張 莉，尹立雪,2Δ，王 銳

(1.西南醫(yī)科大學(xué)，四川 瀘州 646000；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)研究所,超聲心臟電生理學(xué)與生物力學(xué)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610072；3.遵義醫(yī)科大學(xué)，貴州 遵義 563006)

甲狀腺功能亢進(jìn)(甲亢)是甲狀腺激素分泌增加并導(dǎo)致高血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)為主要病理特征的內(nèi)分泌疾病。甲狀腺激素可以通過(guò)基因組和非基因組途徑影響心臟結(jié)構(gòu)和功能，可導(dǎo)致心動(dòng)過(guò)速、心肌收縮增強(qiáng)、代償性心肌肥厚、房顫、充血性心力衰竭、收縮期高血壓和動(dòng)脈血管硬化等心血管系統(tǒng)損傷[1，2]。已有研究揭示甲亢會(huì)增加缺血性心臟病、中風(fēng)和心血管疾病死亡率[3]。早期準(zhǔn)確評(píng)估甲亢患者心臟功能并實(shí)施干預(yù)可降低甲亢患者心血管事件的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

近年來(lái)超聲醫(yī)學(xué)不斷發(fā)展，采用超聲速度向量成像(velocity vector imaging，VVI)、二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)(two-dimensional speckle tracking imaging,2D-STI)、三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)(Three-dimensional speckle tracking imaging,3D-STI)、超聲向量血流標(biāo)測(cè)技術(shù)(vector flow mapping,VFM)和無(wú)創(chuàng)左室壓力-應(yīng)力環(huán)技術(shù)(left ventricular pressure-strain loops，LVPSL)等創(chuàng)新性超聲成像技術(shù)有可能對(duì)心肌的形變、心腔內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)和心肌做功量進(jìn)行評(píng)估。本文綜述超聲新技術(shù)評(píng)估甲亢患者左心室心肌功能進(jìn)展，旨在比較各種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足，為臨床早期評(píng)估甲亢患者心肌功能改變提供新的思路。

1 甲亢心臟結(jié)構(gòu)和功能損傷的病理機(jī)制

過(guò)量甲狀腺激素對(duì)心臟有正性變時(shí)、變肌力性和促進(jìn)左心室舒張充盈等作用。短期主要表現(xiàn)為心率、心肌收縮力、心排除量增加和外周血管阻力降低等高動(dòng)力循環(huán)狀態(tài)，長(zhǎng)期可導(dǎo)致心律失常、心臟結(jié)構(gòu)改變、舒張功能障礙甚至引發(fā)心力衰竭，此外甲狀腺激素?fù)p傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，加速動(dòng)脈血管硬化[2]，可間接影響心臟功能。這些表現(xiàn)主要通過(guò)基因組和非基因組效應(yīng)的結(jié)合作用于心臟，影響心臟的結(jié)構(gòu)和功能。

1.1 基因組效應(yīng)甲狀腺激素為脂溶性激素，可在心肌細(xì)胞中通過(guò)與核受體結(jié)合的基因組途徑影響心臟功能。正性肌力作用是由核受體參與調(diào)控靶基因表達(dá)從而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度和肌絲收縮功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，例：甲狀腺激素可上調(diào)α肌球蛋白重鏈基因表達(dá)，下調(diào)β肌凝蛋白重鏈表達(dá)顯著增強(qiáng)心肌乳頭肌的收縮功能[4]。而心肌正性變時(shí)效應(yīng)主要源于三碘甲狀腺氨酸(T3)在基因轉(zhuǎn)錄上調(diào)控膜離子轉(zhuǎn)運(yùn)體和電壓門控鉀通道的直接作用[5]。

1.2 非基因組效應(yīng)甲狀腺激素對(duì)心肌細(xì)胞的非基因組效應(yīng)由甲狀腺激素與核外受體或整合素結(jié)合后激活體內(nèi)信號(hào)通路介導(dǎo)，如：甲狀腺激素與位于線粒體或細(xì)胞膜上的整合素αVβ3結(jié)合可觸發(fā)激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，并迅速調(diào)節(jié)離子通道的活性，然后導(dǎo)致心動(dòng)過(guò)速[4，6]。另一方面，T3可直接作用于血管平滑肌細(xì)胞促進(jìn)一氧化氮產(chǎn)生，從而降低外周血管阻力，同時(shí)此改變能激活腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)，增加心臟前負(fù)荷[7,8]。

2 超聲新技術(shù)評(píng)估甲亢心臟結(jié)構(gòu)和功能損傷

常規(guī)超聲心動(dòng)圖可以對(duì)左心室結(jié)構(gòu)以及基本功能進(jìn)行評(píng)估，可視化觀察心腔大小、室壁厚度、有無(wú)瓣膜反流等。應(yīng)用組織多普勒技術(shù)可以直接測(cè)量心肌和瓣環(huán)的速度，并以不同的彩色可視化反應(yīng)心肌運(yùn)動(dòng)的速度和方向。通常應(yīng)用左室射血分?jǐn)?shù)、Tei指數(shù)等參數(shù)能夠評(píng)估心室收縮功能，利用舒張?jiān)缙谘鞣逯?E峰)、舒張晚期血流峰值(A峰)及其比值(E/A)、舒張?jiān)缙谒俣?e)及晚期速度(a)等參數(shù)反映心臟舒張功能病理改變。但常規(guī)超聲心動(dòng)圖發(fā)現(xiàn)細(xì)微心臟受損的敏感性較低 ，且參數(shù)指標(biāo)易受心臟幾何形狀、心率和負(fù)荷的影響。

隨著超聲醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展，超聲成像新技術(shù)有可能更敏感地發(fā)現(xiàn)甲亢患者心肌功能障礙，為臨床提供更多心臟結(jié)構(gòu)和功能的信息，便于臨床早期了解心臟功能受損情況并及時(shí)給予干預(yù)治療，以減少甲亢患者心血管不良事件的發(fā)生[9]。

2.1 VVI技術(shù)VVI技術(shù)是在二維圖像基礎(chǔ)上，對(duì)每幀圖像上的像素點(diǎn)進(jìn)行定位跟蹤，通過(guò)計(jì)算局部心肌速度、應(yīng)變率等定量反映心肌局部運(yùn)動(dòng)情況，且不受心臟整體運(yùn)動(dòng)和超聲聲束角度影響[10]。Hou等[11]一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示甲狀腺亢進(jìn)性心臟病組大鼠左心室收縮期峰值應(yīng)變、收縮期峰值應(yīng)變率、舒張期峰值應(yīng)變率和運(yùn)動(dòng)速度均降低(P<0.05)，反映該組大鼠局部心肌收縮運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)，心臟功能持續(xù)受損，最后病理證實(shí)該組大鼠心肌細(xì)胞肥大，血管壁周圍正常肌纖維消失，部分心肌呈局灶性壞死和纖維化。以上研究說(shuō)明心肌成分和幾何結(jié)構(gòu)的變化可能導(dǎo)致心室形變的變化，并能通過(guò)應(yīng)變、應(yīng)變率表現(xiàn)出來(lái)。長(zhǎng)期高水平甲狀腺激素會(huì)導(dǎo)致心臟收縮功能障礙，心臟運(yùn)動(dòng)同步性降低，持續(xù)功能受損會(huì)導(dǎo)致心室重構(gòu)，心腔擴(kuò)大等，最終發(fā)展成甲亢性心臟病。

VVI技術(shù)較常規(guī)超聲心動(dòng)圖能更敏感觀察和量化心肌的運(yùn)動(dòng)，對(duì)心臟同步性進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。但局限性在于圖像質(zhì)量要求高，難以對(duì)心內(nèi)膜追蹤進(jìn)行準(zhǔn)確追蹤，且數(shù)據(jù)處理需要后期進(jìn)行脫機(jī)處理。

2.2 斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)的出現(xiàn)為心肌形變提供了新的量化參數(shù)，通過(guò)對(duì)心肌運(yùn)動(dòng)軌跡的追蹤，從多個(gè)方向?qū)π募」?jié)段應(yīng)變進(jìn)行評(píng)價(jià)。而3D-STI是在2D-STI基礎(chǔ)上結(jié)合三維超聲技術(shù)，可以同時(shí)獲取同一心動(dòng)周期的心臟多切面圖像的信息，實(shí)現(xiàn)三維空間立體定位，更易反映心室的容積、整體運(yùn)動(dòng)、扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等。

Zhou等[12]研究發(fā)現(xiàn)初診甲亢患者的前室間隔、中室間隔、左室后壁和左室下壁的局部徑向應(yīng)變低于對(duì)照組，二尖瓣和乳頭肌水平的整體環(huán)向應(yīng)變值(global circumferential strain，GCS)較低。有研究發(fā)現(xiàn)亞臨床甲亢患者心尖各節(jié)段與前、中室間隔的收縮期峰值應(yīng)變低于對(duì)照組[13]。這可能是由于室間隔和心尖節(jié)段對(duì)甲狀腺激素作用更敏感所致。以上研究說(shuō)明發(fā)生在室壁不同節(jié)段的局部功能障礙可被視為甲亢患者的早期癥狀。

據(jù)報(bào)道，在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷條件下評(píng)價(jià)心肌變形能力可進(jìn)一步識(shí)別輕微心肌功能障礙或早期損傷[14]，Shojaeifard等[15]發(fā)現(xiàn)甲亢組靜息狀態(tài)和最大運(yùn)動(dòng)狀態(tài)左室整體縱向應(yīng)變(global longitudinal strain，GLS)均顯著降低(P<0.001)，在最大運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，甲亢患者的左室收縮和舒張應(yīng)變率顯著降低。甲亢組左室GLS降低這可能與心內(nèi)膜下縱向心肌纖維更易受到缺血性損傷、水腫和纖維化的影響有關(guān)，而負(fù)荷狀態(tài)可見(jiàn)甲亢患者收縮期儲(chǔ)備功能降低。以上均能證實(shí)甲亢患者在早期就已經(jīng)出現(xiàn)心臟功能損害，2D-STI可成為檢測(cè)亞臨床心肌功能障礙的敏感工具。

另外，王英等[16]使用3D-STI對(duì)病程長(zhǎng)短不同的甲亢患者進(jìn)行心肌功能評(píng)估，與對(duì)照組比較，病程較短組的患者左室整體扭轉(zhuǎn)角度峰值、左室整體扭力值、GLS和GCS 增高(P<0.01)，而病程較長(zhǎng)組的患者的相應(yīng)參數(shù)值降低(P<0.01)。短期甲亢患者3D-STI參數(shù)值增加可能與甲狀腺激素的正性肌力作用有關(guān)，當(dāng)長(zhǎng)期高動(dòng)力狀態(tài)致心內(nèi)膜與心外膜下心肌纖維損害時(shí)，心肌纖維旋轉(zhuǎn)的能力下降，最終引起心肌旋轉(zhuǎn)及扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能力的降低。

STI技術(shù)比常規(guī)超聲能更客觀地量化左心室收縮功能和更靈敏地檢測(cè)左心室收縮異常。STI技術(shù)局限性在于有研究顯示GLS與左室射血分?jǐn)?shù)類似，具有負(fù)荷依賴性，因此在前負(fù)荷或后負(fù)荷升高的情況下會(huì)受到影響[17]。此外，對(duì)于圖像質(zhì)量差的患者，無(wú)法準(zhǔn)確描繪心內(nèi)膜邊界導(dǎo)致心室縮短，從而影響GLS的準(zhǔn)確性。

2.3 VFM技術(shù)VFM技術(shù)為可視化心腔內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)提供了新方法，運(yùn)用數(shù)學(xué)公式計(jì)算心腔內(nèi)血流參數(shù)等對(duì)心腔內(nèi)流體動(dòng)力學(xué)進(jìn)行定量分析，評(píng)價(jià)左心室的能量損耗。謝苓等[18]研究發(fā)現(xiàn)甲亢組心尖段峰值流量、負(fù)向總流量、峰值流速均高于對(duì)照組。這與甲狀腺激素對(duì)心臟的正性變時(shí)性、肌力性和擴(kuò)張外周血管，增加循環(huán)血容量有關(guān)。Zhou等[19]研究發(fā)現(xiàn)單純甲亢患者在舒張?jiān)缙诤椭衅谛那粌?nèi)的旋渦大小、強(qiáng)度、室壓梯度較高，而甲亢心臟病患者這些指標(biāo)低于正常組，其舒張后期心腔內(nèi)的旋渦大小、旋渦強(qiáng)度、室壓梯度均高于對(duì)照組。推測(cè)此流體力學(xué)的變化可能與舒張功能障礙有關(guān)。甲亢心臟病患者舒張?jiān)缙诋a(chǎn)生的渦流太弱，不能保證完全的心室充盈，故旋渦在舒張末期表現(xiàn)為代償性增加，從渦流的位置和形態(tài)可以反映心臟異常結(jié)構(gòu)和功能障礙。

VFM為心腔內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)的能量評(píng)估提供新的技術(shù)途徑，但局限性在于其數(shù)據(jù)誤差受易時(shí)間和空間分辨率影響，這是VFM最重要的限制[20]。當(dāng)左室壁運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)異常時(shí)，通過(guò)平面流量可能會(huì)增加，由此引起的誤差也可能增加。且VFM對(duì)低速血流信號(hào)和高速分流和反流測(cè)量準(zhǔn)確性較低。

2.4 LVPSL技術(shù)LVPSL是結(jié)合斑點(diǎn)追蹤技術(shù)與左心室壓力，通過(guò)壓力-應(yīng)力環(huán)計(jì)算無(wú)創(chuàng)心肌做功的方法，最早由Russel等[21]提出。當(dāng)左心室運(yùn)動(dòng)不同步或存在節(jié)段功能減低時(shí)，通過(guò)心肌做功可以量化左心室節(jié)段之間做功不平衡和能量損失的情況[22]。比起斑點(diǎn)追蹤技術(shù)，心肌做功能反映心肌做功量和耗氧量，并且克服了負(fù)荷對(duì)于參數(shù)測(cè)量的影響。目前雖然暫無(wú)LVPSL技術(shù)應(yīng)用于甲亢患者心肌功能評(píng)估的文獻(xiàn)報(bào)道，但該技術(shù)已經(jīng)用于心力衰竭、急性心肌梗死、冠心病、心肌病、高血壓等心肌功能的評(píng)估，LVPSL技術(shù)對(duì)甲亢患者的心肌功能評(píng)估具有以下潛在臨床應(yīng)用價(jià)值：

2.4.1甲亢患者左室收縮功能的早期評(píng)估 早期高甲狀腺激素可通過(guò)心肌細(xì)胞的直接作用和通過(guò)與其他內(nèi)分泌系統(tǒng)(如交感神經(jīng)系統(tǒng)和腎素-血管緊張素系統(tǒng))相互作用，引起心腔內(nèi)血流高動(dòng)力狀態(tài)，可引起心肌收縮力增加、收縮期高血壓、代償性心肌肥厚等。有研究支持心肌做功作為一個(gè)心肌收縮性能參數(shù)的可靠作用，整體做功指數(shù)(global work index，GWI)、整體有用功(global constructive work，GCW)、與動(dòng)脈收縮壓、GLS、左室射血分?jǐn)?shù)有良好的相關(guān)性；整體無(wú)用功(global wasted work，GWW)與左室射血分?jǐn)?shù)值成負(fù)相關(guān)[23]。Jaglan等[24]研究發(fā)現(xiàn)高血壓組與對(duì)照組相比GWI、GCW和GWW增加。這是因?yàn)殡S著左室收縮壓的增加，后負(fù)荷增加，因此左心室需要更多的做功來(lái)進(jìn)行機(jī)械收縮。李鵬歌等[25]使用LVPSL對(duì)不同心率青年力量型運(yùn)動(dòng)員左室收縮功能評(píng)估發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，運(yùn)動(dòng)員組GWW增加,整體做功效率(global work efficiency，GWE)降低，且心率較低組運(yùn)動(dòng)員GWI、GCW減低，而心率較高組運(yùn)動(dòng)員則相反。說(shuō)明運(yùn)動(dòng)時(shí)高心率狀態(tài)與甲亢患者類似，心肌收縮力增高，從而使心室做功增加。

2.4.2甲亢患者左室舒張功能的早期評(píng)估 病理證實(shí)甲狀腺激素可以增加舒張期肌漿網(wǎng)對(duì)鈣的攝取，從而使舒張速度加快[4]。有研究發(fā)現(xiàn)在初診甲亢患者中左室舒張功能增強(qiáng)，認(rèn)為可能與甲狀腺激素作用于心臟的早期狀態(tài)有關(guān)[26]。但目前對(duì)于甲亢患者舒張功能的研究存在爭(zhēng)議，還需要大量研究去觀察甲亢患者的舒張功能變化。心肌做功技術(shù)在舒張功能評(píng)估上也能提供一定的參考價(jià)值。Manganaro等[23]發(fā)現(xiàn)與常規(guī)舒張功能評(píng)估參數(shù)相比較,GWI和GCW與左房?jī)?nèi)徑和E/e′比值相關(guān)，GWW和GWE均與Tei指數(shù)明顯相關(guān)。

LVPSL的局限性是采用估測(cè)的左心室壓。使用袖帶測(cè)量的動(dòng)脈收縮壓會(huì)出現(xiàn)誤差，特別是在存在主動(dòng)脈瓣狹窄、肱動(dòng)脈血管病變等[27]。另外，對(duì)于心律失常特別是心房顫動(dòng)的患者，在顯著變異的情況下難以獲得準(zhǔn)確的應(yīng)變軌跡和心肌做功參數(shù)[28]，故LVPSL對(duì)于心律失?；颊咝募≡u(píng)估的可靠性有待更多研究來(lái)證實(shí)。

3 總結(jié)

超聲新技術(shù)可以從多方面彌補(bǔ)二維常規(guī)超聲的不足，提高對(duì)心肌受損診斷的敏感性，結(jié)合患者實(shí)際情況，選擇適合的技術(shù)對(duì)能提高對(duì)心肌功能評(píng)估的準(zhǔn)確性，展望心肌做功新技術(shù)用于甲亢患者心肌功能評(píng)估，心肌做功技術(shù)能更深入了解節(jié)段性和整體性心肌能量學(xué)的能力，從而早期發(fā)現(xiàn)甲亢患者心肌受損并給予藥物干預(yù)，可以減少甲亢患者心血管不良事件的發(fā)生。