實時三維彩色多普勒經胸超聲心動圖對結構性心臟病術前評估的應用

朱延波，張秀紅，關欣△，耿婕，駱永娟，張利霞，耿慶國

實時三維彩色多普勒經胸超聲心動圖對結構性心臟病術前評估的應用

朱延波1，張秀紅2，關欣1△，耿婕3，駱永娟1，張利霞1，耿慶國1

目的 探討實時三維彩色多普勒經胸超聲心動圖（RT-3D-CDTTE）在結構性心臟?。⊿HD）外科手術前評估應用中的可行性及診斷價值。方法 應用RT-3D-CDTTE技術對111例患者進行術前評估，其中SHD患者31例，非SHD患者80例作為陰性對照，對比常規二維彩色多普勒經胸超聲心動圖（2D-CDTTE），以心血管造影和術中直視所見為“金標準”，首先進行術前超聲心動圖檢查及診斷，然后追蹤造影及手術結果，以驗證術前超聲診斷的準確性。結果 （1）RT-3D-CDTTE能夠在術前清晰顯示SHD病變的三維結構及血流動力學狀態，與心血管造影和術中直視所見基本一致。（2）2D-CDTTE對比“金標準”McNemar檢驗的P值大于0.05，Kappa=0.654（P＜0.001）。RT-3D-CDTTE對比“金標準”McNemar檢驗的P值大于0.05，Kappa=0.932（P＜0.001）。結論 RT-3D-CDTTE為SHD外科手術前評價及決策提供了重要信息。

超聲心動描記術，三維；血流動力學；經胸超聲心動圖；結構性心臟病；術前評價

近年來由于計算機技術及成像設備的進步，使得實時三維灰階及彩色多普勒血流成像成為可能，不僅縮短了成像時間，而且可以進行在機和脫機任意平面切割、重建、分析［1］，尤其是為結構性心臟病（structural heart disease，SHD）的三維空間結構和血流動力學狀態提供了更加準確的信息，對于術前評估具有重要的價值［2］。目前大多數關于三維超聲心動圖的研究是應用術中經食管三維超聲心動圖［3］，研究方向也多是對于自體瓣膜和人工瓣膜的評價［4-5］。經胸三維超聲心動圖由于成像分辨率在近年來才基本達到診斷要求，而實時三維彩色多普勒經胸超聲心動圖（real time three-dimensional colorDoppler transthoracic echocardiography，RT-3D-CDTTE）更是最新的技術［1］。本研究通過對SHD患者進行術前RT-3D-CDTTE檢查，探討其在外科手術前評估應用中的可行性及診斷價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2014年2月—8月在我院接受心臟外科手術的患者111例，男60例，女51例，年齡2～76歲，平均（43.1±23.6）歲。SHD患者31例，其中二尖瓣脫垂6例（2例合并腱索斷裂），繼發孔房間隔缺損6例，風濕性心臟病二尖瓣狹窄5例，主動脈瓣狹窄3例（1例為二葉化），部分型心內膜墊缺損合并繼發孔房間隔缺損2例，動脈導管未閉2例，法洛四聯癥1例，室間隔缺損1例，室間隔缺損修補術殘余漏1例，二尖瓣位人工生物瓣瓣周漏1例，三尖瓣下移畸形1例，梗阻性肥厚型心肌病1例，肺動脈瓣狹窄1例，非SHD患者80例作為陰性對照。

1.2 儀器與方法

1.2.1 圖像采集設備與軟件 使用Philips iE Elite超聲診斷儀，X5-1經胸實時三維超聲探頭（實際工作頻率1.4～4.2 MHz），可進行二維多普勒經胸超聲心動圖檢查（2D-CDTTE）和RT-3D-CDTTE，提供90°×45°“金字塔”形灰階三維成像，30°×15°實時三維彩色多普勒血流成像，30°×30°“3D-Zoom”實時三維彩色多普勒血流成像。后處理分析軟件為Philips QLAB 9.1，可進行任意面切割，獲得感興趣區域的三維立體圖像。

1.2.2 圖像采集方法 患者于術前進行超聲檢查時，連接同步心電圖，設置連續7個心動周期，首先進行經胸二維超聲檢查，通過調節增益、聚焦、濾波等將圖像調至最佳，常規采集胸骨旁左心室長軸切面、左心室短軸切面、大動脈短軸切面、心尖四腔心切面、心尖五腔心切面、以及右心室流入道切面（對于三尖瓣病變患者），確定并重點觀察感興趣區域；然后切換至3D模式，采集時囑患者在呼氣末屏氣，于胸骨旁數據庫及心尖數據庫，分別點擊“Live 3D”、“Full volume”、“3D Zoom”按鍵采集實時三維圖像，再點擊“Color”按鍵獲取實時三維彩色多普勒血流圖像，檢查結束后將圖像存盤，以供后處理分析。

1.2.3 切割及觀察方法 使用Philips QLAB 9.1后處理分析軟件調節圖像大小、灰階及彩色增益、對比度、平滑度、壓縮比例、亮度、切片厚度等盡量使圖像顯示最佳，從不同方向進行切割，盡量使感興趣區域的三維結構及血流信息顯示最佳，并進行定量測量。對于單一結構的病變主要使用“Live 3D”及“3D Zoom”功能顯示并進行適當切割，對于復雜先天性心臟病空間關系的確定主要使用“Full volume”功能并進行切割；房室瓣主要從心房面或心室面進行正面觀察，半月瓣主要從心室面向大動脈面進行觀察，房間隔缺損主要從右心房向左心房進行觀察，室間隔缺損主要從右心室向左心室進行觀察，人工瓣膜主要從心房面進行觀察，動脈導管主要從肺動脈根部向降主動脈進行觀察。

1.3 統計學方法 以心血管造影和術中直視所見為“金標準”，采用SPSS 22.0統計軟件進行統計學分析，兩種技術準確度的差異用McNemar檢驗，兩種技術間一致性的評價用Kappa檢驗，比較2D-CDTTE和RT-3D-CDTTE的診斷結果，以P＜0.05為差異有統計學意義，并且計算靈敏度、特異度、Youden指數、陽性預測值及陰性預測值。

2 結果

2.1 圖像直觀觀察結果 31例中1例患者因為心房纖顫而導致三維圖像拼接偽影，無法進行圖像切割，其余30例均能得到較為滿意的任意面三維圖像，并且均能與心血管造影以及手術診斷吻合，一次采集時間為5～15 min，三維切割重建分析的時間為20～30 min。綜上可以看出，RT-3D-CDTTE可以糾正和補充2D-CDTTE診斷，相比2D-CDTTE在超聲圖像直觀觀察方面具有較大優勢，不僅可以顯示心臟畸形的準確位置，而且可以準確評價畸形的程度，甚至可以發現2D-CDTTE無法顯示的畸形位置，與造影及術中所見一致，見圖1～4。

2.2 診斷試驗結果 2D-CDTTE對比“金標準”McNemar檢驗的差別無統計學意義，Kappa檢驗2D-CDTTE和“金標準”兩種方法結果一致性一般。RT-3D-CDTTE對比“金標準”McNemar檢驗的差別無統計學意義，Kappa檢驗RT-3D-CDTTE和“金標準”兩種方法結果一致性較高。RT-3D-CDTTE的靈敏度、特異度、Youden指數、陽性預測值、陰性預測值均大于2D-CDTTE，見表1～3。

Tab.1 Evaluation of screening test between 2DCDTTE and Golden Standard表1 2D-CDTTE與金標準篩檢試驗評價

Tab.2 Evaluation of screening test between RT-3D-CDTTE and Golden Standard表2 RT-3D-CDTTE與金標準篩檢試驗評價

Tab.3 Summary of statistical analysis results表3 統計分析結果匯總

3 討論

近年來實時三維經胸超聲探頭的研制成功，已經能夠實現實時三維灰階成像和三維彩色多普勒血流成像，幀頻亦能滿足臨床診斷需求，而且能進行現場在機分析和脫機后處理分析［1］。常規二維超聲心動圖僅能探測二維平面，而心臟是一個立體結構，對結構異常的檢查需要超聲醫師在頭腦中經過“想象”形成三維圖像，要求有比較豐富的臨床經驗和空間想象能力；而三維彩色多普勒超聲心動圖則僅需通過幾個不同位置數據庫的成像，通過計算機后處理來切割、加工以暴露解剖結構和血流動力學的異常，降低了對于檢查者臨床經驗和空間想象能力的依賴性，其特殊的“外科視角”能讓外科醫師直接讀懂圖像，進一步簡化了超聲醫師與外科醫師的交流方式與過程。SHD包括先天性心血管結構異常、瓣膜性心臟病、心肌病等，其共同特點是均存在心臟結構上和血流動力學的異常［2］，超聲心動圖作為一種無創性的檢查方法對于這類疾病的評估具有先天的優勢。

從本研究可以看出，2D-CDTTE和金標準兩種方法結果一致性一般，RT-3D-CDTTE和金標準兩種方法結果一致性較高，說明RT-3D-CDTTE相比2D-CDTTE與金標準評價的一致性更高。在心臟結構性異常的評價方面［6］，如判斷缺損位置、缺損形狀、毗鄰關系、是否合并其他畸形以及畸形位點、是否合并腱索斷裂、瓣葉反流程度、狹窄的瓣口面積、瓣環直徑、瓣葉數目等方面均可以提供更為詳細而精確的解剖信息，對于外科術前決定封堵傘大小或者補片大小、手術方式、瓣葉脫垂的分區及人工瓣膜型號的選擇等起到了很大的指導作用。在心內異常血流動力學狀態的評價方面［7-8］，如分流方向以及血流動力學意義、瓣周漏位置、瓣口大小、瓣膜狹窄程度及下移瓣葉的位置和程度等方面提供了較為準確的血流動力學信息，與術中診斷的一致性較高，完全可以作為臨床常規應用的檢查手段。

RT-3D-CDTTE的應用也存在一些局限性。首先，三維成像是建立在二維成像基礎之上的，如果二維圖像質量不佳，便無法得到質量好的三維圖像［9］，因此對于患者的選擇就顯得更為重要，而經食管三維超聲心動圖由于聲束多位于近場，可以彌補圖像質量差的不足之處［10］，但是由于其應用條件所限，不是所有患者均能進行經食管超聲檢查。其次，由于三維圖像采集需要患者屏氣以減少呼吸運動偽影，部分年齡較小患者以及心功能差的患者由于無法配合完成屏氣動作，導致三維圖像質量較差；而且部分心律失?；颊叩娜S圖像常常有拼接偽影，導致三維圖像無法觀察以及后處理［1］。最后，由于三維成像的數據庫“金字塔”錐體角度所限，尤其是彩色多普勒三維成像的角度較窄，此時感興趣區域必須位于錐體的中心位置，而這會導致某些毗鄰結構無法包含在采集的數據庫中，從而可能會漏掉一些關鍵信息。

總之，RT-3D-CDTTE作為一種近年來興起的超聲心動圖彩色血流成像技術可以作為常規臨床應用，隨著時間的推移和技術的進步，其應用范圍會更加廣泛。

（圖1～4見插頁）

［1］Lang RM，Badano LP，Tsang W，et al.EAE/ASE recommendations for image acquisition and display using three-dimensional echocardiography［J］.J Am Soc Echocardiogr，2012，25（1）:3-46.doi: 10.1016/j.echo.2011.11.010.

［2］Silvestry FE，Kadakia MB，Willhide J，et al.Initial experience with a novel real-time three-dimensional intracardiac ultrasound system to guide percutaneous cardiac structural interventions:a phase 1 feasibility study of volume intracardiac echocardiography in the assessment of patients with structural heart disease undergoing percutaneous transcatheter therapy［J］.J Am Soc Echocardiogr，2014，27 （9）:978-983.doi:10.1016/j.echo.2014.04.022.

［3］Morbach C，Lin BA，Sugeng L.Clinical application of three-dimensional echocardiography［J］.Prog Cardiovasc Dis，2014，57（1）:19-31.doi:10.1016/j.pcad.2014.05.005.

［4］Wunderlich NC，Beigel R，Siegel RJ.Management of mitral stenosisusing 2D and 3D echo-Doppler imaging［J］.JACC Cardiovasc Imaging，2013，6（11）:1191-1205.doi:10.1016/j.jcmg.2013.07.008.

［5］Spoon DB，Malouf JF，Spoon JN，et al.Mitral paravalvular leak:description and assessment of a novel anatomical method of localization［J］.JACC Cardiovasc Imaging，2013，6（11）:1212-1214.doi: 10.1016/j.jcmg.2013.09.008.

［6］Krim SR，Vivo RP，Patel A，et al.Direct assessment of normal mechanical mitral valve orifice area by real-time 3D echocardiography ［J］.JACC Cardiovasc Imaging，2012，5（5）:478-483.doi:10.1016/j.jcmg.2011.06.024.

［7］de Agustin JA，Mejia H，Viliani D，et al.Proximal flow convergence method by three-dimensional color Doppler echocardiography for mitral valve area assessment in rheumatic mitral stenosis［J］.J Am Soc Echocardiogr，2014，27（8）:838-845.doi:10.1016/j.echo.2014.04.023.

［8］Saran RK，Kharwar RB，Dwivedi SK，et al.Ruptured sinus of valsalva with ventricular septal defect:evaluation by 3-dimensional echocardiography:advantage of the third dimension［J］.J Am Coll Cardiol，2013，62（21）:e443.doi:10.1016/j.jacc.2013.06.064.

［9］Chen TE，Kwon SH，Enriquez-Sarano M，et al.Three-dimensional color Doppler echocardiographic quantification of tricuspid regurgitation orifice area:comparison with conventional two-dimensional measures［J］.J Am Soc Echocardiogr，2013，26（10）:1143-1152.doi: 10.1016/j.echo.2013.07.020.

［10］Hahn RT，Abraham T，Adams MS，et al.Guidelines for performing a comprehensive transesophageal echocardiographic examination:recommendations from the American Society of Echocardiography and the Society of Cardiovascular Anesthesiologists［J］.J Am Soc Echocardiogr，2013，26（9）:921-964.doi:10.1016/j.echo.2013.07.009.

（2014-08-28收稿 2015-01-14修回）

（本文編輯 魏杰）

Application of real-time three-dimensional color doppler transthoracic echocardiography on preoperative assessment of patients with structural heart disease

ZHU Yanbo1，ZHANG Xiuhong2，GUAN Xin1△，GENG Jie3，LUO Yongjuan1，ZHANG Lixia1，GENG Qingguo1，
1 Department of Ultrasound，Tianjin Chest Hospital，Tianjin 300222，China；2 Department of Nursing Management，Tianjin Children’s Hospital，Tianjin 300074，China；3 Department of Cardiac Intensive Care Unit，Tianjin Chest Hospital，Tianjin 300222，China
△Corresponding Author E-mail:gx.zwd@hotmail.com

Objective To investigate the diagnostic value of preoperative real-time three-dimensional color Doppler transthoracic echocardiography on assessment of patients with structural heart disease（SHD）.Methods A total of 111 patients were assessed preoperatively using real-time three-dimensional color Doppler transthoracic echocardiography（RT-3D-CDTTE），which include 31 SHD patients and 80 patients without SHD that were designed as negative control.Conventional two-dimensional color Doppler transthoracic echocardiography（2D-CDTTE）were used to compared with RT-3DCDTTE while cardiovascular angiography and intraoperative findings were used as“Golden Standard”simultaneously.First of all，preoperative echocardiographic examination were performed and diagnosis was given.Angiography and intraoperative findings were hired to verify the accuracy of echocardiographic diagnosis before operation.Results （1）The preoperative RT-3D-CDTTE displayed three-dimensional structure and hemodynamic status of SHD cardiac lesions clearly，which were consistent with cardiovascular angiography and intraoperative findings.（2）P value of McNemar test between 2D-CDTTE and“Golden Standard”was greater than 0.05，Kappa=0.654（P＜0.001）.P value of McNemar test between RT-3D-CDTTE and“Golden Standard”was greater than 0.05，Kappa=0.932（P＜0.001）.Conclusion RT-3D-CDTTE can provides essential information for preoperative evaluation which is important for decision of SHD management.

echocardiography，three-dimensional；hemodynamics；transthoracic echocardiography；structural heart disease；preoperative evaluation

R540.4+5

A DOI:10.11958/j.issn.0253-9896.2015.06.020

天津市醫藥衛生重點攻關項目（14KG125）

1天津市胸科醫院超聲科（郵編300222）；2天津市兒童醫院護理部；3天津市胸科醫院CICU

朱延波（1984），男，主治醫師，碩士，主要從事超聲心動圖研究

△E-mail:gx.zwd@hotmail.com