不同程度心力衰竭患者脑血流动力学变化及其对脑认知功能的影响

摘要

研究背景：
　　脑血流受心输出量和脑血流调节机制的共同影响，正常条件下脑血流量维持恒定。严重心力衰竭患者会出现脑血流量下降及认知功能障碍。然而，心功能减低时脑血流动力学的具体变化及其对认知功能的影响尚不十分清楚，特别是心功能降低到多少时会出现认知障碍尚无定论。理论上，当心输出量低于某个阈值时，则会导致脑血流的绝对不足；此外，不同病因心衰（如扩张型心肌病、冠心病等）条件下，脑血流调节的机制可能不同，也会影响这个阈值。本研究通过超声学方法分析不同程度心衰患者心功能与脑血流量、脑血管阻力以及认知功能的关系，探讨心衰对脑血流动力学和认知功能变化的影响。
　　目的：
　　1.明确扩心病（DCM）患者和冠心病（CAD）患者，脑血流量、平均脑血管阻力、认知功能的具体改变及其与心脏功能降低之间的相关性。
　　2.探讨是否存在敏感指标预警或诊断扩心病（DCM）患者和冠心病（CAD）患者出现认知功能障碍；若存在，扩心病（DCM）患者和冠心病（CAD）患者的上述诊断指标是否存在差异。
　　方法：
　　1.实验对象
　　2014年5月～2017年2月期间临床诊断为心力衰竭的门诊及住院患者，单纯DCM患者38例（男性30例，女性8例），年龄35～80岁，平均（52.8+11.9）岁；单纯CAD患者30例（男性22例，女性8例），年龄45～80岁，平均（64.5+9.8）岁；年龄及性别相匹配的健康体检者31例（男性24例，女性7例），年龄35～80岁，平均（58.2+10.0）岁。心衰患者的纳入标准：（1）病程持续超过一年；（2）左室射血分数（LVEF）<55％；（3）NYHA分级II～IV；（4）自检查日起前6周内未改变药物治疗方案；（5）临床检查病情稳定，未出现心衰失代偿症状，如肝肿大、腹水、下肢水肿及肺炎或栓塞等。排除标准：（1）扩心病合并冠心病或严重房颤；（2）严重的颈、脑血管事件，如严重的颈动脉斑块或狭窄（狭窄率大于50%）、脑缺血中风等；（3）患有焦虑、抑郁等精神疾病；（4）合并严重的并发症，如合并肝、肾疾病等。受检者均在安静环境下进行各项检查。受检者均签署知情同意书，且随时可以终止实验。
　　2.测量指标及方法
　　2.1一般测量
　　①受检者性别、年龄（岁）、身高（cm）、体重（kg）、血压（mmHg）、心率（次/分）测量：身高精确至0.1cm，体重精确至0.1kg，按公式体重指数BMI（Kg/m2）=体重/身高2计算；采用Panasonic EW-BU55测量血压（由同一医生测量检查前、中、后三次，取平均值），平均动脉压（MAP）=(收缩压+2×舒张压)/3；心功能分级标准依据美国纽约心脏病学会（NYHA）1928年提出的分级方案。②血常规及生化指标：血细胞比容（%）、血红蛋白浓度（g/L）、血钠（mmol/L）、尿酸（μmol/L）、肌酐（μmol/L）、葡萄糖（mmol/L）、甘油三酯（mmol/L）、胆固醇（mmol/L）、低密度脂蛋白（mmol/L）、高密度脂蛋白（mmol/L）。③受检者问卷调查：主诉、文化程度、患病史及治疗情况包括：是否吸烟、饮酒；是否患有严重高血压、糖尿病；是否安置起搏器行心脏再同步化治疗（CRT）。④用药情况：利尿剂、螺内酯、抗凝剂、β-受体阻滞剂、血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）或血管紧张素受体阻滞剂（ARBs）、硝酸酯类，地高辛。
　　2.2超声测量
　　采用GE公司生产的Vivid E9彩色多普勒超声诊断仪，心脏超声检查采用探头M5s，颈部血管超声检查采用探头9L。①心脏超声检查：常规超声心动图检查采用M5s探头。受检者取左侧卧位，同步连接心电图。胸骨旁左室长轴切面测量右室流出道内径（RVOT）、主动脉根部内径（AOd）、左心室舒张末期内径（LVEDd）、左心室收缩末期内径（LVESd）、左心房前后径（LAd）、室间隔舒张期厚度（IVSTd）及左室后壁舒张期厚度（LVPWTd），大动脉短轴切面测量肺动脉内径（PAd）。四维超声心动图检查采用4V全容积探头，直至心尖四腔切面显示清楚、完整后，转换为4D模式，嘱受检者自然屏气，采集三个稳定周期的三维动态全容积图像并储存，帧频>40帧/秒。根据心尖四腔切面4D模式图像手动选取二尖瓣环中点和心尖处心内膜顶点，软件自动描记出心内膜界限并识别左心室舒张末期及收缩末期，如果界限标记不满意，则手动调整，确认勾画满意后自动计算左心室射血分数（4D-EF，%）、每搏量（SV，mL）、心输出量（CO，L/min）、左心室球形指数（SPI）。计算心脏指数（CI，L/min/m2）=CO/BSA，BSA为体表面积：BSA（m2）=0.0061×H（cm）+0.0124× W（kg）?0.0099（H为身高，W为体重）。②血管超声检查：采用9L线阵探头。受检者取仰卧位，头稍向后仰并稍向左或右旋转，完全暴露颈部，采用二维灰阶显像，右侧自无名动脉分叉处，左侧自主动脉弓起始处，先横切再纵切连续观察颈总动脉（CCA）、颈内动脉（ICA）、椎动脉（VA）。在纵切面距CCA分叉1～2cm处测定ICA内径和血流动力学参数，探查到CCA后探头稍向后外侧偏移，找到C4～C5节段椎动脉，测量其内径及血流动力学参数。彩色多普勒血流显像（CDFI）至上述动脉血流充盈良好时脉冲多普勒取样容积覆盖血管内径，并行角度矫正（<60°）。测量收缩末期峰值流速（Vmax，cm/s）、舒张末期峰值流速（Vmin，cm/s），计算血管阻力指数（RI）及血流量。脑血流量（CBF，L/min）=双侧颈内动脉血流量+双侧椎动脉血流量。平均阻力指数（M-RI）=（双侧颈内动脉RI+双侧椎动脉RI）/4。
　　2.3认知功能评价
　　采用简易精神评价量表（MMSE）分别从定向力（10分），记忆力（3分），注意力（1分）及计算力（5分），延迟记忆（3分）和语言能力（8分）五方面评估患者的认知功能。评分标准参照MMSE使用与评分指导手册，得分愈高表示认知功能愈好。MMSE≥27分为正常，21～26分为轻度，10～20分为中度，<10分为重度；按文化程度区分的评分标准：文盲小于17分，小学小于20分，中学以上小于24分为痴呆。采用统一调查表及标准化调查用语进行测试。MMSE测试在患者情绪较佳的状态下及安静环境中进行，并要求患者在测试时集中精力。
　　2.4统计学分析
　　采用SPSS21.0软件进行统计分析，正态分布的计量资料用（-x+s）表示，两组间计量资料比较采用独立样本t检验，计数资料采用ANOVA检验。组间计数资料的关系采用Pearson相关分析法。进行率或构成比的比较采用四格表资料的χ2检验。P＜0.05表示差异有统计学意义。
　　结果：
　　1. DCM组与正常组中各参数比较：与对照组相比，病例组左房、左室明显扩大，肺动脉内径显著增宽，室壁厚度无显著差别。4D-EF显著下降，SPI明显增大（P＜0.01）。NYHAⅡ级和Ⅲ级心衰患者CBF无明显减少，但Ⅳ级心衰患者CBF明显减少；随4D-EF减低，M-RI及MMSE总分均明显下降（P均＜0.01），显著相关；而4D-EF与CBF无显著相关性。与正常对照组相比，DCM组患者心率（HR）均明显加快。
　　2. CAD组与正常组中各参数比较：与对照组相比，病例组左房、左室明显扩大，肺动脉内径显著增宽，室壁厚度无显著差别；SV、CO、CI明显升高，4D-EF显著下降；SPI无明显增大。随4D-EF减低，MMSE总分明显下降（P＜0.01），4D-EF与CBF无显著相关性。脑血管平均阻力M-RI无显著差别（P＞0.05）。与正常对照组相比，CAD组患者心率（HR）均明显加快。
　　3. DCM组和CAD组中各参数比较：两组间在年龄、性别、BMI组成相似，心脏四维超声指标（4D-EF、HR、SV、CO、CI）差异无统计学意义时，DCM组M-RI较CAD组显著降低。随NYHA心功能分级增加，DCM患者CBF逐渐减少；随NYHA心功能分级增加，DCM患者和CAD患者MMSE总分均显著降低，但相似心功能分级的DCM患者和CAD患者两组间MMSE没有显著差别。DCM组SPI明显增大，左心室趋于球形。与正常对照组相比，两病例组患者心率（HR）均明显加快。
　　结论：
　　1. NYHA II级和III级DCM和CAD患者脑血流量即便无显著减低时，认知功能也可能出现异常，且认知功能损害随心衰程度加大逐渐加重。
　　2.脑血流量改变不能早期反映心衰患者认知功能改变。
　　3.心率变化是DCM和CAD患者脑血流量调节的重要机制；而脑血管阻力调节是DCM，但不是CAD患者，血流量调节的重要机制。
　　4.4D-EF是反映DCM和CAD患者认知障碍的共同指标；而脑血管阻力可反映DCM患者早期认知功能改变，但不能反映CAD患者认知障碍。

目录

声明

缩略语表

前言

文献回顾

1 心衰的流行病学及危害

2 心功能与脑血流动力学的关系

3 心功能与认知功能障碍的关系

4 认知功能障碍筛查及治疗研究进展

5 脑血流及认知功能的影像学评价

第一部分 扩张型心肌病患者脑血流动力学及认知功能的变化

1 引言

2 材料与方法

3 结果

4 讨论

5 结论

第二部分 冠状动脉粥样硬化性心脏病患者脑血流动力学及认知功能变化超声研究

1 引言

2 材料与方法

3 结果

4 讨论

5 结论

第三部分 扩心病和冠心病心力衰竭患者脑血流动力学及认知功能的比较研究

1 引言

2 材料与方法

3 结果

4 讨论

5 结论

小结

参考文献

附录

个人简历和研究成果

致谢