在计划接受具有潜在心脏毒性的治疗之前,对肿瘤患者心脏结构及功能的基线评估必不可少。超声心动图有助于评估心功能的变化,并指导心血管防护决策的选择。
作为国际上一门新兴的肿瘤学与心血管病学交叉学科,肿瘤心脏病学的主要研究领域包括心血管疾病与肿瘤共有的危险因素和干预、抗肿瘤治疗导致的心血管并发症、心脏肿瘤及肿瘤合并心血管疾病等。
随着肿瘤治疗手段的增加,肿瘤治疗相关心血管毒性(cancer therapy-related cardiovascular toxicity,CTR-CVT)成为当前研究热点。CTR-CVT 指的是在肿瘤放疗、化疗、免疫治疗中对心血管系统产生的危害,包括肿瘤治疗相关心功能不全(cancer therapy-related cardiac dysfunction,CTRCD)、冠状动脉疾病、瓣膜性疾病、心律失常、高血压、血栓形成和血栓栓塞性疾病、外周动脉疾病与卒中、周围动脉疾病、出血并发症、肺动脉高压、心包疾病等。
CTR-CVT诊疗总则建议所有新确诊肿瘤患者抗肿瘤治疗前以及治疗期间根据不同心血管毒性风险、肿瘤类型、肿瘤分期和治疗方案给予分层心血管毒性监测。接受具有潜在心肌毒性肿瘤治疗的患者,常规进行超声心动图、生物标志物心肌肌钙蛋白I(cardiac troponin I,cTnI)、心肌钙蛋白T(cardiac troponin T,cTnT)和B型利钠肽原(B-type natriuretic peptide,BNP)/N末端B型利钠肽原(N-terminal pro-BNP,NT-proBNP)和心电图监测。除常规超声心动图外,临床中应根据患者病情,选择合适的影像学手段(表-1)。
CMR=心血管磁共振,CCT=心脏计算机断层成像, PET=正电子发射体层成像,SPECT=单电子发射计算机断层成像
(一)心肌损伤及CTRCD的评估
化疗、放疗以及靶向治疗均可导致心肌损伤,引起CTRCD。药物导致的心脏毒性主要分为可逆性心肌损伤及不可逆性心肌损伤两大类。放疗致心肌损伤影响因素较多。
抗肿瘤治疗前超声心动图检查可评估患者心脏毒性危险因素,排除危重患者并建立心脏超声评估指标的基线值,包括形态和功能检查指标。抗肿瘤治疗过程中监测不仅可以早期发现亚临床心肌损伤,还可以及时开始心肌保护性干预治疗,提高患者生存率。
1. 左心室收缩功能评估
超声心动图监测抗肿瘤治疗相关左心室损伤超声评估指标:左心室射血分数(LVEF)、左心室整体纵向应变(GLS)及各节段应变值(表-2);同时兼顾心脏结构改变,如心肌厚度、室壁动度、心腔大小、瓣膜、心包等。LVEF测量建议采用双平面辛普森法,注意选择标准心尖四腔心、心尖两腔心切面,避免心尖长度缩短,同时建议同步连接心电图以确定准确的舒张末期和收缩末期时相,若心内膜显示不佳,可采用左心声学造影增加图像对比度(图-1)。
图-1 推荐使用双平面辛普森法评估左心室射血分数(图A),若心内膜显示不清,可借助左心声学造影提高清晰度(图B);LA=左心房、LV=左心室、RA=右心房、RV=右心室
诊疗建议:
化疗开始前测得基线LVEF≥50%的患者可以接受以蒽环类药物为基础的化疗方案。当基线45%<LVEF<49%且化疗过程中LVEF下降<10%时,建议在维持原化疗方案的同时启动心脏保护治疗;当基线45%<LVEF<49%且化疗过程中LVEF下降>10%时,提示心肌对化疗药物易感,应停止以蒽环类或曲妥珠单抗药物为基础的化疗方案,另外建议GLS下降超过15% 时亦需开始心脏保护性治疗。
值得注意的是,在化疗过程中,对患者LVEF 骤降的原因需进行多方面的排查后方可诊断为化疗药物引发的心脏毒性作用。此外,仅采用超声心动图进行抗肿瘤治疗心脏毒性的监测具有一定的局限性,应结合心电图和肌钙蛋白、BNP或NT-proBNP等血清学指标早期发现亚临床心脏毒性。鉴于不同患者的基线水平、抗肿瘤治疗方案以及合并危险因素不同,抗肿瘤治疗过程中监测的频率也有相应的差异,推荐的抗肿瘤治疗监测方案见表-3~表-4。
注:心脏毒性危险因素总分(CRS)=药物危险因素评分+合并个体危险因素数目,其中CRS>6极高危,CRS 5~6高危,CRS 3~4中危,CRS 1~2低危,CRS 0极低危
2. 右心室收缩功能
目前对于抗肿瘤治疗相关心脏毒性的研究主要集中在左心室,肿瘤患者右心室功能的评估目前仍未得到广泛探索。由于其独特的几何形状及室壁运动,常规二维超声心动图难以准确评估,有研究证实三维超声心动图与心脏磁共振测量有高度一致性,因此用于右心室功能评估是准确、可行且可重复的。超声监测指标包括三尖瓣环收缩期位移(TAPSE)、三尖瓣环收缩期运动速度(S′)、右心室面积变化率(FAC)、右心室游离壁纵向应变等(图-2)。
图-2 右心室收缩功能评估:图A为三尖瓣环收缩期运动速度(S′),图B为三尖瓣环收缩期位移(TAPSE)
三尖瓣环收缩期位移(TAPSE)<17 mm、面积变化分数(FAC)<35%、右心室射血分数<45%(三维超声测量)以及右心室游离壁应变<20%,被定义为右心室功能障碍,并对心力衰竭的进展和预后有一定预测作用。目前关于右心室功能改变与CTRCD关系的研究较少,但已有一些数据可以证明化疗期间右心室指标发生改变,表明将右心室与左心室指标结合综合评估能够更有利于心血管不良事件的预防和治疗。
3. 左心室舒张功能
左心室舒张功能改变在CTRCD进程中的作用不容忽视。左心室舒张功能的持续进展与心力衰竭和死亡的风险增加相关。有观点认为,在应用曲妥珠单抗治疗的癌症患者中,左心室舒张功能的改变可能早于收缩功能。
超声评估指标:
二尖瓣舒张早期峰值血流速度(E)和舒张晚期峰值血流速度(A)、组织多普勒二尖瓣环舒张早期峰值运动速度(e′)和舒张晚期峰值运动速度(a′)、E/A、E/e′、左房容积指数(LAVI)、三尖瓣反流峰值速度等(图-3)。
图-3 舒张功能评估指标:图A为二尖瓣环舒张早期峰值运动速度(e′),图B为三尖瓣反流峰值速度
图-4 肿瘤治疗前后二尖瓣环舒张早期峰值运动速度的变化:治疗前侧壁及间隔二尖瓣环运动速度分别为8cm/s和15cm/s(图A、B);治疗后上述部位速度分别下降至5cm/s和4cm/s(图C、D)
对于LVEF正常患者,推荐使用以下4个变量来识别舒张功能障碍:二尖瓣瓣环e′ 速度(间隔e′ <7 cm/s,侧壁e′ <10 cm/s),平均E/e′ >14,左心房容积指数(LAVI)>34 ml/m2,三尖瓣反流峰值速度(TR)>2.8 m/s。而LVEF减低的患者需进一步根据二尖瓣瓣口血流E/A等来进行分级(表-5)。
Tei指数是综合评价收缩与舒张功能的指标,可以通过脉冲波多普勒和组织多普勒超声心动图进行测量,用以检测亚临床舒张功能障碍。
4. 左心房容积和左心房应变
左心房是左心室充盈压力和肺毛细血管之间的“换能器”,左心房功能障碍可导致心力衰竭的发生。左心房增大和功能受损对心力衰竭诊断具有高度预测价值(图-5)。有研究认为基线LAVI是心脏毒性的独立预测因子,且左心房增大的出现往往早于LVEF降低,对预测左心室功能障碍有重要意义。这证明早期左心房扩张可能是心脏毒性的潜在标志。
图-5 左心房容积测量:舒张期(图A)、收缩期(图B)
5. 心脏结构评估
抗肿瘤治疗可引起心肌损害、心室重构改变。早期心肌损害可发生局部或广泛心肌增厚(炎症水肿为主)、变薄(坏死为主),伴心肌运动幅度减低,左心室腔可正常或扩大。根据病程和严重程度可表现为左心、右心或全心腔扩大,继发功能性的瓣膜反流;胸部放疗尤其左侧胸部放疗可直接影响心脏瓣膜,瓣膜功能异常可加重心脏重构,影响心脏功能。超声心动图可及时发现这些异常,及早干预避免病情恶化。
(二)心脏瓣膜评估
化疗药物一般并不直接影响心脏瓣膜,但肿瘤患者可以出现瓣膜性心脏病,主要与已存在的瓣膜病变、放疗、感染性心内膜炎和血栓栓塞有关。如化疗可能导致心脏收缩功能减低,致心室腔和瓣环扩大、心腔重构和肺动脉高压,由此引起功能性二尖瓣关闭不全和三尖瓣关闭不全(图-6)。晚期肿瘤患者,由于凝血功能障碍,易出现非感染性血栓性心内膜炎(图-7),并造成外周动脉栓塞。
图-7 非细菌性血栓性心内膜炎累及二尖瓣(箭头),图A为经食管超声四腔心切面,图B为经食管实时三维超声心动图
放疗能够直接损伤瓣膜和瓣下结构,影响瓣膜功能,导致10%的放疗患者出现瓣膜性心脏病,放疗相关瓣膜病的典型超声表现为二尖瓣前叶基底部和主动脉根部连接处的钙化,而二尖瓣的瓣尖和交界部不受影响,借此可与风湿性瓣膜病变相鉴别。二尖瓣钙化程度常较主动脉瓣严重。放疗导致二尖瓣狭窄和三尖瓣反流均少见。
超声心动图检查是诊断以及随访抗肿瘤治疗相关瓣膜性心脏病的主要工具,能够评价瓣膜结构和功能、定量狭窄和反流的程度。超声心动图评价抗肿瘤治疗瓣膜病的方法和严重程度,与其他瓣膜病相同。
(三)心包损伤超声评估
蒽环类(如阿霉素)和烷化剂类(如环磷酰胺)化疗药物引起心包疾病的发生率为7%~28%,主要表现为心包积液及心包炎等。心包积液可能是浆液性或血性,容易发生纤维粘连,可进一步发展成缩窄性心包炎。缩窄性心包炎发生率约4%~20%,且呈剂量相关性,与亚急性期心包积液的存在有关。
霍奇金淋巴瘤、乳腺癌或肺癌的胸部放疗期间可以出现急性心包炎,亚急性心包炎则主要发生在放疗后的几周内,可呈无症状性心包积液或有症状的心包炎。多达20%的患者可在放疗2年后出现慢性心包炎,伴或不伴大量心包积液或心脏压塞,甚至放疗后15~20年后也可出现慢性心包炎。
抗肿瘤治疗前,超声心动图检查注意观察心脏左心室后壁后、右心室前壁前及心尖部心包腔有无积液,以及积液的透声性,有无细密点状回声及絮状回声等。抗肿瘤治疗过程中,超声心动图监测心包积液量有无增多、透声性有无改变,以及有无异常带状分隔等(图-8)。另外,可引导心包积液穿刺术。
图-8 肿瘤合并心包积液:化疗后1周患者超声心动图提示后心包少量积液(图A),2周后心包积液明显增多(图B);1月后超声心动图提示大量心包积液合并心脏压塞(图C、D,箭头)
随访过程中应注意心包有无增厚钙化,正常心包厚度为1~2 mm,增厚时一般为3~5 mm,严重时可达1 cm以上,常以膈面增厚明显,心房和大动脉根部较少发生钙化。当严重钙化影响心脏舒张时,可出现体肺循环淤血的表现,超声心动图可出现心包增厚、粘连,心脏房室外形改变,心房增大,心室正常或稍小,室间隔抖动,心室舒张受限,肝淤血等缩窄性心包炎的征象(详见本书第14章第4节)。
(四)冠状动脉损伤
氟嘧啶类、铂类化合物、血管内皮生长因子抑制剂和放疗可能通过直接血管痉挛效应、内皮损伤以及急性动脉血栓,影响脂代谢造成继发的早期动脉粥样硬化等机制,引起心肌缺血、梗死及缺血相关的心律失常。
对抗肿瘤治疗患者进行冠心病诊断的方法基本同普通患者,应重点对节段性室壁运动情况进行评价。推荐使用17节段划分法对室壁运动进行观察评估;应采用双平面辛普森法或三维超声测量LVEF。必要时采用心腔造影以更好地评估节段性室壁运动情况及心室整体收缩功能。建议采用斑点追踪技术测量心肌应变以更早发现心肌运动异常。建议在抗肿瘤治疗前对患者是否已患有冠心病及其他心血管疾病进行诊断。长期的临床和影像随访有助于及早诊断抗肿瘤治疗相关的远期冠脉并发症。
(五)肺动脉高压
肺动脉高压是肿瘤相关药物治疗中少见但严重的并发症,国内外研究发现引起肺动脉高压的肿瘤相关药物包括酪氨酸激酶抑制剂中的达沙替尼、烷化剂(主要为环磷酰胺)、抗代谢药物、植物碱类药物及细胞毒性抗生素类药物。超声心动图是筛选肺动脉高压最重要的无创性检查方法之一,接受放化疗的恶性肿瘤患者如出现相关的临床表现,需要常规进行超声心动图评估。
通常应用三尖瓣反流频谱及右心室流出道多普勒加速时间评估(表-6)。提示存在肺动脉高压的其它超声参数包括:二维超声显示右心房、右心室扩大,室间隔位置及运动异常,右心室流出道及肺动脉增宽,下腔静脉增宽及内径随呼吸变化率异常。多普勒超声显示右心室流出道或肺动脉瓣口血流频谱异常、肺动脉瓣口反流速度增快等。严重患者可伴有右心室收缩及舒张功能的减低(表-7)。