應用血流向量成像評價AMI患者PCI術前術后左室渦流變化特點

陳曉旭，張玲，符穎

·超聲影像學·

應用血流向量成像評價AMI患者PCI術前術后左室渦流變化特點

陳曉旭，張玲，符穎

目的應用血流向量成像(VFM)技術評價急性心肌梗死(AMI)患者經皮冠狀動脈介入術(PCI)術前、術后左心室收縮期渦流狀態變化。方法選擇健康檢查者25例(正常對照組)和AMI患者30例(AMI組)，分別對健康檢查者和AMI患者PCI術前、術后1個月行超聲心動圖檢查，采集連續三個心動周期標準三切面彩色血流動態圖，分析左心室收縮期渦流橫徑、縱徑、橫向、縱向位置及最大向量速度，比較渦流在正常對照組、AMI組術前、術后的變化并進行統計學分析。結果與正常對照組相比，AMI組術前左心室收縮早期渦流縱徑增大[分別為(27.08±4.37)和(21.64±5.41)min，P<0.05]，最大向量速度減小[分別為(25.23±8.42)和(32.83±12.23)cm/s，P<0.05]。術后1個月AMI組渦流流量、強度、最大向量速度較術前增加(P<0.05)。結論健康成人左心室收縮期渦流遵循一定的規律，AMI患者左室收縮期渦流不規則，導致能量的損耗，PCI術后患者的渦流狀態有所改善。VFM技術為評價急性心肌梗死患者及PCI術前、術后心腔內血流變化提供了一種新途徑。

心肌梗死；血流向量成像；放射學，介入性；超聲檢查

急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)是威脅人類健康的重要心臟疾病，經皮冠狀動脈介入術(percutaneous coronary intervention,PCI)后患者的心功能可得到明顯改善。針對急性心肌梗死患者PCI術前后的心功能評價，目前常采用射血分數、心電圖和超聲心動圖等方法。血流向量成像(vector flow mapping,VFM)是一種基于流體動力學原理的能夠評價心腔內血流狀態的技術[1]，在彩色多普勒超聲圖像的基礎上，利用斷層攝影技術，顯示血流并進行定量分析[2]。VFM作為一種新的評價心腔血流狀態的技術，已經成為科學研究的新方向[3]，然而在研究急性心肌梗死患者PCI術前、術后心腔內血流動力學上卻應用較少。本研究利用VFM技術評估急性心肌梗死患者PCI術前、術后1個月左心室收縮期渦流狀態的變化，旨在從血流動力學角度對心功能進行評價。

材料與方法

1.研究對象

急性心肌梗死組(AMI組)：隨機選擇2012年7月-12月我院心內科經確診的急性心肌梗死患者30例，其中男18例，女12例，年齡39～75歲，平均(52.5±10.2)歲。根據患者的臨床癥狀、心肌酶譜、心電圖檢查及超聲心動圖檢查結果確診為急性心肌梗死。入選患者均行冠狀動脈造影術篩選病變動脈，于確診后24 h內行經皮冠狀動脈介入術。排除標準：患有心臟瓣膜病、先心病、心肌疾病、心律失常等疾病者。

正常對照組：選擇2012年7月-12月在我院體檢的健康體檢者25例，其中男12例，女13例，年齡42～67歲，平均(54.2±7.5)歲。入選者均經體檢、心內科常規檢查確認排除各種心臟疾病。正常對照組所有成員均為竇性心律，臨床心功能NYHA分級Ⅰ級。

2.儀器與檢查方法

超聲檢查采用日本Aloka公司的prosound α10彩色多普勒超聲成像儀，PA52105探頭，頻率2.0～5.0 MHz，后期采用VFM軟件DAS-RS1工作站進行脫機分析。所有受檢者均采取左側臥位，平靜呼吸，同步進行心電圖、常規超聲心動圖檢查。檢查項目為左心室收縮末期內徑(left ventricular end systolic diameter,LVESD)、左心室舒張末期內徑(left ventricular end diastolic,LVEDD)；采用雙平面Simpson法檢測左心室收縮末容積(left ventricular end systolic volume,LVESV)、左心室舒張末容積(left ventricular end diastolie volume，LVEDV)、左心室射血分數(left ventricular ejection fraction，LVEF)。然后探頭置于心尖，待顯示標準心尖三腔切面后，調節取樣框，使其包括左心室流入道、流出道及左心室心腔。調節彩色增益和標尺，幀頻(30±5)幀 /s，采集儲存連續三個心動周期的彩色動態血流圖。

3.圖像分析

將數據導入DAS-RS1 2.0工作站，啟動VFM圖像分析系統。使用速度向量圖、流線圖、渦流圖等方法顯示左心室各心動時相的血流狀態。設置漩渦精細度值T=1，流量線值D =3 cm2/s，測量左心室內各項渦流參數包括渦流橫向位置、渦流縱向位置、渦流最大橫徑、渦流最大縱徑以及渦流強度。

4.統計學分析

結果

1.正常對照組與AMI組PCI術前、術后1個月基本情況和常規超聲心動圖檢查結果

和正常對照組相比，AMI組患者左心室收縮末期內徑、舒張末期內徑、收縮末容積、舒張末容積等指標均顯著增大(P<0.05)，射血分數顯著減小(P<0.05)。PCI術后AMI患者各項指標較PCI術前差異均有統計學意義(P<0.05)，與對照組比較各參數差異無統計學意義(P>0.05，表1)。

表1 正常對照組與AMI組PCI術前、術后1個月常規超聲心動圖檢測參數比較

2.AMI組患者PCI術前、術后左心室收縮期血流流場演變規律和渦流參數的變化

在渦流模式下，AMI組患者左心室收縮早期，二尖瓣下延續舒張末期的慣性運動的紅色血流信號與主動脈瓣流出道流向主動脈的藍色血流信號形成了不規則的渦流(圖1a)。與對照組的健康檢查者相比，渦流中心的橫向位置更靠近左心室后側壁基底部(P<0.05)，縱向位置更靠近心尖部(P<0.05)，渦流縱徑增大(P<0.05)而橫徑無明顯變化，最大向量速度、流量和渦流強度均減小(P<0.05，表2、3)。收縮中晚期時，流入道的血流繼續向心尖部運動，轉而流向主動脈，渦流緩慢減小，持續至收縮期結束。PCI術后1個月患者左心室內不規則渦流消失，呈現出形態較規則的渦流。與術前比較，術后渦流的橫向位置向前間隔側靠近(圖1b)，渦流縱徑顯著減小，渦流的流量、強度、最大向量速度和術前相比都有所增加，其與對照組差異無統計學意義(P>0.05)，與術前相比差異有統計學差異(P<0.05，表2、3)。收縮早期的左心室渦流，血流加速流向主動脈方向，而收縮中晚期在二尖瓣下方以層流的方式流向主動脈，流速逐漸減緩。

圖1 急性心肌梗死患者PCI術前、術后左心室收縮期渦流圖。a) PCI術前左心室收縮期渦流圖; b) PCI術后左心室收縮期渦流圖。

表2 兩組PCI術前、術后1個月收縮早期渦流參數

表3 正常對照組和AMI組PCI術前、術后1個月收縮早期渦流參數比較

討論

急性心肌梗死作為嚴重威脅人類健康的疾病，它所導致的心功能異常，最終都表現為心腔內血流流場的動力學改變[4-6]，因此探索心腔內的血流流場變化規律對研究心臟疾病的發生、發展機制有著重要意義。新近開發出的VFM技術是在彩色多普勒成像基礎上，模擬三維流場分布[7]，在觀測平面內能夠觀察到血流速度中的可進出基本流和封閉的渦流，并運用數學公式計算出兩者的速度分量、速度向量[8]，進而觀察心腔內的血流變化狀態。研究顯示，健康成年人左心室在等容收縮期時出現“風箱樣”運動，室壁動力使血流具有了一定的初速度，由心尖段至基底段流出，因此在左心室腔內形成了一個加速渦流[9]，促進二尖瓣順利關閉，渦流的整體狀態直接影響心臟能量的轉化、傳遞[10]。

本研究對健康對照組成員進行VFM檢測，發現收縮早期的心室腔內形成的范圍較大的渦流，使得二尖瓣處于安全的關閉狀態，血流能夠順利地流向主動脈；而收縮中晚期時，血流由心尖段指向主動脈段，以層流方式流入主動脈，渦流也逐漸減小消失，這與國內外的其他報道結果相一致[11]，提示收縮早、中晚期的不同血流方式保證了心臟泵血的正常進行。通過與對照組的比較發現，AMI患者左心室各項超聲心動圖指標(LVESD、LVEDD、LVESV、LVEDV)顯著增大，射血分數顯著減小，左心室收縮期可見流向主動脈的血流和由于慣性向心尖流動的血流匯成不規則的整體渦流，渦流中心的橫向位置更靠近后側基底部，縱向位置更靠近心尖部，縱徑增大[(21.64±5.41)和(27.08±4.37)mm]、最大向量速度[(32.83±12.23)和(25.23±8.42)cm/s]、流量[(17.06±2.64)和(14.52±5.03)ml]和渦流強度[(19.85±2.65)和 (16.82±4.48) s-1]均減小，出現這些現象的原因可能是由于冠狀動脈阻塞導致心肌部分缺血梗死，導致室壁運動的不協調，出現節段性室壁運動功能障礙，從而使心腔內的血流受力不均勻[12]。左室室壁運動不協調使腔內壓力上升緩慢，室壁推進血流向流出道的作用減弱，導致渦流的中心位置改變，渦流減小緩慢，血流淤滯于心腔，心臟能量的傳遞和轉化受到相應的影響[13]，所以渦流的最大向量速度和渦流強度下降。PCI術后1個月，AMI患者超聲心動圖各項指標恢復，收縮期渦流變得規則、有序，渦流流量、強度及向量速度都有不同程度增加，早期加速流向主動脈，收縮中晚期以層流方式進入主動脈。PCI術使堵塞的冠狀動脈再通，心肌恢復充足的血液供應，收縮能力得到改善，渦流變規則，血流趨于穩定，減少了能量損耗[14]。然而，VFM同樣存在無法回避的局限：由于一些高速血流信號在心腔中會出現混疊，導致速度信息丟失，而一些低速信號又很難清楚地顯示，導致VFM很難應用于那些高速分流以及低速血流的評估。

綜上所述，VFM技術能夠無創地檢測心室腔內的血流運動特征，為進一步深入研究心腔血流狀態對心功能的影響奠定基礎；該技術在投入早期應用的同時，仍然存在一些局限性，如用二維平面觀察三維立體血流流場，不能在線實時分析等。本研究利用VFM技術顯示AMI患者左心室收縮期血流運動有異于健康成人，且PCI術后血流狀態有所改善，這些結論為今后的進一步研究奠定了基礎。

[1]Uejima T,Koike A,Sawada H,et al.A new echocardiographic method for identifying vortex flow in the left ventricle:numerical validation[J].Ultrasound Med Boil,2010, 36(5):772-788.

[2]李姝娜,夏焙,李薇玢,等.血流向量成像定量評價正常嬰幼兒心腔血流動力學[J].中國醫學影像技術,2012,28(7):1340-1344.

[3]劉梅,王建華,丁桂春,等.應用血流向量成像技術觀察心肌梗死患者左心室舒張期血流狀態[J].中華醫學超聲雜志(電子版)，2011,8(9):1987-1993.

[4]胡彧,謝明星,覃小娟,等.血流向量成像評價心肌梗死患者收縮期左心室渦流狀態[J].中國醫學影像技術，2010,26(10):1873-1876.

[5]侯傳舉,鄒蘇婭,鄧東安,等.急性心肌梗死并發室間隔穿孔彩色多普勒超聲心動圖特征研究[J].醫學影像學雜志,2012,22(1):42-44.

[6]劉燕,李云安,楊燕淑,等.經胸彩色多普勒超聲心動圖對超急性期心肌梗死的診斷[J].醫學影像學雜志,2013,23(1):60-62.

[7]佟艷明,李治安,何怡華,等.漩渦參數在左心室舒張功能評價中的應用[J].中華醫學超聲雜志(電子版)，2013,(3):194-199.

[8]馬楚云,趙寶珍,熊文峰,等.血流向量成像技術對正常人心動周期不同時相左室流態的研究[J].上海醫學影像,2011,20(2):96-99.

[9]馬小靜,夏娟,曾熙,等.血流向量成像技術評價室壁瘤患者左心室整體舒張功能[J].中華臨床醫師雜志(電子版)，2012,6(11):2876-2881.

[10]宿陽,田家瑋,姜雙全,等.應用VFM技術評價擴張型心肌病收縮期左心室心腔內血流動力學變化[J].中國醫學影像技術，2011,27(6):1164-1167.

[11]童鍇,張瑾,王晶,等.早期心肌缺血狀態下左心室腔內渦流特征[J].南方醫科大學學報，2012,32(4):492-495.

[12]劉蕊,納麗莎,劉麗文,等.血流向量成像定量評價急性心肌梗死患者等容收縮期左心室渦流[J].中國醫學影像技術，2012,28(1):97-100.

[13]韋馨,唐紅,陳柳,等.血流向量成像技術在房間隔缺損右房流場可視化及肺體循環血流量比定量中的價值[J].四川大學學報，2012,43(2):275-279.

[14]Lilly LS.Pathopysiology of heart disease:a collaborative project of deical students and faculty[M].Philadelphia:Lippincott Williams & Wilkins,2011:244-260.

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EvaluationofvortexinleftventricleduringsystolicphaseinpatientswithacutemyocardialinfarctionbyvectorflowmappingbeforeandafterPCI

CHEN Xiao-xu,ZhANG Ling,FU Ying.

Qiqihar Medical College Affiliated Fifth Hospital Daqing Longnan Hospital Physical Diagnosis Branch,Heilongjiang 163453,P.R.China

Objective：To evaluate the characteristics of vortex in the left ventricle (LV) of patients, who suffered from acute myocardial infarction (AMI),before and after PCI by using vector flow mapping (VFM).MethodsThirty patients with acute myocardial infarction were examined by two-dimensional echocardiography before and after PCI and twenty-five healthy people were examined as well.The apical three-chamber color Doppler images in three sequent cardiac cycles were collected and the parameters of the left ventricular systolic vortex including vortex width,length,transverse,depth position,maximum vector speed were analyzed by VFM,and the differences of vortex were compared between the normal group and patients with acute myocardial infarction before and after PCI.ResultsIn the early systolic stage, longitudinal diameter was longer in patients with acute myocardial infarction than that of healthy persons (27.08±4.37 vs 21.64±5.41,P<0.05),vortex maximum speed was reduced (25.23±8.42 vs 32.83±12.23,P<0.05),the vortex flow and strength were reduced,vortex maximum speed was increased after PCI (P<0.05).ConclusionThere are some regularities of the vortex which are followed in the healthy persons and those in the patients with acute myocardial infarction are irregular,which would make the energy loss.In this study,the results suggest that the parameters of vortex are ameliorated after PCI,which provide a new approach to estimate hemodynamic change of the heart before and after PCI for further research.

Myocardial infarction；Vector flow mapping；Radiology,interventional；Ultrasonography

163453 黑龍江，大慶市齊齊哈爾醫學院第五附屬醫院大慶龍南醫院物理診斷科

陳曉旭(1969-)，女，黑龍江人，主治醫師，主要從事心臟超聲診斷工作。

R541.9; R445.1

A

1000-0313(2014)05-0567-04

2013-11-12

2014-02-19)