吴文芳, 李妙, 董静
南京医科大学附属南京医院/南京市第一医院 心血管超声科, 江苏 南京 210006
2020-06-09 收稿, 2020-08-27 录用
^*通讯作者: 董静

摘要: 为探讨二维及三维心脏超声评价心脏移植术后心功能和形态改变的应用价值，选取心脏移植术后患者41例设为观察组，另选取同期健康体检者41例设为对照组。观察组入院术后7 d均实施二维及三维心脏超声检查，发现患者的左房内径（LAD）、左心室收缩末期内径（LVESD）大于对照组，左心室射血分数（LVEF）小于对照组（P < 0.05）；随访3个月，观察组存在排异反应者的术后7 d LAD、LVESD、左室心肌质量（LVM）大于无排异反应者，LVEF、左室每搏量（LVSV）小于无排异反应者（P < 0.05）；随访3个月，病死者术后7 d的LAD、LVESD、LVM大于存活者，LVEF、LVSV小于存活者（P < 0.05）。LAD、LVESD、LVEF、LVM、LVSV联合预测心脏移植术后患者排异反应及患者预后的AUC均为最大。本研究提示二维及三维超声参数对心脏移植后心功能、形态具有一定评估价值，有望成为预测心脏移植术后排斥反应和预后的潜在手段，指导临床采取合理治疗措施，改善患者预后。
关键词: 二维超声三维超声心脏移植心功能排异反应
Study on the Evaluation Effect and Predictive Effectiveness of Two-dimensional and Three-dimensional Ultrasound Parameters on Cardiac Function and Shape after Heart Transplantation
WU Wenfang, LI Miao, DONG Jing
1. Department of Cardiovascular Ultrasound, Nanjing First Hospital, Nanjing Medical University, Nanjing 210006, Jiangsu, P. R. China
^*Corresponding author: DONG Jing
Abstract: In order to explore the application value of two-dimensional and three-dimensional echocardiography in evaluating cardiac function and morphological changes after heart transplantation, a total of 41 patients underwent heart transplantation were selected as the observation group, and 41 patients underwent healthy physical examination during the same period were selected as the control group. 7 days after surgery, two-dimensional and three-dimensional ultrasound examinations were performed. It was found that the left atrial inner diameter (LAD), left ventricular end-systolic diameter (LVESD) of the observation group were greater than those of the control group at 7 days after operation, and the left ventricular ejection fraction (LVEF) was lower than the control group (P < 0.05). After 3 months of follow-up, LAD, LVESD and left ventricular mass(LVM) of those occurred rejection in the observation group were greater than those without rejection, and LVEF and left ventricular stroke volume (LVSV) were less than those without rejection (P < 0.05). After 3 months of follow-up, LAD, LVESD, LVM of the deceased in the observation group were greater than those of the survivor, and LVEF and LVSV were less than those of the survivor(P < 0.05). The combination of LAD, LVESD, LVEF, LVM and LVSV to predict the rejection and prognosis of patients after heart transplantation had the largest AUC. It is suggested that two-dimensional and three-dimensional ultrasound parameters have a certain evaluation value for cardiac function and morphology after heart transplantation, and they are expected to become a potential method to predict rejection and prognosis after heart transplantation, and to guide the reasonable treatment to improve the prognosis of patients.
Key words: two-dimensional ultrasoundthree-dimensional ultrasoundheart transplantationheart functionrejection
心脏移植术是现阶段治疗终末期难治性心脏病最为有效的方法之一^{[1, 2]}, 据统计, 心脏移植术后一年存活率可达90.0%^{[3, 4]}。但心脏移植术后出现排异反应仍是影响术后远期生存率的重要原因^[5], 流行病学调查显示, 其发病率达25.0%, 病死率达8.0%^{[6, 7]}。心内膜活检是目前临床诊断心脏排斥反应的金标准^{[8, 9]}, 但其属有创操作, 需重复进行, 一定程度会增加患者检测痛苦。近年来, 随超声诊断技术不断改进与发展, 超声对心脏排斥反应的辅助诊断已广泛应用于临床, 有助于减少心内膜活检次数, 为临床提供多方面资料信息^[10-12]。然而关于二维及三维心脏超声参数联合对心脏移植术后发生排异反应、预后的预测价值仍需进一步明确。基于此, 本研究采用二维及三维超声评估心脏移植术后心功能及形态状况, 并明确相关检查指标对心脏移植术后发生排异反应、预后的预测价值。
1 资料和方法1.1 一般资料选取2015年10月~2019年12月心脏移植术后患者41例设为观察组, 其中女13例、男28例, 年龄27~59岁, 平均(38.15±5.04)岁。心脏移植原因:34例扩张型心肌病, 1例右位心复杂先心病, 3例肥厚型心肌病, 1例心脏肿瘤, 1例心肌致密化不全, 1例冠心病广泛心肌梗死。另选取同期健康体检者41例设为对照组, 其中女16例、男25例, 年龄28~57岁, 平均(37.96±4.33)岁。两组基本资料(年龄、性别)均衡可比(P＞0.05)。本研究经医学伦理委员会审批同意。
纳入标准:(1)观察组符合心脏移植术指征; (2)两组临床资料均完整; (3)患者意识清楚, 思维、语言表达能力正常; (4)患者及家属均签署知情同意书。
排除标准:(1)存在二维及三维超声检查禁忌证者; (2)存在心律失常、幽闭恐惧症或体内装有起搏器或除颤器者; (3)合并肝肾等重要脏器器质性病变者; (4)近3个月有免疫抑制剂使用史者; (5)患有感知障碍的精神疾病者。
1.2 方法观察组入院后均接受心脏移植术, 均于术后7 d采用GE Vivid E95超声诊断仪进行心脏超声检查, 配备M5Sc二维探头(频率1.4~4.6 MHz), 4 V三维探头(频率1.5~4.0 MHz)。图像采集:患者取左侧卧位, 平静呼吸, 同步稳定显示心电图情况下, 采用M5Sc二维探头采集二维超声图像; 采用4V三维探头, 取得满意的心尖四腔切面后启动4D模式, 调整图像质量及帧频, 使其大于患者心率的40%且至少大于25帧/s; 分别采集≥4个心动周期的二维及三维超声图像, 存储于机器后进行分析。在胸骨旁左室长轴切面上测量左房内径(LAD)、左心室收缩末期内径(LVESD), 利用EchoPAC分析软件, 在左心室四腔、三腔及两腔心观定义二尖瓣及左室心尖位置, 自动追踪心内膜及心外膜, 分析得到左心室射血分数(LVEF)、左室心肌质量(LVM)、左室每搏量(LVSV)。上述所有数据均测量3次取平均值。
1.3 观察指标(1) 比较两组患者的二维及三维超声参数(LAD、LVESD、LVEF、LVM、LVSV)。(2)分析观察组患者的心功能指标(LVEF)与形态指标(LAD、LVESD、LVM、LVSV)的关联性。(3)采用国际心肺移植协会(ISHLT)制定的急性排异反应(AR)分级标准^[13]评估排异反应; 比较观察组有/无排异反应者的二维及三维超声参数。(4)分析二维及三维超声参数对心脏移植术后有/无排异反应的预测价值。(5)随访3个月, 观察组存在排异反应8例, 无排异反应33例; 观察组病死6例, 存活35例。比较不同预后患者的二维及三维超声参数。(6)分析二维及三维超声参数对心脏移植术后患者预后预测价值。
1.4 统计学方法采用SPSS 22.0软件分析处理数据。计量资料采用(x±s)表示, 行t检验进行组间比较, 计数资料用n(%)表示, 组间比较采用χ²检验。采用Pearson进行线性相关性分析, 采用受试者工作特征曲线(ROC)分析预测价值, P＜0.05表示差异有统计学意义。
2 结果2.1 两组二维及三维心脏超声参数观察组患者术后7 d的LAD、LVESD大于对照组, LVEF小于对照组(P＜0.05), 两组患者的LVM和LVSV比较, 差异无显著性(P＞0.05)。见表 1。
表1

表 1 两组二维及三维心脏超声参数比较(x±s) 组别 例数 LAD/mm LVESD/mm LVEF/% LVM/g LVSV/mL 观察组 41 41.63±4.07 30.90±2.59 65.59±4.02 103.75±11.68 37.15±5.95 对照组 41 30.13±3.24 27.28±2.22 69.41±4.40 101.64±10.95 36.98±6.22 t 14.155 6.795 4.104 0.844 0.127 P ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.401 0.900

表 1 两组二维及三维心脏超声参数比较(x±s)

2.2 心功能指标与形态指标关联性Pearson线性相关性分析可知, LVEF与LAD、LVESD存在显著负相关关系(P＜0.05), 见图 1。LVEF与LVM、LVSV间无明显相关性(P＞0.05)。
图 1

图 1 心功能指标与形态指标关联性

2.3 有无排异反应者二维及三维超声参数随访3个月, 发现出现排异反应者术后7 d的平均LAD、LVESD、LVM大于无排异反应者, LVEF、LVSV小于无排异反应者(P＜0.05)。见表 2。
表2

表 2 有无排异反应者二维及三维心脏超声参数(x±s) 组别 例数 LAD/mm LVESD/mm LVEF/% LVM/g LVSV/mL 存在排异反应 8 46.23±4.14 34.98±3.04 59.91±5.64 121.66±10.04 29.89±6.30 无排异反应 33 40.51±3.69 29.91±2.68 66.97±5.18 101.60±9.63 38.91±6.22 t 3.845 4.682 3.402 5.107 3.671 P ＜0.001 ＜0.001 0.002 ＜0.001 0.001

表 2 有无排异反应者二维及三维心脏超声参数(x±s)

2.4 二维及三维超声参数对心脏移植术后有/无排异反应的预测效果随访3个月, 通过ROC曲线(图 2)可知, LAD、LVESD、LVEF、LVM、LVSV联合预测心脏移植术后患者排异反应发生的曲线下面积(AUC)为0.864, 大于任一指标单独预测值, 联合预测敏感度为62.50%, 特异度为96.97%。见表 3。
图 2

图 2 LAD、LVESD、LVEF、LVM、LVSV单独及联合预测心脏移植术后患者排异反应发生的ROC曲线

表3

表 3 二维及三维心脏超声参数对心脏移植术后有/无排异反应的预测效果 指标 AUC 95%CI Z P 截断值 截断值敏感度 截断值特异度 LAD 0.792 0.636~0.902 2.785 ＜0.001 ＞44.03 mm 62.50% 90.91% LVESD 0.811 0.658~0.916 3.659 ＜0.001 ＞31.18 mm 87.50% 69.70% LVEF 0.784 0.628~0.897 2.853 ＜0.001 ≤60.23% 87.50% 63.64% LVM 0.795 0.641~0.905 2.808 ＜0.001 > 109.71 g 75.00% 84.85% LVSV 0.716 0.554~0.845 2.242 ＜0.001 ≤35.45 mL 87.50% 51.52% 联合检查 0.864 0.720~0.951 4.748 ＜0.001 62.50% 96.97%

表 3 二维及三维心脏超声参数对心脏移植术后有/无排异反应的预测效果

2.5 不同预后患者二维及三维超声参数随访3个月, 病死者术后7 d的LAD、LVESD、LVM大于存活者, LVEF、LVSV小于存活者(P＜0.05)。见表 4。
表4

表 4 不同预后患者的二维及三维心脏超声参数(x±s) 组别 例数 LAD/mm LVESD/mm LVEF/% LVM/g LVSV/mL 病死 6 45.83±4.06 35.13±3.01 57.97±5.53 120.63±11.64 29.68±5.37 存活 35 40.91±3.56 29.60±2.55 67.01±5.22 100.93±8.53 38.43±6.04 t 3.069 4.789 3.889 3.949 3.324 P 0.004 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.002

表 4 不同预后患者的二维及三维心脏超声参数(x±s)

2.6 二维及三维超声参数对心脏移植术后患者预后预测价值随访3个月, 将结果绘制ROC曲线(图 3)可知, LAD、LVESD、LVEF、LVM、LVSV联合预测心脏移植术后患者预后的AUC为0.843, 敏感度为83.33%, 特异度为88.57%。见表 5。
图 3

图 3 LAD、LVESD、LVEF、LVM、LVSV对心脏移植术后患者预后单独及联合预测ROC曲线

表5

表 5 二维及三维超声参数对心脏移植术后患者预后预测价值 指标 AUC 95%CI Z P 截断值 截断值敏感度 截断值特异度 LAD 0.733 0.572~0.859 1.752 ＜0.001 ＞44.69 mm 50.00% 94.29% LVESD 0.695 0.532~0.829 1.582 ＜0.001 ＞32.23 mm 83.33% 54.29% LVEF 0.762 0.603~0.881 2.025 ＜0.001 ≤58.47% 83.33% 68.57% LVM 0.705 0.542~0.837 1.827 ＜0.001 > 111.16 g 83.33% 65.71% LVSV 0.519 0.627~0.896 2.564 0.001 ≤34.28 mL 83.33% 68.57% 联合检查 0.843 0.695~0.937 3.090 ＜0.001 83.33% 88.57%

表 5 二维及三维超声参数对心脏移植术后患者预后预测价值

3 讨论随心脏移植术的进步, 手术成功率及患者术后生活质量有了很大改善, 但排异反应、供体心脏缺血时间、受体肺动脉高压、心腔大小及免疫抑制药使用等因素^{[14, 15]}, 可对供体心脏的机能产生不同程度影响, 导致长期生存率及生活质量并不乐观。另有****认为, 心功能可能是预测心脏移植患者预后的重要因素^{[16, 17]}。因此定量评价心脏形态、功能等状况, 是提高存活率、指导治疗的重要方面。
随着分析软件的持续改进, 二维及三维心脏超声可实现测量心肌应变、旋转及扭转角度等参数, 有助于全面评估心肌形变及心功能^{[18, 19]}。本研究结果显示, 心脏移植术患者的LAD、LVESD大于健康体检者, 而LVEF则小于健康体检者, 结合胡程程等^[20]既往研究分析, 这可能与心脏采集和运输过程中缺血缺氧、手术操作及手术时体外循环引发全身炎症反应等所致的血管内皮细胞与心肌损伤存在一定联系。同时, 心脏移植术后心肌纤维化及心肌细胞重构一定程度也会损伤心肌功能^{[21, 22]}, 诱导LAD、LVESD、LVEF发生不同程度改变。通过Pearson线性相关性分析还发现, LVEF与LAD、LVESD存在负相关关系, 推测术后早期接受二维及三维超声检查, 可无创监测心脏移植术患者心脏形态指标变化, 为评估心脏移植术后心功能提供更多有价值信息。
相关研究指出^[23], 心脏移植术后出现急性排斥反应时, 会导致淋巴细胞、单核细胞浸润, 心肌出现水肿变性、坏死、出血及间质纤维化, 进而增加心肌质量, 室壁增厚, 降低左室顺应性。同时, 炎症细胞浸润实质组织会引发间质水肿、心肌细胞纤维等一系列后续损伤, 继而对心肌收缩功能产生不同程度影响。因此, 心脏移植术后急性排斥反应的特异性超声表现主要为心功能指数变化, 左室壁及室间隔增厚, 左心房增大明显, 左室心肌重量增加。本研究数据表明, 存在排异反应的心脏移植者LAD、LVESD、LVEF、LVM、LVSV出现异常变化, 提示左心室收缩功能障碍可作为心脏移植术后排异反应发生的早期表象, 与于岩等^[24]观点不符, 推测原因在于本研究对象数量少, 无法分类总结存在排异反应的心脏移植术者每个症状及数据, 加之部分患者排异症状隐匿, 而且心脏超声数值改变与缺血性损伤、外科应激反应等其他病理生理改变有关。另外, 本研究经ROC曲线进一步分析可知, LAD、LVESD、LVEF、LVM、LVSV联合对心脏移植术后患者排异反应发生及预后均具有一定预测价值, 且均高于上述指标单一预测, 提示二维及三维心脏超声参数联合预测心脏移植术后患者排异反应发生及预后应用价值更大, 对选择临床治疗方案、降低死亡风险具有积极意义。可见早期采用二维及三维心脏超声检查, 发挥超声无角度依赖性、良好时间与空间分辨率等优势, 有助于及早发现左室收缩功能减弱, 提高排斥反应早期检出率, 促进预后改善。
综上可知, 二维及三维超声参数对心脏移植后心功能、形态具有一定评估价值, 有望成为预测心脏移植术后排斥反应、预后的潜在手段, 指导临床采取合理治疗措施, 改善患者预后。

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