全身成像模式三維量化法評估二尖瓣反流體積與近端血流等速面法的對比研究*

王吳剛，林瓊雯，吳偉春，江勇，王浩

全身成像模式三維量化法評估二尖瓣反流體積與近端血流等速面法的對比研究*

王吳剛，林瓊雯，吳偉春，江勇，王浩

目的：探討全身成像模式三維量化（GI3DQ）法直接測量二尖瓣反流（MR）束體積用以評估二尖瓣反流體積的可行性和準確性。

全身成像模式三維量化；二尖瓣反流；近端血流等速面

二尖瓣反流（mitral regurgitation, MR）是心血管疾患中最常見的病理生理現象之一，不施加干預，可進展為不可逆轉的心力衰竭，導致很高的死亡率[1]，因此及時診斷并準確評估二尖瓣反流嚴重程度對于患者的治療決策非常重要[2，3]。二維多普勒超聲心動圖是目前無創性評估二尖瓣反流嚴重程度的推薦方法，二尖瓣反流體積是評估其嚴重程度及預后的重要指標[4]。指南推薦應用近端血流等速面（proximal isovelocity surface area , PISA）法計算有效反流口面積（effective regurgitant orifice area ，EROA），然后乘以二尖瓣反流速度時間積分（mitral regurgitation time-velocity integral，MR-TVI）計算二尖瓣反流體積[4]，但該方法為間接評估二尖瓣反流體積；隨著實時三維彩色多普勒超聲心動圖（realtime 3-dimensional color Doppler echocardiography）的進展，全身成像模式三維量化（General imaging 3-dimensional quantification, GI3DQ）法使得直接測量二尖瓣反流體積成為可能。因此，該研究目的是以PISA法計算有效反流口面積，然后乘以MR-VTI得出的二尖瓣反流體積作為標準，探討GI3DQ法直接測量二尖瓣反流束體積，用以評估二尖瓣反流體積的可行性和準確性，旨在為臨床上評估二尖瓣反流體積尋找一種更為可靠簡便的方法。

1 材料與方法

研究對象: 2010-04至2012-05，在我院超聲科進行心臟超聲檢查的患者中，選取不同嚴重程度二尖瓣反流患者93例，其中男57例，女36例，平均年齡為（47.9 ± 15.2）歲。對于有心房顫動、頻發房性早搏或室性早搏、二尖瓣狹窄、主動脈瓣反流及不能進行很好呼吸控制的二尖瓣反流患者，予以排除。入選的93例患者中，缺血性心臟病22例，不明原因擴張型心肌病39例，二尖瓣脫垂32例（前葉脫垂17例，后葉脫垂15例）。根據反流束方向，將患者分為兩組：中心性二尖瓣反流組41例為中心性組；偏心性二尖瓣反流52例為偏心性組。中心性二尖瓣反流定義為二尖瓣反流束離開反流口后直接進入左心房中心，而沒有沖擊左心房壁或者二尖瓣葉；偏心性二尖瓣反流定義為二尖瓣反流束離開反流口后粘附于二尖瓣葉，或者撞擊左心房壁[5]。

儀器與圖像采集：應用Philips iE33超聲診斷儀，配備S5-1及X3全容積矩陣型探頭。受檢者左側臥位，平靜呼吸，連接同步心電圖。應用S5-1探頭，仔細調整超聲聲束方向與血流方向的夾角，使其小于20o，連續多普勒測量二尖瓣反流速度用以測量MR-VTI；ZOOM放大模式，在心尖四腔切面二尖瓣反流匯聚區連續采集四個心動周期二尖瓣反流彩色多普勒血流圖像。應用X3全容積矩陣型探頭，患者呼吸末屏氣狀態下于心尖切面，在連續心動周期中選取7個緊密相鄰的心動周期采集三維彩色多普勒數據集。為了避免對二尖瓣反流體積造成任何的高估或低估，依據指南及最近的文獻報道，將尼奎斯特（Nyquist）極限速度設定為40 ～60 cm/s，彩色增益調整為剛好在無運動區消除隨機的彩色斑點，彩色幀頻調整為大于等于10幀[4,6]。

PISA法評估二尖瓣反流體積：心尖四腔切面，將近端血流匯聚區用ZOOM模式局部放大；在20～40 cm/s范圍內調節Nyquist極限速度，以獲取半球形近端血流等速面；凍結圖像后，選擇收縮中期最滿意的半球形近端血流等速面；測量第一層血流混疊邊緣距反流口的軸向距離得到PISA半徑，應用公式：(2π×r2×Va)/ PkVreg得出有效反流口面積，式中r指PISA半徑，Va指Nyquist極限速度，PkVreg指連續多普勒測量的二尖瓣反流峰值速度；二尖瓣反流體積由有效反流口面積，乘以MR-VTI得到。（圖1）

圖1 近端血流等速面法評估二尖瓣反流體積

GI3DQ法直接測量二尖瓣反流束體積：在Q-Lab 7.1工作站，打開三維彩色多普勒數據集，進入GI3DQ插件，在首選項設置中，將默認切片數調整為15。在二尖瓣反流束最大時，自反流束起點和終點位置連線以顯示15組切片；對于立體圖中每個切片，在相應的切片平面手動勾畫二尖瓣反流束輪廓邊緣，15個切片平面勾畫完后，QLAB 軟件運行Cineloop 序列一次，二尖瓣反流束體積計算值出現在結果欄中，同時二尖瓣反流束的三維形態重建結果也出現在三維立體圖中。（圖2）

圖2 全身成像模式三維量化法直接測量二尖瓣反流束體積

研究者之間和之內一致性分析：從整個研究人群隨機抽取15例二尖瓣反流患者。研究者之內一致性：讓該研究中應用GI3DQ法測量二尖瓣反流體積的研究者在一個月后重復測量這15例患者的二尖瓣反流體積；研究者之間的一致性：讓參與該研究的另一位研究者應用GI3DQ法測量這15例患者的二尖瓣反流體積。

統計學分析：應用SPSS 16.0統計學軟件。連續性數據以均數±標準差表示。Pearson’s相關性分析用以評估不同二尖瓣反流組，兩種方法評估二尖瓣反流體積的相關性；Bland-Altman一致性分析用以評估不同二尖瓣反流組兩種方法及研究者之間和之內的一致性；配對t檢驗用以評估兩種方法測量結果在不同二尖瓣反流組有無差異，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

中心性與偏心性組，GI3DQ法與PISA法的配對t檢驗結果見表1。兩組差異均無統計學意義（P＞ 0.05）。

表1 全身成像模式三維量化法與近端血流等速面法配對t檢驗結果

偏心性組：GI3DQ法測量的二尖瓣反流體積與PISA法得到的二尖瓣反流體積相關性：r = 0.78， P＜0.0001；Bland-Altman一致性分析： GI3DQ較PISA法平均低估約2.97 ml，95%一致性界限：-25.0～19.1 ml，P=0.8569，差異無統計學意義（圖3）。中心性組：GI3DQ法直接測量二尖瓣反流體積與PISA法得到的二尖瓣反流體積相關性：r= 0.94，P＜0.0001；Bland-Altman一致性分析：GI3DQ較PISA平均高估約0.53 ml，95%一致性界限：-9.2～10.3 ml，P= 0.0587，差異無統計學意義。（圖3、4）

圖3 偏心性組回歸圖與散點圖

圖4 中心性組回歸圖與散點圖

Bland-Altman一致性分析顯示：研究者之內的一致性：兩個不同時段測量的平均差 ± 2SD (標準差)：（0.15± 5.91）ml，P=0.730；研究者之間的一致性：兩個不同測量者的平均差 ± 2SD： （0.65±8.67）ml，P=0.586；差異均無統計學意義（P ＞ 0.05）。

3 討論

該研究中，在偏心性組，與PISA法計算得到的二尖瓣反流體積相比，GI3DQ法通過手動勾畫反流束輪廓直接測量二尖瓣反流體積存在輕微低估，這可能與下述原因有關。GI3DQ法測量二尖瓣反流體積時，將二尖瓣反流束從起點到終點分為15個等厚度的平行薄切片平面；在每一薄切片平面，通過手動勾畫二尖瓣反流束輪廓邊緣得到該切面亞容積，而這個亞容積的大小非常依賴于該切面的二尖瓣反流束橫截面積。軟件通過疊加15個等厚度的二尖瓣反流束切片亞容積得到二尖瓣反流束體積。因此，GI3DQ法測量二尖瓣反流體積非常依賴于每個切片平面的二尖瓣反流束橫截面積。基于GI3DQ法測量二尖瓣反流束體積的原理，血流動力學因素可以影響該方法對二尖瓣反流體積的測量。中心性二尖瓣反流,反流束沖向左心房中心，由于周邊無遮擋，可以充分展開；因此反流束看起來往往較大；而對于偏心性二尖瓣反流,由于反流血流從一開始就粘附在二尖瓣葉或左心房壁上，因此，對于和中心性二尖瓣反流同等的反流束體積，其反流束看起來往往較小[7]。在偏心性組，二尖瓣反流束緊緊粘附于二尖瓣葉和或左心房壁上，由于Coanda效應，造成彩色多普勒血流信號的混疊和編碼的反轉，因而在二尖瓣反流束切片平面上，不但造成反流束邊緣輪廓較難辨別；而且造成切片平面較小的反流束橫截面積，這些會造成對每一切片平面反流束亞容積的低估[8]，從而最終造成GI3DQ法直接測量二尖瓣反流體積較真實體積存在低估。其他造成低估的原因可能包括大量二尖瓣反流時，反流束抵達左心房后壁發生折返，這種情況不但造成反流多普勒信號的脫失，還會造成多普勒信號的混疊，從而造成對切面平面二尖瓣反流束邊緣輪廓的識別困難[9]。另外，由于GI3DQ法測量二尖瓣反流體積依賴于反流束的大小，因而儀器設置如：血流增益和尼奎斯特極限可以通過影響反流束的大小而影響GI3DQ法對二尖瓣反流體積的測量[4]；但在該研究中，為了避免儀器設置對二尖瓣反流體積造成任何的高估或低估，依據指南及最近的文獻報道，將尼奎斯特極限設定為40～60 cm/s，彩色增益調整為剛好在無運動區消除隨機的彩色斑點，彩色幀頻調整為大于等于10幀[4,6]。對于中心性二尖瓣反流，與PISA法相比，GI3DQ法測量二尖瓣反流體積存在輕微高估，這可能與反流束沖向左心房中心，由于周邊無遮擋，可以充分展開有關。造成GI3DQ法與PISA法差異的其它原因可能還有：第一，即目前實時三維彩色多普勒技術的局限性：三維彩色多普勒顯像幀頻較低，以及觸發的采集模式可能產生時間上的偽差等，均可能造成血流信號的部分丟失從而引起低估。第二，GI3DQ是將二尖瓣反流束從起點到終點劃分為一系列等間距的薄切片，反流束的體積是由所有二尖瓣反流束薄切片的體積相加得出，理論上，薄切片的數目取得越多，所計算的總體積約接近于真實的反流束體積。

PISA法是利用彩色多普勒混疊顯像對血流進行定量評估的，其假設等速度表面是一半球形，因此PISA法存在一些局限性[10]，而且其評估二尖瓣反流體積存在多步驟的運算；GI3DQ法直接測量二尖瓣反流體積相對簡單，快捷。該研究結果證實，盡管與PISA法相比，GI3DQ法在偏心性二尖瓣反流組存在輕微低估，在中心性二尖瓣反流組存在輕微高估，但差異無統計學意義；而且在中心性二尖瓣反流組，GI3DQ法和PISA法的測量結果差異更小（平均高估0.53 ml）。

該研究具有一定的局限性：第一，目前臨床評估二尖瓣反流體積時，沒有一個公認的“金標準”可供使用，所有的研究只是不同方法學之間的互相比較；該研究以PISA法計算得到的二尖瓣反流體積作為參考標準；PISA法的準確性已被一系列研究所證實，并且為指南首選的推薦方法。第二，該研究沒有涉及不同的儀器設置對GI3DQ法直接測量二尖瓣反流束體積的影響。最后，GI3DQ法的測量結果對臨床上二尖瓣反流患者的預后價值和指導意義，需要長期的隨訪數據去探索。

結論：在該研究人群，與PISA法相比，在中心性及偏心性二尖瓣反流組，GI3DQ法評估二尖瓣反流體積是可行且準確的，尤其是中心性二尖瓣反流組。

[1] Bursi F, Enriquez-Sarano M, Nkomo VT, et al. Heart failure and death after myocardial infarction in the community: the emerging role of mitral regurgitation. Circulation, 2005, 111:295-301.

[2] Enriquez-Sarano M. Timing of mitral valve surgery. Heart, 2002, 87:79-85.

[3] 王巍, 孫海寧, 宋云虎, 等. 二尖瓣成形術367例分析. 中國循環雜志，2008, 23:452-455.

[4] Lancellotti P, Moura L, Pierard LA, et al. European association of echocardiography recommendations for the assessment of valvular regurgitation, part 2: mitral and tricuspid regurgitation (native disease). Eur J Echocardiogr, 2010, 11: 307-332.

[5] de Agustín JA, Marcos-Alberca P, Fernandez-Golfin C, et al. Direct measurement of proximal isovelocity surface area by single-beat threedimensional color Doppler echocardiography in mitral regurgitation: a validation study. J Am Soc Echocardiogr, 2012, 25:815-823.

[6] Kahlert P, Plicht B, Schenk IM, et al. Direct assessment of size and shape of noncircular vena contracta area in functional versus organic mitral regurgitation using real-time three-dimensional echocardiography. J Am Soc Echocardiogr, 2008, 21:912-921.

[7] Enriquez-Sarano M, Tajik AJ, Bailey KR, et al. Color flow imaging compared with quantitative Doppler assessment of severity of mitral regurgitation: influence of eccentricity of jet and mechanism of regurgitation. J Am Coll Cardiol, 1993, 21:1211-1219.

[8] Chao K, Moises VA, Shandas R, et al. Influence of the Coanda effect on color Doppler jet area and color encoding. In vitro studies using color Doppler flow mapping. Circulation, 1992, 85:333-341.

[9] Sugeng L, Weinert L, Lang RM. Real-time 3-dimensional color Doppler flow of mitral and tricuspid regurgitation: feasibility and initial quantitative comparison with 2-dimensional methods. J Am Soc Echocardiogr, 2007, 20:1050-1057.

[10] Simpson IA, Shiota T, Gharib M, et al. Current status of flow convergence for clinical applications: is it a leaning tower of “PISA”? J Am Coll Cardiol, 1996, 27: 504-509.

Comparative Study on Mitral Regurgitation Volume Between General Imaging 3-Dimensional Quantification Method and Proximal Isovelocity Surface Area Method

WANG Wu-gang, LIN Qiong-wen, WU Wei-chun, JIANG Yong,WANG Hao.

Department of Echocardiography, Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital, CAMS and PUMC, Beijing (100037), China

WANG Hao, Email: fwanghao@sina.cn

Objective: To explore the feasibility and accuracy of mitral regurgitation volume (MRvol) for quantifying MR jet volume with general imaging 3-dimensional quantif i cation (GI3DQ) method.Methods: A total of 93 MR patients were enrolled for 2 groups, Central MR group, n=41 and Eccentric MR group, n=52. MRvol was directly assessed by GI3DQ method, the effective regurgitation orif i ce area (EROA) was measured by proximal isovelocity surface area (PISA) method, then multiplied by the mitral regurgitation time-velocity integral (MRVTI), and the result was used as the reference standard of MRvol.Results: In both Eccentric MR group and Central MR group, the MRvol assessed by PISA method and GI3DQ method had the correlation of r=0.78 and r=0.94, while the coherence had no statistic difference.Conclusion: Compared with PISA method, GI3DQ method was accurate and feasible for quantifying the MRvol in patients with either central MR or eccentric MR.

General imaging 3-dimensional quantif i cation; Mitral regurgitation; Proximal isovelocity surface area (Chinese Circulation Journal, 2014,29:35.)

2013-07-30)

（編輯：常文靜）

國家自然科學基金面上項目（81071161）

100037 北京市，北京協和醫學院 中國醫學科學院 阜外心血管病醫院 超聲診斷中心

王吳剛 住院醫師 博士研究生 主要研究方向為二尖瓣反流 Email:wug1983@sina.com 通訊作者：王浩 Email:fwanghao@sina.cn

R54

A

1000-3614（2014）01-0035-05

10.3969/j.issn.1000-3614.2014.01.010

方法：入選93例二尖瓣反流患者，分兩組：偏心性二尖瓣反流52例為偏心性組；中心性二尖瓣反流41例為中心性組。GI3DQ法直接測量二尖瓣反流體積；近端血流等速面（PISA）法計算有效反流口面積（EROA），然后乘以二尖瓣反流速度時間積分（MR-VTI）得出的二尖瓣反流體積作為參考標準。

結果：偏心性與中心性組PISA法計算二尖瓣反流體積與GI3DQ測量二尖瓣反流體積相關性分別為：r=0.78，r=0.94；一致性分析未見兩種方法差異有統計學意義。

結論：與PISA法相比，在中心性及偏心性二尖瓣反流中，GI3DQ法評估二尖瓣反流體積是可行且準確的。