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心血管超声影像学

超声心动图对非瓣膜性心房颤动患者左心房及左心耳功能的评价及血栓形成预测因素分析

  • 郑雨萌 ,
  • 丁明岩 ,
  • 孙丹丹 ,
  • 郭丽娟 ,
  • 张慧慧 ,
  • 赵含章 ,
  • 朱芳 ,
展开
  • 116044 大连医科大学研究生院影像医学与核医学系;110016 沈阳,辽宁省人民医院心功能科
  • 110016 沈阳,辽宁省人民医院心功能科
通信作者:朱芳,Email:

Copy editor: 汪荣

收稿日期: 2021-08-28

  网络出版日期: 2023-05-22

版权

未经授权,不得转载、摘编本刊文章,不得使用本刊的版式设计,除非特别声明,本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。本刊为电子期刊,以网刊形式出版。

Evaluation of left atrium and left atrial appendage function and risk factors for thrombosis in patients with non-valvular atrial fibrillation by echocardiography

  • Yumeng Zheng ,
  • Mingyan Ding ,
  • Dandan Sun ,
  • Lijuan Guo ,
  • Huihui Zhang ,
  • Hanzhang Zhao ,
  • Fang Zhu ,
Expand
  • Faculty of Medical Imaging and Nuclear Medicine, Graduate School of Dalian Medical University, Dalian 116044, China; Department of Cardiac Function, People's Hospital of Liaoning Province, Shenyang 110016, China
  • Department of Cardiac Function, People's Hospital of Liaoning Province, Shenyang 110016, China
Corresponding author: Zhu Fang, Email:

Received date: 2021-08-28

  Online published: 2023-05-22

Copyright

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摘要

目的

应用二维经胸超声心动图(TTE)、经食管超声心动图(TEE)及斑点追踪技术(STE)评价非瓣膜性心房颤动(NVAF)患者左心房及左心耳功能,并探讨其对左心房及左心耳血栓形成的预测价值。

方法

选取2019年9月至2021年6月辽宁省人民医院的NVAF患者101例,根据TEE的结果将患者分为血栓组(47例)和非血栓组(54例)。采集患者的临床基本信息及N-末端脑钠肽前体(NT-proBNP)。TTE基本参数测量:左心房前后径(LAD)、左心室前后径(LVD)、室间隔厚度(IVS)、左心室后壁厚度(LVPW)、左心室射血分数(LVEF)、左心室舒张末期容积(LVEDV)。左心房功能参数:左心房最大容积指数(LAVImax)、左心房最小容积指数(LAVImin)、左心房射血分数(LAEF)、左心房峰值纵向应变(LA PLS)。TEE测量左心耳排空速度(LAAEV)、左心耳口直径(LAAD)、左心耳深度(LAAL)、左心耳最大容积(LAAVmax)、左心耳最小容积(LAAVmin)、左心耳射血分数(LAAEF)、左心耳峰值纵向应变(LAA PLS)及左心耳形态,并比较2组患者的临床特征及超声心动图参数。将有统计学意义的参数纳入多因素Logistic回归,分析左心耳血栓形成的预测因素并绘制ROC曲线分析预测价值。

结果

单因素分析结果显示,与非血栓组相比,血栓组患者持续性心房颤动发生率、NT-proBNP、LAD、LAVImax、LAVImin、LAAVmax、LAAVmin均显著升高,LAEF、LA PLS,LAAEV、LAAEF、LAA PLS显著降低(P均<0.05)。多因素Logistic回归分析显示,BNP(OR值:1.003;95%CI:1.000~1.007;P=0.045)和LA PLS(OR值:0.668;95%CI:0.515~0.920;P=0.012)是预测左心耳血栓的独立危险因素。ROC曲线分析结果显示,NT-proBNP的最佳截断值为243.2 pg/ml(曲线下面积为0.909,敏感度为91.5%,特异度为77.8%,准确性84.2%),LA PLS的最佳截断值15.75%(曲线下面积为0.960,敏感度为88.9%,特异度为91.5%,准确性90.1%)。

结论

超声心动图可有效评价心房颤动患者左心房和左心耳的结构和功能,NT-proBNP和LA PLS与NVAF患者左心房及左心耳血栓具有独立相关关系,其有助于临床医师识别血栓形成风险相对较高的患者。

本文引用格式

郑雨萌 , 丁明岩 , 孙丹丹 , 郭丽娟 , 张慧慧 , 赵含章 , 朱芳 . 超声心动图对非瓣膜性心房颤动患者左心房及左心耳功能的评价及血栓形成预测因素分析[J]. 中华医学超声杂志(电子版), 2023 , 20(02) : 207 -212 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2023.02.009

Abstract

Objective

To evaluate the function of the left atrium and left atrial appendage and identify the independent risk factors for left atrial and left atrial appendage thrombosis in non-valvular atrial fibrillation (NVAF) patients using transthoracic echocardiography (TTE), transesophageal echocardiography (TEE), and speckle tracking echocardiography (STE).

Methods

This study included 101 consecutive NVAF patients who underwent TEE at the People's Hospital of Liaoning Province. The patients were divided into two groups based on the presence of left atrium and left atrial appendage thrombosis or not: 47 patients (46.5%) with left atrium and left atrial appendage thrombosis and 54 patients (54.5%) without. TTE, TEE, and STE were performed to assess the function of the left atrium and left atrial appendage. The clinical characteristics, N-terminal proBNP (NT-proBNP), echocardiography parameters, and left atrial appendage morphology were compared between the two groups. Multivariate regression analysis was performed to to identify predictive factors for left atrial appendage thrombosis. ROC curve analysis was performed to calculate the diagnostic efficacy of the predictive factors for thrombosis.

Results

The prevalence of persistent atrial fibrillation, NT-proBNP, left atrial anteroposterior diameter, left atrial maximum volume index, left atrial minimum volume index, and left atrial appendage maximal volume and minimal volume in the thrombosis group were significantly higher than those in the non-thrombosis group. Left atrial ejection fraction, left ventricle ejection fraction, left atrial appendage emptying velocity, left atrial appendage ejection fraction, left atrial peak longitudinal strain (LA PLS) and left atrial appendage peak longitudinal strain (LAA PLS) in the thrombosis group were lower than those of the non-thrombosis group. Multivariate logistic regression analysis revealed that NT-proBNP (odds ratio [OR]=1.003; 95% confidence interval [CI]: 1.000~1.007, P=0.045) and LA PLS (OR=0.668, 95%CI: 0.515~0.920, P=0.012) were the independent risk factor for left atrium and left atrial appendage thrombosis (P<0.05). The cut-off values for NT-proBNP and LA PLS for predicting the presence of left atrium and left atrial appendage thrombosis were 243.2 pg/ml (AUC=0.909, sensitivity 91.5%, specificity 77.8%, accuracy 84.2%) and 15.75% (AUC=0.960, sensitivity 88.9%, specificity 91.5%, accuracy 90.1%), respectively.

Conclusion

Echocardiography can effectively evaluate the structure and function of the left atrium and left atrial appendage in patients with NVAF. NT-proBNP and LA PLS are independently associated with the thrombosis of the left atrium and left atrial appendage in patients with NVAF, which can help clinicians to identify patients at a relatively high risk of thrombosis.

心房颤动是最常见的心律失常,在普通人群中患病率为0.4%1。心房颤动可以导致许多临床疾病,如脑卒中、血栓栓塞、心力衰竭等。近年来,心房颤动的发病率及死亡率逐渐上升,严重影响人们的生存质量2。心房颤动患者心房功能障碍可以导致血流速度降低,进而导致血栓形成3。在非瓣膜性心房颤动(non-valvular atrial fibrillation,NVAF)患者中,超过90%的血栓起源于左心耳。
超声心动图可以检测心脏结构和功能,已成为评价心房颤动患者最常用的影像学技术。斑点追踪超声心动图(speckle tracking echocardiography,STE)是一种客观和可重复的量化整体和局部心肌形变的方法,无角度依赖性。应用STE评估心房颤动患者左心房和左心耳功能,可提供更可靠的力学数据,提高预测血栓形成的能力。本研究应用超声心动图对NVAF患者左心房和左心耳的功能进行评估,并探讨左心房及左心耳血栓形成的预测因素。

资料与方法

一、对象

本研究为一项回顾性研究,选取2019年9月至2021年6月辽宁省人民医院的NVAF患者101例。纳入标准:(1)NVAF符合《2014年心房颤动患者管理指南》制定的相关诊断标准:无风湿性二尖瓣狭窄、机械/生物瓣膜、二尖瓣修复情况下发生的心房颤动4。(2)基础资料完整且均行心脏超声检查。排除标准:(1)先天性心脏病等心脏病史或既往行瓣膜置换术;(2)肝肾功能障碍;(3)既往曾发生大面积心肌梗死;(4)长期口服抗凝药物;(5)透声条件差、超声图像质量差。
依据术前经食管超声心动图检查诊断左心房及左心耳是否存在血栓,将患者分为血栓组47例和非血栓组54例,其中血栓组包括左心房或左心耳血栓以及自发显影阳性5的患者。所有患者均于术前签署知情同意书。

二、仪器与方法

1. 基本信息:采集患者的性别、年龄、身高、体重、高血压史、糖尿病史、患者入院后首次N-末端脑钠肽前体(N-terminal proBNP,NT-proBNP)等基本信息。
2. 经胸超声心动图检查:嘱患者左侧卧位,平静呼吸,同时连接心电图,应用Philips EPIQ 7C超声诊断仪,X5-1探头,频率为1~5 MHz。测量左心房内径(left atrial anteroposterior diameter,LAD),左心室内径(left ventricle anteroposterior diameter,LVD)、室间隔厚度(interventricular septum,IVS)、左心室后壁厚度(left ventricular posterior wall,LVPW)、左心室舒张末期容积(left ventricle end-diastole volume,LVEDV),采用双平面Simpson′s法测得左心室射血分数(left ventricle ejection fraction,LVEF)。心尖双平面Simpson′s法手动描绘左心房四腔心及两腔心心内膜边界,测量左心房最大容积(left atrial maximum volume,LAVmax)及左心房最小容积(left atrial minimum volume,LAVmin),通过计算得出左心房功能指标:左心房射血分数(left atrial ejection fraction,LAEF)=(LAVmax-LAVmin)/LAVmax×100%。校正体表面积(body surface area,BSA),计算左心房最大容积指数(left atrial maximum volume index,LAVImax)=LAVmax/ BSA,左心房最小容积指数(left atrial minimum volume Index,LAVImin)=LAVmin/BSA。各组测量值均多次重复测量取平均值。
3.经食管超声心动图检查:使用Philips EPIQ 7C超声诊断仪,采用X7-2探头行经食管超声心动图检查。嘱患者左侧卧位,连接心电图,从食管中部位置各个角度(0°、45°、90°、135°)观察左心耳形态并判断是否存在左心房及左心耳血栓或自发显影阳性。在左心室两腔心切面左心耳显示充分的角度测量参数:左心耳口直径(left atrial appendage diameter,LAAD)及左心耳深度(left atrial appendage depth,LAAL)。LAAL为左心耳口中点到左心耳底部的长度。在适当的增益和滤波器调整下,使用频谱多普勒置于左心耳口处测量血流并记录左心耳排空速度(left atrial appendage emptying velocity,LAAEV),即取一个心动周期内所有收缩期血流速度的平均值。根据Simpson′s沿左心耳内膜勾画边界获得左心耳最大容积(left atrial appendage maximal volume,LAAVmax)和最小容积(left atrial appendage minimal volume,LAAVmin),并计算左心耳射血分数(left atrial appendage ejection fraction,LAAEF):LAAEF=(LAAVmax-LAAVmin)/LAAVmax×100%。各组测量值均多次重复测量取平均值。
4. STE:嘱受检者屏气,采集连续5个心动周期动态图像,存储图像用于脱机分析,用超声仪器内置二维斑点追踪分析软件Philips QLAB software进行分析。在经胸超声心动图心尖四腔心、心尖两腔心切面手动描记左心房内膜面,食管中段60~90°充分显示左心耳长轴切面,手动追踪左心耳心内膜,随后调整感兴趣区并覆盖左心房或左心耳壁。软件自动将左心房、左心耳壁划分为6个段,系统自动追踪心肌斑点轨迹绘制出左心房长轴的应变-时间曲线。测量左心房峰值纵向应变(left atrial peak longitudinal strain,LA PLS)、左心耳纵向峰值整体应变(left atrial appendage peak longitudinal strain,LAA PLS)曲线(图1)。
图1 斑点追踪超声心动图应变图像。图a为左心房四腔心应变图像;图b为左心房两腔心应变图像;图c为左心耳应变图像

三、统计学分析

采用SPSS 25.0统计学软件分析处理,正态分布的计量资料以
x ¯
±s表示,2组间比较采用独立样本t检验;非正态分布的计量资料以MQR)表示,2组间比较采用秩和检验。计数资料以例(%)表示,2组间比较采用χ2检验。以P<0.05为差异具有统计学意义。采用多因素Logistic回归分析左心耳血栓形成的预测因素。绘制ROC曲线,计算曲线下面积(area under the curve,AUC),确定LA PLS及NT-proBNP的最佳截断值。

结果

一、血栓组与非血栓组患者的基本资料和实验室检查指标比较

血栓组持续性心房颤动发生率、NT-proBNP显著高于非血栓组(P均<0.05),余指标差异无统计学意义(P均>0.05,表1)。
表1 血栓组与非血栓组患者的一般资料比较
临床资料 血栓组(n=47) 非血栓组(n=54) P
年龄(岁,
x ¯
±s
62.9±10.39 58.6±11.44 0.052
身高(cm,
x ¯
±s
168.96±8.27 167.44±7.96 0.352
体重(kg,
x ¯
±s
75.67±14.70 73.88±12.71 0.513
BMI(kg/m2
x ¯
±s
26.32±3.92 26.34±3.63 0.916
BSA(m2
x ¯
±s)
1.85±0.22 1.81±0.20 0.450
男性[例(%)] 32(68.1) 27(50.0) 0.066
吸烟[例(%)] 16(34.0) 13(24.1) 0.269
饮酒[例(%)] 17(36.2) 11(20.4) 0.077
冠心病[例(%)] 11(23.4) 12(22.2) 0.841
糖尿病[例(%)] 8(17.0) 5(9.3) 0.245
高血压[例(%)] 27(57.4) 22(40.7) 0.094
持续性心房颤动[例(%)] 38(80.9) 8(14.8) <0.001
NT-proBNP[pg/ml,MQR)] 826(134.3) 144(165.2) <0.001

注:BMI为体质量指数;BSA为体表面积;NT-proBNP为N-末端脑钠肽前体

二、血栓组与非血栓组超声心动图基本参数比较

血栓组LVEF低于非血栓组(P<0.05),2组间LVD、IVS、LVPW、EDV差异均无统计学意义(P均>0.05,表2)。
表2 血栓组与非血栓组超声心动图基本参数比较(
x ¯
±s
参数 血栓组(n=47) 非血栓组(n=54) P
LVD(mm) 47.68±4.04 46.35±3.19 0.068
IVS(mm) 10.87±1.42 10.96±1.69 0.773
LVPW(mm) 10.57±1.43 10.22±1.65 0.256
LVEDV(ml) 98.32±19.16 91.7±15.05 0.055
LVEF[%,MQR)] 0.55(0.04) 0.57(0.05) <0.001

注:LVD为左心室前后径;IVS为室间隔厚度;LVPW为左心室后壁厚度;LVEDV为左心室舒张末期容积;LVEF为左心室射血分数

三、血栓组与非血栓组左心房功能参数比较

与非血栓组比较,血栓组左心房功能减低,LAD、LAVImax、LAVImin显著升高,LAEF、LA PLS显著降低,差异均有统计学意义(P均<0.05,表3)。
表3 血栓组与非血栓组左心房功能参数比较(
x ¯
±s
参数 血栓组(n=47) 非血栓组(n=54) P
LAD(mm) 44.49±4.05 40.00±3.91 <0.001
LAVImax(ml/m2 43.68±10.05 35.01±7.22 <0.001
LAVImin(ml/m2 33.03±8.69 21.50±4.94 <0.001
LAEF(%) 29.84±7.91 48.74±9.99 <0.001
LA PLS(%) 10.70±3.25 23.21±6.52 <0.001

注:LAD为左心房前后径;LAVImax为左心房最大容积指数;LAVImin为左心房最小容积指数;LAEF为左心房射血分数;LA PLS为左心房峰值纵向应变

四、血栓组与非血栓组左心耳功能比较

左心耳分为4型:菜花型28例、仙人掌型17例、鸡翅型5例、风帆型51例,血栓组与非血栓组间差异无统计学意义(P>0.05)。血栓组左心耳功能减低,LAAEV、LAAEF、LAA PLS均明显低于非血栓组,LAAVmax、LAAVmin显著高于非血栓组(P均<0.05),LAAD、LAAL两组间差异无统计学意义(P均>0.05,表4)。
表4 血栓组与非血栓组左心耳功能参数比较(
x ¯
±s
参数 血栓组(n=47) 非血栓组(n=54) P
LAAEV(cm/s) 29.38±8.10 62.99±21.96 <0.001
LAAD(mm) 19.21±2.80 18.22±2.38 0.055
LAAL(mm) 26.55±5.78 26.14±4.95 0.702
LAAVmax(ml) 3.86±1.32 3.18±1.23 0.009
LAAVmin(ml) 2.42±0.95 1.40±0.63 <0.001
LAAEF(%) 38.52±10.71 56.10±9.12 <0.001
LAA PLS(%) 12.31±3.61 25.64±8.81 <0.001

注:LAAEV为左心耳排空速度;LAAD为左心耳口直径;LAAL为左心耳深度;LAAVmax为左心耳最大容积;LAAVmin为左心耳最小容积;LAAEF为左心耳射血分数;LAA PLS为左心耳峰值纵向应变

五、多因素Logistic回归分析预测血栓形成的危险因素及其诊断效能

Logistic回归分析显示,NT-proBNP和LA PLS是左心房及左心耳血栓的独立预测因素,与血栓形成独立相关(表5)。ROC曲线分析显示,NT-proBNP的最佳截断值为243.2 pg/ml(曲线下面积为0.909,敏感度为91.5%,特异度为77.8%,准确性为84.2%),LA PLS的最佳截断值为15.75%(曲线下面积为0.960,敏感度为88.9%,特异度为91.5%,准确性为90.1%,图2)。
表5 预测血栓形成危险因素的多因素Logistics回归分析
因素 β OR 95%CI P
持续性心房颤动 -6.27 0.534 0.077~3.709 0.526
NT-proBNP 0.003 1.003 1.000~1.007 0.045
LAD 0.112 1.118 0.850~1.471 0.425
LAVImax -0.454 0.635 0.213~1.891 0.414
LAVImin 0.749 2.115 0.357~12.523 0.409
LAEF 0.146 1.157 0.691~1.938 0.579
LA PLS -0.373 0.668 0.515~0.920 0.012
LVEF 0.113 1.120 0.740~1.695 0.592

注:NT-proBNP为N-末端脑钠肽前体;LAD为左心房前后径;LAVImax为左心房最大容积指数;LAVImin为左心房最小容积指数;LAEF为左心房射血分数;LA PLS为左心房峰值纵向应变;LVEF为左心室射血分数

图2 N-末端脑钠肽前体及左心房峰值纵向应变预测血栓形成的ROC曲线

注:NT-proBNP为N-末端脑钠肽前体;LA PLS为左心房峰值纵向应变

讨论

心房颤动是临床最常见的心律失常之一,好发于中老年人,其中绝大多数为NVAF。心房颤动最常见的并发症是血栓栓塞,其也是致死、致残的主要原因6。这可能是由于心房颤动导致心脏失去了有效的收缩与舒张,血流缓慢、淤滞,心房内皮细胞受损,形成血栓。此外,心房颤动还可以影响心室功能,导致泵血功能下降或丧失,甚至使心脏功能恶化7。本研究结果显示,与非血栓组相比,血栓组左心房及左心耳功能减低,LAD、LAVImax、LAVImin均显著升高,LAEF、LA PLS,LAAEV、LAAVmax、LAAVmin、LAAEF、LAA PLS显著降低,差异均有统计学意义(P<0.05)。将有意义的变量纳入多因素Logistic回归进行分析,显示NT-proBNP和LA PLS仍是左心房及左心耳血栓形成的独立预测指标。
NVAF患者左心房和左心耳血栓形成的主要机制是左心房/左心耳功能障碍引起血流缓慢和淤滞,导致血栓形成。左心耳是胚胎时期原始左心房的残余附属结构,位于左上肺静脉与左心室游离壁之间。左心耳具有收缩及舒张功能,参与左心室的充盈,和左心房的容量-压力调节有关8。目前指南建议对于心房颤动发作超过48 h的患者,至少复律前3周和发生后4周进行抗凝治疗,避免因恢复窦性心律而导致血栓栓塞事件发生9。因此,评估左心耳功能和血流动力学是十分重要的。
心房颤动持续时间较长会导致左心房壁纤维化和重构,心房重构表现为心肌速度降低、顺应性降低、应变和应变率减低、排空率降低和心腔扩大10。持续性心房颤动患者左心房不同步性增高、收缩和舒张功能受损,可能导致左心耳血流速度减低,增加血栓形成的风险11。近期有研究指出,与阵发性心房颤动患者相比,持续性心房颤动患者左心房的僵硬度更大,与血栓栓塞事件风险增加相关12,本研究结果显示血栓组患者中持续性心房颤动比例较高,与既往研究结果相符。陈银凤等13应用超声心动图评价心房颤动患者左心耳血栓形成的相关因素,发现血栓组LAEF、LVEF均小于非血栓组,左心房舒张末期容积、左心房收缩末期容积、LAD均大于非血栓组,与本研究结果一致,左心房功能下降可能导致心肌功能障碍、血流动力学改变、促进内皮损伤和炎症因子的产生,增加血栓形成的速度14
STE作为超声心动图的辅助手段,通过测量心肌纤维的形变,对心脏结构和功能进行更全面的分析,从而提供关于左心房和左心耳更有价值的信息15。已有研究表明,STE可较好地评价NVAF患者的左心房功能,并间接反映左心耳的血流状态及功能,是预测左心耳血栓很好的超声指标16。有研究表明,心房颤动患者左心房应变降低可以预测左心耳血栓形成10,与本研究结果相符。有研究认为,经食管超声STE是评估左心耳形变的一种可行方法,心房颤动患者左心耳的应变显著降低。大量研究证实,TEE检查发现左心耳收缩功能差、流速降低与左心耳腔内血栓形成密切相关17。王菊等18探究心房颤动患者左心耳功能及血流动力学与左心耳血栓形成之间的关系,发现心房颤动患者左心耳排空速度、左心耳充盈速度、LAA PLS减低与左心耳血栓形成有关,与本研究结果不同,可能的原因是患者入选的方式及纳入的参数不同。
B型钠尿肽(brain natriureticpeptide,BNP)主要存储于心室肌内,其分泌量随心室充盈压的高低变化。左心室充盈压升高导致左心房血液淤积和血栓形成,TEE分别表现为自发显影和左心耳血栓。BNP和NT-proBNP作为左心室充盈压的代表,可以识别NVAF患者左心房淤血和左心耳血栓19。心房颤动患者NT-proBNP增高可能与心房颤动发作时心房、心室收缩不同步,室壁张力增大、心房肌受牵拉引起左心房容积增大有关20。此外,BNP可以反映左心耳功能,与左心耳血栓形成及自发显影阳性相关,可作为评价左心耳功能及左心耳血栓形成的潜在生物标志物21。Ochiumi等22研究左心耳血栓与NVAF患者BNP水平之间的关系,发现左心耳血栓患者BNP水平更高,BNP水平251.2 pg/ml可用于区分有无左心耳血栓患者。此外,张鹏等23研究发现,BNP有助于老年NVAF患者左心耳血栓和自发性显影的预测,其预测价值优于CHA2DS2-VASc评分。上述研究结果与本研究结果一致,本研究通过综合评价左心耳功能较为全面的参数,更完整地评估左心耳功能并预测心房颤动患者左心耳血栓形成,为临床提供具有预测价值的指标参数。
本研究的局限性在于:(1)纳入样本量较少,结果可能存在偏差;(2)目前并没有专门针对左心房的应变软件,本研究采用的是测量左心室的斑点软件;(3)心房颤动患者左心耳壁厚度严重减小,心房颤动导致的形变量较小,STE应用相对困难,需要反复进行分析。
综上所述,超声心动图可有效评价心房颤动患者左心房和左心耳的结构和功能,NT-proBNP和LA PLS与NVAF患者左心房及左心耳血栓形成独立相关,有助于临床医师识别血栓形成风险相对较高的患者。
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