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本文通过系统综述和荟萃分析,探究了慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者的斑点追踪超声心动图(STE)异常情况。发现 STE 参数能反映 COPD 患者左心室(LV)和右心室(RV)功能,与疾病严重程度相关,对预后评估有重要意义。
背景
慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种常见的慢性呼吸道疾病,以持续且进行性的气流受限为特征,在全球范围内导致较高的发病率和死亡率。COPD 不仅影响呼吸系统,其相关的炎症状态还会波及其他器官系统,心血管疾病就是 COPD 常见且影响预后的合并症。二者存在共同的危险因素,同时 COPD 会通过低氧血症、高碳酸血症、肺动脉高压和肺血管阻力增加等改变心脏结构和功能,引发多种心脏疾病。
在 COPD 患者中,即使没有明显心血管疾病且仅有轻度气流受限,也可能出现亚临床的左心室(LV)和右心室(RV)收缩及舒张功能障碍,这意味着心脏并发症可能在肺部疾病进展早期就已开始,并且在很长一段时间内处于亚临床状态。
二维经胸超声心动图是评估心脏结构和功能等的常用方法,但常规超声心动图在评估 RV 功能时存在局限性,难以识别亚临床心室功能障碍。斑点追踪超声心动图(STE)则能通过测量超声心肌组织相互作用产生的斑点变形,在症状或常规超声心动图变化出现前检测心肌功能的细微改变,在心血管研究中应用广泛。此前关于 COPD 患者 LV 和 RV 功能的 STE 研究结果存在差异,因此开展此次系统综述和荟萃分析,旨在为 STE 在 COPD 中的应用提供高质量证据,明确其临床意义。
综述方法
本次荟萃分析研究方案已在 PROSPERO 注册,研究结果依据 PRISMA(Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses)建议呈现。
通过电子数据库(PubMed、Scopus、Cochrane Library 和 Science Direct)系统检索相关研究,检索时间范围为 2011 年至 2023 年 3 月。检索时使用了包含 “COPD”“Speckle tracking echocardiography” 等关键词以及布尔运算符组合的检索短语,同时还检索了灰色文献和 Google Scholar。筛选时排除了病例报告、综述文章等,经过多步骤筛选确定最终纳入研究。由两位评审员分别进行筛选,如有分歧则通过协商或咨询第三位评审员解决。
数据提取过程中收集了第一作者姓名、研究年份、人口统计学数据等多方面信息,由一位评审员提取数据,另一位随机抽取部分研究进行检查。
采用定性和注释技术对提取的数据进行分析,将数据整理成表格以便总结。分析主要聚焦于 LV 全球纵向应变(GLS)和 RV 应变,采用标准化均数差作为结局指标,使用随机效应模型进行分析,评估异质性、预测区间等,并通过多种方法检查研究的异常值、影响性和发表偏倚,使用 STROBE(Strengthening the Reporting of Observational Studies in Epidemiology)工具评估研究质量。
结果
最初电子数据库检索到 4066 项研究,其他来源补充 5 项,去除重复项后对 984 项研究进行标题和摘要筛选,23 项进入全文评估,最终 11 项研究纳入本次综述。研究发表数量在 2018 - 2023 年显著增加,Science Direct 数据库检索到的相关研究最多,“COPD AND strain AND strain rate” 关键词检索到的研究数量最多。
11 项研究中,9 项采用病例对照方法,研究设计包括横断面研究、前瞻性研究和回顾性研究。研究共涉及 1042 名受试者,其中 742 名纳入分析,男性 552 名,女性 190 名。研究在多个国家开展,受试者平均年龄 64.20 ± 7.15 岁,平均 BMI 为 26.3 ± 5 kg/m2 ,平均 6 分钟步行距离(6MWD)为 330.42 ± 84.56 m,吸烟情况显示平均每年吸烟 57.67 ± 20.95 包。6 项研究评估 RV 应变,5 项研究检查 LV GLS。
质量评估显示所有研究得分均在 16 分(满分 22 分)及以上,无研究因方法学质量不足被排除。
在 COPD 患者 STE 参数的荟萃分析中,第一阶段纳入 11 项研究,随机效应模型分析显示总体效应量为 -18.398(95% CI: -19.182 至 -17.614),Z 值为 -35.809(P<0.001),Q 值为 210.907(10 df,P<0.001),I2 统计量为 95%,表明存在显著异质性。LV GLS 和 RV FWS 等参数分析结果也显示出显著异质性。
在 COPD 患者与健康对照的 STE 参数荟萃分析中,第二阶段纳入 9 项病例对照研究,总体平均效应量为 2.100(95% CI:1.612 至 2.588),Z 值为 8.433(P<0.0001),Q 值为 94.194(8 df,P<0.001),I2 统计量为 92%,同样存在显著异质性。亚组分析显示,COPD 患者的 RV FWS 和 LV GLS 与健康对照组相比差异显著。
通过漏斗图和 Egger 检验评估发表偏倚,结果表明不存在发表偏倚问题。
讨论
超声心动图评估 LV 和 RV 功能对 COPD 患者的治疗选择、疾病严重程度判断和预后评估具有重要意义。本研究是首次对 COPD 患者 STE 异常进行的综合荟萃分析,由于数据限制,主要关注纵向应变。
研究中使用的超声设备和软件多样,不同软件的图像处理算法等差异可能影响应变分析结果。随着吸烟包年数增加,2D - STE 显示的应变值下降,6MWD 体现出受试者身体耐力和体能的差异,mMRC 评分表明多数患者存在轻度至中度呼吸困难,但部分患者症状可能更严重。研究对象的平均 EF 和 TAPSE 值在正常范围,但 2D - STE 衍生的应变值明显低于正常,因此监测 COPD 患者 STE 参数变化很关键。
在 RV GLS 方面,多项研究表明 COPD 患者的 RV GLS 显著低于健康对照组。其降低可能与慢性缺氧、肺动脉高压导致的 RV 后负荷增加和收缩力下降有关。RV GLS 还与疾病严重程度、运动能力相关,可用于评估 RV 功能、早期检测 RV 功能障碍、预测预后和指导治疗决策。
对于 RV FWS,研究发现 COPD 患者与健康对照组之间存在显著差异,且 RV FWS 在预测 RV 功能障碍方面具有优势,与多个指标存在相关性,可作为评估肺血管功能障碍的有效参数,并且在肺康复后有所改善。
LV GLS 的研究显示,COPD 患者的 LV GLS 低于健康对照组,但在与 COPD 严重程度的相关性上存在差异。部分研究表明 LV GLS 与疾病严重程度相关,部分研究则未发现关联,这可能与研究方法、患者人群和 COPD 严重程度定义的差异有关。LV GLS 还与患者生活质量、功能能力等相关,即使在 LV 结构未发生明显改变时,亚临床 LV 收缩功能障碍也可能存在并与 COPD 严重程度相关。
综上所述,2D - STE 有助于识别 COPD 患者的亚临床心室功能障碍并预测生存时间,对于 STE 应变值较低的患者,可进一步进行临床评估和治疗以预防心力衰竭。
局限性
2D - STE 存在一定局限性,如仅能在单一平面检测心肌变形,对图像质量要求较高,可能忽略局部异常等,未来应开展 3D 或 4D - STE 研究。此外,目前缺乏圆周应变和径向应变数据,限制了对 COPD 患者 STE 异常的全面理解,后续研究应纳入这些测量指标。同时,还需要大样本的病例对照和随访研究来明确 STE 异常对 COPD 患者的影响。
结论
STE 异常在 COPD 患者中较为普遍,与传统超声心动图参数相关,可用于预测 RV 功能障碍。STE 能够在传统超声心动图出现异常前识别亚临床 LV 和 RV 功能障碍,其异常情况与 COPD 患者的不良预后相关。STE 作为一种无创的床边成像方式,在 COPD 患者的风险分层和预后评估中具有重要价值。