實時三維超聲心動圖及斑點追蹤技術評價原發性肺動脈高壓患者右心功能的研究

張拓偉，李成祥

(1.西安市中醫醫院心血管病科，陜西 西安 710021；2.第四軍醫大學西京醫院心內科，陜西 西安 710033)

實時三維超聲心動圖及斑點追蹤技術評價原發性肺動脈高壓患者右心功能的研究

張拓偉1，李成祥2

(1.西安市中醫醫院心血管病科，陜西 西安 710021；2.第四軍醫大學西京醫院心內科，陜西 西安 710033)

目的 探討三維超聲心動圖及斑點追蹤技術評價原發性肺動脈高壓患者右心功能的價值。方法 選取2013年10月至2014年6月在西安市中醫醫院確診的60例原發性肺動脈高壓患者，根據肺動脈收縮壓(PASP)的高低分為輕度(PASP=35～50 mmHg)、中度(PASP=50～70 mmHg)和重度組(PASP≥70 mmHg)組，每組20例。另納入20例年齡、性別匹配的健康人作為正常對照組。所有患者均行實時三維超聲心動圖檢查。采集心尖四腔切面的二維及三維圖像，連續采集三個心動周期。根據二維圖像采用斑點追蹤技術分析右室游離壁三尖瓣環收縮期峰值位移(T1)、室間隔三尖瓣環收縮期峰值位移(T2)、三尖瓣環連線中點收縮期峰值位移(Tm)和右室縱向縮短率(Tm%)。由三維圖像分析右室舒張末期容積(RVEDV)、右室收縮末期容積(RVESV)、右室每搏輸出量(RVSV)、右室射血分數(RVEF)等參數。結果 肺動脈高壓各組RVEDV和RVESV均高于正常組，而RVSV和RVEF均低于正常組，且均隨病情嚴重程度呈逐漸惡化，組間比較差異均有統計學意義(P＜0.05)。肺動脈高壓各組的T1、T2、Tm和Tm%均低于正常組，且均表現為隨病情加重而逐漸下降的趨勢，組間比較差異均有統計學意義(P＜0.05)。T1、T2、Tm和Tm%等三尖瓣環位移參數與RVEF呈明顯正相關，相關系數分別為0.69、0.73、0.76和0.88(P＜0.01)。結論 實時三維超聲心動圖聯合斑點追蹤成像技術能有效評價原發性肺動脈高壓患者右心室整體和局部的收縮舒張功能。

實時三維超聲心動圖；斑點追蹤顯像；原發性肺動脈高壓；三尖瓣環位移；右心室功能

右心功能及右心容量變化的評價在心血管及呼吸系統疾病的治療及預后評估中起著非常重要的作用，它能為肺動脈高壓等多種心肺系統疾病的診療提供重要信息。但目前對右心功能的評價手段非常局限。右心導管檢查是目前多用的檢查方法，其診斷精度高，干擾因素少，是心功能檢查的金標準，但因其有創、操作復雜，且不能對右室壁的機械收縮和舒張運動進行分析，不能長期動態監測等，導致其不便于臨床廣泛推廣應用。而傳統的二維超聲心動圖、MRI等技術雖然可以對右心功能進行測定，但是由于右心室復雜的幾何結構、對后負荷影響的敏感性以及與左心室之間的相互作用關系等原因，造成對右心功能評價的準確性和實用性欠佳[1-2]。因此，尋找一種行之有效的無創性、準確性、易操作的評價右心系統功能的方法是非常有必要的。

實時三維超聲心動圖技術是近年來心臟超聲領域的一項新生技術，能夠顯示心腔的三維立體結構，準確地反映右心系統容量和功能的變化，特別是對形態不規則的心腔測量較二維超聲具有明顯優勢。斑點追蹤技術通過追蹤瓣環相對于心室尖部的運動，獲得瓣環位移參數，并以此評價心室功能[3]；不僅可以了解心肌整體的收縮與舒張功能，還能獲知局部心肌的復雜變形及功能的相關信息[4-5]。

因此，本研究將實時三維超聲心動圖和斑點追蹤技術聯用，對原發性肺動脈高壓患者右室功能進行評價，以期為臨床推廣應用該技術評價心肺系統疾病患者右心室整體及局部收縮與舒張功能提供佐證。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2013年10月至2014年6月在我院心血管病科確診的原發性肺動脈高壓患者60例。按照2010年美國超聲心動圖學會(ASE)指南[1]中推薦的方法推算肺動脈收縮壓(PASP)，即PASP=三尖瓣反流峰值壓差+右房壓；右房壓從下腔靜脈內徑及吸氣相塌陷程度估測。依據PASP的高低將患者分為三組，輕度組20例(PASP=35～50 mmHg)(1 mmHg=0.133 kPa)，其中男性12例，女性8例；年齡21～73歲，平均(54.4± 16.7)歲。中度組20例(PASP=50～70 mmHg)，其中男性10例，女性10例；年齡25～75歲，平均(58.2±19.0)歲。重度組20例(PASP≥70 mmHg)，其中男性13例，女性7例；年齡22～69歲，平均(56.3±17.8)歲。同時，納入20例年齡、性別匹配，且無心肺疾病、無肺動脈高壓的健康人作為正常對照組。所有受檢者入組前均被詳細告知檢查的步驟、檢查方法的優缺點等信息，并簽署知情同意書。

1.2 納入標準 PASP≥30 mmHg，左心室收縮功能＞50%，心電圖顯示為竇性心律者。

1.3 排除標準 排除肺動脈狹窄、右心室流出道梗阻、三尖瓣器質病變、右心室心肌病、右心室心肌梗死、右心室安置起搏器、凝血障礙及因肺內大量氣體影響顯像效果，無法準確測量右心室容積的患者。

1.4 研究方法

1.4.1 實時三維超聲心動圖圖像采集 所有患者均給予實時三維超聲心動圖的檢查。采用Philips IE33彩色超聲診斷儀進行檢查，包括S5-1二維超聲探頭和X3-1實時三維心臟超聲探頭；頻率分別為1～3 MHz，幀頻50～70幀/s；1～3 MHz，幀頻大于60幀/s。(1)常規指標采集：患者采取左側臥位，在平靜呼吸狀態下進行測量。常規方法連接肢體導聯心電圖，采用S5-1二維超聲探頭掃描，采集超聲切面和心尖四腔切面各三個心動周期。(2)三維圖像采集：患者采取左側臥位，常規方法連接肢體導聯心電圖。經肘靜脈注射Sonovue造影劑2 mL，掃查心臟切面，掌握注射Sonovue造影劑后最佳顯像時間窗，將X3-1矩陣探頭置于患者的心尖部進行掃描，獲得滿意的心尖四腔切面后，調整增益，使成像清晰，此時患者屏住呼吸，啟動全容積成像模式，使右心室在取樣框內完整成像，連續采集三個心動周期的圖像。

1.4.2 數據分析 根據二維圖像，采用斑點追蹤技術于三尖瓣環右心室游離壁處、室間隔處及右室心尖處標記取樣點，半自動法追蹤三尖瓣環兩個點相對于心尖部的運動，并分別計算出右心室游離壁三尖瓣環收縮期峰值位移(T1)、室間隔瓣環收縮期峰值位移(T2)、三尖瓣環連線中點收縮期峰值位移(Tm)和右室縱向縮短率(Tm%)。根據全容積圖像，分別于舒張末期和收縮末期手動描記心室心內膜面，計算右室舒張末期容積(RVEDV)、右室收縮末期容積(RVESV)、右室每搏量(RVSV)、右室射血分數(RVEF)等參數。以上參數均測量三次，取均值進行比較。

1.5 統計學方法 應用SPSS17.0統計軟件進行數據分析，計量資料以均數±標準差(±s)表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用t檢驗，采用Person相關檢驗進行相關性分析，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 各組受檢者三維超聲心動圖各測量參數比較 正常組RVEDV和RVESV最低，輕度、中度和重度肺動脈高壓組RVEDV和RVESV均高于正常組，且隨病情加重呈逐漸升高趨勢，組間比較差異均有統計學意義(P＜0.05)。正常組RVSV與輕度組差異無統計學意義，但明顯高于中度組和重度組，組間比較差異有統計學意義(P＜0.05)。正常組RVEF最高，輕度組和中度組次之，重度組最低，組間比較差異有統計學意義(P＜0.05)，見表1。

表1 各組受檢者三維超聲心動圖各參數比較(±s)

表1 各組受檢者三維超聲心動圖各參數比較(±s)

注：與正常組比較，aP＜0.05，bP＜0.01；與輕度組比較，bP＜0.05，dP＜0.01；與中度組比較，eP＜0.05，fP＜0.01。

組別正常組輕度組中度組重度組F值P值例數20 20 20 20 RVEDV(mL) 96.37±22.18 97.62±29.23 112.89±30.32bd131.31±37.11bdf4.061 0.000 RVESV(mL) 49.32±5.69 48.66±7.19 64.10±7.59bd80.45±8.96bdf4.573 0.000 RVSV(mL) 45.03±3.67 43.22±3.71 38.65±4.03a#30.92±4.72bdf3.779 0.001 RVEF(%) 46.73±10.38 44.27±8.14 34.23±10.16bd23.54±7.46bdf8.352 0.000

2.2 各組受檢者三尖瓣環位移參數比較 正常組T1最高，輕度、中度和重度肺動脈高壓組T1均低于正常組，隨病情嚴重程度呈逐漸降低趨勢，組間比較差異有統計學意義(P＜0.05)。肺動脈高壓各組的其他指標如T2、Tm和Tm%也均低于正常組，且均表現為隨病情加重而逐漸下降的趨勢，組間比較差異均有統計學意義(P＜0.05)，見表2。

表2 各組受檢者三尖瓣環位移參數比較(±s)

表2 各組受檢者三尖瓣環位移參數比較(±s)

注：與正常組比較，aP＜0.05，bP＜0.01；與輕度組比較，#P＜0.05，dP＜0.01；與中度組比較，eP＜0.05，fP＜0.01。

組別 例數T1(mm)T2(mm)Tm(mm)Tm(%)正常組輕度組中度組重度組F值P值20 20 20 20 21.56±3.13 19.46±2.48 14.14±1.96bd10.59±2.71bdf4.687 0.000 13.21±1.93 12.03±2.20 10.15±1.67a#7.74±2.35bdf2.532 0.001 17.73±2.85 16.15±3.01 12.58±2.24bd7.87±2.29bdf5.641 0.000 21.64±3.63 19.12±2.69 13.86±2.22bd9.96±1.61bdf5.795 0.000

2.3 三尖瓣環位移參數與RVEF的相關性 Person分析結果顯示，T1、T2、Tm和Tm%等三尖瓣環位移參數與RVEF相關性良好，均為顯著正相關(P＜0.01)，相關系數分別為0.69、0.73、0.76和0.88。

3 討 論

近年來，右心功能對晚期右心衰竭、肺動脈血栓、肺動脈高壓以及先天性心臟病等疾病的臨床評價和預測意義逐漸突顯[3-5]。右心功能及右心容量變化的檢查在心血管及呼吸系統疾病的病情監測、治療效果及預后評估等方面都具有重要的臨床意義。

由于右心室位置特殊且解剖結構復雜，其功能檢測的手段非常局限。右心導管檢查是評價右心功能的金標準，但其具有只能對血流動力學參數進行估測、不能對右室壁的機械收縮和舒張運動進行分析，無法進行長時間連續監測，且為介入性操作，臨床應用時有一定禁忌證及危險性，對操作人員要求高等局限；限制了其在臨床的廣泛應用[1-2]。實時三維超聲心動圖是近年來心臟超聲技術發展的一個里程碑。三維超聲方法能對心腔的解剖學形態進行更為真實的體現和估測，使得對心臟疾患的診斷精確性得到進一步提高。借助三維探頭發出的矩陣超聲束，在進行二維圖像采集的同時可獲得三維動態超聲圖像。由于不受心室幾何形態限制，不依靠形態學假設來估測心室容積，而是根據實際形狀進行心室容積計算，繼而得出各項心功能參數，因而即使在心腔變形等病理狀態下也能獲得準確結果[6]。三維超聲心動圖較傳統二維超聲技術具有明顯優勢，是無創測量右心室容積、評價右心室功能的理想方法。研究顯示，實時三維超聲心動圖不但能夠很好的評價左心容量及功能變化，也能夠比較準確的反映右心系統容量和功能的變化。一項關于成人右心室容積的大型研究結果顯示，使用三維超聲心動圖測量右室容積和射血分數，其結果與MRI結果具有良好的相關性[7]。Lang等[8]也證實三維超聲心動圖所測的右心室容積與MRI的測定值及模型實際值相關性良好。本研究結果顯示肺動脈高壓患者右心室舒張末期容積(RVEDV)和右心室收縮末期容積(RVESV)隨病情嚴重程度而升高；而右心室每搏量(RVSV)和右心室射血分數(RVEF)隨病情嚴重程度而降低，提示患者隨病情加重，右心室的壓力負荷加大，右心室的收縮舒張功能逐漸減退。

僅通過計算容積和估計射血分數評估右心室功能并不夠理想，整體和節段性的室壁運動分析對臨床也具有重要意義。心肌發生舒縮運動時會發生多種方向上的應變和扭轉。右心室以縱行的淺層螺旋狀肌為主，縱向運動對維持右室收縮功能最為重要[9]。T1、T2、Tm和Tm%等參數是右心室長軸方向功能的體現，因此可用三尖瓣環收縮期向心尖方向的位移評估右心室的收縮功能。斑點追蹤技術是一個較新的技術，通過高幀頻的二維超聲圖像中辨認并自動追蹤心動周期內聲學斑點的運動軌跡，獲得心肌的運動信息，沒有角度依賴性，能獲得包括縱向、徑向、旋轉等多方向的心肌組織運動參數，充分反映心肌在各個角度的運動速度、應變和心室扭轉變形情況。斑點追蹤技術不僅能對整體心肌的收縮和舒張功能進行定量評價，還能對心肌各節段的運動速度、位移和形變評價等進行評估，對深入了解心臟機械運動的機制有較高的應用價值[4-5]。通過對左右心室收縮功能進行評價，發現應變成像受心肌被動運動影響較小；因此斑點追蹤技術更適宜對局部室壁缺血和運動不協調進行定位診斷[10]。斑點追蹤技術在早期就可發現大動脈轉位患者右室局部及整體功能的減低。患者接受心房轉位術后，其右室縱向應變、應變率與右室等容收縮期心肌加速度呈正相關，而與右室心肌工作指數呈負相關[11]；右室縱向應變率和右室射血分數也存在正相關性。本研究發現肺動脈高壓患者右室T1、T2、Tm和Tm%均較正常值低，且隨病情嚴重程度呈逐漸降低趨勢。說明肺動脈高壓患者基底向心尖的運動減弱，右心收縮功能受損。而肺動脈高壓患者右室三尖瓣環位移各參數均與右室射血分數(RVEF)呈正相關，說明利用斑點追蹤成像技術測量三尖瓣環位移能夠反映右室收縮功能。

臨床超聲顯像過程中，因受患者肥胖、肺氣腫、胸廓畸形等因素影響，心內膜面往往顯示欠佳，導致整體功能評價比較困難。本研究選用超聲造影劑Sonovue，其經外周靜脈注射后快速到達心腔，可清楚顯示收縮期和舒張期的心內膜緣，有助于心腔顯影，且信號強度高，基本可以消除來自組織信號的干擾[12-13]。

綜上所述，實時三維超聲心動圖聯合斑點追蹤成像技術對評價原發性肺動脈高壓患者右心室整體和局部收縮舒張功能方面具有獨特的優勢，其具有準確、靈敏、方便、易于操作等特點。臨床應用中通過選用適宜的超聲造影劑，可以避免患者自身因素對影像質量的影響，使之在心肺系統疾病的鑒別診斷中發揮更大的作用。

[1]Vitarelli A,Terzano C.Do we have two hearts?New insights in right ventricular function supported by myocardial imaging echocardiography[J].Heart Failure Reviews,2010,15(1):39-61.

[2]Shiota T.3D echocardiography:evaluation of the right ventricle[J]. Curr Opin Cardiol,2009,24(5):410-414.

[3]Haddad F,Doyle R,Murphy DJ,et al.Right ventricular function in cardiovascular disease,part ii pathophysiology,clinical importance, and management of right ventricular failure[J].Circulation,2008, 117(13):1717-1731.

[4]Thebault C,Donal E,Bernard A,et al.Real-time three-dimensional speckle tracking echocardiography:a novel technique to quantify global left ventricular mechanical dyssynchrony[J].Eur J Echocardiogr,2011,12(1):26-32.

[5]Nakai H,Takeuchi M,Nishikage T,et al.Subclinical left ventricular dysfunction in asymptomatic diabetic patients assessed by two-dimensional speckle tracking echocardiography:correlation with diabetic duration[J].Eur J Echocardiogr,2009,10(8):926-932.

[6]Andre F,Greiner S,Celik C,et al.Comparison of cardiovascular magnetic resonance with real-time three-dimensional echocardiography and the right ventricular automated systolic index in the assessment of the right ventricular function[J].Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance,2013,15(Suppl 1):E73.

[7]Gopal AS,Chukwu EO,Iwuchukwu CJ,et al.Normal values of right ventricular size and function by real-time 3-dimensional echocardiography:comparison with cardiac magnetic resonance imaging[J]. JAm Soc Echocardiogr,2007,20(5):445-455.

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

[9]Mahesh B,Wells F,Nashef S,et al.Role of concomitant tricuspid surgery in moderate functional tricuspid regurgitation in patients undergoing left heart valve surgery[J].Eur J Cardiothorac Surg,2013,43 (1):2-8.

[10]Fine NM,Shah AA,Han IY,et al.Left and right ventricular strain and strain rate measurement in normal adults using velocity vector imaging:an assessment of reference values and intersystem agreement[J].Int J Cardiovasc Imaging,2013,29(3):571-580.

[11]Chow PC,Liang XC,Cheung EWY,et al.New two-dimensional global longitudinal strain and strain rate imaging for assessment of systemic right ventricular function[J].Heart,2008,94(7):855-859.

[12]Coghlan JG,Davar J.How should we assess right ventricular function in 2008?[J].European Heart Journal Supplements,2007,9(Suppl H):H22-H28.

[13]謝銳君,湯慶,梁朋,等.斑點追蹤二尖瓣環位移成像技術評估精神分裂癥患者左心收縮功能[J].海南醫學,2015,26(4):498-500.

Assessment of right ventricular systolic function in patients with pulmonary hypertension using real-timethree-dimensional echocardiography combined with speckle tracking imaging technology.

ZHANG Tuo-wei1,LI Cheng-xiang2.1.Department of Cardiovascular Diseases,Xi'an Hospital of Traditional Chinese Medicine,Xi'an 710021, Shaanxi,CHINA;2.Department of Cardiology,Xijing Hospital,the Fourth Military Medical University,Xi'an 710033, Shaanxi,CHINA

Objective To explore the value of real-time three-dimensional echocardiography combined with speckle tracking imaging technology in the evaluation of right ventricular systolic function of patients with pulmonaryhypertension.Methods A total of 60 patients confirmed as primary pulmonary hypertension from October 2013 to June 2014 in Xi’an Hospital of Traditional Chinese Medicine were assigned into three groups according to pulmonary artery systolic pressure(PASP):mild group(PASP=35～50 mmHg),moderate group(PASP=50～70 mmHg)and severe group(PASP≥70 mmHg),with 20 cases in each group.Twenty age-and sex-matched healthy individuals were enrolled as control group.All patients underwent real-time three-dimensional echocardiography.The two-dimensional and three-dimensional images of apical four-chamber view were collected for three consecutive cardiac cycles.Right ventricular free wall peak systolic displacement of the tricuspid annulus(T1),ventricular septal annulus peak systolic displacement(T2),tricuspid annular peak systolic displacement midpoint(Tm)and the right longitudinal ventricular shortening fraction(Tm%)were calculated form two-dimensional images by speckle tracking imaging technology;and right ventricular end-diastolic volume(RVEDV),right ventricular end-systolic volume(RVESV),right ventricular stroke volume (RVSV),right ventricular ejection fraction(RVEF)were analyzed from three-dimensional images.Results The value of RVEDV and RVESV gradually increased with progression of pulmonary hypertension,which were significantly higher than those of the control group(P＜0.05).The RVSV and RVEF gradually decreased with progression of pulmonary hypertension,which were significantly lower than those of the control group(P＜0.05).The level of T1,T2,Tm and Tm%gradually declined with progression of pulmonary hypertension,which were significantly lower than those of the control group(P＜0.05).There were positive correlation between the tricuspid annulus displacement parameters (T1,T2,Tm and Tm%)and RVEF(P＜0.01),and the correlation coefficient was 0.69,0.73,0.76 and 0.88,respectively. Conclusion Real-time three-dimensional echocardiography combined with speckle tracking imaging technology was an effective method to evaluate right ventricular systolic and diastolic function of cardiopulmonary system disease.

Real-time three-dimensional echocardiography;Speckle tracking imaging;Primary pulmonary hypertension;Tricuspid annular displacement;Right ventricular function

R543.2

A

1003—6350（2016）17—2811—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.17.020

2016-04-08)

張拓偉。E-mail：ztw201603@126.com