可以手动微调，图像经过软件自动处理得到随心动周期变化的扭转角度roi曲线图(图1、2)，根据斑点追踪曲线即可得出左室短轴基底段扭转角度峰值(Prot-B)、心尖段扭转角度峰值(Prot-A)、整体扭转角度峰值(Ptw-All)、达峰时间(T-Ptw)，从心尖至心底部观，心尖呈逆时针旋转为正直，心底部呈顺时针旋转为负值，左室扭转角度峰值为心尖的旋转角度峰值与心底的旋转角度峰值的差值。

A.基底段扭转角度曲线图

B.心尖段扭转角度曲线图

图2　扭转角度和肺动脉压分布图

左心室收缩不同步的标准根据Suffoletto等[5]的研究，把左心室同步化指数(TAS-POSTi)>130 ms作为左心室收缩不同步的判断标准，且TAS-POST越大，收缩不同步的程度越大，以左心室每一短轴水平前间隔和后壁的最大收缩期达峰时间之差作为同步化指数(TAS-POST)。

2结果

所有患者临床透析时间为4～60个月，平均(16.28±12.2)个月。所有透析患者血管收缩压(SBP)及血管舒张压(DBP)较对照组增高，SBP差异有统计学意义，透析患者各组之间比较无明显差异。透析各组左室扭转参数与对照组比较Prot-B、Prot-A、Ptw-All减低，差异有统计学意义(P<0.05)。并且随肺动脉压增高透析患者整体扭转功能逐渐下降，呈线性分布，如图2，Pearson相关分析表明，左室整体扭转功能与肺动脉压力呈显著负相关(r=-0.689，P<0.01)。无肺动脉高压组与对照组比较T-Ptw及TAS-POST差异无统计学意义，而肺动脉压增高各组与对照组及无肺动脉高压组比较T-Ptw及TAS-POST差异有统计学意义(P<0.05)。中重度PH组与对照组、无PH组及轻度PH比较，LVEF明显降低，差异有统计学意义(P<0.05)，而轻度PH组、无PH组与对照组比较LVEF差异无统计学意义，研究各组心肌扭转参数比较见表1。

表1　透析各组与对照组心功能参数比较±s)

注：与对照组比较，aP<0.05；与无PH组比较，bP<0.05；与轻度PH组比较，cP<0.05；与中度PH组比较，dP<0.05。

3讨论

随着生活方式的改变及人口老龄化，糖尿病、高血压、高血脂、肥胖等代谢性疾病的肾脏损害日益增多；另一方面，各种感染、免疫介导的原发或继发性肾脏病的发病率和患病率均在逐年增加，血液透析是目前慢性肾病患者肾脏替代治疗的主要手段，生活质量明显改善，但许多患者仍无法长期存活。研究表明，慢性肾衰竭和心血管疾病(cardiovasculardisease，CVD)的发生密切相关[6]，心血管事件被认为是透析患者的主要死亡原因，约占所有死因的50%[7-8]。PH多产生于肾病晚期阶段，肺动脉压的早期干预有利于改善预后。提示预防和及早控制心血管并发症，有助于提高终末期肾病患者生存率。

2D-STI技术是近年来发展起来的一项新的超声心动图定量分析技术，其主要原理是在二维灰阶超声图像基础上，心肌组织细小结构对入射超声波产生一些多方向上的物理现象(包括：散射、反射、干扰等), 形成所称的“回声斑点”。我们知道心肌纤维组成与排列较为特殊，分为纵形肌纤维和环形肌纤维,内外层由螺旋形肌束组成，中层由环形肌束组成，特殊的结构决定了心肌的运动包括纵向、径向、旋转及圆周四个方向的信息。通过实时追踪左室长轴四腔、三腔、两腔，短轴二尖瓣水平、乳头肌水平及心尖水平 16 节段心肌声学斑点，针对感兴趣区心肌范围，仪器软件自动追踪不同像素心肌组织斑点在一帧帧图像中的位置，每一帧位置的变化进行比较，敏感地计算出两点之间的运动轨迹,从而评价局部及整体的心肌功能，定量获取心肌组织运动的各项力学参数[9-10]。经典心肌带理论中，左右心室由同一条心肌带螺旋走形缠绕形成，心内膜和心外膜相互作用，各自运动形成整体平衡的左右心室扭转，这种扭转平衡易受多种因素影响，右心室压力高负荷就是其中一种，从而发生扭转功能的变化，这种变化早于临床表现和传统超声心动图指标，可以早期发现左心功能的变化[11]。对于不同长度及直径的心脏，心尖环和心底环的各自旋转角度可能存在差异，两者呈反方向运动，两者扭转角度绝对值相加及时左室整体扭转角度，因此整体的左心室扭转角度更能反映心脏切向变形能力，是2D-STI技术中评价左心功能较为敏感的指标。左室心肌正常情况基底水平呈顺时针旋转，心尖水平呈逆时针旋转，左室扭转运动是左心室心尖相对于基底的旋转运动。左室扭转运动在射血过程中起着重要作用，一定程度上可反映左室的收缩功能，局部心肌旋转运动的异常也可以影响心脏整体功能。决定心肌旋转的主要因素是心肌纤维的运动角度和缩短程度，并与心内膜和心外膜之间肌节拉紧的变形梯度密切相关。二维斑点追踪显像技术基于高帧频的二维灰阶超声图像，可实时追踪心肌内的回声斑点，能定量测量心脏心肌的旋转和扭转角度，无角度依赖性，是评价左室旋转和扭转运动的一种新方法[12]。被证实与MRI评价心肌功能有很好的相关性[13]。另有研究表明，左室扭转运动受到多种因素的影响，心外膜和心内膜心肌纤维的不同步的病理进程，可能会影响顺时针及逆时针的力量之间的平衡，进而造成心内膜下心肌、心外膜下心肌旋转和扭转发生改变[14]。

本研究结果表明，透析患者左室扭转功能参数Prot-B、Prot-A、Ptw-All较正常人明显减低，差异有统计学意义，并随着肺动脉压增高左室整体扭转角度进行性减低。有研究结果和模型认为，对于不同长度及直径的心脏，心尖环和心底环的各自旋转角度可能有差异，但整体的左心室扭转角度更能反映心脏能力，更适合作为评价左心功能的指标。同时我们还发现中重度PH组与对照组、无PH组及轻度PH比较，LVEF明显减低，差异有统计学意义，而轻度PH组、无PH组与对照组比较LVEF差异无统计学意义。但此时左心室扭转功能明显减低，说明早期未出现肺动脉高压或肺动脉压轻度增高透析患者即使LVEF正常，左室心肌功能已经受损。因此2D-STI技术较常规LVEF评价左室收缩功能更加敏感。

肺动脉高压患者中左心腔的变形及室间隔的矛盾运动会导致左心室节段运动同步性的改变，左室同步性的研究发现，肺动脉压增高各组与对照组及无肺动脉高压组比较左室各节段T-Ptw明显延长，TAS-POST增大，差异有统计学意义(P<0.05)，而肺动脉压正常患者组与对照组比较T-Ptw、TAS-POST无明显差异。有研究认为，肺动脉高压引起的左室失同步运动与异常电生理活动引起的失同步是有区别的，电生理异常导致心肌增厚时间紊乱，引起室壁节段失同步运动[5]。本研究透析患者的左室失同步运动主要表现为室间隔与左室后壁，而不是心脏固有的失同步收缩，因为我们在患者中排除了冠心病或心肌病等左室原发心脏疾病的患者，推测认为与肺动脉压力增高有关。但有报道认为，虽然心肌节段收缩达峰时间被广泛用于量化心肌失同步的评价，但达峰时间却不能够适用于PH引起的室间隔的矛盾运动造成的心肌不同步运动，显然可以解释我们的研究结果左室同步性与肺动脉压没有相关性，只是可以发现左室运动同步性下降。由此可见当肺动脉压力较著时，达峰时间及同步化指数均不能完全反映左室失同步严重情况。

综上，2D-STI技术可以无创定量评价维持性血液透析患者左室心肌力学变化，左室扭转功能随肺动脉压力增高逐渐下降，尤其左室整体扭转角度对于左室功能的评价更有价值，同时心肌运动达峰时间及不同步指数可以定量评价左室不同步运动，但不能完全反映因肺动脉压力增高引起的左室失同步严重程度。

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Left ventricular torsion and synchronicity function in maintenance hemodialysis patients by using 2D-STI

REN Yong-feng1，2，CHEN Fei1, ZHEN Hui2, et al

(1.DepartmentofUltrasound,BozhouPeople’sHospital,Bozhou,Anhui236800,China;2.DepartmentofUltrasound,TheFirstAffiliatedHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei,Anhui230022,China)

Abstract:ObjectiveTo evaluate left ventricular torsion and synchronicity function in maintenance hemodialysis patients by using two-dimentional speckle tracking imaging(2D-STI),and to discuss the application value.Methods The study objects consisted of 68 maintenance hemodialysis patients who were created arteriovenous fistula(AVF) in Blood Purification Centre of Bozhou People’s Hospital, who were assigned in different groups according to the pulmonary artery pressure(PH) group classification standard，and 30 healthy volunteers were chosen as control group. Left ventricular ejection fraction(LVEF) was measured by bi-Simpson’s method in all study objects. Left ventricular short axis basal segment torsion angle peak (Prot-B), apex section torsion angle peak (Prot-A), the overall torsion angle peak (Ptw-All), tmax (T-Ptw) and left ventricular synchronization index (TAS-POST) were measured by 2DSTI.ResultsCompared with control group, Prot-B, Prot-A, Ptw-All decreased in patients of different hemodialysis groups with statistically significant difference(P<0.05). With the severity of PH, Ptw-All decreased progressively.Correlation analysis showed that Ptw-All was negatively correlated with pulmonary arterial pressure (r=-0.689，P<0.01). Compared with control group and no pulmonary hypertension group, Differences in T-Ptw and TAS-POST were not statistically significant between control group and no pulmonary hypertension group, while statistically significant among pulmonary hypertension groups(P<0.05).LVEF decreased significantly in moderate and severe PH group compared with control group,no-PH group and mild PH group(P<0.05). Difference in LVEF was not significant among control group,no-PH group and mild PH group.ConclusionsPulmonary arterial pressure was negatively correlated with myocardia Ptw-All.2D-STI can evaluate left ventricular myocardial torsion function and synchronicity quantitatively, which can provide important diagnostic information.

Key words:speckle tracking imaging(STI);hemodialysis;left ventricle；torsion;synchronicity

(收稿日期：2015-11-17，修回日期：2016-01-23)

doi:10.3969/j.issn.1009-6469.2016.04.050

通信作者：郑慧，女，主任医师，硕士生导师，研究方向：心血管超声诊断，E-mail：zhenhuiayfycsk@163.com