慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）是肾脏功能和（或）结构的确定性改变之后出现的临床综合征。持续性的肾脏损害会导致肾功能的慢性恶化，并可能逐步发展为终末期肾病（end-stage renal disease，ESRD）［1］。
尽管目前CKD在预防、检测和治疗方面均已取得较大进展，但其仍是世界范围内的重要公共卫生问题之一，其全球患病率为5%~10％［2］。冠心病、充血性心力衰竭和心源性猝死等心血管疾病并发症是CKD患者死亡的主要原因。心血管事件的发生不仅限于ESRD，在CKD早期阶段也会发生不同程度的心力衰竭。因此，在CKD早期阶段进行心脏功能的评估对降低心血管因素导致的CKD死亡率是极其重要的。
超声心动图作为评价心脏结构和功能的首选方法，可以稳定无创地评估CKD患者特别是ESRD和血液透析患者的心室功能障碍，有助于了解CKD患者心脏病的发病机理。本文就超声心动图评估CKD患者左心室功能的研究进展作一综述，以期为临床提供参考。
一、CKD概述
CKD患病率逐年上升，成为日益严重的全球健康问题之一。改善全球肾脏病预后组织（Kidney Disease Improving Global Outcomes，KDIGO）定义：无论任何原因导致的肾脏损害或肾功能下降［肾小球滤过率＜60 ml/（min·1.73 m2），蛋白尿与白蛋白肌酐比值＞430 mg/g］，持续3个月及以上即可诊断CKD。CKD可间接加重缺血性心脏病或直接导致心脏结构异常（压力和容量超载导致左心室肥厚），具体发病机制包括血流动力学原理、神经激素激活、慢性炎症、营养不良、内皮功能障碍和其他传统冠心病危险因素等［3］。
CKD导致的心脏异常主要为左心室结构和功能异常，如左心室肥厚、心室增大、室壁运动异常、心律失常以及收缩功能和舒张功能的减低等。左心室肥厚的发生率约为40%~60%，通常发生于CKD病程早期［4］。
二、常规二维超声心动图评价CKD患者的左心室功能
（一）左心室肥厚
左心室肥厚在CKD患者中十分常见，甚至在早期阶段，其与心血管死亡率也密切相关。一直以来，心脏磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）被认为是正确评估左心室质量的金标准，但也有研究表明应用标准的二维超声心动图确定左心室质量以及心室容积和模式的准确性优于CMR［5］。左心室肥厚可以通过二维超声心动图测得的左心室质量指数（left ventricular mass index，LVMI）来量化，用心肌体积乘以心肌密度（值约1.05 g/ml），将体积转换为质量。根据相对室壁厚度（relative wall thickness，RWT）和LVMI可将左心室形状分为四种类型（正常左心室、左心室向心性重构、向心性肥厚、离心性肥厚）［6］。最近的一项单中心研究［7］表明，CKD分期1~3期的患者中约有60％存在左心室向心性重构（20.0％）、向心性肥厚（22.2％）或离心性肥厚（18.9％）的左心室形态异常。进行性左心室肥厚被认为是CKD患者心血管不良预后的重要危险因素。
（二）瓣膜钙化
（三）左心室收缩功能障碍
大多数CKD患者存在左心室收缩功能障碍［9］，而心脏收缩功能受损又会导致肾脏灌注减少加重CKD，因此，左心室收缩功能障碍与CKD常互为因果、反复并存。
二维超声心动图测得的左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）是评估左心室收缩功能的最常用参数。此外，还可通过心内膜下左心室短轴缩短率和节段性心室壁运动异常等来评估左心室收缩功能。Bansal等［10］对CKD患者进行了一项大型队列研究，指出随着肾功能的恶化以及患者对透析治疗依赖程度的加重，LVEF显著下降。左心室收缩功能障碍的CKD患者可能是有症状的或无症状的，即使在无症状患者中，左心室收缩功能障碍也预示了不良预后。因此，早期进行超声心动图检测，对指导治疗、改善预后具有重要意义。但是对于早期CKD患者，常规二维超声心动图对左心室收缩功能障碍的诊断敏感度不高，也就是说，对于已发展为左心室收缩功能障碍的早期CKD患者，LVEF仍可以保持在正常范围。这也是LVEF评估左心室收缩功能障碍的局限性。
（四）左心室舒张功能障碍
左心室舒张功能障碍在CKD患者中很常见。有研究表明，左心室舒张功能的损害与循环血纤维蛋白溶酶原激活剂的作用有关，心肌纤维化也是导致舒张功能受损的主要因素［11］。临床常应用脉冲波多普勒测量左心室充盈参数来评估左心室舒张功能，基本的测量内容包括E峰（舒张早期）速度、A峰（舒张晚期）速度、E/A以及早期充盈速度的减速时间。
三、三维超声心动图评价CKD患者的左心室功能
三维超声心动图作为一种可以直接测量心肌体积的超声心动图方法，能够更好地评估CKD患者左心室功能。二维和三维超声心动图均可用来检测CKD患者的左心室质量，但是二维超声心动图基于几何假设，其测量依赖于适当的左心室心内膜和心外膜边界的定义，而实时三维超声心动图可以更精确地评估左心室质量、体积和射血分数，其准确性接近CMR。
三维超声心动图测量舒张期左心室动态容积变化已成为评估左心室舒张功能的关键参数，因为其反映了左心室舒张程度的变化过程［14］。用于检测整个心动周期左心室心内膜表面的半自动或全自动三维超声心动图算法可以生成左心室容积-时间曲线，从而可以测量舒张期最大斜率变化，为早期峰值充盈率的测量提供无创便捷的方法。
Hung等［15］应用三维超声心动图测量不同年龄段CKD患者的左心室质量和左心室舒张末期体积，从而评估左心室功能，结果发现中重度CKD患者左心室质量增加会损害左心室收缩和舒张功能，轻度CKD患者的左心室重构会损害左心室舒张功能。许立岩等［16］应用三维超声心动图评估早期CKD患者左心室收缩同步性，结果发现在CKD 1~2期患者LVEF值仍处于正常范围内且左心室整体收缩功能尚无显著改变时，三维超声心动图即可发现左心室壁某些节段的心肌已出现收缩不同步的现象。收缩同步性是反映心脏收缩功能的重要因素，通过三维超声心动图可以早期评估CKD患者收缩功能障碍。总之，三维超声心动图是理想的定量CKD患者左心室容积和射血分数的无创、快速、安全和经济的新方法。
四、组织多普勒成像评价CKD患者的左心室功能
组织多普勒成像是一种定量、客观评价心肌组织功能的新方法。与常规脉冲波多普勒超声心动图相比，组织多普勒成像对舒张和收缩功能参数的依赖性更小，对心肌功能异常评估的敏感度更高。
五、斑点追踪成像评估CKD患者的左心室功能
（一）二维斑点追踪成像
二维斑点追踪成像（two dimensional speckle tracking echocardiography，2D-STE）在检测CKD患者的亚临床心肌病方面可能优于常规超声心动图。对LVEF保留且无心血管疾病既往史或症状的CKD患者进行的一项研究表明，尽管纳入的患者常规超声心动图检查均提示左心室收缩功能正常，但2D-STE却发现整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）和整体纵向应变率（global longitudinal systolic strain rate，GLSr）减低。CKD 3~5期患者中近1/3的患者GLS受损，而血液透析患者出现GLS受损的比例更高，且肾小球滤过率（estimate glomerular filtration rate，eGFR）恶化［13］。Calleja等［21］应用2D-STE观察到CKD患者纵向和周向总体收缩期应变和应变率均显著降低，这些参数为收缩功能异常的评估提供了敏感指标。Hensen等［22］针对200例CKD 3b~5期、射血分数正常的患者进行研究，发现超过1/3的患者GLS为15.2％或更低，表明其存在左心室收缩功能不全。上述研究均表明，2D-STE是一种可识别缺血性心肌早期变化和细微异常的有效工具，可用于早期评估CKD患者左心室功能异常。值得一提的是，目前已出现一种新的量化左心室功能的无创方法即左心室压力-应变环，其可反映心肌代谢需求和耗氧量，观察心肌做功情况，有望应用于CKD患者的心室功能评估，为高心血管风险患者带来更大的益处。
针对血液透析患者，准确评价动静脉瘘对心室功能的影响有利于术后心血管风险管理。钱大钧等［23］在探讨尿毒症患者动静脉内瘘术后左心室心肌分层应变参数变化的研究中发现，术后1周内层心肌应变值下降，术后2周三层心肌应变值均下降，内层应变值下降更明显，提示对于评价动静脉内瘘术后患者左心室功能，应变值是一个较为敏感的指标。
（二）三维斑点追踪成像
三维斑点追踪成像（three-dimensional speckle tracking echocardiography，3D-STE）较2D-STE提供了新颖的变形参数（三维应变和面积变化率），其已被证明是评估不同心血管疾病和左心室心肌动力学最准确和可靠的方法。Luo等［24］通过3D-STE评估心力衰竭患者的心室功能，发现整体面积应变（global area strain，GAS）是评估左心室收缩功能的可靠指标，与LVEF的相关性较高。Sun等［25］使用3D-STE研究维持性血液透析患者的亚临床左心室变化，并探讨其预后评估价值，发现维持性血液透析患者的整体纵向和径向应变及LVEF显著降低，LVEF保留的维持性血液透析患者存在亚临床左心室变形和功能障碍。GLS和LVMI仍然是CKD患者心血管事件发生的重要预测指标，对CKD患者应变的评估可能有助于更好地进行心血管风险分层。Chen等［26］也证实了透析组的纵向应变和三维整体应变低于健康对照组，并指出3D-STI技术测得的应变参数可有效指导患者透析的频率，这对CKD患者预防心血管损害有重要意义。
六、速度向量成像评估CKD患者的左心室功能
速度向量成像（velocity vector imaging，VVI）是基于斑点追踪技术发展起来的，应用VVI可以在心内膜水平准确评估局部心肌功能，是同时定量局部和整体心肌功能的有效工具。Wang等［27］纳入血液透析前和血液透析后的尿毒症患者，应用VVI对其左心室各层心肌功能变化进行研究，结果显示透析后患者的左心室内、中、外三层心肌及整体心肌的即时收缩期纵向峰值应变较透析前明显减低，证实了VVI可准确评估血液透析给尿毒症患者左心室各层心肌收缩功能带来的变化。
Valocikova等［28］进行了一项单中心研究，应用VVI对左心室GLS进行分析，研究建立了多变量回归模型并进行Cox比例风险回归分析，结果发现无论在透析前患者，还是透析患者组中，GLS均是生存时间的重要预测指标，在仅调整LVEF这一混杂因素后，GLS仍然是两组患者死亡率的独立预测因子。Pirat等［29］通过VVI分析ESRD患者和肾移植受者的心肌应变和应变率模式的变化，结果提示肾移植受者和健康对照组的纵向峰值收缩压应变以及侧壁基底和中段的应变率显著高于ESRD患者，肾移植受者的平均纵向收缩应变高于ESRD患者，研究证实基于VVI可使心肌功能差异应变成像量化，从而指导ESRD患者的临床治疗，改善心肌功能。
七、血流向量成像评价CKD患者的左心室功能
血流向量成像（vector flow mapping，VFM）是一种基于彩色多普勒血流成像技术的心血管系统流体力学可视化定量评价方法，可以观察左心室中的旋涡形成和再循环模式，从而评估心脏功能。能量损耗和涡旋循环是2个新颖的VFM量化参数。在VFM分析中，能量损耗值反映了整体心室内血流效率。Zhong等［30］进行了一项横断面研究，基于VFM技术评估了接受不同治疗方式的稳定ESRD患者的左心室能量损耗，结果提示ESRD患者的舒张期能量损耗和收缩期能量损耗显著高于对照组，研究证实VFM新参数可以有效评估尿毒症患者的心室负荷，为早期诊断尿毒症患者的心功能异常提供依据。针对CKD患者产生的左心室能量损耗，有学者提出是由于左心室肥大和心肌纤维化等心脏结构性病变导致的，心室负荷的减轻会导致LVMI受损继而形成反馈回路，这可能有助于解释为什么长期透析对心脏功能有损害。
结构与流体的相互作用是心脏舒张功能的决定性因素，早期舒张功能不全的特点是左心室活动心肌弛豫减弱，自行抽吸能力下降，从而导致左心室舒张早期快速充盈速度减慢，进而导致舒张早期能量损耗与舒张晚期能量损耗比值的变化，这些均可通过VFM可视化定量。因此，Wang等［31］指出VFM是定量评估CKD患者舒张功能障碍、血流效率受损的重要辅助工具。
八、小结与展望
CKD的发病率和死亡率较高，目前已成为我国重要的公共卫生问题。CKD患者进展为ESRD的比例逐年增加，血液透析能够延缓慢性肾衰竭的进程，但心血管疾病仍然是CKD患者的主要并发症和首要死亡原因［32］。CKD患者心血管疾病的早期诊断非常重要，早期干预可以降低CKD患者不良事件的发生率。超声心动图在CKD患者左心室功能的评估中起着不可替代的关键作用，近年来各种超声新技术也逐步应用于左心室收缩和舒张功能的监测，但是每种方法均存在各自的局限性，今后仍需进一步研究开发适用于临床的超声心动图新参数，以指导临床风险分层和治疗策略，从而改善CKD患者的预后。