王俭，杨梦慧，孙灵跃，沈学东，沈节艳

上海交通大学医学院附属仁济医院 心内科，上海 200127

肺动脉高压（pulmonary arterial hypertension, PAH）是以肺血管阻力的持续发展导致肺动脉压力进行性升高为主要特征的疾病，最终可能导致右心衰竭甚至死亡[1-2]。文献报道，WHO-FC III/IV级PAH患者的长期预后较差[3-4]。先前关于PAH的研究主要集中在右心功能上，因为长期的右心后负荷会直接导致右心功能障碍，这是决定患者生存的主要因素[5]。然而，越来越多的研究发现，尽管左室射血分数（left ventricular ejection fraction, LVEF）正常，但PAH患者的左心同样也受到损害，并且左心功能不全也提示不良的临床预后[6-7]。因此，PAH患者的左、右心功能应该受到同等重视。最近，RUSSELL等[8]提出了一种通过量化心肌做功来评估心功能的非侵入性方法，称之为压力-应变环（pressure-strain loop, PSL）。本研究首次引入PSL技术用于定量PAH患者的左、右室心肌做功，并与传统心脏超声参数进行对比，以更好确定患者的心功能状况。

1 对象和方法

1.1 对象 收集2018年1月至2019年10月在上海交通大学医学院附属仁济医院40例诊断为PAH患者作为PAH组。参照2015年欧洲心脏病学会/欧洲呼吸学会（ESC/ERS）肺动脉高压诊疗指南[9]，所有患者的纳入标准：在海平面，静息时通过右心导管测得，肺动脉平均压（mean pulmonary artery pressure, mPAP）≥25 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），肺小动脉楔压（pulmonary arteriole wedge pressure, PAWP）≤15 mmHg和肺血管阻力（pulmonary vascular resistance, PVR）＞3 Wood单位。排除标准：左心病变所致肺高血压；呼吸系统疾病和（或）缺氧所致肺高血压；合并心律失常（房颤或房扑、左或右束支传导阻滞等）；妊娠；癌症；超声心动图检查中心内膜显示不清的患者。同期，招募20例年龄和性别比例相匹配的门诊体检健康者为对照组。本研究获得医院伦理委员会的批准，所有患者或其家属均签署了知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 患者临床数据：门诊随访符合入组条件的PAH患者，收集患者的各项临床资料，包括年龄、性别、联系方式、基本病史、PAH分类类型、入院时的心超指标、右心导管数据和靶向药物使用情况等。根据世界卫生组织于1998年制定的针对PAH患者的心功能分级评估患者的心功能状态[10]。

1.2.2 标准常规超声心动图：嘱受试者平卧位，量取上臂袖带血压并记录，然后在受试者胸部及右侧腹部位置贴上电极片，连接GE Vivid E95心脏彩超机，观察仪器心电采集情况。待心电平稳后，嘱患者左侧卧位，使用M5S超声探头对受试者进行心脏彩超检查。根据美国超声心动图协会的建议采集图像[11]。

1.2.3 常规超声参数分析：将采集的切面图像导入脱机工作站EchoPAC中，使用二维Simpson方法测量LVEF。应用简化的Bernoulli方程，通过测量三尖瓣反流速度（tricuspid regurgitation velocity, TRV）及右房压计算右心室收缩压（right ventricular systolic pressure, RVSP），公式为：RVSP=4TRV2+右房压。无肺动脉瓣或右心室流出道狭窄时肺动脉收缩压（pulmonary artery systolic pressure, sPAP）=RVSP。在心尖右心室四腔心切面，采用M型超声测量三尖瓣环收缩期在右心室长轴方向上的位移得到三尖瓣环收缩期位移（tricuspid annular plane systolic excursion, TAPSE）。右室面积变化分数（fractional area change, FAC）计算公式：FAC=（右心室舒张末期面积-右心室收缩末期面积）/右心室舒张末期面积×100%。

1.2.4 心肌做功计算：将标准心室压力曲线放入坐标系中，参考超声心动图中二尖瓣打开或关闭及主动脉瓣打开或关闭的时间对曲线进行横向拉伸，将估测的峰值动脉压代替心室收缩压对曲线纵向幅度进行调整，得到个体的时间-压力曲线。对个体时间-应变曲线进行微分后得到心肌缩短率，然后乘以时间-压力曲线中的瞬时压力值，最后进行积分获得心肌做功随时间变化的曲线。根据瞬时压力值和应变值可在坐标系中画出PSL。PSL内面积为心肌整体做功指数（global work index, GWI），可通过对从二尖瓣关闭到二尖瓣开放时间内的心肌做功积分获得。整体有用功（global constructive work, GCW）为心肌收缩期缩短和等容舒张期伸长的心肌做功总和。整体无用功（global wasted work, GWW）为心肌收缩期伸长和等容舒张期缩短的心肌做功总和。整体做功效率（global work efficiency, GWE）的计算公式：GWE=GCW/（GCW+GWW）[12]。于EchoPAC中，在心尖五腔心切面打开左室流出道频谱，选择Event Timing确定主动脉瓣关闭时间。软件自动识别心室心内膜和心外膜，分别获得左室整体纵向应变（left ventricular global longitudinal strain, LVGLS）和右室整体纵向应变（right ventricular global longitudinal strain, RVGLS）。在Myocardiac Work模式下输入每一位受试者的血压值，进一步通过软件分析获得左室整体做功指数（left ventricular global work index, LVGWI）、左室整体有用功（left ventricular global constructive work, LVGCW）、左室整体无用功（left ventricular global wasted work, LVGWW）、左室整体做功效率（left ventricular global work efficiency, LVGWE）；输入每一位受试者的sPAP，通过软件分析获得右室整体做功指数（right ventricular global work index, RVGWI）、右室整体有用功（right ventricular global constructive work, RVGCW）、右室整体无用功（right ventricular global wasted work, RVGWW）、右室整体做功效率（right ventricular global work efficiency, RVGWE）。

1.3 统计学处理方法 采用SPSS21.0和GraphPad Prism 8.0进行统计分析和作图。正态分布资料用±s表示，两组间比较使用独立样本t检验；偏态分布资料以M（P25，P75）表示，两组间比较用Mann-WhitneyU检验。计数资料以频数和百分比表示，两组间的比较用χ2检验。多组间比较使用单因素方差分析，组间两两比较用LSD-t法。相关性分析用Pearson相关进行分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般临床情况 PAH组共有40例患者，年龄（42.1±12.9）岁，女34例，男6例；对照组共有20例健康者，年龄（42.1±12.7）岁，女18例，男2例。PAH组一般临床情况见表1。

表1 PAH组一般临床情况（n=40）

2.2 2组常规超声参数和心肌做功参数比较 与对照组比，PAH组有较高的sPAP、LVGLS、RVGLS，而TAPSE和FAC低于对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.001）。两组间LVEF差异无统计学意义（P= 0.113）。PAH组的LVGWW、RVGWI，RVGCW和RVGWW均明显高于健康对照组，而LVGWE、LVGWI、LVGCW以及RVGWE均明显低于对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.001），见表2。

表2 2组常规超声参数和心肌做功参数比较

2.3 不同心功能状态下心肌做功参数差异分析 25例WHO-FC I/II级，属于轻度心功能衰退组；15例WHO-FC III/IV级，属于重度心功能衰退组。左心心肌做功参数显示，随着心功能的恶化，LVGWE和LVGWI呈现出明显的下降状态，而LVGWW明显上升，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。右心心肌做功参数显示，随着心功能的恶化，RVGWW呈现出明显的升高状态，而LVGWE明显下降，差异均有统计学意义（均P＜0.01）。但不同WHO-FC分级间RVGWI和RVGCW差异无统计学意义（均P＞0.05），见图1。

图1 不同心功能状态下心肌做功参数比较

2.4 PAH患者心肌做功参数与常规超声参数的相关性 LVGLS与LVGWE（P=0.001）、LVGWI（P＜0.001）、LVGCW（P=0.035）、RVGWI（P=0.012）、RVGCW（P= 0.024）均存在负相关。RVGLS与LVGWE（P=0.001）、LVGWI（P=0.003）、RVGWE（P＜0.001）、RVGWI（P＜ 0.001）、RVGCW（P=0.001）均存在负相关，与LVGWW（P=0.013）、RVGWW（P=0.010）存在正相关。FAC与LVGWE（P=0.001）、LVGWI（P＜0.001）、LVGCW（P=0.035）、RVGWE（P=0.001）、RVGWI（P=0.003）、RVGCW（P=0.027）均存在正相关，与LVGWW（P= 0.010）、RVGWW（P=0.026）存在负相关，见表3。

表3 PAH患者心肌做功参数与常规超声参数相关性分析（r）

3 讨论

PSL的概念首先是由URHEIM等[13]提出，其模仿压力-容积环的模式，通过将微压力计测得的左室压力与多普勒超声心动图或体测法测得的心肌纵向应变相结合画出压力-应变环，左室节段性心肌做功指数通过计算压力-应变环内的面积获得。但URHEIM等构建的方法为有创性，存在后期临床应用的局限性。基于此，RUSSELL等[8]进一步改良，通过实验手段将一条无创性压力曲线代替有创方式，只需依据峰值压力和瓣膜开闭时间调整曲线幅度便能得到瞬时压力-时间曲线。同样，通过无创手段绘制出的PSL面积即为GWI。进一步，RUSSELL等[14]还提出，GCW为心肌在收缩期和等容舒张期所做的有利于心室泵功能的功；GWW为心肌在收缩期和等容舒张期所做的阻碍心室泵功能的功；GWE为此期间的做功效率，依据字面意思即为有用功占有用功和无用功总和的比例。本研究应用PSL从心肌做功角度评估PAH患者的左、右室心功能。

本研究结果中，与健康对照组比，PAH组的RVGWI、RVGCW和RVGWW均有显著增加。从解剖学角度分析，右心室主要由来自室间隔基底环外伸的浅层肌以及深层纵行肌所构成。正常状态下，右心室的收缩模式主要为：左心室和室间隔收缩牵拉右心游离壁向内运动，从而使右心心肌被动收缩；右心游离壁深层纵行肌收缩，使得三尖瓣环向心室心尖靠近；室间隔主动旋转收缩，参与右心长轴缩短[15]。PAH患者存在持续右室压力超负荷，心内层纵行肌代偿性肥厚，通过增加心肌做功以维持右心室射血量，因此右室心肌做功参数显著增加。

左、右心室在结构和功能上均具有紧密联系，两者间存在相互作用[16]。HARDEGREE等[17]研究发现，尽管在超声心动图下，PAH患者左室大小（舒张末期内径）和收缩功能（包括LVEF和心指数）均显示正常，但患者左室游离壁收缩应变明显下降，说明左室功能在PAH的病理生理进展过程中也同样受到了影响。究其原因，慢性右室压力超负荷使得右心射血功能减退且舒张末压升高，右室容积逐渐增大，由于受到外周心包的限制，过高的压力使得室间隔发生偏移、变平，最终导致左室几何变形和功能障碍[18]。本研究结果也同样支持这一点，PAH组的LVGWE、LVGWI和LVGCW均较对照组更差，而LVGWW在患者中异常升高。同时，本研究也发现PAH组的LVEF与对照组无明显差异，可能是由于右心收缩力代偿性增强支持左心收缩功能的结果[19]。

本研究结果显示，PAH组中RVGWE较对照组下降明显，而CHAN等[12]在高血压（左室压力超负荷）的研究中发现，LVGWE在高血压患者中得到保留。左、右心在结构上存在很大的区别，左心由三层肌纤维组成，包括内层的纵行肌、中层的环行肌和外层的斜行肌，而右心仅由两层肌纤维组成[20]，而且正常情况下，肺血管阻力仅为外周血管的1/6，这就使得右室壁更为薄弱，顺应性更好；在性能上就表现为右心室更易耐受容量负荷而不耐受压力负荷，而左心室更易耐受压力负荷而不耐受容量负荷。进一步依据WHO心功能分级将PAH组分为WHO-FC I/II级和WHO-FC III/IV级组，发现RVGWI和RVGCW不再随着心功能的恶化而进一步代偿，而RVGWW在不断地增高，这也就使得RVGWE不断下降，心功能逐步进入失代偿期。

本项研究中PSL作为一项新兴的心功能定量指标，心肌做功参数具有确定PAH患者当前心功能状态的潜在价值。本研究发现，心肌做功参数与LVGLS、RVGLS和FAC等可反映心功能和预后的参数存在很好的相关性，进一步说明其可以作为一项补充指标用于评估PAH患者的心功能状态，为临床诊治提供更多参考资料。