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主动脉瓣狭窄(AS)是老年人群中最常见的心脏瓣膜疾病，其死亡率和发病率较高。据美国心脏病学会(AHA)统计，老年钙化性AS已成为第三大心血管疾病，仅次于冠心病和高血压，20%~30%发生在65岁以上人群，而85岁以上人群发病率更高，达48%~57%[1]。狭窄瓣膜引起左心室后负荷增加，心肌发生向心性肥厚和肺动脉压力增高，逐渐发展，病人出现冠状动脉供血不足，出现心绞痛、呼吸困难和晕厥等症状，甚至出现心力衰竭导致死亡[2-3]。有研究[4]表明，AS病人在很长一段时间内可以无任何症状, 在无症状的病人中，心脏猝死的风险每年低于1%, 然而30%的无症状病人在2年内出现症状。外科主动脉瓣置换术是治疗AS的首选策略，尤其近年来经导管主动脉瓣置入术(TAVI)的发展，已成为AS病人的重要治疗手段[5-6]。干预的时机在无症状的重症AS病人和保留左心室射血分数(LVEF)病人中具有重要的挑战性。有研究[7]认为，左心室收缩功能受损的发展与预后不良有关，左心室收缩功能可作为一个重要的预判指标。目前常规LVEF作为一种评估左心室收缩功能的方法，并不足以评估亚临床的左心室收缩功能障碍, 需要更敏感的方法来全面评估左心室的功能。本研究旨在利用2D-STI技术检测保留LVEF的重度AS病人左心室收缩功能早期变化，并探讨应变指标与瓣膜狭窄程度及心室能量损失指数(ELI)之间的相关性。现作报道。
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选择35例无症状重度AS病人, 主动脉瓣开口面积<1.0 cm2，使用连续多普勒测量主动脉瓣跨瓣压差(MPG)>40 mmHg[2]。所有AS病人均保留LVEF≥50%和窦性心律。排除标准：显著的冠状动脉疾病、高血压、糖尿病、严重的主动脉瓣返流或严重的二尖瓣疾病、心脏衰竭、心肌病、人工瓣膜植入、肾功能衰竭、先天性或获得主动脉疾病、主动脉瘤、心血管或主动脉手术史、结缔组织疾病、肺动脉高压、心律失常等。选择同期25名年龄和性别匹配的健康人作为对照组。2组年龄、性别血压和体表面积差异无统计学意义(P＞0.05)，但心率差异有统计学意义(P < 0.01)(见表 1)。
分组 n 年龄/岁 男 女 收缩压/mmHg 舒张压/mmHg 心率/(次/分) 体表面积/m2 AS组 35 73.15±6.36 18 17 123±10.3 80±5.5 76±2.7 1.82±0.25 对照组 25 72.88±5.4 13 12 122±11.5 79±5.8 74±2.6 1.80±0.21 t — 0.17 0.00Δ 0.35 0.68 2.87 0.33 P — ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＜0.01 ＞0.05 Δ示χ2值 表 1 2组一般资料比较(x±s)
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美国飞利浦公司生产的IE33型彩色多普勒超声诊断仪，X5-1相控阵探头，频率2~4 MHz，内置二维斑点追踪技术及分析软件。
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病人平静状态下，左侧卧位，常规连接心电图，经胸左心室长轴常规测量左心室舒张末内径(LVEDD)、左心室收缩期末内径(LVESD)、室间隔(IVS)厚度、左心室后壁(LVPW)厚度。心尖四腔两腔心切面Simpson法获取LVEF。
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受检者平静状态下，取左侧卧位，记录同步心电图。二维模式调节深度、角度、增益使心内膜清晰显示，并保持帧频60~100帧/秒，记录连续3个心动周期的左心室标准短轴切面(左心房室瓣口水平、乳头肌水平、心尖水平)，以及心尖四腔、三腔、两腔切面的动态图像并存储。使用仪器内置QLAB软件，选择要分析的感兴趣区心肌范围，系统自动勾画出心肌内膜，调节感兴趣宽度使其与心肌厚度一致，对显示不佳的节段进行手动微调，随后系统会自动得出左心室各节段应变指标的牛眼图，记录左心室整体纵向应变(LVGLS)、整体环向应变(LVGCS)。
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采用连续波多普勒从心尖五腔和心尖长轴切面测量主动脉瓣最大射流速度，获取主动脉瓣的最大和平均MPG。胸骨旁左心室长轴切面左心室收缩中期左心室流出道(LVOT)内径最大时测量LVOT内径，利用连续性方程法测定主动脉瓣瓣口面积(AVA)[8]，并将其除以体表面积(BSA)，计算出瓣口面积指数。
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ELI与左心室压力恢复相关，其计算公式如下：ELI = (EOA×Aa)/(Aa-EOA)/BSA，Aa为主动脉窦管交界处面积，EOA为有效瓣口面积，BSA为体表面积[9]。
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采用t检验、χ2检验和相关分析。
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2组LVEDD、LVESD、LVEF差异均无统计学意义(P＞0.05)。AS组病人的IVS和LVPW厚度与对照组相比更厚(P < 0.05和P < 0.01), 主动脉瓣最大MPG及平均MPG显著高于对照组(P < 0.01)；AS组LVGLS和LVGCS均显著低于对照组(P < 0.01)(见表 2)。ELI与LVGLS呈显著正相关关系(r=0.55, P < 0.01)；LVGLS与AVA呈正相关关系(r=0.36, P < 0.01)。
分组 n LVEDD/cm LVESD/cm LVEF/% IVS/cm LVPW/cm MPG/mmHg AVA/cm2 LVGLS/% LVGCS/% ELI/(cm2/m2) AS组 35 5.08±0.28 3.45±0.28 60.75±1.14 1.25±0.06 1.22±0.17 45.80±8.00 0.77±0.11 10.66±1.15 12.26±2.62 0.45±0.07 对照组 25 5.04±0.22 3.36±0.21 61.08±1.25 0.97±0.76 0.93±0.07 3.43±0.86 2.96±0.56 19.88±2.88 15.48±3.32 0.86±0.16 t — 0.59 1.36 1.06 2.18 8.04 26.31 22.61 17.17 5.2 13.49 P — ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＜0.05 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 表 2 2组超声心动图测量参数比较(x±s)
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随着人口老龄化的进展，AS发病率呈上升趋势，成为威胁老年人健康的主要原因之一。本研究结果显示，LVEF≥50%的AS病人，除了室间隔、左心室壁心肌肥厚外，LVGLS明显降低，LVGCS未见明显异常。这说明AS病人左心室后负荷增加，收缩期室壁张力增加，刺激左心室心肌细胞肥厚，左心室重构以维持心脏的整体收缩功能。另外，重度AS病人有效瓣口面积＜1 cm2，冠状动脉血流储备能力明显下降，使心肌开始处于缺血状态[10]。虽然此时LVEF仍可维持在正常范围内，但心肌形变能力已经下降，即亚临床收缩功能不全。由于心内膜下纵向心肌纤维对微循环缺血及纤维化比中层的环形心肌纤维更为敏感，而心脏的长轴功能主要通过心内膜心肌纤维(主要是纵行心肌)来实现，短轴功能则是中层心肌纤维(主要为环形心肌)来实现，因此AS时首先会出现长轴功能受损[11-12]。随着病情发展，AS程度加重，心肌变形能力进一步降低，将导致左心室扩张及左心室射血功能减低，心肌短轴径向及环向心肌应变也会下降[13]。此时AS病人行主动脉瓣置换术(AVR)尽管有一定的效果，但死亡率较高[3]。因此早期心肌功能的检测十分重要，STI能较常规超声检查更精确地评价左心室各节段及整体纵向及环向应变功能，可以快速定量和全面评价AS病人亚临床收缩功能不全状况，帮助选择最佳的手术时机，为临床的诊疗提供客观依据。
在本研究结果显示，保留有LVEF重度AS病人心肌功能明显受损，而且AVA及ELI与心肌受损严重程度相关。左心室肥厚作为一种代偿机制，用于增加心脏收缩力，同时伴有心肌间质纤维化。心肌纤维化不断进展导致心室依从性降低，从而导致左心室舒张功能不全，最终导致左心室收缩功能障碍。WEIDEMANN等[14]研究表明，重度AS和保留LVEF病人的左心室心肌纤维化程度从最轻到重不等，而纤维化的严重程度与LVGLS呈负相关。纤维化主要影响左心室纵向的应变功能，而射血分数主要是由纵向心肌功能决定的，随着AS程度加重和左心室后负荷进一步增加，心肌纤维化重构加重，心肌纵向功能、环向功能进一步减低[15]。显然，这些病理生理机制可以解释为什么有些病人即使无临床症状，且保留有正常的LVEF，仍然有较高的猝死风险。无症状的病人通常不会接受AVR手术，出现症状或左心室功能障碍时才考虑准备AVR。然而，无症状保留EF病人心肌功能可能已经受损，这种等待症状出现才考虑手术，可能导致不可逆转的心肌纤维化，最终影响AVR手术效果。显然，早期心肌功能的评估为AVR筛选病人具有重要意义。重度AS病人应使用比EF更敏感的超声心动图来评价左心室收缩功能，GLS分析是一种新的定量方法，用于对整体心肌收缩功能详细分析，并对左心室收缩功能的损伤进行早期检测。GEYER等[16]研究证实STI测量心肌形变结果与MRI评价有较好的一致性。有学者[17]应用STI测量TAVI病人的左心室局部及整体功能，发现能较LVEF更敏感地捕捉到TAVI术后72 h左心室收缩功能的细微变化。CRAMARIUC等[18]证明，在AS病人中，左心室的肥厚和症状的出现与病人的左心室纵向形变的降低有关。我们在相同的研究中，也检测了左心室环向应变，但与对照组比较没有显著差异，也同样证实了以往的研究结论，尽管无明显相关性，我们认为环形心肌应变功能的下降可能作为预后不良的一个评价指标。
本研究探讨了另一个评估AS病人严重性的指标ELI。我们检索文献发现，国内对于该指标的研究较为鲜见，本研究发现ELI随LVGLS下降而下降，两者之间有显著正相关，虽然AVA也与LVGLS呈正相关，但ELI和LVGLS之间的相关性更强。有相似主动脉瓣EOA的病人可能有不同的临床结果, 认为可能与瓣膜狭窄时间有关，长期的后负荷压力可能对心肌功能影响更大，然而，从临床实际出发作者认为也很难统计初发狭窄时间，因此，一些AS病人AS程度与临床分级不相符时，ELI的检测更加具有价值[19]。另外，也有研究[20]认为异常血流对左室后负荷压力增高的贡献，并且强调，左心室后负荷的增加与异常血流导致的能量损失有关。GARCIA等[21]报道，ELI有可能比EOA更好地反映出狭窄的严重程度，而EOA的严重狭窄为0.5~0.6 cm2/m2，在我们的研究中，ELI评价严重狭窄病人组为(0.45±0.07)cm2/m2。
综上所述，重度AS病人尽管有一个正常的LVEF, 但左心室纵向应变功能已经受损，2D-STI技术可以提供关于左心室收缩功能受损的可靠信息。近年来三维斑点追踪技术的应用对左心室应变功能的评价更加全面，但是，限于设备及费用因素还不能广泛推广。此外，ELI和LVGLS之间的关联也有助于识别高风险病人的心肌功能障碍，这些评价指标为保留LVEF的重度AS病人选择最佳干预时机提供了可靠的影像学依据，并在预后评估上具有重要帮助。
2D-STI评价亚临床型重度主动脉瓣狭窄病人左心室功能及相关性研究
Application value of 2D-STI in the evaluation of left ventricular function and its correlation in patients with subclinical severe aortic stenosis
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摘要:
目的应用二维斑点追踪（2D-STI）技术定量评价保留左心室射血分数（LVEF）的重度主动脉瓣狭窄（AS）病人左心室功能及相关性。 方法选择35例重度AS并保留LVEF ≥ 50%且无其他心脏疾病的病人，同时入选25名性别年龄相匹配的健康志愿者。常规超声心动图双平面Simpsin法测量LVEF；左心室长轴切面M型超声测量室间隔（IVS）、左心室后壁（LVPW）厚度、左心室舒张末期内径（LVEDD）和收缩末期内径（LVESD）；连续多普勒测量主动脉瓣口射流速度及平均跨瓣压差（MPG），连续方程法测量主动脉瓣瓣口面积（AVA）；2D-STI技术获取左心室整体纵向应变（LVGLS）、整体环向应变（LVGCS）；同时测量了评价心室损伤的指标能量损失指数（ELI）。 结果2组LVEDD、LVESD、LVEF差异均无统计学意义（P>0.05）。AS组病人的IVS和LVPW厚度与对照组相比更厚（P < 0.05和P < 0.01），主动脉瓣最大MPG及平均MPG显著高于对照组（P < 0.01）；AS组LVGLS和LVGCS均显著低于对照组（P < 0.01）。ELI与LVGLS呈显著正相关关系（P < 0.01）；LVGLS与AVA呈正相关关系（P < 0.01）。 结论严重AS的病人尽管保留有正常LVEF，但左心室收缩功能已经受损，2D-STI技术可以早期检测重度AS病人亚临床型左心室功能障碍，为AS病人得到及时干预提供依据。 Abstract:ObjectiveTo investigate the application value of two-dimensional speckle tracking imaging (2D-STI) in the quantitative evaluation of left ventricular ejection fraction (LVEF) and its correlation in patients with severe aortic stenosis (AS). MethodsThirty-five severe AS patients with reserved ventricular LVEF ≥ 50% and 25 healthy volunteers with similar gender and age were selected.The LVEF in two groups were measured using the conventional echocardiography with biplane Simpsin.The interventricular septum (IVS), left ventricular posterior wall (LVPW) thickness, left ventricular end-diastolic diameter (LVEDD) and end-systolic diameter (LVESD) were measured using M mode ultrasonography in two groups.The flow velocity and mean transprosthetic gradient (MPG), aortic valvular area (AVA), and left ventricle overall longitudinal strain (LVGLS) and global annular strain (LVGCS) in two groups were measured using the continuous doppler, continuous equation method and 2D-STI technique, respectively.At the same time, the energy loss index (ELI) for evaluating ventricular injury was measured. ResultsThe differences of the levels of LVEDD, LVESD and LVEF between two groups were not statistically significant (P>0.05).The left ventricle IVS and LVPW thickness in AS group were significantly thicker than those in control group (P < 0.05 and P < 0.01), and the biggest and average MPG in AS group were significantly higher than those in control group (P < 0.01).The LVGLS and LVGCS in AS group were significantly lower than those in control group (P < 0.01).The ELI was significantly positively correlated with LVGLS (P < 0.01), and the LVGLS was positively correlated with AVA (P < 0.01). ConclusionsThe left ventricular systolic function in severe AS patients with retained normal left ventricular is impair.2D-STI can early detect the subclinical left ventricular dysfunction in patients with severe AS, and provide the evidence for timely intervention in patients with AS. -
Key words:
- aortic stenosis /
- speckle tracking /
- left ventricular function /
- energy loss index
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表 1 2组一般资料比较(x±s)
分组 n 年龄/岁 男 女 收缩压/mmHg 舒张压/mmHg 心率/(次/分) 体表面积/m2 AS组 35 73.15±6.36 18 17 123±10.3 80±5.5 76±2.7 1.82±0.25 对照组 25 72.88±5.4 13 12 122±11.5 79±5.8 74±2.6 1.80±0.21 t — 0.17 0.00Δ 0.35 0.68 2.87 0.33 P — ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＜0.01 ＞0.05 Δ示χ2值 
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表 2 2组超声心动图测量参数比较(x±s)
分组 n LVEDD/cm LVESD/cm LVEF/% IVS/cm LVPW/cm MPG/mmHg AVA/cm2 LVGLS/% LVGCS/% ELI/(cm2/m2) AS组 35 5.08±0.28 3.45±0.28 60.75±1.14 1.25±0.06 1.22±0.17 45.80±8.00 0.77±0.11 10.66±1.15 12.26±2.62 0.45±0.07 对照组 25 5.04±0.22 3.36±0.21 61.08±1.25 0.97±0.76 0.93±0.07 3.43±0.86 2.96±0.56 19.88±2.88 15.48±3.32 0.86±0.16 t — 0.59 1.36 1.06 2.18 8.04 26.31 22.61 17.17 5.2 13.49 P — ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＜0.05 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
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