【醉仁心胸】超声心动图综合算法评估左心室充盈压准确性的研究

　　编译：周阳宁等  审校：董榕    

　　

　　上海交通大学医学院附属瑞金医院北部院区麻醉科

　　

　　摘要：                      

　　目的：本研究在一项大规模队列研究中使用有创左房压（LAP）对超声心动图综合算法分类系统的准确性进行评估。                      

　　背景：尽管推荐使用超声心动图综合算法评估左心室充盈压（LVFP），但该算法的实用性仍未得到充分验证。                      

　　方法：本试验共入组1967名患者（年龄68±10岁），他们在经左房导管消融治疗房颤期间直接测量了左房压。根据超声心动图算法将患者分为3组：正常组（N组，n=1282）；未确定组（U组，n=160）；升高组（E组，n=3460）。在各组间比较有创监测LAP与超声心动图参数。                      

　　结果：整体队列的LAP中位数为12.6±5.7mmHg。E组的LAP显著高于其他两组（E组 vs U组 vs N组，14.2±6.3mmHg vs 13.5±5.9mmHg vs 12.0±5.5mmHg；P＜0.001）。在E组患者中，43.1%的LAP升高（≥15mmHg），而56.9%的LAP正常（＜15mmHg）。N组的患者中，69.0%的LAP正常，31%的LAP升高。尽管有创测量得到的LAP与E/e’、三尖瓣返流速度峰值、左心房容积指数之间的相关性不大，但异常值的数量与LAP升高显著相关（P＜0.001）。                      

　　结论：对LVFP正常的患者而言，推荐使用的联合超声心动图参数分类可能有用，但对LVFP升高的患者帮助有限。                      

　　左心室充盈压力（LVFP）的评估在心衰管理中很重要，心导管是其金标准。超声心动图是一种能间接评估LVFP的无创技术，可用于替代心导管术。超声心动图参数被推荐用于评估LVFP，如二尖瓣血流（TMF）、组织多普勒成像（TDI）、三尖瓣返流速度峰值（TRV）以及左房容积指数（LAVI）等。但它们的个体相关程度不高，且容易受心脏疾病的影响，尤其是瓣膜疾病，因此应避免使用孤立的参数进行评估。                      

　　2016年美国超声心动图学会（ASE）和欧洲心血管影像协会（EACVI）建议使用整合超声心动图的算法，用于计算LVFP并评估心衰或由其它如肺动脉高压等疾病引起呼吸困难患者的血流动力学状态。有两项研究在推荐算法提出后验证了它的可靠性。这些研究的参与者众多，导致有创数据量很大，但仍需要复制和更大的确定性数据。因此，我们旨在研究该算法在大规模患者队列中计算LVFP的有效性，并与有创测得的左房压（LAP）进行比较。                      

　　方法                      

　　研究人群                      

　　这是一项单中心回顾性观察研究。从2011年4月至2019年5月，共有1967名因房颤而首次接受导管消融治疗的成年患者入组。患者基线信息取自于电子病历。根据2016年ASE/EACVI推荐的超声心动图派生算法，从TMF开始，然后是TRV峰值、TDI和LAVI，将患者分为3组：正常LAP（N组）、未确定LAP（U组）和升高LAP（E组）（Figure1）。我们分析了使用该算法的LVFP计算准确性，并与有创测量LAP进行比较，LAP可作为LVFP的替代。我们还检查了每组有创测量LAP值正常（＜15mmHg）和升高（≥15mmHg）的患者数量。                      

　　推荐给出2种使用超声心动图参数计算LVFP的方法。一种适用于正常左室射血分数（LVEF）的患者（算法A），另一种适用于LVEF降低的患者（算法B）。本研究中，我们使用了这两种算法对分类进行比较（Supplemental Figure 1）。按算法A分到正常组的所有患者经算法B也划为正常组。与此相似地，所有按算法A分为舒张功能障碍组的患者，按算法B则被划为LAP升高组。按A算法划为未确定组中的多数患者也被B算法划入了未确定LAP组。                      

　　                      

　　                      

　　研究方案符合赫尔辛基宣言，并获得神户市医疗中心综合医院机构审查委员会批准（Zn200908）。由于本研究为观察性研究，未采取干预措施，根据伦理委员会的建议，采用选择退出的方式提供书面知情同意。                      

　　超声心动图                      

　　在消融术前一周内的任意一天对参与研究的患者进行经胸超声心动图检查。根据ASE/EACVI的建议，使用标准视图进行一遍完整的经胸超声心动图检查。所有超声心动图检查均由经验丰富的超声医师执行，并由有执照的超声心动图医师确认。                      

　　以下超声心动图参数用于计算LAP。二尖瓣血流（TMF）的E和A波速度在4腔心切面中测量。通过TDI得到E’速度，采样位置位于二尖瓣环室间隔侧。使用彩色血流成像测量三尖瓣返流速度，峰值为连续波的多普勒速度最高值。LAVI通过圆盘法计算并用体表面积进行校正。在超声心动图检查期间，由于我们没有双多普勒探头以同时记录E和e’速度，房颤患者的这些参数通过三次非连续心跳的平均速度和时间间隔进行计算，循环长度为平均心率的10~20%。心率呈房颤时仅观察E波。                      

　　导管消融与LAP测量                      

　　所有患者均在消融过程中测量LAP（Central Illustration）。患者术前禁食4小时，消融前开始以80ml/h的速度补液。消融开始时，通过连续滴注右美托咪定对患者进行镇静。在右股静脉穿刺置入8-F SLo鞘（Abbott）,最后在房间隔穿刺进入左心房（Brockenbrough法）。测压管线连接到静脉穿刺鞘的侧孔，并在消融前通过该孔直接测量LAP。零点参考右心房水平校准，仰卧位时在胸前表明下方5cm处（Supplemental Figure 2）。用消融时测得的平均LAP替代LVFP。                      

　　

　　

　　统计学分析                      

　　当数据呈正态分布时，连续变量用均数±SD表示，当数据未非正态分布时，用中位数（IOR：25-75百分位数）表示。分类变量用绝对数（百分比）表示。使用方差分析或Kruskal-Wallis检验分别对3组数据进行正态分布和非正态分布数据的比较。使用Tukey检验进行多重比较。分别使用正态和非正态分布数据的Pearson积差和Spearman秩相关系数进行检验。使用卡方检验比较三组之间的所有分类变量。研究了有创测量的LAP与各组超声心动图参数间的相关性，包括E/A、E/e’、TRV峰值和LAVI。相关性由散点图和相关系数表示。                      

　　我们进行了2项敏感性分析。首先，在消融时分析了窦性心律和AF患者LAP有创测量结果之间的关系。然后，我们将AF患者TRV峰值、E/e’和LAVI等超声心动图数据进行整合，并研究其效能。ASE/EACVI建议在LVEF正常且无心肌病的患者中使用这些参数来评估LVFP。依据TRV峰值＞2.8m/s、E/e’＞14、LAVI＞34ml/m2这四项界限，将患者分为4类：无参数适用（全阴性组）、1项参数适用（1-阳性）、2个参数适用（2-阳性）、所有参数适用（全阳性）。选择可以完全测量所有3项参数的患者进行分析。我们分析了LAP是否可以准确估算，并通过这些敏感性分析确定了每组中LAP有创测量结果正常及升高患者的数量。                      

　　所有统计学分析均使用R软件（package version 3.3.2, R Development Core Team）进行，P值＜0.05倍认为具有统计学意义。                      

　　结果                      

　　研究人群                      

　　患者平均年龄是68±10岁，其中27.8%为女性。全体队列的LAP中位数为12.6±5.7mmHg。Figure 1展示了根据算法进行的分类。N组、U组、E组的患者人数分别为1282、160和346。共有179名患者因超声心动图参数不足而排除。Table 1总结了患者基线特征。在E组中，患者年龄较大（71±10岁，P＜0.001）；女性比例更高（43.4%，P＜0.001）；高血压病（61.6%，P=0.007）、LVEF正常的心衰（11%，P＜0.001）、肥厚性心肌病（8.4%，P＜0.001）和既往脑梗史（6.7%，P=0.021）高于其它两组。E组的BNP浓度（中位数，118.0pg/ml，P＜0.001）较其它两组显著升高。三组患者的LVEF未见显著差异（P=0.52）。在U组中，2名患者的TRV峰值＞2.8m/s（1.9%），6名患者E/e’＞14（11.1%），153名患者LAVI＞34ml/m2（96.2%）。在行超声心动图和消融时，窦性心律的患者人数分别为1102（61.6%）和1037（58%）。                      

　　使用超声心动图算法和有创监测结果测量LAP                      

　　中央插图（Central illustration）展示了N、U和E组LAP有创测量结果分布。E组的有创LAP测量结果最高，其次是U组和N组（14.2±6.3mmHg，13.5±5.9mmHg，12.0±5.5mmHg，P＜0.001）。各组患者中LAP正常和升高的比例如下：N组正常患者比例最高（69.0%），其次是E组（56.9%）和U组（56.1%）（P＜0.001）。相反，U组（43.9%）和E组（43.1%）LAP升高的患者比例高于N组（31.0%）（P＜0.001）。                      

　　各超声心动图参数与LAP有创测量比较                      

　　与其他两组患者相比，E组患者中疑似提示LVFP升高的超声心动图参数均显著升高，如E波、E/A、E/e’，TRV峰值和LAVI，详见Table1。此外，E/A比值、TRV峰值、E/e’比值和LAVI等超声心动图指标从N组到E组呈阶梯式增加（所有P＜0.001）（Figure2）。在行超声心动图检查时，各组患者的心律（窦性心律或房颤）无明显差异（P=0.49）。有创测量的LAP与每个超声心动图参数（包括E/e’、TRV和LAVI）之间的相关系数较低（分别为0.15，0.09和0.17）（Figure3）。                      

　　                      

　　                      

　　窦性心律与房颤患者LAP有创测量结果比较                      

　　与消融时为窦性心律的患者相比，AF患者的平均LAP显著升高（13.7±5.8mmHg vs 11.9±5.9mmHg，P＜0.001）。根据消融时心律对有创测量的LAP进行分层（Supplemental Figure3）。不论消融时为窦性心律还是AF，E组患者的LAP显著高于N组（窦性心律，13.8±6.0mmHg vs 11.3±5.4mmHg，P＜0.001；AF，14.8±6.6mmHg vs 13.2±5.6mmHg，P=0.014）。相反地，U组和E组在消融时窦性心律（12.4±5.9mmHg vs 13.8±6.0mmHg，P=0.15）或AF（15.0±5.5mmHg vs 14.8±6.6mmHg，P=0.96）患者的LAP则无显著差异。根据超声心动图对不同心律患者分层也得到了相似的结果。                      

　　按TRV峰值、E/e’和LAVI分类                      

　　在超声心动图算法中，TRV、E/e’和LAVI被用于确定LVFP。我们比较了每个提示LVFP升高的阳性参数与LAP有创测量结果之间的关系（Supplemental Figure4）。患者被分为4个亚组：全阴性（n=291），1阳性（n=818），2阳性（n=205），全阳性（n=40）。在4组中，全阴性组的LAP有创测量值最低（10.7±5.2mmHg），全阳性组最高（15.1±8.2mmHg），差异具有统计学意义（P＜0.001）。2阳性组与全阳性组间无显著差异（13.8±5.8mmHg vs 15.1±8.2mmHg，P=0.49）。LAP升高患者比例在全阴性组中最低（23.0%），在全阳性组中最高（53.8%）。                      

　　                      

　　讨论                      

　　在本次研究中，我们通过在大规模队列中使用有创监测LAP来研究ASE/EACVI建议的综合超声心动图分类算法的可靠性。主要发现如下：1.在超声心动图诊断为LAP升高的患者中，56.9%的LAP直接压力测量结果为正常；2.在超声心动图诊断为LAP正常的患者中，31.0%的LAP直接压力测量结果升高；3.尽管有创测量的LAP与E/e’、TRV峰值和LAVI等超声心动图参数之间的相关性不大，但结合这些参数可更准确地评估LAP。                      

　　Lancellotti等人报导了159名心衰患者左心室舒张末期压力（LVEDP）有创测量结果与超声心动图算法间的比较。用该算法评估LVFP正常的患者中，只有67%的患者LVEDP正常，而在评估LVFP升高的患者中，79%的患者LVEDP升高。同样，Andersen等人报导，超声心动图参数可以区别出肺动脉楔压升高，在LVEF＜50%的患者中准确率为91%，在LVEF≥50%的患者中准确率为84%。在目前的研究中，我们发现虽然综合算法可以区分LAP正常和升高的患者，但评估LAP升高的准确性相对低于以前的研究。此外，本研究中LAP的有创测量结果低于此前的报告。一种可能的解释是患者群体特征不同。之前研究入组的患者是需要心导管术的各种心脏疾病患者，而本研究纳入了更多LAP正常的AF患者。因此在我们的研究中，实际LAP有创测量值可能更高，因此E组中LAP升高的患者比例更高。另一种可能的解释是本研究中术前禁食和麻醉使LAP降低。                      

　　在本研究中，U组和E组LAP有创测量结果相似。根据算法，即使TRV峰值或E/e’在正常范围内，如果患者LAVI升高，则仍可将患者分入E组；但是，左房增并非都是由于LAP升高而引起，LAVI可能对慢性AF患者意义不大。尽管如此，LAVI仍然有意义，因为在射血分数正常的心衰患者中，房颤通常很复杂，这往往会升高LAP。根据我们的结果，目前用于监测LVFP升高的算法有很强的特异性，但敏感性不足。通过整合超声心动图指标的无创方法可以定义一个LVFP升高的亚组，并显示个体参数或推荐分类与充盈压之间的某种适度关联。无创监测仍不足以进行临床决策。                 

　　目前推荐的算法从LVEF降低患者、LVEF正常的心肌病患者的TMF、E/A、E波峰值速度开始。然而，TMF在评估AF或严重瓣膜疾病患者时并不总是有用，在这种情况下它不太可靠。由于AF发作后心房收缩功能的短暂受损，二尖瓣A速度可能会下降。因此，E/A比值与LAP之间的关系不同于预期使用该算法的患者。全阴性组和全阳性组之间，LAP正常和升高患者比例差异显著。与现有算法相比，仅使用TRV峰值、E/e’和LAVI三项参可更准确地估计LVFP。                      

　　据报道，每个参数都与LVFP有良好的相关性。然而，使用独立参数估计LVFP是困难的，因为患者有复杂的潜在心脏病时，每个参数可能变得不可靠。例如，E/e’与LAP之间的关系也可能发生改变，由AF引起的A波速度下降通常会导致E波速度代偿性增加。造成这种情况的一个原因，可能是本研究中异常充盈压力的发生率低于以前的研究。此外，多数患者中，3项参数里出现1项异常，这在临床环境中很常见。由于推荐意见中没有每个参数的权重，因此该算法的局限性之一是不清楚如何处理这种常见的情况。尽管LAP有创测量结果与E/e’、TRV峰值和LAVI相关性不大，但异常值的数量与升高的LAP显著相关。我们的研究表明，通过结合多个超声心动图参数来评估LVEDP是可取的。                      

　　研究的局限性                      

　　本研究有几项局限性。首先，这是一项回顾性研究，有其固有的局限性。特别是超声心动图和有创LAP监测没有同时进行，存在时间偏差，血流动力学可能存在一定偏差；超声心动图和LAP测量之间的时间间隔中位数为5天。                      

　　其次，AF患者可分为原发性房颤和继发性房颤，原发性房颤时心房源性或节律性病因，继发性房颤时充盈压力升高的结果。房颤会导致心房扩张，可能在自发或治疗恢复窦性心律后持续存在。这使得左房容积成为LAP的一个不太有用的标志物。因此，存在AF的情况下，使用该算法中增加的LAVI去评估LVFP时不可靠的。我们无法区分两个不同的亚组。ASE/EACVI建议测量减速时间（DcT）、等容舒张时间和肺静脉舒张速度，有助于评估AF患者的LVFP。我们测量了DcT，但没有常规测量所有患者的等容舒张时间或肺静脉舒张速度。本研究中，只有室间隔的TDI测量值可用，但推荐将室间隔和侧环的TDI取平均值计算。最后，在导管消融期间使用镇静药，可能导致消融期间测得的LAP低于清醒时。此外，我们将LAP的界值定位15mmHg，并分析了正常（＜15mmHg）和升高（≥15mmHg）患者的数量。由于不同研究中分别提出了几个不同的LVFP界值，LAP正常、未确定和升高的患者比例可能会随着LAP界值不同而变化。                      

　　结论                      

　　在无偏倚样本中，尤其是个体患者中，超声心动图综合算法在纳入或排除充盈压力升高方面表现不佳。                      

　　                      

　　点评                            

　　随着生活水平不断提高，老龄化进程加剧，麻醉期间合并有心血管基础疾病的患者比例逐渐增加。如何更加精准地实施麻醉、加快患者康复是当下的热点。精准麻醉的一个前提就是对患者全面、准确地监测。                            

　　有创监测是各种压力监测的金标准，但也正因为其有创，难以在更多的麻醉期间开展。超声作为对患者进行无创实时观察的一种手段，逐渐成为麻醉科医生手中的良好工具。本研究的结果虽然提示超声心动图综合算法仍存在一定的局限性，但也为我们在监测中如何理解或解读异常指标给出一定的启示。单一的指标异常难以与左心室充盈状态进行匹配，但多项指标异常则提示患者可能已在多方面出现改变甚至是失代偿，从而提示我们需要对其左心系统工作状态进行调整。相信在今后的研究中，会有更多相关数据进行分析，不断优化算法，让超声的无创监测可以更加有效地对有创监测进行替代，为麻醉工作带来更多的改进。                            

　　周阳宁等编译                            

　　董榕审校

　　（仅供医学专业人士参考）

　　 声明：古麻今醉公众号为舒医汇旗下，古麻今醉公众号所发表内容之知识产权为舒医汇及主办方、原作者等相关权利人所有。未经许可，禁止进行转载、摘编、复制、裁切、录制等。经许可授权使用，亦须注明来源。欢迎转发、分享。