刘溪  王慧敏  戴红艳*

    青岛市市立医院心脏超声科

 

    甲状腺功能亢进症（简称“甲亢”）对人体健康具有潜在破坏性，是影响全世界人口的常见病之一，分泌过量的甲状腺激素会影响心血管正常的血流动力学[1]。左房的储存、管道和助力泵功能[2]在心动周期不同时相发挥作用。研究证实，通过观察左房不同时相的功能改变，能对不同病理状态之下患者的心血管事件进行有效预测[3]。应用影像学方法积极对甲亢患者的左房容积及功能进行评估，可促进临床早期诊断和治疗干预。现就左房功能、甲亢对心血管系统的影响及应用影像学方法评估左房功能予以综述。

 

    1. 左房生理功能

 

 

    左房位于心脏左后上方，左房与右房小部分共同组成心底。左、右肺静脉均开口于左房，将血液回流汇入左房。左房的出口（左房室口）位于心脏的前下部，通过出口通向左室，在舒张期血液从左房汇入左室。

 

    左房的生理功能主要有3个，即储存、管道和助力泵功能[2]，这3个功能共同作用调节左室和血管充盈。（1）储存功能：心室收缩时，4支肺静脉血液回流入左房，左房储存回流的血液称为储存功能。左房的储存功能与其顺应性有关，也与收缩末期的容积有关。（2）管道功能：左室舒张期二尖瓣开放，由于左房室间的压力差作用，左室主动抽吸，左房被动排空，左房内储存的75%~80%的血液通过左房室口快速充盈入左室。此功能受左房储存功能、顺应性以及左室舒张程度、顺应性的影响。（3）助力泵功能：左室舒张期末，由于左室不断接受左房的血液充盈，左房室间的压力梯度逐渐减小，血液充盈速度逐步减弱，此时左房主动收缩，继续将左房内剩余的20%~25%血液泵入左室，反映了左房的收缩功能，受肺静脉回流的前负荷、左室舒张末压力的后负荷和左室收缩储备的影响。这3个功能共同作用，对保证心脏及血管系统的正常工作具有十分重要的意义，可通过超声心动图和心脏磁共振（CMR）等影像学方法评估左房功能。

 

 

 

 

    甲状腺激素对人体生长、生殖、神经元发育和能量代谢等的调节至关重要，甲亢是影响全世界人口的常见疾病之一[4]，对人体健康具有潜在破坏性。

 

    2.1、甲亢的病因和诊断

 

    甲状腺合成和分泌的甲状腺激素（thyroid hormone，TH）主要包括T3（三碘甲状腺原氨酸，3，5，3’-triiodothyronine）和T4（甲状腺素，thyroxine）[5]。甲亢是指甲状腺合成和（或）分泌甲状腺激素不适当地过高[6]，而致机体功能亢进为主要特征的疾病的总称，在我国的发病率可达1.3%，女性多于男性。甲亢最常见的病因[7]是Graves病（GD），其次是多结节性甲状腺肿（TMNG）和自主性高功能腺瘤（TA）等。

 

    由于甲状腺疾病的临床表现具有高度变异性，且常无特异性，因此甲功异常的诊断主要依据生化证实。促甲状腺激素（Thyroid Stimulating Hormone，TSH）是反映甲状腺功能最敏感、最特异的一线生化检查指标[8]。显性甲亢表现为TSH低和T3、T4高，而亚临床甲亢表现为TSH低和T3、T4水平正常。

 

    2.2、甲亢对心血管系统作用的病理机制

 

    甲状腺激素对心肌细胞内的分子作用机制有两种[9]：基因组作用和非基因组作用。主要效应是通过基因组作用发挥的，心肌富含甲状腺激素受体，T3与心肌细胞核表达的甲状腺反应性受体结合，从而调节信使RNA和翻译蛋白的表达，对心肌产生直接作用，甲状腺激素调节基因也参与调节蛋白，长期暴露于高T3水平可增加心脏蛋白的合成，使心肌细胞生长加速，导致心肌肥厚和功能障碍。核外非基因组活动引起Na+、K+、Ca2+离子通道的开放；肌动蛋白细胞骨架聚合的改变；心脏和平滑肌细胞内信号通路的改变。基因组和非基因组机制共同作用调节心脏功能和心血管血流动力学，对心脏产生正性变时、变力作用[10]。

 

    甲亢的血流动力学变化：（1）儿茶酚胺的作用：甲状腺激素分泌过多可通过增强儿茶酚胺的活性而间接作用于心脏，能够提高心肌兴奋性，正性心肌收缩力，加快传导，正性心率，改善心肌的血液供应，使心脏排出量增加，导致收缩压升高，而舒张压不变或下降，脉压差加大。（2）肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）的作用：由于甲亢时外周血管阻力降低，导致RAAS激活，增加水、钠重吸收，使血容量增加，进而导致心脏前负荷增加，而外周血管阻力降低致心脏后负荷降低，最终每搏输出量显著增加[11]。

 

    2.3、甲亢患者的心血管系统临床表现

 

    甲亢患者常表现为心动过速，活动时可明显加剧，重症者常伴有心脏扩大、心律失常、心力衰竭（心衰）等表现。在治疗甲亢的同时早期对心血管疾病的发生进行预防，可显著减少甲亢患者心血管事件概率。

 

    2.3.1 心动过速

 

    85%~100%的患者往往表现为窦性心动过速，心率约88~130次/分，甲亢患者的心动过速表现为静息、睡眠时心率仍快，在诊疗中也是一个重要标志。但少数也可发生心动过缓。

 

    2.3.2 心律失常

 

    甲亢患者心电图的异常率明显增高，心电图表现为窦性心动过速，10%~25%的甲亢患者可发生心房颤动（房颤），还有部分患者表现为房性早搏、P波高尖、ST-T改变、左室高电压等。亚临床甲亢患者在10年随访期间发生房颤的比例更高，开展超声心动图评价甲亢患者左房功能的前瞻性研究，对于评价甲亢患者预防心脏重构以及早期进行心血管系统的干预性治疗至关重要[11]。

 

    2.3.3 心脏肥大和心衰

 

    甲亢激活基因的表达，使蛋白质合成增多，心肌细胞生长加速，导致心脏肥大。甲亢患者可能出现心衰症状，与真正的心衰（通常伴有心肌收缩力下降）不同，甲亢心衰患者的心输出量增加，心肌收缩力增强[12]。

 

 

    甲亢可增加全因死亡率、新发房颤、不良心血管事件风险，尤其是心衰风险增加，因此需要对甲亢患者的心血管系统功能进行早期评价和预防性治疗。评价心脏功能时，相对左室功能，以往左房功能常常被忽视。然而，最近研究表明，测量左房大小计算左房容积参数和功能参数，对心血管疾病的发生具有预测和提示意义，也是患者发生心衰、新发房颤等疾病的独立预测因子[13]。此外，左房压（left atrial pressure，LAF）也用于判断左房功能，尽管LAF监测的金标准是肺动脉漂浮导管检查，但其为侵入性操作，故多用多普勒超声检测进行替代。LAF是反映左房收缩功能的良好指标，有助于估计左室舒张和收缩功能的变化。

 

    3.1、二维超声心动图

 

    根据美国超声心动图学会和欧洲心血管成像协会的建议，应用二维超声通过圆盘法或双平面面积-长度公式计算左房（LA）容积。主要的容积参数包括[14]：在左室收缩末期（对应心电图中T波）测量左房最大容积（LAVmax）；在左室舒张末期（对应心电图中R波）测量左房最小容积（LAVmin）；在左房尚未主动收缩时（对应心电图中P波）测量左房收缩期前容积（LAVp）。计算得出功能参数：总排空体积（LA储存功能的指标）为最大和最小LA体积之间的差异；LA被动排空容积是LA管道功能的参数，为最大和收缩前LA容积之间的差异；LA主动排空体积是LA助力泵功能参数，为收缩前和最小LA体积之间的差异[15]。叶木奇等[16]应用二维超声检查研究发现，甲亢患者左房的各项容积均较正常人大，计算出左房功能参数得出左房射血分数较正常组大，左房收缩功能增强。以往传统超声检查方法主要依靠二维超声估算左房大小，从而评价左房功能，但由于左房是一个不对称的三维结构，仅仅依靠测量左房前后径估测左房大小，具有一定误差和局限性。

 

    3.2、组织多普勒成像

           （Tissue Doppler Imaging，TDI）

 

    TDI是以普通多普勒原理为根底，特定分析心肌运动产生的多普勒频移信号，可用于测量局部心肌运动速度、方向以评估心功能，TDI主要有4种显示——速度、能量、频谱、彩色M型[17]。速度图主要评价心肌运动速度，能量图可反映心肌供血情况，频谱图可对心肌实时运动速度进行定量分析，彩色M型显示了心肌运动速度方向随时间的变化情况。其中，二尖瓣速度图能够有效评价左房功能。左室快速充盈期的E峰可反映左房管道功能；左室舒张晚期，左房收缩产生A峰用于评价左房的收缩功能，反映左房的助力泵功能；心室收缩期S峰，一定程度上反映左房的储存功能[18]。Zhang等[19]应用TDI通过心房收缩峰值速度评估LA功能，结果表明TDI能有效评价正常人心房助力泵功能，年龄、心率与左房收缩期峰值呈正相关。

 

    TDI技术有其一定的优势，前后负荷及心率对TDI影响较小，TDI测定心肌的运动速度较可靠，且相比传统多普勒测定血流速度来间接反映心肌运动速度，TDI检查可更具体、精确，能直接测定局部心肌的运动速度。但是，TDI也存在一定的局限性，速度、频谱图这两种显示方式受声束入射角度的影响，这也是多普勒效应的共同缺点，速度型脉冲多普勒与二维图像不能实时同步，测量局部心肌的运动速度受相邻区域心肌运动的影响。

 

    3.3、二维斑点追踪技术

           （Two Dimensional Speckle Tracking Imaging，2D-STI）

 

    2D-STI是近年发展的超声检查技术的新方法之一。小于入射超声波长的细小结构产生的反射、散射等，组成了心肌组织中分布均匀的声学斑点。2D-STI技术就是利用这些小斑点在灰阶超声基础上，追踪识别这些斑点在心肌的空间位移运动情况及几何位移变化，从而获得指定区域心肌运动信息，特别是应用于研究心房长轴应变及应变率[20]。应变是心肌的一种本质属相，是指在外力作用下心肌所发生的相对形变，能够反映心肌发生形变的程度。应变率指物体在单位时间内心肌的应变，是在声束方向上心肌运动的速率，能够反映心肌发生形变的速度。目前，评价心肌应变和应变率的检查主要有TDI和斑点追踪检查两种，基于斑点追踪技术评价应变率显像克服了TDI的缺陷，更具有优势。孙立娟等[21]采用2D-STI检测左房应变参数，与健康组作对照，得出结论——甲亢组左房主动、被动射血分数减低，LAVmax、LAVmin、LAVp增高，左室收缩期左房整体应变率（sRs）较正常人减低，左室舒张早期左房应变率（sRe）、左室舒张末期左房应变率（sRa）明显增加。

 

    与常规超声心动图评估左房功能相比，2D-STI技术不受心脏前后负荷影响，不受声束入射夹角的影响，更为重要的是，该技术能够精确评估左房在心动周期中各时相心动的功能。但也有相应的局限性：（1）准确性有待提高，目前还局限于二维平面的观察，无法对声学斑点的空间位置进行准确追踪。（2）高帧频图像才能准确评价心肌节段的瞬时运动，提高帧频的方法包括增加心率等，但增加心率会影响图像质量，对检查影响也较大。（3）重复性有待提高。

 

    3.4、实时三维超声心动图

           （Realtime Three-Dimensional Echocardiography，RT-3DE）

 

    RT-3DE是在二维图像的基础上，采集全容积实时三维超声心动图，经过仪器自动处理，获得心脏容积参数和功能参数。由于左房是一个不对称的三维结构，RT-3DE克服了二维超声的局限性，测量得到的数据更准确、更直观，且可以不依赖于几何图形假设实时显示心腔的任意切面，更实时、更立体。Tadic M等[22]应用三维超声心动图对亚临床甲亢患者进行检查，结果发现其左房的管道和储存器功能降低，而左房的助力泵功能增加。陈娟等[23]通过RT-3DE能快速完成检查，获得左房容积参数，通过计算得到功能参数，评价左房功能。Anwar A.M等[24]研究得出结论——RT-3DE提供了左房主动和被动功能的可重现评估，由于其对体积变化的敏感性较高，因此评价结果优于2DE。Poutanen 等[25]研究发现，RT-3DE检查得到的测量结果准确性与MRI的测量结果相同。

 

    RT-3DE能更实时、立体地展现心脏的各个切面，观察心脏的结构与运动，也可以多角度、多平面展现心脏各节段的运动情况，得出的左房容积参数和功能参数等数据更准确、更迅速。然而，RT-3DE的图像质量受到帧频的限制，检查过程中患者心律不齐也会对三维图像质量产生很大影响，其对瓣膜反流的敏感性较二维超声心动图低，并且需要特殊的计算机及软件条件。

 

    3.5、心脏磁共振特征追踪技术

           （Cardiac Magnetic Resonance Feature Tracking，CMR-FT）

 

    磁共振对软组织显示清晰，分辨率高。CMR-FT是近年出现的无创性磁共振新技术[26]，该技术扫描视野大，获得的影像学图像更客观、稳定，且重复性好。在应用常规序列扫描后，经过后处理软件能够计算获得心肌的应变和应变率，以及左房容积参数和功能参数等常规参数[27， 28]，能够客观显示心脏软组织结构，评价心脏的功能和组织特性，评估心肌疾病，为临床提供有效信息。Truong V.T.[28]等研究发现，心脏磁共振可以对左房功能进行评估，且观察者和观察者间差别小，重现性良好。陆敏杰等[29]研究发现，左房的储存、管道及辅助泵功能在男性和女性之间的差异无统计学意义。

 

    有大量研究表明CMR-FT对于评价不同疾病左房功能的重要作用，如评价高血压、2型糖尿病患者左房应变的早期改变[30]，非梗阻性、肥厚性、梗阻性心肌病患者左房功能的改变[31]等。CMR-FT为心脏疾病的诊断提供了重要帮助，但费用较高，由于磁共振检查仪器的禁忌性，不适用于起搏器患者、金属等异物植入患者，且磁共振扫描序列较多致检查时间长，需要进一步优化这些弊端以提高CMR-FT检查的利用率。

 

    4. 小结

 

 

    目前，影像学检查方法已逐步应用于各种心脏疾病的诊断，超声心动图是评价心功能的主要方法[32]，而近年来运用影像学检查新技术得到的左房容积参数及功能参数比传统参数指标更能准确地提供有效信息，可对左房功能进行更直接、精准的无创性评估，特别是三维超声心动图新技术可以更真实地显示左房结构，实时评估左房的立体形态信息，并且对其容积及功能进行评价。对于甲亢患者，除定期复查甲状腺功能和积极治疗甲亢外，甲亢可能引起的心脏结构和功能改变的问题也应重视，进行积极预防，运用影像学方法能对甲亢患者左房功能进行准确评价。相信随着影像学检查技术的不断发展及临床研究的进一步深入，影像检查新技术能为临床诊断和治疗提供更多提示信息。

 

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    专家简介

 

 

    戴红艳，教授，青岛市市立医院东院保健心内科主任兼心脏超声科主任。

 

    主任医师，医学博士，硕士生导师。加拿大渥太华心脏病研究院Fellowship培训，中国心衰中心认证核查专家，山东省心衰中心联盟培训专家组副组长，青岛市医学会心血管病专科分会青年委员会副主任委员。

 

    毕业于山东大学医学院，从事心内科临床工作20余年，熟练掌握心内科常见病、多发病及急危重症的诊断和治疗，擅长冠心病、高血压、心力衰竭、心肌病、心律失常等疾病的药物治疗。主持国家自然基金1项，市、局级课题5项；以第一作者发表论著近20篇，其中SCI收录9篇；获山东省科技进步二等奖1项。