三维斑点追踪成像评价射血分数保留的家族性高胆固醇血症患者左心室收缩功能

薛捷文，王宇萍，高娜，汪佳娜，万富鑫，王琴

1.宁夏医科大学临床医学院，宁夏 银川 750004；
2.宁夏医科大学总医院超声心动图功能检查部，宁夏 银川 750004；
*通信作者 王琴 amryl@163.com

家族性高胆固醇血症（familial hypercholesterolemia，FH）是一种较罕见的常染色体显性遗传性疾病，是由于低密度脂蛋白受体基因发生突变，导致体内低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C）代谢异常，在组织内大量淤积，难以清除，患者极易患早发冠心病，最终进展为心肌梗死[1-2]。三维斑点追踪成像（three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）能从三维空间观察心肌的运动轨迹，对评估多种心脏疾病早期异常具有重要意义[3-4]。本研究拟应用3D-STI评估FH患者左心室收缩功能，旨在为临床制订早期治疗方案提供参考依据。

1.1 研究对象 本研究为前瞻性研究。本研究参与了北京安贞医院FH疾病筛查与研究在宁夏地区的研究，于2020年1月—2021年10月筛选出24例FH患者，其中男12例，女12例，年龄23～63岁，平均（46.0±12.4）岁。纳入标准：符合FH诊断标准[5]，年龄>18岁，心电图及超声心动图检查结果均正常，无肝脏、肾脏疾病等。排除标准：易影响血脂的代谢性疾病，合并左心室壁运动异常、二尖瓣狭窄、风湿性心脏病、心律失常等可影响左心室收缩功能的疾病。选取同期体检的30名健康成年人为对照组，其中男14例，女16例，年龄19～56岁，平均（43.4±9.7）岁。所有受检者均签署知情同意书，本研究通过医学伦理委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 血脂检查 抽取患者空腹静脉血，测定总胆固醇（total cholesterol，TC）、LDL-C、高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C）及甘油三酯（triglyceride，TG）等。

1.2.2 仪器 采用Philips EPIQ7C超声诊断仪，S5-1探头（频率1～5 MHz），X5-1（频率1～5 MHz）行心脏检查。并配备3D-STI后处理软件TomTec分析软件。

1.2.3 图像采集 常规经胸超声心动图检查：受检者取左侧卧位，双手抱头，同步连接心电图。M型超声心动图测量左心室舒张末期内径、左心室收缩末期内径、舒张末期室间隔厚度、舒张末期左心室后壁厚度、左心室射血分数（left ventricle ejection fraction，LVEF）、左心室短轴缩短率及左心室每搏量。脉冲多普勒超声心动图测量主动脉瓣口最大血流速度和主动脉压差、二尖瓣瓣口早期峰值流速E峰、二尖瓣瓣口晚期峰值流速A峰及E/A比值，所有测量值均取3个心动周期的平均值。

3D-STI检查：以心尖四腔为观察切面，切换为X5-1探头进入3D模式，调整探头位置和方向使心内膜显示清晰，随后嘱受检者呼气后屏住呼吸，待图像充分清晰后，切换全容积模式，采集并存储4个连续心动周期的动态图像。将全容积图像导入TomTec工作站，选取心内膜清晰的三维图像，启动4DLV-Analysis软件，调整好左心室心尖和二尖瓣环水平基线后，进入Beutel Revision界面，软件自动识别左心室心内膜，手动调节心内膜轮廓边界后，软件自动生成左心室动态三维图像，并自动获得左心室收缩期整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）、整体圆周应变（global circumferential strain，GCS）及整体径向应变（global radial strain，GRS），测量3次取平均值。

1.3 统计学方法 采用SPSS 26.0软件，符合正态分布的计量资料采用±s表示，两组间比较采用独立样本t检验；
采用组内相关系数（ICC）评价3次测量参数的一致性。计数资料以例（%）表示，组间比较采用χ2检验。采用Pearson相关分析LDL-C与GLS、GRS、GCS及LVEF的相关性。以P<0.05为差异有统计学意义。

2.1 FH组与对照组一般临床指标比较 FH组与对照组一般临床资料比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；
FH组的TC、LDL-C明显高于对照组（P<0.05），HDL-C明显低于对照组（P<0.05）；
两组TG和血糖水平差异无统计学意义（P>0.05，表1）。

表1 FH组与对照组一般临床指标比较

2.2 FH组与对照组常规经胸超声心动图和3D-STI相关参数比较 FH组与对照组的左心室舒张末期内径、左心室收缩末期内径、舒张末期室间隔厚度、舒张末期左心室后壁厚度、LVEF、左心室短轴缩短率、左心室每搏量、主动脉瓣口最大血流速度、主动脉压差、E峰、A峰及E/A比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；
FH组的GLS、GCS及GRS明显低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表2及图1。

图1 FH组与对照组三维应变曲线比较。A～C：FH患者的GLS、GCS及GRS，整体曲线形态紊乱，峰值较正常人明显减低，达峰时间错乱不一致；
D～F：健康成年人的GLS、GCS及GRS，整体曲线形态规则，达峰时间一致

表2 FH组与对照组常规经胸超声心动图和3D-STI相关参数比较（±s）

表2 FH组与对照组常规经胸超声心动图和3D-STI相关参数比较（±s）

注：
3D-STI为三维斑点追踪成像，LVEF为左心室射血分数，GLS为整体纵向应变，GCS为整体圆周应变，GRS为整体径向应变

项目 FH组（n=24） 对照组（n=30） t值 P值 左心室舒张末期内径（mm） 48.49±3.36 47.85±3.61 0.662 0.511 左心室收缩末期内径（mm） 0.197 舒张末期室间隔厚度（mm） 8.91±0.79 8.59±0.60 1.723 0.091 31.64±3.15 30.66±2.37 1.307 舒张末期左心室后壁厚度（mm）0.062 LVEF（%） 63.81±4.84 65.29±3.61 1.291 0.202 9.31±0.61 8.98±0.65 1.907 左心室短轴缩短率（%） 0.114 左心室每搏量（ml） 70.43±10.88 70.38±13.64 0.015 0.988 34.82±3.45 37.10±6.22 1.608 主动脉瓣口最大血流速度（cm/s）0.494 主动脉压差（mmHg） 4.52±0.87 4.50±1.28 0.059 0.954 108.42±11.38 103.03±13.58 0.689 E峰（cm/s） 0.529 A峰（cm/s） 66.42±15.98 65.27±17.34 0.521 0.803 73.12±14.86 70.40±16.27 0.633 0.496 GLS（%） 18.59±3.10 22.68±1.84 5.701 <0.01 E/A 1.11±0.47 1.21±0.45 0.686 GCS（%） 0.001 GRS（%） 38.14±5.66 45.01±5.07 4.703 <0.01 27.05±4.54 31.88±5.39 3.500

2.3 FH组与对照组3D-STI相关参数组内一致性检验 FH组内的GLS、GCS及GRS 3次测量的一致性好（ICC=0.950、0.865、0.912），对照组内的GLS、GCS及GRS 3次测量的一致性好（ICC=0.876、0.809、0.922）。

2.4 FH组LDL-C与GLS、GCS、GRS及LVEF的相关性 LDL-C与GLS、GCS、GRS均呈负相关（r=−0.516、−0.565、−0.586，P均<0.01），但与LVEF无相关性（r=0.237，P=0.265）。

我国约有560万例潜在的FH，但临床上明确诊断的FH患者数较少[6]，患者常因突发重大心血管事件后最终确诊，预后不佳。有研究提出早期诊断和适当治疗可以减轻FH相关的额外风险[7-8]，因此尽早诊断和早期治疗尤为重要。3D-STI可以早期识别各种疾病造成的左心室收缩功能亚临床状态，是疾病早期检测的较好方法[9]。因此，本研究利用3D-STI评价FH患者左心室收缩功能，早期检测心肌功能变化，为临床早期治疗提供重要的影像学信息。

本研究对两组3D-STI的相关参数进行分析发现，FH组的GLS、GCS及GRS明显低于对照组，GLS、GCS及GRS明显下降表明患者已经发生左心室心肌损伤和收缩功能受损，但在这种情况下，患者的LVEF依然处于保留状态，表明LVEF是一个评价患者早期左心室收缩功能受损的不敏感指标[10]，其原因是心肌受损病变是一个长期缓慢的过程，机体通过神经-体液系统进行调解，增强部分未受损心肌的收缩力，以维持正常的LVEF，且心肌运动较复杂，涉及纵向、圆周、径向及旋转收缩等运动，相互配合，极大地影响了诊断医师对于部分左心室壁运动下降的观察，但此时的心肌已经受损出现收缩力改变[11]。因此常规经胸超声心动图对患者的早期诊断、评估心肌受损情况和及时发现收缩功能下降存在明显局限性，而3D-STI弥补了以上不足，为FH患者早期左心室收缩功能损伤检测和亚临床心功能评估提供了一个重要检测手段。既往研究证实[12-13]，FH患者左心室心肌受损开始于心内膜面，逐渐进展到中间层心肌，而中间层心肌主要负责左心室短轴方向的圆周运动，因此在左心室心肌发生损伤的早期，GCS可以不出现下降，但本研究发现FH组的GCS也明显下降，表明FH患者左心室中层心肌已经受到损伤，应及时进行治疗，减缓心肌损害的进程，改善患者预后，尽早对FH患者开展治疗可改变这种疾病的自然进展，并可能将心血管疾病推迟到较晚年龄[14]。

此外，本研究显示LDL-C与GLS、GCS及GRS呈负相关，但与LVEF无相关性，其原因可能为FH患者出生时即处于高血脂状态，在较早的年龄即开始出现动脉粥样硬化，导致过早出现冠状动脉狭窄，引起心肌缺血。有研究显示[15]，血浆中的高血脂状态会影响微血管，对心肌细胞产生毒害作用，引起心脏收缩功能受损，而不仅依赖于冠状动脉粥样硬化的发展。以上研究表明LDL-C从微血管水平和大血管水平均会对心肌产生损害，从而引起心功能障碍，预后不佳。

本研究的局限性：样本量较少，且未区分FH纯合子与杂合子，研究结果需进一步扩大样本量进行验证。纳入的部分FH患者未进行基因检测，而是采用指南诊断。由于纳入FH患者均未出现急性冠状动脉综合征等明显心血管症状，因此未进行冠状动脉造影等检查。3D-STI对二维图像要求较高，需要心内外膜清晰显示，才能保证测量的准确性，具有一定误差。

综上所述，3D-STI可早期反映FH患者左心室收缩功能改变，较常规经胸超声心动图具有明显的优越性，可为FH患者制订早期治疗方案提供有价值的参考依据。