心房颤动左心房功能的超声研究进展

申悦竹 杜鑫 蔡衡

(1.天津医科大学研究生院，天津300052； 2.天津医科大学总医院心内科，天津300052)

心房颤动(atrial fibrillation，Af)是目前临床最常见的心律失常之一，其发展结局往往不良，Af的进展中常常伴随左心房(left atrium，LA)结构与功能的改变。探索新的方式来评价LA功能，对于Af患者的病情评估、疗效观察以及预后判断具有重要的意义。目前，超声心动图的多项评估指标已被证实有效可靠，但临床指南尚未采用，可能是由于在技术层面尚未统一评价标准。

1 LA与Af

Af是临床最常见的心律失常类型之一，研究证实Af与卒中、全身栓塞、心力衰竭和全因死亡率相关。血栓栓塞事件是Af的主要并发症，与Af相关的血栓栓子(约89%)被认为主要来自左心耳[1]。目前临床根据Af发作时间及干预治疗推荐Af分类为：阵发性Af，Af发作7 d内自行终止转复窦性心律；持续性Af，Af发作超过7 d或通过药物、复律等干预后转复窦性心律；长程持续性Af，Af发作持续时间超过12个月；永久性Af，转复失败或未转复的持续Af[2]。Af患者并非时刻处于Af状态，而Af的发生和发展是持续演变的过程且常伴随LA结构与功能的改变。虽然目前Af治疗指南不包括LA功能的评估，但已有越来越多的证据支持它应用于Af患者的风险评估[1]。

在整个心动周期中，LA主要有三个功能：储存功能是心室收缩期时储存来自肺静脉的血液；输送功能是心室舒张早期被动运输心房血液至心室，即被动泵血阶段；收缩功能是心室舒张晚期，心房主动收缩使心室进一步充盈，即主动泵血阶段。这三种功能都受生理因素的调节，包括影响心室泵血的前负荷和后负荷[3]。当心脏负荷改变时，三种功能相互依存，彼此代偿，这一适应性正是确保左心室(left ventricle，LV)充盈的重要前提[4]。当心脏负荷发生病理性或永久性的改变时，如出现高血压、主动脉狭窄和心律失常等因素时，LA功能的适应性改变会出现失代偿。

在Af患者中当LA功能发生失代偿时，相应的LV充盈量与输出量的减少，导致LA压力升高，出现LA扩张和心肌重构，病程较长时心房壁僵硬度增加，顺应性及充盈能力降低，加重LA结构及功能损害[5]。同时亦导致LA发生电重构，引起心房传导性、兴奋性及自律性改变，并使Af进一步恶化。故指南推荐Af患者评估LA容积[6]。

然而深入研究发现，LA容积增大尚不能完全解释Af的发生和发展，早期Af的发生可能与心房肌内的纤维病变有关，这些纤维病变可形成心房内的折返环路，诱导和延续Af的发生，这也解释了阵发性Af进展为持续性，甚至永久性Af的转变[6-7]。这进一步表明在Af的进展过程中，出现LA扩张之前存在复杂的病理生理变化，使得LA功能评估在早期无LA结构改变的Af患者中，比最大LA容积的评估更具有临床价值[8]。因此，对于早期Af患者，LA功能评估比LA结构评估更具有临床价值[8]。

2 LA的超声评估

超声心动图作为无创、安全的心脏评估工具，具有多功能性、实时成像能力和较高的时空分辨率。越来越多的研究发现Af患者应用超声评价LA功能优于LA结构。

2.1 M型超声

目前临床上常在胸骨旁LV长轴切面上测量左心室收缩末期LA前后径来评价LA的大小。由于LA解剖结构的不对称性，LA前后径并不能真正反映Af患者的LA扩张水平，但鉴于其测量方法简便，常用于初步估测LA结构。

2.2 二维超声

经典的Simpson双平面法是目前临床上基于二维超声评价LA容积的重要方法之一，于心尖四腔心切面及两腔心切面分别测量一个心动周期内LA在不同时相的容积测量指标，主要包括左室收缩末期LA最大容积(LAVmax)、左室舒张末期LA最小容积(LAVmin)、心电图上P波开始时LA收缩期前容积(LAVpreA)，并进一步计算出射血分数(ejection fraction，EF)、被动EF和主动EF等(表1)[9]。

表1 Af患者LA功能与LA容积

2.3 多普勒超声

LA充盈(肺静脉血流)和LA排空(二尖瓣血流)的多普勒波形可用来估计LA相对功能。二尖瓣血流频谱中可见Af患者二尖瓣口的舒张晚期充盈波(A波)消失，而A波的出现并逐渐升高预示LA功能的恢复[10]。肺静脉血流频谱中Af患者心房收缩期负向A波消失，LA压力升高，心室收缩期S波明显降低，舒张期D波增高。但对于Af来说，获得高质量的血流频谱相对困难，故其各项指标评价LA功能较为困难。

2.4 组织多普勒成像

常用的组织多普勒成像(tissue Doppler imaging，TDI)技术为脉冲组织多普勒或彩色组织多普勒。取样线置于心尖四腔心切面在二尖瓣环室间隔侧获得二尖瓣环在心脏长轴方向的运动曲线[11]。

因为A波峰值与左心房射血分数(left atrium ejection fraction,LAEF)相关性高，准确性不受LV负荷及房室压差的影响，常用于LA功能的评估，提出了超声心动图同步心电图上P波的起始时间至组织多普勒追踪A波波峰的时间(the time from the onset of the P-wave to the peak A’-wave on the tissue Doppler imaging，PA-TDI)，代表LA从电激活到机械激活之间的持续时间，反映了LA的总激活时间，是LA纤维化和LA心肌重构的标志[12]。Af患者相较于正常人群，PA-TDI出现明显延长，这表明其LA发生心肌纤维化与功能受损，被证实为新发Af及射频消融或电复律后Af复发的独立预测指标[13-16]。研究进一步发现在发生卒中的Af患者中，PA-TDI出现了显著延长，并证实了PA-TDI为除CHA2DS2-VASc评分外又一独立预测Af卒中的标志，PA-TDI每增加10 ms，Af患者卒中风险增加8%(95%CI1.02～1.15，P=0.012)[17]，表明Af患者LA功能受损与其卒中也存在着一定关联[17-19]。PA-TDI指标的提出至今，由于其操作的简单、快速、可靠，被越来越多的研究应用于Af患者的评估，相关研究发现与保持窦性心律的患者相比，新发Af的PA-TDI时间更长[(172±25)ms vs(150±20)ms][14]，但目前尚缺乏大样本、长时间的随访数据来进一步验证，这也表明在PA-TDI从科研走入临床实际应用仍需大型研究进一步完善，但其对于Af患者LA功能评估的价值是值得肯定的[20]。

由于Af患者并非时时处于窦性心律状态，心电图对于P波和窦性心律的要求限制了PA-TDI在Af中对于左心功能评估的广泛应用，并且该技术存在角度依赖性以及受心脏运动的影响，组织多普勒速度可能会出现误差[9]，但是PA-TDI在预测新发Af和射频导管消融术成功方面的价值已被证实，增强了非侵入性超声心动图技术在评估LA功能的可行性[21]。

近些年，反贪调查和公安、国安机关的侦查工作相比，在技术层面的差距非常之大，制约了反贪工作的效率和权威。由此，强化调查领域的技术支持成为重点工作。可以预见的是，在不久的将来，职务犯罪调查将会围绕高新技术进行调查模式的重构。在这个意义上，技术发展的必然性与社会发展的必然性出现了重合，逐步形成了技术的社会化机制。作为调查主体的调查人员却未能与科学技术一样被列为重点建设的目标，也就意味着人文技术调查地位的衰弱。实际上，暗藏在调查中的技术路径选择之争已经初露端倪，并已存在于感官的社会构建之中。但这样的路径之争并非现实的社会构建，作为两种重心不同的调查技术路径选择，至少在理论上值得分析。

2.5 应变及应变率成像

2.5.1 应变及应变率

应变及应变率分别代表心肌形变的大小和形变速率，它们可使用TDI或斑点追踪成像技术(speckle tracking echocardiography，STE)来评估心肌整体及局部功能[22]。这两项指标以前较多应用于心室肌评估，近年来逐渐用于心房功能评价，特别是心房纵向应变的评估是分析Af节律下LA功能的良好参数。新的EACVI/EHRA专家共识指出评估Af患者二维STE和LA应变是极具前景的指标[23-24]。Kuppahally等[25]已证实钆造影剂延迟增强心脏磁共振成像测定的LA纤维化程度与LA应变之间存在着负相关，表明应变在评估LA纤维化程度上对于Af患者LA功能评价具有较好的敏感性。

2.5.2 二维STE

二维STE是目前评估应变及应变率最常用的技术，它一般在心尖四腔心切面及两腔心切面分析，将左房壁分为12个节段，根据划分时期(心室周期或心房周期)的不同，LA应变参数也不同。心房周期下，第一个负峰应变表示LA收缩功能，正峰应变对应于输送功能，两个峰值的和表示储备功能。目前研究常用心室分期，分为LV收缩期、LV舒张早期及LA收缩期，这三个时期的应变及应变率分别反映了LA的储备、输送及收缩功能[9]。Af患者需连续5次测量取平均值，通过软件计算给出每一节段的纵向应变曲线以及反映LA功能病理生理学的总平均曲线。

正常人群中还有LA收缩峰值应变(peak atrial contraction strain，PACS)和LA纵向峰值应变(peak atrial longitudinal strain，PALS)两个参数，但在Af患者中PACS消失，证明了由于LA结构的重构导致LA收缩功能的下降，也是Af病程发展的损害之一(图1)，在580例无房性心律失常史的成人中应用二维STE评估研究，发现新发Af患者有较低的LA主动EF(16%±5%vs 28%±8%，P<0.001)和LA收缩时较低的LA应变率(-0.9%±0.2%vs -1.4%±0.5%，P<0.001)，以及较大的LA容积指数[(59±12)mL/m2vs (46±16)mL/m2，P<0.001]，多因素logistic回归分析显示STE评估的LA主动EF是新发Af的独立预测因子[26]。

图1 健康受试者LA应变曲线(左)[27]和Af患者LA应变曲线(右)

2.5.3 三维STE

由于三维空间下能更客观、准确、完整地追踪心肌的运动轨迹，三维STE技术逐渐兴起。通过三维STE获取心脏容积-时间曲线，反映LA在不同心动周期LA容积的动态变化，从而计算出LA节段及整体的应变率、旋转和扭转等参数，能更准确地评估LA容积及功能变化，并且能评估LA心内膜面积应变，三维STE测量的心房收缩期前的LA心内膜最大应变具有很高的准确性，与通过测量LA容积评估的LAEF和主动EF相比更为准确[31]。对于Af患者，在应用三维STE评估阵发性Af患者LA功能研究中发现，阵发性Af患者存在LA非同步化和传导延迟[32]。同时三维STE可评估LA电-机械活动和LA解剖结构，比较二者之间的差异，有助于Af病理生理学机制的研究，并且在预测消融后Af复发具有明显优势[32]。研究结果显示LA容积指数、整体峰值应变和时间-峰值标准差是高血压患者发生阵发性Af的独立危险因素，证明阵发性Af的发生与LA顺应性降低、电-机械分离以及LA几何形变有关[33]。由于空间分辨率及时间分辨率需求较高，Af患者在Af发作时LA收缩不规律较难获取准确数据，故而虽提出此评估标准，但较二维STE而言应用率低，在临床上应用受限[34]。

2.6 实时三维超声

实时三维超声是基于矩阵型探头扫描和微电子处理技术，实时直观地显示心脏的三维解剖结构，它可在一定程度上弥补二维下对心脏结构检测的限制，目前在LV评估上应用广泛，近年来也逐渐应用至心房评估上[35]。与二维下应用Simpson双平面法评估LA容积相比，它弥补了二维下应用双平面体积方法计算产生缩短而造成的误差，将其与心脏磁共振成像比较，发现实时三维超声心动图成像更为精确，并且结果可重复性更高[36]。但三维超声的图像要求高的成像质量，采集需患者的合作，即在连续的心脏周期中进行三维重建，对于R-R间隔不规则的患者如Af节律中较难进行[37]；其次目前实时三维超声在计算软件上仍是基于LV测量的基础上设计的，由于针对LA测量的缺少，实时三维超声心动图在LA测量与评估上仍有较大的进步空间。

3 展望

对于Af患者LA功能超声评估而言，由于心动周期不稳定，LA和LV功能之间的相互作用使LA功能分析复杂化等原因，传统超声技术如M型超声、二维超声及多普勒超声等存在测量局限性，虽然目前研究通过增加测量心动周期数量，如测量5个心动周期取平均值来弥补心动周期不稳定所带来的误差，但仍旧不能满足目前临床评估LA功能的需求，新的超声评估指标不断出现，如STE技术、PA-TDI和实时三维超声等，给目前LA功能评估带来了新的评估方向。

目前各项研究显示这些新型指标在Af患者LA功能评估上，确实具有各自的优点与价值。PA-TDI是目前无创性评估LA纤维化和LA心肌重构的标志，其在Af患者发生与预后的价值是十分明确的。实时三维超声可弥补二维下对心脏结构检测的限制，具有较高准确性与可重复性，虽然目前缺少大量针对Af患者的研究数据，但其或可成为未来Af评估的研究方向。而评估应变和应变率的STE技术通过非多普勒、角度无关的量化提供了高度可重复的LA形变测量方法，它的定量测量形变能力反映了LA结构改变和心肌纤维化的程度，具有较高的准确性和重现性[34]。STE技术作为目前国际上新兴的重要超声技术，在Af患者评估的临床应用上具有较好的发展前景，可以用来预测Af发生风险，评估LA纤维化程度和LA功能，量化复律或消融治疗后Af复发和卒中风险，或可进一步完善Af评估。3D-STE已在Af的研究中获得良好的结果，不仅可分析LA纵向形变，而且可分析环向、径向和区域心肌的应变。

但新的超声指标也确实存在各自的限制性，目前尚无一种技术可全面评估Af患者LA的功能，PA-TDI对于Af患者窦性心律状态的要求以及角度依赖性。令其在Af患者评估应用中受到限制；实时三维超声对于心脏节律要求的严格性，也成为其在Af患者中应用的阻碍。目前STE技术或更具有前景，虽缺乏更专业应用于LA评估的分析程序和专业的数据采集分析人员，但目前针对LA的STE专业分析软件正在同步开发，相关应变参数的应用也在优化。目前研究的大多数结果是基于少数受试者，并受年龄、性别、LA区域和超声仪器的影响，需大型前瞻性研究和更强有力的临床结果数据来证实其评估能力。

Af患者LA功能超声评估的研究为LA对Af的发生和进展研究提供了新的见解，超声评估仍是预测Af发生、预后及并发症的有效工具。目前对于Af患者LA功能的超声评估仍需进一步研究，以提高目前评估指标的规范性及准确性，并探索新的评估指标。