超声心动图新技术对H型高血压心脏结构、功能的研究进展

练春燕¹ 许玲¹ 陈丽娜¹刘慧¹ 综述   

（1.哈尔滨医科大学附属第一医院心脏超声室，黑龙江 哈尔滨 150000）

【摘要】H型高血压是心血管疾病的重要危险因素，高同型半胱氨酸血症与高血压对心脏的影响具有协同作用。高血压早期即可出现左房结构、功能的变化，进一步发展将会导致左室肥厚、舒张功能障碍最终导致心衰。左房功能障碍严重影响发病率和死亡率，而常规超声心动检查容易低估高血压早期患者心脏结构和功能的异常。本文将对H型高血压对心脏的影响以及常规超声心动图结合超声新技术对H型高血压心脏结构、功能的影响进行综述。

【关键词】H型高血压、超声心动、斑点追踪、应变、全容积成像

Advance in new echocardiographic techniques for cardiac structure and function in patients with H-type hypertension

LIAN Chunyan¹，XU Ling¹，CHEN Lina¹，LIU Hui¹

（1. Department of Cardiac Ultrasound, The First Affiliated Hospital of Harbin Medical University, Harbin 150000, Heilongjiang, China）

【Abstract】H-type hypertension is an important risk factor for cardiovascular disease.Hyperhomocysteinemia and hypertension have a synergistic effect on the heart.Changes in left atrial structure and function can occur in early stage of hypertension, and further development will lead to left ventricular hypertrophy and diastolic dysfunction leading to heart failure. Left atrial dysfunction severely affects morbidity and mortality，but conventional echocardiography often underestimate abnormalities in cardiac structure and function in patients with early hypertension. This article reviews H-type hypertension; the effects of H-type hypertension on the heart and the technical advances in echocardiography on cardiac structure and function.

【Keywords】H-type hypertension, Echocardiography, Speckle tracking, strain, Full volume imaging

1.H型高血压

1.1 H型高血压的流行病学

高血压是我国的常见病、多发病，更是引发心血管事件的独立危险因素之一。我国高血压患病人数已超过2亿，每10名成年人中就有2例高血压患者，H型高血压患者更是高达75%。“H型高血压”即伴有血同型半胱氨酸(Homocysteine, Hcy)升高大于10umol/L的高血压，是高血压的一种特殊类型，具有高血压及高同型半胱氨酸(High Homocysteine, HHcy) 血症双重危害。高血压及HHcy的协同作用导致血管疾病的风险远远高于 HHcy 和其它危险因素联合作用的风险^[1]。近年来国内外研究证明H型高血压是冠心病的独立危险因素，Drzewoski^[2]在对4万余人进行六年的追踪研究后发现，高血压与 HHcy 共存时心脑血管事件的风险显著增加至12.1倍。

1.2 HHcy与高血压及冠心病

国内外多项研究证实HHcy血症与高血压的发生、发展有一定相关性，且是冠心病的重要危险因素。一方面，Hcy含有可与血浆成分反应的反应性巯基，其可促进氧化损伤，导致内皮细胞受损，加重血管壁的僵硬，致使血管扩张功能减弱、血流速度减慢、血管扩张剂NO活性降低，促使高血压及心功能损害的发生，而内皮细胞损伤后还会激活肾素-血管紧张素系统^[3]，使血管紧张素生成增多，促使血管收缩、血压升高；另一方面，HHcy活化基质金属蛋白酶（MMPs）使其诱导胶原合成增多，从而降低血管壁弹性^[4]。由此可见HHcy增加心肌纤维化程度、致使心室顺应性降低、僵硬度增加，初期影响心脏的舒张功能，久之由于心脏协调性受到影响而导致收缩功能减低。

此外，相关研究表明Hcy是一种新型动脉粥样硬化的危险因子^[5]，与冠心病等动脉粥样硬化性疾病密切相关。HHcy可以激活因子V和XII以及抑制蛋白C在血管中形成血栓前环境，并可以增加血小板粘附性，从而诱导血栓形成，导致促凝血状态^[6]；HHcy还可以促使平滑肌细胞增殖，促进脂质过氧化及低密度脂蛋白氧化，增加泡沫细胞和胆固醇在血管壁的沉积，最终导致心肌细胞肥大、血管壁增厚、动脉粥样硬化斑块形成^[6]，从而促进动脉粥样硬化及冠心病的发生、发展。

2．H型高血压对心脏结构、功能的影响

 高血压对心脏的主要损害是左心房（Left atrial, LA）增大、心肌肥厚、心肌缺血、心功能不全，尤其是舒张性心功能不全。有研究证实HHcy参与了左心室（Left ventricular,LV）重构，其主要机制在于心肌细胞内代谢 Hcy 酶活性相对较低，因此在 Hcy 浓度上升时无法有效代谢 Hcy，进而损伤心肌细胞，导致心肌细胞肥大与间质纤维化，影响左室舒张功能。此外，Hcy与神经体液因子如醛固醇和血管紧张素转化酶Ⅱ对心肌细胞作用途径相似，均可导致心肌细胞坏死、促进凋亡，最终引发心脏收缩功能下降^[7]。

在HHcy与高血压的协同作用下心肌细胞肥大、损伤坏死、心肌纤维化，致使左室壁僵硬程度增加，引起左心房以及肺静脉之间的压力梯度增高，从而导致左心房及左心室残余血量增加，致使左房扩大，而舒张早期血流使左室充盈受限，导致左室舒张功能减低。左房容积（Left atrial volume，LAV）随着左室舒张功能障碍的加重而增大，反应左房压力的左房容积指数（Left atrial volume index，LAVI）也不断增加；左房管道功能、辅助泵功能以及储存功能均出现相应变化。而进一步发展会使收缩功能下降。

3. 超声心动图技术评估H型高血压心脏结构、功能

目前临床用于评估H型高血压患者心功能指标以超声心动图最优，早期即可对心脏的结构、功能进行早期定量评估，尤其是超声心动图的应变及斑点追踪技术的应用可以对心室、心房的心肌功能进行量化评估，而实时三维全容积成像技术更是避免了二维平面及心脏复杂的结构限制，可以快速拥有自动化三维视图，并进行强大的高度可重复性定量，可以在数秒内提供可靠的、可重复的射血分数（Ejection fraction，EF）。研究表明，在H型高血压导致左室收缩功能减低之前可有不同程度的左室舒张功能异常，而左房的构型、功能改变已被证实是评估早期左室舒张功能改变的可靠指标。应用超声心动图对左房构型及功能进行评价，对更早期的发现H型高血压患者左室舒张功能障碍有重要临床意义。

3.1 常规超声心动图技术对心脏结构、功能的评价

3.1.1 超声心动图技术对左室结构的评估

二维超声心动图(Two dimensional echocardiography, 2DE) 研究表明各种心肌肥大类型的高血压患者其心血管疾病发病率均会有所增加，但其中向心性肥大的高血压患者增加更为明显。通过二维超声心动图及M型即可获得左室大小、质量、质量指数、相对壁厚度等与左室肥大相关的构型指标，Hcy通过损伤心肌细胞、致使心肌细胞肥大、心肌纤维化参与左室重构、影响左室舒张功能，曹睿红^[8]等通过对伴HHcy及不伴有HHcy高血压患者的超声心动图分析发现Hcy水平与LVM及LVMI呈正相关。

3.1.2 超声心动图技术对左房结构的评估

从二维测量左房、左室大小到通过双平面法或者三平面法描记LA边界获取左心房面积、LAV、LAVI，LA射血量、射血分数等指标均可用于对左心房功能的评价，是早期评价左心房重构的重要指标，更是轻度原发性高血压导致心脏疾病的最早期观察指标，多项研究表明LAVI与Hcy水平相关，和单纯高血压相比H型高血压患者LAVI明显增高，左房大小、容积及容积指数与H型高血压的舒张功能障碍的严重程度密切相关。

3.1.3 超声心动图技术对左房、左室功能的评估

临床上最常用于评估高血压患者舒张功能的指标以频谱多普勒技术(Spectral Doppler)及组织多普勒技术(Tissue Doppler imaging, TDI)为主。而研究表明^[9]收缩期肺静脉血流频谱与舒张期二尖瓣血流频谱还可相对地反映储存与管道功能。高血压病患者左心房功能改变表现为收缩期泵血功能增加、左心房容量增加及左房被动排空功能降低，而左房收缩期泵血功能增加与左室肥厚的代偿机制有关。Huan Zheng等^[10] 研究证实H型高血压患者E/A、DT及IRT与非H型高血压患者相比明显增高，且与Hcy水平具有相关性。Rensen等^[11]证实TDI技术可以用来评估左房整体和局部功能，张芳等^[12]研究表明H型高血压患者与非H型相比，H型组 S/D、Em/Am 低于非 H 型组，E/Em、Tei 指数高于非 H 型组，且Hcy与E/Em呈正相关，Hcy是E/Em的影响因素。多普勒技术是目前临床上最广泛用于评价H型高血压患者左房整体及局部功能改变及左室舒张功能的指标。

3.2超声心动图新技术对左房构型、功能评价进展

3.2.1实时三维全容积成像

实时三维全容积成像(Real Time Three-Dimensional Echocardiography, RT-3DE)，该技术建立心腔实时三维立体结构，通过勾画各时相的心腔容积，可以准确计算心腔瞬时容积，进而快速提供心脏功能信息，实时三维超声心动图不涉及几何假设，所测结果与“金标准”磁共振成像良好相关^[13]。且宋晓坤等^[14]通过对比高血压患者及健康对照组左房容积、左房射血分数、心房每搏射血量证实了RT-3DE对高血压患者左房容积、功能评价的可靠性，RT-3DE是临床对于H型高血压患者左房容积、功能的评价的先进技术，其不受二维平面及心脏复杂结构的限制，所得结果更加可靠，且可重复进行操作。

3.2.2  Heart Model及心脏高级三维定量（3DQA）

HeartModel软件是基于RT-3DE的一项新技术，该软件能够从实时三维容积中自动检测并量化左心室和左心房，是唯一被验证有效的可以同时提供LV容积和LA容积的工具^[15]。另一个自动化功能软件心脏高级三维定量（3DQA）除了能够实时获得容积数据及射血分数，还提供左心室节段的运动同步性分析，可用于观察心肌运动的同步性及节段心肌的活性。Heart Model及3DQA以三维立体结构同时反映LV、LA容积改变，并且可以对心肌运动同步性及节段心肌活性做出评估，是目前临床用于测量高血压患者左房容积、评估左心功能最先进的技术，有广阔应用前景。

3.2.3 应变及应变率成像技术

    应变及应变率成像技术(Strain and Strain rate imaging, ε and SRI) 是一项基于TDI的新型的超声心动图模式，通过对心肌受力后的形变及形变速度的分析对心肌收缩功能及舒张功能进行定量评估。SRI 主要分析的是纵向心肌的运动 ,相对不受心脏摆动和牵拉的影响，故而ε 和SRI对心肌评估和定量分析优于TDI。应变-应变率是一个相对独立且客观的评估指标，SR参数可以反映左室重构前左房功能的变化，左房的ε曲线由正向SR-S波、负向SR-E波和负向SR-A波组成，分别反映左房的储存、管道以及辅助泵功能^[16]。舒张早期负向波（SR-A）和舒张晚期负向波（SR-E）可以在高血压的早期敏感地评估LV舒张功能的变化。
Hyungseop Kim等^[17]研究表明，高血压患者与正常人相比较，其SR-E和SR-A显著降低，此外，SR-E是左室肥大的重要指标，研究表明其与高血压患者的左室质量指数具有强烈的相关性，而SR-S和SR-E的改变与左室几何形状密切相关，甚至可以随左室形状、大小不同做出相对应的改变，与TDI技术相比，SRI参数更能反应高血压患者左心室构型的变化，并且可以更进一步的反映高血压性心脏病的发展程度。左房应变技术的发展为更早的发现伴HHcy高血压患者的亚临床左室舒张功能障碍提供了新方法。

3.2.4 二维斑点追踪技术

 二维斑点追踪技术（Two-dimensional Speckle tracking technology, 2D-STE）：2D-STE通过自定义感兴趣区域心肌组织声学斑点的位置和运动，定量获取心肌组织运动的位移、速度、应变及应变率等心肌力学参数，从而获取左房纵向应变曲线，记录房壁各节段收缩期峰值应变及应变率（SSL、SRs）、舒张早期峰值应变率（SRe）、舒张晚期峰值应变率（SRa）。心房SSL与SRs为左室收缩期二尖瓣环向心尖部移动、肺静脉血充盈左房作用下的心房肌最大伸展形变及速率，反映心房舒张性及左房储存功能；SRe为左室舒张早期心房肌缩短速率，反映左房的管道功能；而SRa为左室舒张晚期心房主动收缩作用下的心房肌缩短速率，反映辅泵功能。牛海燕等^[18]通过对85例高血压及30例健康对照组左心房二维斑点追踪应变分析，描绘左房应变曲线，发现高血压患者左房的管道功能下降，辅泵功能增加。左房的储存、管道及辅助泵功能与左室舒张功能密切相关，通过对H型高血压患者左心房进行二维斑点追踪分析，其应变曲线为临床更早期发现左室舒张功能障碍及评价其严重程度有重要指导意义。

3.2.5 三维斑点追踪技术

三维斑点追踪技术（Three-dimensional Speckle tracking technology, 3D-STE）：3D-STE是新兴的三维量化评估心肌功能的指标，这一技术的发展3D-STE可以克服左室平移和旋转效应，以量化心室收缩，避免了2D-STE平面运动的限制^[19]。它可以提供直观的心脏立体解剖结构，实时监测心肌的力学变化，且与2D-STE相比，3D-STE可以更准确地测量左房体积和功能，并且有较高的重复性。随着超声技术进步，3D-STE作为评估整体和区域心肌功能的可靠且可行的新技术具有很大的应用前景。Nagaya等^[20]在同一天对28例阵发性房颤患者分别使用2D-STE、3D-STE进行左房容积及功能检测，发现其结果在以心脏CT为金标准的前提下，3D-STE优于2D-STE，且杨瑞芳等^[21]证实采用3D-STE所获得的整体纵向应变（GLPS）对高血压的诊断效能高于其他应变指标。

4．小结

高血压与 HHcy 导致心脑血管事件具有协同作用，H型高血压患者心功能受损更加明显，尤其是左室舒张功能，左房结构、功能的改变发生在左室舒张功能障碍之前，且左房应变与左室舒张功能障碍的严重程度显著相关，而应变和应变率成像（ε-SR）是一种能够研究心室和心房功能的新型回声技术，可用于左室舒张功能障碍的早期预测。早期通过超声心动图发现与左室舒张功能异常相关的左房构型及功能指标的改变，对高心病、舒张性心力衰竭的预防及指导临床治疗有重要意义，而超声心动图技术的进步，也为临床上的高血压患者的左房构型、功能，左室舒张功能甚至是收缩功能的评价和进一步全面深入研究提供了新的方法。

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