心力衰竭合并左束支傳導阻滯的病理生理機制及心臟磁共振分析

常三帥， 董建增

心力衰竭(簡稱心衰)是各種心血管疾病的終末期表現，患者生活質量差，死亡率高。對于紐約心臟協會(New York Heart Association,NYHA)心功能分級Ⅱ～Ⅳ級，左心室射血分數(left ventricular ejection fraction,LVEF)≤35%，QRS時限≥130 ms的心衰患者，如果優(yōu)化藥物治療后仍無法改善，指南推薦進行心臟再同步化治療(cardiac resynchronization therapy,CRT)，以改善癥狀并降低死亡率[1-4]。但在臨床實踐中，接受CRT的心衰患者30%～50%無顯著改善。進一步的分析表明，影響CRT反應性的因素有缺血性心肌病、心肌瘢痕負荷、QRS時限及形態(tài)和左心室電極位置等[5-6]。然而，即使在完全符合指南適應證、心電圖符合左束支傳導阻滯(left bundle branch block,LBBB)且左心室電極位置好的心衰患者中，仍有20%～30%對CRT反應不佳[7]。這也是目前心衰器械治療的難點：如何更準確地判斷CRT預后，選擇更合適的患者。既往研究表明超聲非同步化測定在CRT預測方面價值有限[8]。這也提示我們需要對心衰合并LBBB患者的病理生理機制進行更深入的了解，基于對心衰病因及CRT治療心衰機制的洞察，找出更有效預測CRT反應性的臨床指標[6]。

1 病理生理機制

LBBB與心衰常常伴隨存在，心衰患者中有近1/3伴有LBBB[9-10]。LBBB也被認為是潛在心肌病變的表現，其與心衰的關系最早由Framingham研究提出，隨后多項隨訪研究均證實LBBB與心衰獨立相關[11-13]?；A研究也證實LBBB可誘發(fā)心肌重構，即心肌不對稱肥厚，纖維紊亂，心肌兒茶酚胺濃度升高，灌注分布改變，從而導致左室擴張和功能障礙。同時，心衰患者的室壁壓升高，傳導通路延長，分子/細胞改變，纖維化等可能損害傳導組織，反過來加重了非同步電傳導。因此，LBBB合并心衰患者的傳導障礙與心臟重構相互作用，形成惡性循環(huán)[14-15]。Blanc等[16]首次提出LBBB可能是非缺血性擴張型心肌病合并心衰的可逆性病因。Vaillant等[17]在375例心衰患者中根據病史篩選出6例(1.6%)LBBB先于心衰出現的患者，CRT后心功能顯著改善，進一步提示LBBB可能是非缺血性擴張型心肌病合并心衰的可逆性病因。LBBB引起左右心室激動順序異常，導致心臟擴大和心衰的機制見圖1。LBBB時激動由右心室經室間隔傳入左心室，并在左心室中由心肌細胞間閏盤傳導，其傳導速度顯著慢于正常QRS心臟希浦氏系統(tǒng)的傳導速度，導致左心室激動明顯延遲。心肌收縮時，右心室激動最早傳導至室間隔左側，室間隔首先激動，但此時左心室側壁仍處于舒張狀態(tài)，室間隔收縮無法有效射血；左心室側壁激動最晚，左心室側壁收縮射血時對室間隔形成沖擊力，導致室間隔反彈性舒張(反常運動)，但此時主動脈瓣關閉，無法完成有效射血。LBBB引起的異常收縮導致心室重塑和室間隔反常運動使心臟不斷擴大，射血功能顯著降低[18]。然而，在另一部分心衰合并LBBB的患者中，傳導系統(tǒng)損傷可能作為心肌病的進展表現出來。潛在的心肌病不僅導致左室擴張和左室血流減少，也可能與心肌纖維化和細胞解耦有關，由于包括傳導系統(tǒng)在內的左心室心肌細胞都表現為退化或纖維化改變，心電圖表現為QRS波延長，符合LBBB表現[19]。上述兩種病理生理過程相互影響但因果截然不同。我們將LBBB發(fā)生在前，隨后引起心臟擴大和心衰的類型稱為“LBBB導致心衰”；而心肌病變在前，隨后合并出現LBBB的類型稱為“心衰導致LBBB”。對于前一類心衰患者，心肌收縮功能下降繼發(fā)于LBBB導致的心臟電傳導不同步，因此，CRT通過雙心室多點起搏糾正心臟電傳導不同步，從根源上解決了心衰的病因，可以逆轉心臟的機械不同步和結構重構，患者往往會表現為CRT反應好；而后一類心衰患者，心臟收縮功能下降是源于心肌細胞病變，心肌纖維化累及心臟傳導系統(tǒng)表現為心臟電傳導不同步，即使CRT糾正了電傳導不同步，也無法從根本上糾正心肌的機械功能和結構重構。我們團隊在臨床工作中也找到了可以詮釋上述過程的典型病例[20]：

病例1 女性，57歲，“LBBB導致心衰”，排除冠心病、高血壓、糖尿病等可導致心臟擴大和心衰的病因。追溯病史，23年前診斷LBBB，當時超聲心動圖無心臟擴大和心衰，14年前開始出現心衰，入院時左心室舒張末期內徑(left ventricular end diastolic dimension,LVEDD)77 mm，LVEF 23%，QRS時限172 ms。于我中心行CRT，每6個月隨訪，24個月CRT反應好(LVEF 23%→30%→29%→32%，LVEDD 77 mm→66 mm→62 mm→63 mm，NYHA分級Ⅲ級→Ⅱ級→Ⅱ級→Ⅱ級)。

病例2 男性，57歲，“心衰導致LBBB”，排除冠心病、高血壓、糖尿病等可導致心臟擴大和心衰的病因。追溯病史，8年前診斷心臟擴大和心衰，當時無LBBB，入院時心電圖明確為LBBB，LVEDD 85 mm，LVEF 29%，QRS時限162 ms。于我中心行CRT，每6個月隨訪，24個月CRT無反應(LVEF 29%→29%→26%→22%，LVEDD 85 mm→88 mm→85 mm→84 mm，NYHA分級Ⅲ級→Ⅲ級→Ⅲ級→Ⅲ級)。

盡管這個概念對心衰合并LBBB的病理生理機制有了進一步闡釋，但問題還沒有完全得到解決，因為臨床上要獲得心衰患者自發(fā)病至今的完整資料(尤其是超聲心動圖和心電圖)以明確判斷心衰和LBBB的發(fā)生因果難度極大。Vaillant等[17]的研究在375例心衰患者中根據病史也僅篩選出6例(1.6%)明確“LBBB導致心衰”的患者，而LBBB之后出現心衰的平均時間長達11.6年。Framingham研究通過18年的隨訪研究才明確了LBBB與心衰的關系[11]。但是，長達數十年的臨床資料目前在國內幾乎難以保存，也難以真正指導臨床治療。LBBB患者的左室基質和傳導模式并不能通過QRS波寬度或形態(tài)來闡明。那么上述病理生理過程是否會對患者的其他心臟表型產生影響，使我們可以通過輔助檢查對患者進行分型從而指導治療。分析上述病理生理過程：“LBBB導致心衰”的患者收縮期室間隔先激動，左室側壁處于舒張狀態(tài)，室間隔反常運動，收縮無法有效射血，長期低負荷；左心室側壁激動最晚，負荷較重，長期的血流動力學改變表現為心室重塑，左心室側壁收縮功能尚存并有代償性肥厚，而左心室間隔壁則出現廢用性萎縮變薄[18，21-22]。而“心衰導致LBBB”的患者心肌存在廣泛運動障礙，其病因在于心肌細胞自身變性或纖維化，無論舒張期還是收縮期均表現為左心室側壁和間隔壁彌漫性運動障礙(見圖2)。

圖1 LBBB導致心衰的機制圖

圖2 “LBBB導致心衰”和“心衰導致LBBB”的心臟表型和收縮模式圖

2 心臟磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)分析

針對上述心臟表型的差別，我們團隊提出用CMR組織追蹤成像技術識別心衰合并LBBB患者的心臟表型和收縮模式差別的方案[23]。CMR能提供包括心臟形態(tài)、功能、左心室壁纖維化等多維度的影像學資料，還可以通過組織追蹤成像技術提供整個收縮期心臟各節(jié)段的心肌應變率和應變速度[24-25]。我們的研究[23]納入63例心衰合并LBBB的患者，對所有患者進行CMR分析，其中14例可通過病史確定心衰和LBBB的時間順序和因果關系。結果表明，“LBBB導致心衰”和“心衰導致LBBB”患者的左心室應變模式和形態(tài)學均存在顯著差異?！癓BBB導致心衰”患者在收縮期呈現出獨特的間隔壁反常運動，且保留了側壁形態(tài)(舒張末期側壁/間隔壁厚度比)和功能(側壁增厚率、峰值徑向應變、峰值周向應變、峰值縱向應變)；而“心衰導致LBBB”患者則表現為廣泛的心肌運動障礙。那么上述標準是否同樣適用于無法確定心衰與LBBB時間關系的患者，我們將所有患者進行聚類分析。將63例患者分為兩組，組1共納入患者33例，組2共納入患者30例，“LBBB導致心衰”患者均歸為組1，“心衰導致LBBB”患者均歸為組2。組1舒張末期側壁/間隔壁心肌厚度比值顯著高于組2[(1.06±0.13) vs (0.8±0.12)]；組1的側壁增厚率顯著高于組2[(34.57±11.48)% vs (11.18±5.56)%]；組1側壁峰值徑向應變、峰值周向應變及峰值縱向應變均顯著高于組2[(29.55±13.44)、(-14.71±4.9)、(-9.51±6.89) vs (14.1±9.6)、(-8.58±4.3)、(-5.17±4.25)]。進一步的分析表明，所有組1患者舒張末期側壁/間隔壁心肌厚度比值均>0.93，側壁增厚率均>21%；而所有組2患者舒張末側壁/間隔壁心肌厚度比值均<0.93，側壁增厚率均<21%(見圖3)。而隨后的CRT反應性分析表明，組1中7例接受CRT的患者全部反應好，而組2中3例接受CRT的患者均無反應。我們的研究結果與既往研究有相通之處，Sohal等[26-27]的研究采用CMR在心衰合并LBBB的患者中識別出一種U型的左心室收縮模式，在“牛眼圖”上表現為室間隔與左室前壁之間的收縮傳導存在阻斷，收縮力自間隔→下壁→側壁→前壁環(huán)繞一個U型最終完成收縮，與之相對應的收縮模式則是收縮力自間隔均勻向前壁和下壁傳播。U型的收縮模式對應我們研究中相對薄弱的室間隔和功能保留的左心室側壁。基于上述結果，我們認為CMR檢查作為一種無創(chuàng)且高效的檢查手段，可為臨床選擇適合CRT的心衰患者提供重要依據。當左心室舒張末期側壁/間隔壁厚度比值為0.93以上且左心室側壁增厚率>21%時，可認為這一類患者為“LBBB導致心衰”，對CRT反應好；而當左心室舒張末期側壁/間隔壁厚度比值為0.93以下且左心室側壁增厚率<21%時，可認為這一類患者為“心衰導致LBBB”，對CRT無反應。

圖3 “LBBB導致心衰”與“心衰導致LBBB”患者CMR區(qū)別圖

3 結語

綜上所述，心衰合并LBBB患者可能存在兩種完全不同的病理生理過程，因而CRT反應迥異，通過完整的病史資料分析可以區(qū)分為“LBBB導致心衰”和“心衰導致LBBB”。CMR組織追蹤成像可識別出“LBBB導致心衰”患者獨特的間隔壁反常運動和收縮功能保留的左室側壁，“心衰導致LBBB”患者則表現為廣泛的心肌運動障礙。該檢查可能為CRT反應提供預測價值并為臨床選擇適合CRT的心衰患者提供重要依據。