二维斑点追踪显像技术评价肝硬化患者的左心室扭转特征

摘要

目的

探讨二维斑点追踪显像技术(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI)评价肝硬化患者左心室心肌扭转运动参数特征及其临床价值.

方法

选取2015-03/2017-11浙江省立同德医院和嘉兴市第二医院住院治疗的38例肝硬化患者作为肝硬化组, 同期选取40例健康志愿者作为对照组. 所有研究对象均接受常规超声心动图及2D-STI检查, 测量并记录相关参数作比较分析.

结果

肝硬化组的左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, EF)及短轴缩短率(fractional shortening, FS)与对照组比较(63.58±5.20 vs 62.22±5.31, 31.79±2.60 vs 31.11±2.65), 差异均无统计学意义(均P>0.05); 肝硬化组的左心室E/A(ratio between E peak value and A peak value)明显小于对照组(1.13±0.17 vs 1.56±0.18), 差异有统计学意义(P<0.05); 肝硬化组的左心室心底旋转角度峰值(peak of rotation angle at the bottom, PBR)、心尖旋转角度峰值(peak of rotation angle at the apex, PAR)、扭转角度峰值(peak of twisting angle, PTW)和解旋速度峰值(peak of untwisting velocity, PUTWV)均明显小于对照组(-5.17±1.14 vs -6.73±1.71, 8.18±1.69 vs 9.66±2.31, 13.35±1.73 vs 16.38±2.89, 84.75±14.69 vs 97.11±16.02), 差异均有统计学意义(均P<0.05).

结论

肝硬化患者的左心室心肌力学存在异常改变, 运用2D-STI能早期敏感地反映肝硬化患者左心室心肌扭转运动改变, 为肝硬化的临床治疗及预后判定提供参考.

关键词: 超声心动描记术; 斑点追踪技术; 肝硬化; 左心室; 扭转

核心提要: 肝硬化所致的心功能异常称之为肝硬化性心肌病. 对肝硬化性心肌病进行早期预防及治疗有着重要临床意义. 本研究运用二维斑点追踪显像技术定量分析肝硬化患者左心室心肌扭转运动特征, 可为临床提供参考.

Evaluation of characteristics of left ventricular twist in patients with liver cirrhosis by two-dimensional speckle tracking imaging

Wei Zhang, Ze-Yang Feng, Wen-Ting Wang

Wei Zhang, Department of Ultrasonography, the Second Hospital of Jiaxing, Jiaxing 314000, Zhejiang Province, China

Ze-Yang Feng, Wen-Ting Wang, Department of Ultrasonography, Tongde Hospital of Zhejiang Province, Hangzhou 310012, Zhejiang Province, China

Correspondence to: Wei Zhang, Attending Physician, Department of Ultrasonography, the Second Hospital of Jiaxing, 1518 Huancheng North Road, Jiaxing 314000, Zhejiang Province, China. fengzheyang1987@163.com

Received: December 26, 2017
Revised: January 20, 2018
Accepted: January 29, 2018
Published online: March 8, 2018

Abstract

AIM

To evaluate the characteristics of left ventricular twist in patients with liver cirrhosis by two-dimensional speckle tracking imaging (2D-STI).

METHODS

Thirty-eight patients with liver cirrhosis treated at Tongde Hospital of Zhejiang Province and the Second Hospital of Jiaxing from March 2015 to November 2017 were included. Meanwhile, 40 healthy volunteers were included as normal controls. All the subjects underwent conventional echocardiography and 2D-STI, and the parameters were recorded and compared between the two groups.

RESULTS

There was no significant difference in left ventricular ejection fraction (EF) or fractional shortening (FS) between the two groups (P > 0.05). Left ventricular E/A was significantly less in the cirrhosis group than in the control group (P < 0.05). The peak of rotation angle at the bottom (PBR), the peak of rotation angle at the apex (PAR), the peak of twisting angle (PTW), and the peak of untwisting velocity (PUTWV) were significantly lower in the liver cirrhosis group than in the control group (P < 0.05).

CONCLUSION

Left ventricular myocardial mechanics has abnormal changes in patients with liver cirrhosis. 2D-STI can sensitively monitor the changes of left ventricular twist in patients with liver cirrhosis.

Key Words: Echocardiography; Speckle tracking technique; Liver cirrhosis; Left ventricle; Twist

0 引言

肝硬化患者的血液循环系统长期处于特殊的高动力状态, 可对心肌细胞产生潜在性损害, 静息状态下这种心肌损害较为隐匿, 临床表现并不明显, 但应激状态下将突显出来, 表现出明显的临床症状和体征, 甚至导致心力衰竭及死亡, 这被临床称之为肝硬化性心肌病[1]. 对肝硬化性心肌病进行早期预防及治疗已成为整个肝硬化治疗环节中十分重要的组成部分, 越来越受到临床的重视, 同时也是目前临床研究的热点[2]. 但目前关于肝硬化患者左心室心肌扭转运动特征的研究却少有报道[3]. 本研究运用二维斑点追踪显像技术(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI)定量分析肝硬化患者左心室心肌扭转运动参数的特征, 旨在探讨2D-STI在评估肝硬化患者左心功能方面的临床价值, 为临床早期预防及治疗肝硬化性心肌病提供参考依据.

1 材料和方法

1.1 材料

选取2015-03/2017-11浙江省立同德医院和嘉兴市第二医院住院治疗的38例肝硬化患者作为肝硬化组, 经临床确诊并且经辅助检查均符合肝硬化诊断标准[4], 排除: (1)冠心病、高血压、肾病、糖尿病、先天性心脏病等引起的左心功能不全者; (2)在3 mo内曾使用过影响心功能药物者; (3)不能配合检查者. 年龄31-63岁, 平均年龄44.89岁±9.21岁, 其中男26例, 女12例, 包括2例血吸虫性肝硬化, 4例酒精性肝硬化, 32例肝炎后肝硬化. 同期选取40例健康志愿者作为对照组, 年龄29-65岁, 平均年龄45.50岁±8.61岁, 其中男29例, 女11例, 均无心脏疾病及系统性疾病, 且超声心动图检查、实验室检查、胸片检查以及心电图检查均提示正常. 两组间年龄(t = 0.300, P = 0.765)、性别(χ² = 0.156, P = 0.693)比较, 差异均无统计学意义(均P>0.05). 本研究使用的GE Vivid E9超声诊断仪由GE公司生产, 配有Echo PAC超声工作站及STI成像分析软件, 并配有M5S电子相控阵探头, 频率1.7-3.3 MHz, 帧频: 52帧/s.

1.2 方法

嘱受试者取左侧卧位, 平静呼吸, 连接心电图, 清晰显示胸骨旁左室长轴切面, 启动M型超声心动图, 测量并记录左心室短轴缩短率(fractional shortening, FS)、射血分数(ejection fraction, EF); 清晰显示心尖四腔心切面, 启动脉冲多普勒, 测量并记录舒张期二尖瓣口血流峰值速度E峰、A峰, 计算获得E/A比值. 清晰显示胸骨左缘左心室心底和心尖短轴切面, 采集其3个规律心动周期的动态图像并存储, 然后将所获得的图像导入Echo PAC超声工作站进行分析, 手动勾画左心室的心内膜界线后, 系统将自动计算出左心室各相关扭转运动参数: 心底旋转角度峰值(peak of rotation angle at the bottom, PBR)、心尖旋转角度峰值(peak of rotation angle at the apex, PAR)、解旋速度峰值(peak of untwisting velocity, PUTWV)、扭转角度峰值(peak of twisting angle, PTW). 从心尖向心底方向观察, 用正值代表心肌发生逆时针旋转, 用负值代表心肌发生顺时针旋转. 左心室扭转角度 = 心底旋转角度与心尖旋转角度的净差[5](图1). 所有数据均测量3次, 取平均值.

图1 左心室心肌旋转运动. A: 健康志愿者左心室心底旋转角度-时间曲线, 反映了心底各节段心肌旋转角度随时间的变化情况; B: 健康志愿者左心室心尖旋转角度-时间曲线, 反映了心尖各节段心肌旋转角度随时间的变化情况; C: 肝硬化患者左心室心底旋转角度-时间曲线, 提示患者心底各节段心肌旋转角度下降; D: 肝硬化患者左心室心尖旋转角度-时间曲线, 提示患者心尖各节段心肌旋转角度下降.

统计学处理 采用SPSS19.0统计学软件进行数据处理, 计量资料以mean±SD表示, 两组间比较采用独立样本t检验, 计数资料以(%)表示, 组间比较采用χ²检验. P<0.05为差异有统计学意义.

2 结果

2.1 两组间常规超声心动图指标比较

肝硬化组的左心室EF及FS与对照组比较(63.58±5.20 vs 62.22±5.31, 31.79±2.60 vs 31.11±2.65), 差异均无统计学意义(均P>0.05); 肝硬化组的左心室E/A明显小于对照组(1.13±0.17 vs 1.56±0.18), 差异有统计学意义(P<0.05, 表1).

表1 两组间常规超声心动图指标比较 (mean ± SD).

分组	n	EF (%)	FS (%)	E/A
对照组	40	62.22 ± 5.31	31.11 ± 2.65	1.56 ± 0.18
肝硬化组	38	63.58 ± 5.20	31.79 ± 2.60	1.13 ± 0.17a
t值		-1.150	-1.150	10.922
P值		0.254	0.254	0.000

^aP<0.05与对照组比较. EF: 射血分数; FS: 左心室短轴缩短率.

2.2 两组间左心室各相关扭转运动参数比较

肝硬化组的左心室PBR、PAR、PTW、PUTWV均明显小于对照组(-5.17±1.14 vs -6.73±1.71, 8.18±1.69 vs 9.66±2.31, 13.35±1.73 vs 16.38±2.89, 84.75±14.69 vs 97.11±16.02), 差异均有统计学意义(均P<0.05, 表2).

表2 两组间左心室扭转运动参数比较.

分组	n	PAR (o)	PBR (o)	PTW (o)	PUTWV (o/S)
对照组	40	9.66 ± 2.31	-6.73 ± 1.71	16.38 ± 2.89	97.11 ± 16.02
肝硬化组	38	8.18 ± 1.69a	-5.17 ± 1.14a	13.35 ± 1.73a	84.75 ± 14.69a
t值		3.201	4.710	5.576	3.546
P值		0.002	0.000	0.000	0.001

^aP<0.05与对照组比较. PAR: 心尖旋转角度峰值; PBR: 心底旋转角度峰值; PTW: 扭转角度峰值; PUTWV: 解旋速度峰值

3 讨论

肝硬化在我国具有较高的发病率, 可导致多种严重并发症, 对人们生命健康构成严重威胁. 近年来, 随着临床对肝硬化研究的不断深入, 人们发现随着疾病的不断恶化, 肝硬化患者在长期的高动力血液循环状态影响下, 其心肌结构功能将受到不同程度的损害, 可引发肝硬化性心肌病[6-8]. 肝硬化性心肌病属于一种亚临床心脏疾病, 心肌功能损害往往较为隐匿, 在静息状态下临床症状及体征并不明显, 容易被临床所忽略, 但是在应激状态下这种心肌功能损害可明显表现出来, 最终可导致患者因心力衰竭而死亡, 而并非死于疾病本身所致的肝功能衰竭[9-11]. 因此, 寻找一种可早期发现并准确评估肝硬化患者心肌功能受损状态的有效方法显得尤为重要.

超声心动图因其具有简便、安全可靠、无创等优点, 被临床广泛应用于观察评估心脏形态结构及功能运动变化. 本研究结果中, 肝硬化患者中反映左心室整体收缩功能的常规超声心动图指标EF及FS与对照组比较, 差异均无统计学意义(均P>0.05), 而反映心脏整体舒张功能的常规超声心动图指标E/A比值明显小于对照组, 差异有统计学意义(P<0.05), 提示肝硬化患者存在着早期左心功能受损, 并以整体舒张功能受损较为显著, 其发生可早于整体收缩功能受损. 这与以往的研究相一致[12]. 王爱鱼等[13]对96例肝硬化患者进行尸解并作病理检查, 结果显示有39例患者的心肌细胞存在这不同程度的损害, 主要表现为心肌间质水肿、心肌肥大、心肌点状出血、心肌坏死以及心肌纤维断裂等病理性改变.

正常状态下, 左心室整体运动状态在收缩期呈现"拧毛巾"样扭转运动, 而这种扭转运动在收缩期左心室泵血过程中发挥着十分重要的作用[14]. 2D-STI是一种基于高频帧二维超声图像, 逐帧追踪特定平面内心肌斑点运动轨迹, 通过计算其空间位移获得心肌运动参数的超声新技术, 其具有无角度依赖、重复性好、准确性高、操作简便等优点, 可用于准确评价左心室心肌的旋转与扭转运动特征, 进而评估左心室整体和局部的舒张功能和收缩功能状态[15-17]. 本研究结果中, 肝硬化患者的左心室PAR、PBR、PTW、PUTWV均明显小于对照组, 差异均有统计学意义(均P<0.05), 提示肝硬化患者不仅存在着早期整体舒张功能受损, 同时可存在着早期、轻微的局部收缩功能受损. 原因可能是肝硬化患者的血流动力学状态发生改变, 临床上主要表现为高动力循环状态, 随着病情进展, 心脏容量负荷将不断加重, 势必导致心肌细胞变性、肥大, 最终损害心脏舒张功能[18]; 而肝硬化患者存在着不同程度的功能代谢异常、门体分流以及肝细胞低血流灌注, 来自胃肠道吸收的有害成分(如: 肿瘤坏死因子、白细胞介素等)未经肝脏有效灭活即进入体循环, 可激活一氧化氮合酶, 致使心肌生成大量一氧化氮而损害心脏收缩功能[19]. 结合表1我们发现, 在常规超声心动图指标EF及FS因容易受心率、前后负荷、心肌牵À运动及入射角度等因素影响, 而难以发现肝硬化患者的这种早期、轻微的局部收缩功能异常改变时, 2D-STI却可以敏感地发现上述异常改变并给出提示. 因此, 我们认为2D-STI能克服常规超声心动图的不足, 可为早期评估肝硬化患者左心功能改变提供一种准确有效的方法.

总之, 肝硬化患者的左心室心肌力学存在异常改变, 运用2D-STI能敏感地反映肝硬化患者左心室心肌扭转运动改变, 有助于早期评估患者的左心功能状态, 为肝硬化的临床治疗及预后判定提供参考.

文章亮点

实验背景

肝硬化所致的心功能异常称之为肝硬化性心肌病, 而目前关于肝硬化性心肌病患者左心室心肌扭转运动特征的研究鲜有报道. 这对评估患者的心功能状态有着重要意义.

实验动机

本研究运用二维斑点追踪显像技术(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI)观察肝硬化患者左心室心肌扭转运动特征, 分析患者的心功能变化, 以期为临床评估肝硬化性心肌病的疾病状态提供依据.

实验目标

本研究的主要目标是运用2D-STI探讨肝硬化患者左心室心肌扭转运动特点, 结果发现患者的心肌运动存在异常改变. 2D-STI为临床准确评估肝硬化患者的心功能状态提供了一种全新方法.

实验方法

本文为了达到目标采用了2D-STI观察肝硬化患者左心室心肌扭转运动, 该技术具有无角度依赖、重复性好、准确性高等优点, 可准确评估左心室整体和局部心肌功能.

实验结果

本文的研究达到了实验目标, 研究结果显示肝硬化患者左心室心肌扭转运动存在异常改变, 其左心室心底旋转角度峰值、心尖旋转角度峰值、扭转角度峰值、解旋速度峰值均明显低于正常人. 本研究证实了2D-STI能早期评估肝硬化患者的左心功能状态, 可为临床提供参考.

实验结论

本研究发现肝硬化患者的左心室心肌扭转运动存在异常改变, 并提出2D-STI能早期评估肝硬化患者的左心室心肌扭转运动特征并评估其左心功能状态. 2D-STI能克服常规超声心动图的不足, 可为早期评估肝硬化患者左心功能改变提供一种有效方法. 为临床评估肝硬化患者心功能状态变化提供了一种全新的影像学方法.

展望前景

本研究采集存储的超声图像应尽可能清晰, 必要时可嘱咐患者通过改变体位以获得满意的图像. 未来研究的方向运用二维斑点追踪显像技术评估药物对肝硬化患者心功能状态的影响. 最佳方法是采用三维斑点追踪成像技术评价肝硬化患者的心功能状态.

备注

学科分类: 胃肠病学和肝病学

手稿来源地: 浙江省

同行评议报告分类

A级 (优秀): 0

B级 (非常好): B

C级 (良好): C

D级 (一般): 0

E级 (差): 0

编辑:闫晋利 电编:闫晋利

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