劉鳳琴任建麗,2王志剛,2

超聲心動(dòng)圖評(píng)估代謝綜合征患者心功能的研究進(jìn)展

劉鳳琴1任建麗1,2王志剛1,2

代謝疾??；超聲心動(dòng)描記術(shù)，多普勒，彩色；超聲心動(dòng)描記術(shù)，三維；斑點(diǎn)追蹤成像；心室功能；綜述

代謝綜合征（metabolic syndrome，MS）是多種代謝因素異常聚集的一系列代謝紊亂疾病，是引起心血管疾病發(fā)病率與死亡率上升的高危因素。目前隨著肥胖人數(shù)的逐漸增加，MS發(fā)病率在世界范圍內(nèi)呈上升趨勢(shì)［1］。心臟作為MS受損的靶器官之一，如何快捷、準(zhǔn)確地評(píng)估心功能，在病情評(píng)估、治療監(jiān)測(cè)及改善預(yù)后等方面具有重要意義。目前，心臟MRI是評(píng)估心功能的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但其價(jià)格昂貴、分析過(guò)程復(fù)雜耗時(shí)，臨床推廣尚存在一定的難度［2］。超聲心動(dòng)圖作為一種操作簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng)、價(jià)廉的影像學(xué)檢查手段，已廣泛用于評(píng)估MS患者的心功能。本文就常規(guī)超聲心動(dòng)圖、組織多普勒成像（tissue Doppler imaging，TDI）、心肌做功指數(shù)（myocardial performance index，MPI）、斑點(diǎn)追蹤成像（speckle tracking imaging，STI）及實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖（real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）評(píng)估MS患者心功能的研究作一綜述，為臨床診斷及治療提供參考。

1 常規(guī)超聲心動(dòng)圖

M型超聲、二維超聲、彩色多普勒超聲與頻譜多普勒超聲心動(dòng)圖可以方便、快捷地觀察心室的形態(tài)及血流信息，評(píng)估心室收縮及舒張功能，但不易在疾病早期發(fā)現(xiàn)心功能異常，敏感性相對(duì)較低。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用常規(guī)超聲技術(shù)對(duì)MS患者心功能的評(píng)估做了大量研究。

1.1 心室收縮功能 常規(guī)超聲評(píng)估左心室收縮功能的指標(biāo)主要有縮短分?jǐn)?shù)及射血分?jǐn)?shù)（ejection fraction，EF）；右心室?guī)缀涡螒B(tài)復(fù)雜，評(píng)估其收縮功能的參數(shù)主要有三尖瓣環(huán)收縮期位移（圖1）、二維面積變化分?jǐn)?shù)等。既往研究［3-4］報(bào)道，MS患者左心室縮短分?jǐn)?shù)、EF與健康對(duì)照組相比無(wú)顯著差異，表明常規(guī)超聲技術(shù)在評(píng)估MS患者左心室收縮功能方面意義不大。評(píng)估MS患者右心室收縮功能的研究中，Karakurt等［4］發(fā)現(xiàn)盡管三尖瓣環(huán)收縮期位移在正常范圍內(nèi)，但與健康對(duì)照組相比卻明顯減小，提示右心室已經(jīng)出現(xiàn)亞臨床收縮功能障礙。

1.2 心室舒張功能 常規(guī)超聲評(píng)估心室舒張功能的指標(biāo)主要有脈沖多普勒二、三尖瓣口血流頻譜E峰與A峰比值、E峰減速時(shí)間等。Tadic等［5］研究發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，MS組二、三尖瓣口血流頻譜E峰與A峰比值減小，E峰減速時(shí)間延長(zhǎng)，提示MS患者左、右心室的舒張功能受損，并且腰圍、空腹血糖及高血壓是心室舒張功能減低的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。Tadic等［6］開(kāi)展的一項(xiàng)關(guān)于MS與高血壓對(duì)心功能相互影響的研究發(fā)現(xiàn)，非杓型高血壓伴MS患者與單純非杓型高血壓患者相比，左、右心室舒張功能受損更明顯。Paneni等［7］報(bào)道MS患者與糖尿病患者心室舒張功能受損程度相似，但同時(shí)患有上述兩種疾病者心室舒張功能明顯減低。上述研究表明，MS患者如果伴有其他影響心功能的疾病，其心臟功能會(huì)發(fā)生更顯著的變化。

圖1 三尖瓣環(huán)收縮期位移。紅色直線表示三尖瓣環(huán)收縮期位移測(cè)量方式

2 TDI

TDI是一項(xiàng)以多普勒原理為基礎(chǔ)的超聲成像技術(shù)，能夠獲取心肌組織運(yùn)動(dòng)速度、位移、時(shí)間等信息，較常規(guī)超聲可以更為直觀地分析心臟功能。但TDI技術(shù)有角度依賴性，心臟的擺動(dòng)以及正常的呼吸運(yùn)動(dòng)等均會(huì)影響其對(duì)心功能分析的準(zhǔn)確性。目前應(yīng)用TDI技術(shù)對(duì)MS患者心功能的研究主要集中在以下幾個(gè)方面。

2.1 E/e'比值 E/e'是指脈沖多普勒瓣口血流頻譜E峰與組織多普勒瓣環(huán)運(yùn)動(dòng)速度e'的比值，其與右心導(dǎo)管測(cè)量的肺毛細(xì)血管楔壓呈線性相關(guān)，是評(píng)估心室舒張功能較為敏感且有效的指標(biāo)。歐洲心血管成像協(xié)會(huì)與美國(guó)超聲心動(dòng)圖學(xué)會(huì)聯(lián)合發(fā)布成人心臟超聲心動(dòng)圖診斷指南更新共識(shí)，指出右心室E/e'比值＞6為異常閾值［8］。既往研究［5，9］報(bào)道，與健康對(duì)照組相比，MS組二、三尖瓣瓣環(huán)E/e'比值明顯增大，說(shuō)明MS患者左、右心室舒張功能均受損。Tadic等［9］還指出，隨著MS代謝異常因素從3個(gè)依次遞增到5個(gè)，二尖瓣瓣環(huán)E/e'比值依次升高，表明異常代謝因素越多，患者的左心室舒張功能受損越嚴(yán)重。

2.2 等容收縮期心肌加速度（isovolumic acceleration，IVA）TDI技術(shù)獲得的IVA是一項(xiàng)相對(duì)負(fù)荷獨(dú)立性評(píng)估心室收縮功能的敏感指標(biāo)，其定義為等容收縮期心肌速度峰值除以速度達(dá)峰時(shí)間。IVA與有創(chuàng)方法獲得的最大心室壓力變化速率有較好的相關(guān)性，可以準(zhǔn)確、無(wú)創(chuàng)地評(píng)估心室的收縮功能。Ertürk等［10］研究表明，MS患者無(wú)論是左心室還是右心室，與對(duì)照組相比IVA均降低，證實(shí)MS患者的左、右心室收縮功能均受到損害；多元回歸分析結(jié)果表明，MS代謝異常因素中的腰圍及舒張期血壓是影響IVA的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

2.3 心肌運(yùn)動(dòng)同步性 心臟實(shí)現(xiàn)其泵血功能的必備條件是心肌有規(guī)律地同步收縮與舒張，而室壁心肌各節(jié)段的機(jī)械活動(dòng)不同步會(huì)影響心室收縮與舒張功能。目前，TDI技術(shù)已廣泛用于評(píng)估左心室壁心肌運(yùn)動(dòng)同步性。Li等［11］研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，MS組左心室6個(gè)壁12個(gè)節(jié)段Tec（經(jīng)心率校正后的QRS波起始點(diǎn)至舒張?jiān)缙诜逯邓俣鹊臅r(shí)限）的標(biāo)準(zhǔn)差Te-SD、Tec的最大值與最小值之差Te-diff及左心室6個(gè)壁12個(gè)節(jié)段Tsc（經(jīng)心率校正后的QRS波起始點(diǎn)至收縮期峰值速度的時(shí)限）的標(biāo)準(zhǔn)差Ts-SD、Tsc的最大值與最小值之差Ts-diff均增大，即MS患者出現(xiàn)了左心室壁心肌運(yùn)動(dòng)的不同步。Li等［11］還發(fā)現(xiàn)肥胖、血糖及年齡是左心室心肌運(yùn)動(dòng)不同步的重要影響因素，然而高血壓作為MS的重要診斷要素之一，并不是影響其同步性的關(guān)鍵因素。

3 MPI

MPI又稱為Tei指數(shù)，能夠全面地反映心臟整體功能，其定義為等容收縮時(shí)間與等容舒張時(shí)間之和除以射血時(shí)間。測(cè)量MPI的方法主要有脈沖多普勒及TDI法（圖2）。MPI測(cè)量方法簡(jiǎn)便、重復(fù)性強(qiáng)，且不依賴心室?guī)缀涡螒B(tài)及瓣膜反流，為臨床定量評(píng)估心功能提供了一種新的手段。但其可靠性依賴于心率、負(fù)荷及右心房壓力的大小。以心導(dǎo)管檢查為“金標(biāo)準(zhǔn)”，正常成人左心室MPI參考值為0.39±0.10。成人右心超聲心動(dòng)圖診斷指南指出，右心室MPI＞0.40（脈沖多普勒成像法）或MPI＞0.55（TDI法）時(shí)，表明右心室功能不全［12］。

圖2 TDI法測(cè)量心肌做功指數(shù)。ET：射血時(shí)間；TCO：等容收縮時(shí)間+射血時(shí)間+等容舒張時(shí)間

Sreenivasa Kumar等［13］分別用脈沖多普勒及TDI法測(cè)量MS患者和健康對(duì)照者的左心室MPI，發(fā)現(xiàn)MS患者M(jìn)PI明顯升高（脈沖多普勒成像法：0.63±0.08比0.48±0.05，P＜0.0001；TDI法：0.64±0.09比0.48±0.06，P＜0.0001），并且這兩種方法所測(cè)得的MPI具有很好的相關(guān)性（r=0.941），提示MS患者左心室功能已經(jīng)受損。Sreenivasa Kumar等［13］還發(fā)現(xiàn)，在目前關(guān)于選用EF這一參數(shù)評(píng)估MS患者的左心室收縮功能的研究中，均指出測(cè)得的EF值在正常范圍內(nèi)，表明一些常規(guī)參數(shù)尚不足以精確評(píng)估亞臨床的心肌功能障礙。因此，選用MPI評(píng)估左心室的整體功能相對(duì)于常規(guī)的一些參數(shù)敏感度更高。同時(shí)，Tadic等［14］應(yīng)用組織多普勒法測(cè)量右心室MPI，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，MS組MPI明顯升高，提示MS患者的右心功能也受到損害。

4 STI

STI技術(shù)可以追蹤心肌聲學(xué)斑點(diǎn)，并計(jì)算出其運(yùn)動(dòng)軌跡，已廣泛用于評(píng)估心功能等方面［15］。STI技術(shù)無(wú)角度依賴性、重復(fù)性好，可以定量檢測(cè)心肌運(yùn)動(dòng)速度、應(yīng)變及應(yīng)變率，評(píng)估心室整體與局部心肌功能（圖3）；但其對(duì)圖像清晰性的要求較高，而且只有應(yīng)用高幀頻才能反映各時(shí)間點(diǎn)心肌節(jié)段的運(yùn)動(dòng)［16］。

圖3 左心室游離壁各節(jié)段縱向應(yīng)變及應(yīng)變率曲線。黃色、紅色及綠色曲線分別為基底段、中間段、心尖段縱向應(yīng)變及應(yīng)變率曲線

4.1 二維斑點(diǎn)追蹤成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI） 2D-STI技術(shù)目前已用于評(píng)估MS患者左心室應(yīng)變、應(yīng)變率及扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等方面。Crendal等［17］首次應(yīng)用2D-STI技術(shù)評(píng)估MS患者的左心室功能，發(fā)現(xiàn)MS組與對(duì)照組比較，無(wú)論左心室收縮期還是舒張期，其縱向應(yīng)變及應(yīng)變率均降低，而圓周應(yīng)變、應(yīng)變率及左心室扭轉(zhuǎn)無(wú)明顯差異，表明MS患者左心室心肌縱向運(yùn)動(dòng)功能受損，圓周運(yùn)動(dòng)和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)功能尚可，這與Tadic等［18］的研究結(jié)果部分一致，但也有矛盾。Tadic等［18］發(fā)現(xiàn)MS組與對(duì)照組相比，左心室的整體縱向應(yīng)變及圓周應(yīng)變均降低，而徑向應(yīng)變無(wú)顯著差異。上述研究結(jié)果表明，隨著代謝異常因素聚集越多，左心室縱向應(yīng)變及應(yīng)變率越低，并采用2D-STI技術(shù)再次證實(shí)了左心室心肌受損嚴(yán)重程度與異常代謝因素的數(shù)量具有相關(guān)性。既往研究［3-4］證實(shí)，采用EF評(píng)估MS患者左心室收縮功能，其結(jié)果與對(duì)照組無(wú)明顯差異。但Almeida等［19］應(yīng)用2D-STI技術(shù)評(píng)估無(wú)臨床癥狀及EF≥50%的MS患者左心室收縮期圓周應(yīng)變后，發(fā)現(xiàn)MS組圓周應(yīng)變明顯降低，并且腰圍與圓周應(yīng)變相關(guān)性最高，提示此類MS患者左心室收縮功能已經(jīng)下降。這一結(jié)果進(jìn)一步表明MS患者改變生活方式及控制心血管疾病危險(xiǎn)因素尤其是腹部肥胖的重要性。

此外，G?kdeniz等［20］研究認(rèn)為，右心室心外膜脂肪厚度（epicardial fat thickness，EFT）在導(dǎo)致右心室功能障礙方面尤為重要；并在隨后的研究中發(fā)現(xiàn)，MS組與對(duì)照組相比，EFT明顯增厚，并且通過(guò)2D-STI技術(shù)測(cè)出MS組右心室整體縱向應(yīng)變以及收縮期、舒張?jiān)缙诳v向應(yīng)變率等明顯下降。多元回歸分析結(jié)果表明，EFT是導(dǎo)致右心室收縮及舒張功能減低的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

4.2 三維斑點(diǎn)追蹤成像（three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI） 3D-STI技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)在三維立體空間而非平面上追蹤心肌運(yùn)動(dòng)的技術(shù)，能更全面、立體地評(píng)價(jià)心室的應(yīng)變及應(yīng)變率。與局限在二維平面的2D-STI技術(shù)相比，3D-STI能夠更準(zhǔn)確、真實(shí)地評(píng)估心臟功能。陳璐等［21］應(yīng)用3D-STI技術(shù)分別評(píng)估了左心室形態(tài)未發(fā)生重構(gòu)的MS組和健康對(duì)照組的左心室整體收縮期峰值縱向應(yīng)變、圓周應(yīng)變及徑向應(yīng)變等參數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組比較，MS組縱向應(yīng)變絕對(duì)值降低；兩組圓周應(yīng)變與徑向應(yīng)變差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示MS患者左心室整體長(zhǎng)軸收縮功能已發(fā)生改變，3D-STI技術(shù)能夠早期評(píng)估心功能。

5 RT-3DE

RT-3DE技術(shù)是將三維圖像與時(shí)間軸相結(jié)合，可實(shí)時(shí)全容積采集和同步顯示動(dòng)態(tài)立體圖像，不依賴幾何學(xué)假設(shè)，能全面檢測(cè)心室的整體功能、局部容積大小及心室壁運(yùn)動(dòng)的同步性（圖4）。既往研究［22-23］證實(shí)，RT-3DE與MRI技術(shù)在評(píng)估心功能方面具有良好的相關(guān)性，能夠可靠地定量評(píng)估心功能，其局限性主要是空間分辨率有限，對(duì)于二維圖像差、心內(nèi)膜難以清晰顯示者，會(huì)影響其準(zhǔn)確性。

圖4 實(shí)時(shí)三維超聲成像顯示右心室形態(tài)及時(shí)間-容積曲線

目前關(guān)于應(yīng)用RT-3DE技術(shù)評(píng)估MS患者心功能的研究較少。展英華等［24］發(fā)現(xiàn)MS組與對(duì)照組相比，左心室部分室壁局部EF、心搏量及局部/整體EF、局部/整體心搏量均降低；在17節(jié)段容積-時(shí)間曲線參數(shù)指標(biāo)左心室16、12節(jié)段達(dá)最小收縮容積的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差（Tmsv16-SD、Tmsv12-SD）、最大差（Tmsv16-Dif、Tmsv12-Dif）及心率校正值（Tmsv16-SD%、Tmsv12-SD%、Tmsv16-Dif%、Tmsvl2-Dif%）等方面均有顯著差異，提示MS患者的左心室整體與局部功能及節(jié)段收縮的同步性已經(jīng)發(fā)生改變。Tadic等［25］的一項(xiàng)關(guān)于應(yīng)用RT-3DE技術(shù)評(píng)估MS患者右心功能的研究顯示，與健康對(duì)照組相比，MS組右心室舒張末期容積、收縮末期容積均明顯增大，EF顯著降低；并且多元回歸分析結(jié)果顯示，收縮期血壓與腰圍分別是右心室EF的獨(dú)立影響因素，表明MS患者右心功能受到損害。同時(shí)在日常生活中，MS患者應(yīng)積極控制血壓，預(yù)防向心性肥胖，防止心室重構(gòu)，控制病情發(fā)展。

綜上所述，MS發(fā)病率在國(guó)內(nèi)外呈上升趨勢(shì)，而MS患者普遍存在心功能損害，準(zhǔn)確評(píng)估其心功能可以為臨床選擇治療方法和評(píng)估預(yù)后提供重要依據(jù)。右心室功能作為整體心臟功能的重要組成部分，目前臨床研究主要集中于常規(guī)超聲心動(dòng)圖及TDI技術(shù)，其中常規(guī)超聲由于右心室復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)使其測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性不高，TDI技術(shù)的角度依賴性也會(huì)影響其對(duì)心功能分析的可靠性，而STI、RT-3DE技術(shù)則能夠更可靠、準(zhǔn)確地評(píng)估右心室整體與局部心肌功能。上述各種超聲技術(shù)均存在一定的局限性，隨著醫(yī)學(xué)儀器的改進(jìn)及相應(yīng)軟件的研發(fā)，2種或2種以上超聲技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用成為可能，如將RT-3DE與2D-ST相結(jié)合的3D-STI技術(shù)。新技術(shù)相互融合、互補(bǔ)，可以為定量評(píng)估MS患者心功能提供更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

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10.3969/j.issn.1005-5185.2015.10.019

2015-05-04

2015-08-26

（本文編輯 張春輝）

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（81471675）；重慶高校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃（KJTD201303）；重慶市基礎(chǔ)與前沿研究計(jì)劃項(xiàng)目（cstc2014jcyjA10031）；重慶市醫(yī)學(xué)科研計(jì)劃項(xiàng)目（20142035）。

1.重慶醫(yī)科大學(xué)超聲影像學(xué)研究所，重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院超聲科 重慶 400010；2.超聲分子影像重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶 400010

任建麗 E-mail：renjianli_1977@163.com