基于四维左房自动定量技术的高尿酸血症患者左房功能研究

范丽群，李阳，冉红，张平洋

1.南京市雨花医院 超声科，江苏 南京 210039；2.南京医科大学附属南京医院/南京市第一医院 超声科，江苏 南京 210006

引言

相关研究发现，心房颤动和心肌梗死等心血管事件的发生在高尿酸血症患者中较正常人群明显增多[1]，而且临床研究中也发现心力衰竭患者的血尿酸水平增高可能预示其心房颤动的发生概率增高[2]。流行病学证据表明，血尿酸增高是糖尿病、高血压、心力衰竭以及卒中幸存者发生不良心血管事件及死亡的独立危险因素[3-4]。刘春等[5]研究发现高尿酸血症的中老年原发性高血压患者左房内径较非高尿酸血症组明显增加，血尿酸水平升高可能诱发左心房增大现象。尽管已经有研究证实尿酸在某些病理状态下与炎症及氧化应激有关，而且也揭示了高尿酸水平是心房颤动发生的危险因素，但关于血尿酸增高时左房早期重构的相关内容少有研究涉及。四维左房自动定量（Four-Dimensional Left Atrial Automatic Quantification，4D LAQ）技术是专为左房研究的新技术，应变计算基于每个解剖方向上线的长度和左房容积变化，评价既包括左房心肌的纵向应变改变，也有环向应变的特点，弥补了斑点追踪技术因心房肌菲薄不易追踪且仅有纵向应变的不足[6-7]。本研究应用4D LAQ 技术来观测高尿酸血症患者左房心肌功能变化的特点，并探讨其定量评价左房早期重构特点的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2022年6—12月于我院就诊、检查的高尿酸血症患者86 例，其中男性46 例，女性40 例，年龄35～68 岁。按照2010年《无症状高尿酸血症合并心血管疾病诊治建议中国专家共识》[8]中高尿酸血症的标准确立诊断，排除合并高血压、糖尿病、心肌病、心脏瓣膜病、心律失常、冠心病、先天性心脏病以及脑、肾并发症等的患者。同时，选择35 例健康者作为对照组，其中男性20 例，女性15 例，年龄35～68 岁，平均年龄（53.22±5.72）岁，均无高血压、糖尿病、冠心病、瓣膜病、心肌病、肾脏疾病等，心电图及超声心动图检查均未发现异常。所有受检者均行一般资料调查、血生化检验及超声心动图检查；并在常规二维超声心动图（Two-Dimensional Echocardiography，2DE）检查的基础上，运用4D LAQ 技术观察其左房心肌力学的改变。最终，将其中50 例左房最大容积指数（Index of Left Atrial Maximum Volume，LAVmaxI）＜34 mL/m2的高尿酸血症患者作为试验组（高尿酸血症组）纳入本研究中，其中男性33 例，女性17 例，年龄38～68 岁，平均年龄（52.48±9.45）岁。本研究获得本院临床试验伦理委员会批准（批准文号：KY20200110-03），且所有受检者均签署知情同意书。

1.2 检查条件

采用配有M5Sc 二维探头（2～4.5 MHz）及4Vc 四维探头（2.5～4 MHz）的Vivid E95超声诊断仪（GE，美国）。

首先，行常规2DE 检查，受检者左侧卧位，记录同步心电图，图像采集过程中，嘱其平静呼吸或必要时屏气以保证采集图像的清晰、稳定，测量左房前后径（Left Atrial Anteroposterior Diameter，LAD）、左室舒张末内径（Left Ventricular End-Diastolic Diameter，LVEDD）、左 室 短 轴 缩 短 分 数（Left Ventricular Fractional Shortening，FS）、 左室射血分数（Left Ventricular Ejection Fraction，LVEF）以及每搏量（Stroke Volume，SV）。经彩色多普勒血流成像将脉冲多普勒取样容积置于二尖瓣口，并且尽量使声束与二尖瓣口血流方向平行，获得舒张期二尖瓣口前向血流多普勒频谱，测量舒张早期二尖瓣口血流峰值速度（E）和舒张晚期血流峰值速度（A）并计算比值（E/A）。随后切换探头进入四维超声心动图（Four-Dimensional Echocardiography，4DE）模式，优化心尖四腔心切面的扇形大小、深度和增益，完整显示左房。帧频要求不低于40%心率，并且至少达到25 帧/s。嘱被检者平静呼吸后于呼气末屏住呼吸，在心尖四腔心切面留取3 个连续心动周期的左房4D 全容积动态图像，所有图像储存后导入EchoPAC 软件进行脱机分析。将标记点放置在二尖瓣环水平的中点，调整图像角度使垂直线与二尖瓣环中点以及左房的顶点相交后，软件自动描绘左房心内膜边界并生成左房4D 应变参数，包括左房存储期、管道期、泵期纵向应变（LASr、LAScd、LASct），左房存储期、管道期、泵期环向应变（LASr_c、LAScd_c、LASct_c）。同时获取左房最大容积（Left Atrial Maximum Volume，LAVmax）和LAVmaxI，见图1。

图1 4D LAQ图像分析及结果

1.3 统计学分析

采用SPSS 14.0 统计软件进行数据分析，计量资料以±s表示，行独立样本t检验；计数资料以n（%）表示，行χ2检验；相关性分析采用单因素线性相关，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

一致性检验：随机选择10 例受检患者由2 名同等资历的观察者应用4D LAQ 技术进行图像采集、存储及分析，而同一检查者在1 周内对同一患者进行两次测量，然后对同一检查者的两次检测结果和不同检测者的检查结果进行一致性检验，组内相关系数（Intraclass Correlation Coefficient，ICC）在0.8～1.0 为一致性较好。

2 结果

2.1 高尿酸血症组与对照组一般资料比较

两组间年龄、血脂、血糖、血胆固醇等一般资料差异均无统计学意义（P＞0.05），但高尿酸血症组血尿酸水平明显增高（P＜0.05），见表1。

表1 高尿酸血症组与对照组间一般资料和血生化指标比较（±s）

表1 高尿酸血症组与对照组间一般资料和血生化指标比较（±s）

组别年龄/岁心率/（次/min）收缩压/mmHg舒张压/mmHg血甘油三酯/（mmol/L）血胆固醇/（mmol/L）低密度脂蛋白/（mmol/L）高密度脂蛋白/（mmol/L）血糖/（mmol/L）血肌酐/（μmol/L）血尿素氮/（mmol/L）血尿酸/（μmol/L）445.56±35.89对照组（n=35）高尿酸血症组（n=50）52.48±9.45 78.92±5.97 124.96±5.69 74.81±5.17 0.92±0.31 4.88±0.54 1.53±0.46 1.48±0.18 5.31±0.63 74.36±11.59 3.88±0.47 79.94±4.37 53.22±5.72 125.62±5.87 75.28±5.65 0.98±0.28 4.67±0.49 1.66±0.45 1.48±0.19 5.41±0.55 72.91±11.12 3.68±0.51 144.37±52.68 t值-0.454 -0.863 0.261 0.471-0.8181.825-1.329-0.3710.0260.5751.90729.538 P值0.651 0.391 0.795 0.6340.4150.0720.1870.7110.9790.5670.061＜0.001

2.2 高尿酸血症组与对照组2DE及4DE参数比较

与对照组相比，高尿酸血症组患者LASr_c、LAScd_c 显著减小（P＜0.001），E/A 显著减小（P＜0.001），LASr、LAScd、LASct、LASct_c、LAVmax、LAVmaxI 及常规二维参数LAD、LVEDD、FS、LVEF、SV 无明显差异（P＞0.05），见表2 和图1。

表2 高尿酸血症组与对照组之间超声参数比较（±s）

表2 高尿酸血症组与对照组之间超声参数比较（±s）

注：LAD：左房前后径；LVEDD：左室舒张末内径；FS：左室短轴缩短分数；LVEF：左室射血分数；SV：每搏量；E/A：二尖瓣口舒张早期与晚期血流峰值流速之比；LAVmax：左房最大容积；LAVmaxI：左房最大容积指数；LASr、LAScd、LASct：左房存储期、管道期、泵期纵向应变；LASr_c、LAScd_c、LASct_c：左房存储期、管道期、泵期环向应变。

组别LAD/mm LVEDD/mm FS/%LVEF/%/mLE/A LAVmax/mL SV LAVmaxI/（mL/m2）LASr/%LAScd/%LASct/%LASr_c/%LAScd_c/%LASct_c/%-19.48±1.53对照组（n=35）高尿酸血症组（n=50）35.12±2.52 47.52±2.78 35.74±2.02 65.44±3.08 63.38±6.25 0.62±0.14 40.26±9.44 24.61±5.79 23.94±2.02-13.21±1.81-10.76±0.94 29.38±2.28-10.12±1.71-19.71±1.62 t值-0.748 -1.745 -1.441 -1.674 -1.314 -21.353 1.007 1.074 -0.248 -0.444 1.418 -15.644 24.8120.679 P值0.456 0.085 0.152 0.098 0.192 ＜0.001 0.317 0.244 0.805 0.658 0.161 ＜0.001 ＜0.0010.499 35.48±1.68 48.54±2.47 36.37±1.92 66.68±3.74 65.01±4.46 1.34±0.17 38.23±7.87 23.26±4.32 24.06±2.31-13.01±2.33-11.06±0.97 37.91±2.73-18.26±1.09

2.3 相关性分析

相关性分析结果表明，患者血尿酸水平与LASr_c（r=-0.68，P＜0.001）、LAScd_c（r=0.72，P＜0.001）及E/A（r=-0.74，P＜0.001）均存在显著相关性，而与LASr、LAScd、LASct、LASct_c、LAVmax、LAVmaxI、LAD、LVEDD、FS、LVEF、SV、年龄、血糖、血脂和血胆固醇等不存在相关性（P＞0.05），提示高尿酸血症患者血尿酸水平与左室舒张功能受损和心房肌的早期力学改变密切相关，后者主要表现其存储期和管道期环向心肌应变下降，见表3。

表3 高尿酸血症患者血尿酸与一般资料、生化指标及超声参数间的相关性分析

2.4 一致性检验

4DE 参数在观察者间、观察者内的ICC 均大于0.80，提示一致性均良好，见表4。

表4 4D LAQ对10例高尿酸血症患者观测的一致性检验

3 讨论

尽管相关研究发现尿酸能够激活促炎因子，加速炎症反应发生，由此影响心房的电重构和结构功能变化，参与心房颤动的进展与复发[9-10]，但是有关血尿酸增高与心房颤动发生相关性的临床报道不尽相同。纪禹同等[11]、杨颖等[12]报告高尿素血症与老年患者心房颤动产生具有相关性；而张如森等[13]研究发现，高血压病患者的心房颤动与LVEF、左心房内径、年龄之间存在独立相关性，但与血尿酸水平并不存在相关性，这与前两项研究的结果有所不同。因此，本文旨在研究血尿酸水平增高时左房心肌重构早期的变化特点及其与血尿酸水平之间的关系。

左心房可通过发挥储备功能、管道功能和辅泵功能来调节左心室舒张和充盈，两者功能密切相关，在维持与调节心输出量的过程中也有重要意义。既往有研究应用斑点追踪技术定量观测分析心房肌应变和应变率变化，从而评价心房肌力学特征和功能。学者们大多认为，SRa、SRs 和 SRe 分别代表左心房辅泵、存储和管道功能[6]。但事实上，心房肌尽管较薄，但也由浅、深两层构成。浅层肌环绕着左、右心房，是横行的；左、右心房固有的深层肌呈环状或拌状，当心房收缩时，环绕腔静脉口、肺静脉口、心耳以及卵圆窝周围的环形纤维具有括约作用，可以抑制逆流血液。由此可见，心房肌中环形肌占主要作用。本研究应用的4D LAQ 技术是针对左房研究的新技术[14-15]，应变计算基于每个解剖方向上线的长度和左房容积变化，弥补了斑点追踪技术因心房肌菲薄不易追踪且仅有纵向应变的不足，能更好地反映左房心肌的力学特征。其在心室收缩期、舒张早期和舒张晚期所得的左房心肌整体纵向应变（LASr、LAScd、LASct）和环向应变（LASr_c、LAScd_c、LASct_c）可分别反映纵向和环向的左房存储功能、管道功能和泵功能特征。

本研究结果显示，对于无明显并发症和合并症的高尿酸血症患者，即使左房容积指数正常，患者LASr_c也较正常组显著减小，表明在左房重构早期阶段，其基于环向应变的左房存储功能受损，而纵向储备功能并无明显改变，这与梁俊媚等[16]报告的高尿酸患者纵向左房存储功能增强不同。众所周知，心室收缩时心底部及左房室环都向心尖方向移动，左心房内压力下降，由此肺静脉血“脉动样”流向左心房，这是左房发挥存储功能的关键原因之一。本研究高尿酸患者左室收缩功能及容积并无明显改变，所以基于纵向应变的储备并无明显变化，但环向左房存储功能下降，考虑原因可能为：嘌呤核苷酸在黄嘌呤氧化酶介导下最后降解成尿酸，它是可以影响血管内皮细胞结构和功能的，在一些病理状态下，机体抗氧化与氧化间失衡，导致体内大量堆积活动氧族，由此激活氧化应激反应，导致内皮功能障碍、蛋白质变性、心房肌细胞坏死以及纤维细胞分化、增殖等一系列不可逆变化，最终使得心房肌发生重构[17]，因此，患者环向左房存储功能下降应该是其心房肌重塑的表现和结果。与此同时，本研究中患者左室收缩功能及容积均较正常无明显变化，但E/A 所反映的左室舒张功能受损，LAScd_c 较正常对照组减小，即基于环向应变的左房管道功能下降，而纵向左房管道功能变化不大，后者与牛海燕等[18]、彭红兵等[19]对高血压的研究结论不同，这不仅再次证明左房环向肌为主，而且也表明高尿酸血症影响患者左房管道功能主要在环向受损。相关性分析结果表明，患者血尿酸水平与LASr_c、LAScd_c 及E/A均存在显著相关性，进一步揭示高尿酸血症患者血尿酸水平与左室舒张功能受损和心房肌的早期力学改变即左房存储期和管道期环向心肌应变下降密切相关。本研究还表明：患者LASct 和LASct_c 所反映的左房泵动能并无明显增强，这与梁俊媚等[16]、Açar 等[20]的报道相同，但与高秀荣等[21]报告的左房泵功能下降并不相符。有文献报道[12,17]，高尿酸时氧自由基生成增加，诱发炎性反应促进动脉硬化，加重心肌缺血缺氧，而且黄嘌呤氧化酶活性增强、氧化应激反应及心肌细胞脂质过氧化都会导致心肌细胞钙超负荷，诱发心肌细胞糖超载，细胞功能损伤，发生左室舒张功能障碍，所以会导致患者左房管道功能下降。一般来说，左室早期舒张功能（主要是松弛性）受损会引起左房泵功能的代偿性增强。但本研究分析认为，高水平尿酸血症可引起相应的一系列心房肌氧化甚至应激改变，产生心房肌重塑及功能变化，可以导致患者左房泵功能出现下降趋势，但这与基于左室舒张早期功能下降后的左房泵功能增大效应相抵消，所以其左房泵功能增强效应最终未能产生，表现为患者左房泵功能无明显改变。当然，还需进一步研究其具体相关机制。

本研究也存在以下局限性：① 为单中心、小样本量研究，可能出现样本选择偏倚， 结果需要在更大的多中心高尿酸血症队列中进行验证；② 未使用心脏磁共振等其他手段进一步辅助4D LAQ 技术来提高评价准确性及可靠性。

4 结论

高尿酸血症患者心室收缩期、舒张早期左房心肌环向应变下降，提示其左房存储及管道功能受损，且这些改变与血尿酸水平密切相关。4D LAQ 技术可有效评价高尿酸血症患者早期左房心肌力学变化，尤其是左房环向应变，可为临床综合评价高尿酸血症患者情况提供新方法。