二维斑点追踪显像技术评估结缔组织病合并肺动脉高压患者右心室收缩功能的临床研究

马红，周蕾，王嫱，孙晓萱，李新立，张海锋，吴红平

结缔组织病（CTD）是以多个系统和器官慢性炎症性改变为特征的自身免疫性疾病，包括系统性红斑狼疮、皮肌炎/多肌炎、干燥综合征、混合性结缔组织病、系统性硬皮病等，对心肌和肺间质均有不同程度的损害。肺动脉高压是CTD重要的并发症，严重影响CTD患者的预后，也是影响患者活动耐量和生活质量的影响因素[1]。因此，早期诊断CTD相关肺动脉高压尤为重要。

右心导管是目前临床诊断肺动脉高压的金标准，但因心导管检查为有创检查，且不适合在随访中多次检查，故目前临床常用的筛查方法是超声心动图。Kim等[2]的研究表明，骨髓增生性肿瘤合并肺动脉高压患者的三尖瓣环收缩期位移（TAPSE）与肺动脉收缩压（sPAP）相关性好。Kassem等[3]报道，在特发性肺动脉高压患儿中，TAPSE与右心室面积变化率（FAC）越低，提示临床预后越差。多项研究显示，二维斑点追踪显像技术（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）测得的右心室游离壁应变能早期评估系统性红斑狼疮和系统性硬皮病患者的右心室收缩功能[4-6]，并可评估肺动脉高压患者的预后。本研究分析了74 例CTD患者及20例健康志愿者的常规超声心动图及2D-STI指标，旨在探讨各项超声心动图指标和sPAP的相关性及其对CTD相关肺动脉高压的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象及分组

本研究纳入2018年5月至2019年9月在我院确诊的CTD患者74例（CTD组），根据超声心动图估测的sPAP分为两个亚组：肺动脉压正常亚组（sPAP≤ 36 mmHg，1 mmHg=0.133 kPa，n=34）和肺动脉高压亚组（sPAP ＞ 36 mmHg，n=40）[7]。排除标准：（1）其他类型的肺动脉高压；（2）病情不稳定，包括急性冠状动脉综合征、急性心力衰竭及主动脉夹层等；（3）心房颤动、传导阻滞或起搏器植入术后；（4）严重心脏瓣膜病变；（5）左心室射血分数＜55%；（6）患者声窗不佳、图像不清晰。另选20例健康志愿者作为正常对照组。本研究获得南京医科大学第一附属医院伦理委员会批准，所有受试者均签署知情同意书。

1.2 受试者基线资料及超声心动图参数采集

受试者收集的基线资料包括：人口学特征、NYHA心功能分级、实验室检查指标、常规超声心动图及2D-STI参数。

根据美国超声心动图学会推荐的方法间接估测sPAP，即sPAP＝4TRV2+RAP，其中TRV为三尖瓣反流峰值流速，RAP为右心房压力。采用GE Vivid E9彩色多普勒超声诊断仪（GE公司，挪威）、M5S探头进行超声心动图检查，该仪器配有EchoPac工作站及二维应变分析软件。

所有受试者左侧卧位，平静呼吸，同步连接心电图，先行常规超声心动图检测，在胸骨旁左心室长轴切面获取左心室前后径，心尖四腔心切面获取右心室基底部横径、TAPSE、右心室舒张末期面积和收缩末期面积，并计算右心室FAC；通过组织多普勒超声获取三尖瓣环收缩期峰值流速（S’），双平面Simpson法估测左心室射血分数。

2D-STI参数获取：保存以右心室为中心的心尖四腔心动态图像，帧频＞60帧/s，存储3个心动周期，将动态图像以DICOM格式导入GE EchoPAC BT 113.1分析软件进行二维斑点追踪分析。沿室间隔右心室面基底部开始手动描记右心室内膜边界，至右心室游离壁基底段为止，软件自动生成感兴趣区，调整感兴趣区宽度与右心室壁厚度一致，右心室游离壁心肌被分成3个节段，即可获取右心室游离壁基底段纵向应变（Sb），中间段纵向应变（Sm），心尖段纵向应变（Sa），并计算右心室游离壁三个节段的纵向应变平均值（Sg）。

1.3 统计学方法

采用SPSS 22.0 分析软件进行数据统计分析。临床数据分析以均数±标准差或频数（百分数）表示。采用独立样本t检验和卡方检验来比较两组间各指标的差别；应用Pearson相关分析方法分析常规超声及二维斑点应变参数和sPAP之间的相关性。绘制受试者工作特征（ROC）曲线，确定曲线下面积及最佳截断点，计算出各项超声指标在不同界值时预测肺动脉高压的敏感度和特异度。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组受试者的基本资料

CTD组74例患者中，女性68例（91.9%），平均年龄为（39.9±14.7）岁，平均体表面积为（1.58±0.10）m2；正常对照组20例健康志愿者中，女性18例（90.0%），平均年龄为（41.1±11.1）岁，平均体表面积为（1.62±0.10）m2。两组上述资料之间的差异均无统计学意义（P均＞0.05）。

在CTD组患者中，系统性红斑狼疮30例，皮肌炎/多肌炎18例，干燥综合征8例，混合性结缔组织病7例，系统性硬皮病5例，重叠综合征3例，类风湿关节炎2例，大动脉炎1例。肺动脉压正常亚组和肺动脉高压亚组患者在年龄、性别、体表面积、尿酸水平上的差异均无统计学意义。肺动脉高压亚组NYHA心功能Ⅲ～Ⅳ级比例高于肺动脉压正常亚组（45.0% vs.14.7%），差异有统计学意义（P＜0.05）。CTD组及两个亚组患者的基本资料见表1。

2.2 正常对照组与CTD组间及两个亚组间的常规超声心动图及2D-STI指标比较

在常规超声心动图指标方面，与正常对照组相比，CTD组患者右心室基底部横径明显增大，TAPSE、右心室FAC和三尖瓣环S’均明显减低（P均＜0.05）；两组在左心室前后径及左心室射血分数上的差异均无统计学意义（P均＞0.05）。在2D-STI反映右心室收缩功能的指标方面，CTD组患者右心室游离壁纵向应变参数Sb、Sm、Sa、Sg均低于正常对照组，差异均有统计学意义（P均＜0.05），见表2。

在常规超声心动图指标方面，与肺动脉压正常亚组相比，肺动脉高压亚组患者左心室前后径、TAPSE均明显减小，右心室FAC及三尖瓣环S’均明显减低，而右心室基底部横径显著增加，差异均有统计学意义（P均＜0.05）；两个亚组患者在左心室射血分数上的差异无统计学意义（P＞0.05）。在2D-STI中反映右心室收缩功能的指标方面，肺动脉高压亚组患者右心室游离壁纵向应变参数Sb、Sm、Sa、Sg均低于肺动脉压正常亚组，差异均有统计学意义（P均＜0.05），见表2和图1。

表1 CTD组及两个亚组患者的基本资料[例（%）]

表2 正常对照组与CTD组间及两个亚组间的常规超声心动图及2D-STI指标比较（±s）

表2 正常对照组与CTD组间及两个亚组间的常规超声心动图及2D-STI指标比较（±s）

注：CTD：结缔组织病；2D-STI：二维斑点追踪显像技术。与正常对照组比*P＜0.05，与肺动脉压正常亚组比△P＜0.05

图1 二维斑点追踪显像技术评估两个亚组结缔组织病患者的右心室功能

2.3 CTD患者的肺动脉收缩压与常规超声心动图及2D-STI指标的相关性分析

Pearson相关性分析显示，sPAP与CTD患者右心室基底部横径（r=0.75，P=0.00）、右心室游离壁纵向应变参数Sb（r=0.70，P=0.00）、Sm（r=0.53，P=0.00）、Sa（r=0.36，P=0.02）、Sg（r=0.65，P=0.00）呈正相关，与CTD患者左心室前后径（r=-0.64，P=0.00）、TAPSE（r=-0.55，P=0.00）及右心室FAC（r=-0.64，P=0.00）呈负相关。

2.4 常规超声心动图及2D-STI指标对结缔组织病相关肺动脉高压的预测价值（图2）

ROC曲线分析显示，在CTD患者中，TAPSE为17.5 mm时，预测肺动脉高压的敏感度和特异度分别为45%和100%（AUC=0.76，P=0.00）；右心室FAC为41.5%时，预测肺动脉高压的敏感度和特异度分别为93%和68%（AUC=0.89，P=0.00）；三尖瓣环S’为10.5 cm/s时，预测肺动脉高压的敏感度和特异度分别为45%和79%（AUC=0.67，P=0.01）；右心室游离壁纵向应变参数Sb为-23.3%时，预测肺动脉高压的敏感度和特异度分别为63%和100%（AUC=0.80，P=0.00）；Sm为-22.1%时，预测肺动脉高压的敏感度和特异度分别为58%和91%（AUC=0.81，P=0.00）；Sa为-19.4%时，预测肺动脉高压的敏感度和特异度分别为70%和79%（AUC=0.74，P=0.00）；Sg为-23.0%时，预测肺动脉高压的敏感度和特异度分别为73%和82%（AUC=0.84，P=0.00）。

图2 常规超声心动图及2D-STI指标预测结缔组织病相关肺动脉高压的受试者工作特征曲线

3 讨论

肺动脉高压是一种预后极差、进展迅速的疾病。尽管肺动脉高压的病变始于肺小动脉，但右心功能是影响肺动脉高压患者预后的重要因素。超声心动图是目前评估肺动脉高压的重要无创手段，可定性、定量评估肺动脉高压患者的右心室结构和功能[8-9]。2D-STI能够无创、准确检测心肌纵向、径向及圆周方向的运动情况，对室壁运动定量的分析价值已得到肯定[5,10]。本研究发现，在常规超声心动图评估的右心室收缩功能指标中，肺动脉高压亚组CTD患者的TAPSE、右心室FAC及三尖瓣环S’较肺动脉压正常亚组均明显减低，这与既往Li等[11]和Koestenberger等[12]在肺动脉高压患者中开展的研究结果一致。

右心室壁的心肌结构主要由心外膜纵行心肌及心内膜下环形心肌组成，而纵行心肌在右心室收缩功能中起主导作用[13]。在正常生理状态下，室间隔受左心室收缩功能的影响最大，故右心室游离壁纵向应变是2D-STI评价右心室收缩功能的主要指标。本研究根据sPAP将CTD组患者分为肺动脉压正常亚组和肺动脉高压亚组，结果发现，肺动脉高压亚组的右心室游离壁纵向应变参数Sb、Sm、Sa、Sg均显著低于肺动脉压正常亚组，且这些应变指标与sPAP呈中度程度相关性，表明CTD患者合并肺动脉高压时，其右心室收缩功能已经受损。

我们推测，肺动脉高压亚组患者右心室收缩功能受损的原因可能与以下因素有关：（1）CTD患者中右心室心肌细胞发生炎症反应与免疫损伤造成右心功能减低[1]；（2）出现肺动脉高压时，右心室暴露于升高的压力负荷之下，其形态和功能发生显著改变。在此过程中，右心室首先出现代偿性向心性肥厚，代偿性肥厚使右心室仍能维持正常的心输出量并对抗肺血管阻力的增加；然而，随着疾病进程的发展，右心室代偿性肥厚已不足以对抗压力的负荷变化，右心室出现不同程度的心肌纤维化、心肌重构，并且逐渐发展为右心衰竭[14-15]；（3）右心室长期的压力负荷使得心肌灌注失衡，心肌细胞逐渐出现缺血、缺氧，对右心功能的损害进一步增加[16-17]。

本研究还发现，右心室游离壁Sg≥-23.0%时，在CTD患者中预测肺动脉高压的敏感度和特异度分别为73%和82%（AUC=0.84，P=0.00）。但这与既往研究报道的右心室游离壁纵向应变的截值不一致[11]，可能的原因如下：（1）研究对象及样本量不一样，且CTD的发病机制较复杂，可累及多个系统及器官产生慢性炎症性改变；（2）研究测量右心室游离壁纵向应变的超声仪器及分析软件不一样，不同的超声仪器及分析软件自动生成的应变值存在一定的差异[18]；（3） 肺动脉高压严重程度不一致，研究表明，肺动脉高压越严重，右心室游离壁应变值越低[6]。

本研究存在的局限性：（1）样本量较小；（2）研究对象均为左心室射血分数正常的CTD患者，故研究结果不适用于左心室收缩功能减低的CTD患者；（3）未采用右心导管来评估患者的肺动脉压力；（4）病种繁多；（5）缺乏2D-STI对CTD患者右心室功能评估的长期随访，需进一步开展研究。

综上所述，本研究表明，2D-STI评估的右心室游离壁纵向应变指标能够比较准确地评估CTD患者的右心室收缩功能，有望成为评估肺动脉高压的新指标。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突