实时三维超声心动图及二维斑点追踪技术评价肝硬化病人右心室收缩功能的临床研究

李 哲,李奕莹,陈 武

肝硬化(hepatocirrhosis,HC)是临床常见的慢性进行性肝病,其特点是肝功能的进行性损害及门脉高压,并可引起全身多系统受累,若累及心血管系统则表现为心率加快、心排血量增加、全身血管阻力降低及心功能不全等[1]。1989年首次将肝硬化引起的心功能不全定义为肝硬化性心肌病(cirrhotic cardiomyopathy,CCM),其特征是心脏收缩和舒张功能障碍、电生理活动异常等[2]。研究显示,近40%的肝硬化病人发生CCM[3],并且与腹腔积液、肝肾综合征等肝硬化并发症密切相关,对病人外科手术的风险及预后影响较大[4]。研究显示,肝硬化病人右心室功能下降早于左心室,并且对肝硬化病人右心室功能的评估在预测病人原位肝移植(orthotopic liver transplantation,OLT)、经颈静脉肝内门腔静脉分流术(trans jugular intrahepatic portosystemic shunt,TIPS)等不良预后方面优于左心室[5]。本研究使用实时三维超声心动图(real-time three-dimensional echocardiography,RT-3DE)及二维斑点追踪技术(two dimensional speckle tracking imaging,2D-STI)评估不同严重程度的肝硬化病人右心室形态结构及收缩功能的改变,为临床发现右心室心肌受损情况,尽早采取治疗措施以预防心力衰竭的发生提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2021年8月—2022年4月山西医科大学第一医院介入科、肝胆胰外科收治的肝硬化病人90例作为研究对象,其中,女52例,男38例;年龄(48.8±3.6)岁;酒精性及胆汁性肝硬化10例,肝炎性肝硬化62例,原因不明性肝硬化8例,其他原因性肝硬化10例。根据终末期肝病模型评分(model for end-stage liver disease,MELD)评估病人肝病严重程度,计算公式为:MELD=3.8×ln[总胆红素(TBIL)]+11.2×ln凝血酶原国际标准化比值(INR)+9.6×ln[肌酐(Scr)]+6.4×病因(胆汁性或酒精性肝硬化为0,其他为1),得分取整数,评分越高表明肝脏受损越重[6]。根据MELD评分将病人分为3组:MELD评分≤12分组(27例)、MELD评分13～18分组(41例)、MELD评分≥19分组(22例)。另选取健康志愿者40名作为对照组,其中,男17名,女23名,年龄(48.5±2.5)岁。本研究经医院医学伦理委员会审核批准,所有受试者均签署知情同意书。

1.2 纳入与排除标准 纳入标准:年龄≥18岁;病理或影像学诊断为肝硬化者。排除标准:<18岁;合并冠心病、心肌病、高血压、心律失常、中度以上严重瓣膜病、先天性心脏病、心脏手术病史、糖尿病、肾衰竭、甲状腺功能亢进、恶性肿瘤病史、家族遗传性疾病等者。

1.3 方法

1.3.1 一般资料的收集 所有腹腔积液病人在检查前均未行穿刺。收集病人入院以后首次生化指标,包括天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、凝血酶原时间(PT)、TBIL、Scr、INR等。

1.3.2 2D-STI参数的获得 采用配有S5-1二维超声探头的Philips CVx超声诊断系统。嘱病人平静呼吸,连接心电图后取左侧卧位,使用二维超声探头采集以右心室为主的心尖四腔心切面的超声图像,采集图像时需注意待图像满意后,嘱病人屏气后采集3个以上心动周期的动态图像并储存,随后点击Speckle tracking进入应变模式,获得右心室游离壁纵向应变(RVFWSL)、右心室四腔心应变(RV4CSL)、右心室游离壁心尖段纵向应变(Api-RVSL)、右心室游离壁中间段纵向应变(Med-RVSL)、右心室游离壁基底段纵向应变(Bas-RVSL)。

1.3.3 RT-3DE参数获得 采用配有X5-1三维超声探头的Philips CVx超声诊断系统,并配备有全自动三维超声右心室定量软件。在以右心室为主四腔心切面获取右心室三维全容积图像,同样嘱咐病人屏气后采集3个以上心动周期的动态图像并储存,运用全自动三维超声右心室定量软件分析图像,获得右心室舒张末期基底段横径(RVDd-base)、右心室舒张末期中间段横径(RVDd-mid)、右心室长径(RVLD)、右心室射血分数(RVEF)、三尖瓣收缩期位移(TAPSE)、右心室面积变化分数(RVFAC)。

所有参数均由两位经验丰富的医师分析图像获得。

2 结 果

2.1 各组一般资料比较 与对照组比较,MELD评分≤12分组、MELD评分13～18分组、MELD评分≥19分组AST、ALT、Scr、TBIL、INR升高,差异有统计学意义(P<0.05)。与MELD评分≤12分组比较,MELD评分13～18分组、MELD评分≥19分组AST、ALT、Scr、TBIL、INR升高,差异均有统计学意义(P<0.05)。与MELD评分13～18分组比较,MELD评分≥19分组AST、ALT、Scr、TBIL、INR升高,差异均有统计学意义(P<0.05)。详见表1。

表1 各组一般资料比较(±s)

2.2 各组右心室2D-STI参数比较 与对照组比较,MELD评分13～18分组、MELD评分≥19分组Bas-RVSL、Med-RVSL、Api-RVSL、RVFWSL、RV4CSL降低,差异有统计学意义(P<0.05),MELD评分≤12分组RVFWSL降低,差异有统计学意义(P<0.05);与MELD评分≤12分组比较,MELD评分13～18分组Med-RVSL、Api-RVSL降低,差异均有统计学意义(P<0.05),MELD评分≥19分组Bas-RVSL、Med-RVSL、Api-RVSL、RVFWSL、RV4CSL降低,差异均有统计学意义(P<0.05);与MELD评分13～18分组比较,MELD评分≥19分组Bas-RVSL、Med-RVSL、Api-RVSL、RVFWSL、RV4CSL降低,差异均有统计学意义(P<0.05)。详见表2。

表2 各组2D-STI参数比较(±s) 单位(%)

2.3 各组右心室RT-3DE参数比较 与对照组比较,MELD评分≤12分组、MELD评分13～18分组、MELD评分≥19分组RVDd-base升高,RVEF、TAPSE、RVFAC降低,差异均有统计学意义(P<0.05);与MELD评分≤12分组比较,MELD评分13～18分组、MELD评分≥19分组RVDd-base升高,RVEF、TAPSE、RVFAC降低,差异均有统计学意义(P<0.05);与MELD评分13～18分组比较,MELD评分≥19分组RVDd-base升高,RVEF、TAPSE、RVFAC降低,差异均有统计学意义(P<0.05)。详见表3。

表3 各组RT-3DE参数比较(±s)

2.4 MELD评分与右心室心肌纵向应变的相关性 肝硬化病人MELD评分与RVFWSL(r=-0.702,P<0.05)、RV4CSL(r=-0.803,P<0.05)呈负相关。详见表4。

表4 MELD评分与右心室心肌纵向应变的相关性

3 讨 论

肝硬化病人由于体内β肾上腺素能受体异常、钙离子信号传导通路异常,以及受到一氧化氮、一氧化碳、硫化氢等心脏收缩抑制因子的影响,导致心脏电生理传导发生异常,对正常生理或药理性刺激的收缩性反应下降,且收缩功能的下降可能与心肌细胞的坏死与凋亡有关[7]。肝硬化病人由于长期处于高动力循环状态以及腹腔积液对肺循环压迫等原因,导致右心室负荷不断增加,继而出现右心室结构和功能的受损[1]。由于右心室几何形状不规则,常规的二维超声难以准确地评估右心室整体的功能结构,因此本研究使用RT-3DE,可降低二维超声测量带来的误差。CCM属于亚临床心肌病,传统的超声测量方式往往不够全面、灵敏,难以发现心脏收缩功能微弱的变化,而2D-STI可检测到更加细微的心肌功能障碍,能更早地发现心肌功能异常[8],故本研究将2D-STI与RT-3DE联合,更加全面、准确地发现肝硬化病人右心室结构及功能的变化,综合反映其右心室功能受损情况,为临床尽早干预提供参考。

与传统的肝功能分级不同,MELD评分的变量由统计学方法筛选得出且均由客观生化指标组成,因此更具科学性、客观性及稳定性。MELD评分取值范围较广,因此可以在传统肝功能分级的基础上,于同级别肝硬化病人之中作出更加细致的区分[9]。原位肝移植及TIPS术作为肝硬化病人最主要的手术治疗方式,MELD评分可预测病人的术后死亡率。有研究报道,MELD评分>18分的病人TIPS术后平均生存时间≤3个月;接受肝移植前病人的MELD评分越高,移植后病人存活率越低[10]。

本研究2D-STI参数比较结果显示,在肝硬化的不同阶段,右心室室壁各节段的纵向应变呈不同程度的下降。右心室各节段的纵向应变可反映右心室收缩功能的变化情况,MELD评分≥19分组病人与对照组比较,各节段及整体应变下降明显,说明MELD≥19分组病人右心室受累心肌较多,整体收缩功能较对照组明显下降,可能是受累心肌细胞重塑后心脏功能受限及心肌细胞摄氧气能力降低所致,这不仅增加了病人肝移植手术的风险,还严重影响病人术后的生存率[11]。MELD评分≤12分组病人仅部分右室心肌细胞受到影响,因此右心室整体收缩功能下降不明显。

本研究结果显示,RT-3DE参数TAPSE、RVEF、RVFAC随着MELD评分的增加而降低。TAPSE是反映右心室收缩功能改变最常用的参数,重复性好,不受心率及节律的影响[12],在三维成像模式下检测TAPSE弥补了在二维超声心动图下对测量角度的依赖性,准确度更高。对照组及MELD评分≤12分组病人TAPSE数值近似,说明肝功能受损较轻的病人在右心室心腔略扩大的基础下,通过异长自身调节机制增加容量负荷,从而增加了心排血量,发挥了一定的代偿作用,尚未对右心室心肌的收缩力产生较大的影响[13]。RVEF是反映右心室收缩功能最直接的指标,有研究表明,RT-3DE测出的RVEF与MRI测量出的结果具有很好的一致性[14]。与对照组比较,随着MELD评分的增加,RVEF下降程度增大,这可能是为了维持正常的右心排血量,右心室容量负荷不断增加,导致右心室心肌不同程度受损,加上各种心脏收缩抑制因子的长期作用,导致右心室心肌收缩功能逐渐减弱,RVEF呈现下降趋势[15]。RVFAC正常值>35%,能较好地反映右心室的收缩功能,三维模式下测量RVFAC避免了二维模式下测量复杂的步骤,且不受右心室内乳头肌、室上嵴等复杂结构的影响[16],更加地方便、准确。本研究结果显示,MELD评分与RVFWSL、RV4CSL呈负相关,说明随着肝硬化严重程度的加重,右心室心肌收缩力呈现下降趋势,右心室心肌受损越严重,提示在临床工作中应更加重视对早期肝硬化病人右心室心肌功能的评估,及时干预以减少心肌损害的发生。

综上所述,肝硬化病人存在不同程度的右心室形态结构损伤及功能障碍,且损伤程度随着肝硬化病情的加重而加重。2D-STI及RT-3DE技术可以早期发现肝硬化病人右心室功能的下降,为临床诊疗提供重要的参考依据。但由于本研究样本量较少;部分病人受体位的影响及肺气干扰,图像质量较差,测量结果存在一定误差;少部分对照组病人缺少临床生化指标,因此尚需大样本量的研究进一步验证本研究结果。