三維斑點追蹤成像技術評價慢性心力衰竭患者左心室收縮功能及收縮不同步性的價值

周娟 朱文軍 徐明民 全麗娟

三維斑點追蹤成像技術評價慢性心力衰竭患者左心室收縮功能及收縮不同步性的價值

周娟 朱文軍 徐明民 全麗娟

目的 探討三維斑點追蹤成像（3DSTI）技術評價慢性心力衰竭（CHF）患者左心室收縮功能受損程度及收縮運動不同步性的應用價值。方法 CHF患者61例，其中QRS＜120ms者31例為CHF1組，QRS≥120ms者30例為CHF2組，另擇同期健康體檢者53例為對照組。采集一個完整心動周期的左心室三維全容積實時圖像，用超聲三維斑點追蹤分析軟件分別測量左心室面積峰值應變、徑向峰值應變、圓周峰值應變、左心室縱向峰值應變（GAS、GRS、GCS、GLS）及心臟16節段心內膜面積、徑向、環向、縱向峰值應變的達峰時間（Tsr3D、Tsrr、Tsrc、Tsrl），以及經心動周期標化的達峰時間的標準差（Tsr3D-SD、Tsrr-SD、Tsrc-SD、Tsrl-SD），分別計算左心室任意兩節段心內膜面積、徑向、環向、縱向峰值應變的達峰時間最大差值（Tsr3D-diff、Tsrr-diff、Tsrc-diff、Tsrl-diff）。結果 與對照組相比，CHF1和CHF2組的GAS、GRS、GCS、GLS均較對照組降低（均P＜0.05），且該值與LVEF均有較好的相關性（r=-0.857、0.758、-0.808、-0.823，均 P＜0.01）；除了 CHF1組與對照組 Tsrsl-diff差異無統計學意義外，CHF1、CHF2組Tsrs3d-SD、Tsrsr-SD、Tsrsc-SD、Tsrsl-SD及Tsrs3d-diff、Tsrsr-diff、Tsrsc-diff、Tsrsl-diff均較對照組延長（均P＜0.05），且與QRS時間有相關性（r=0.556、0.581、0.475、0.491、0.559、0.570、0.360、0.570，均P＜0.01），CH1與CH2組各指標差異均有統計學意義（均P＜0.05）。與CHF1組相比，CHF2組在心內膜面積、徑向、環向、縱向收縮不同步指標均延長，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。結論 CHF患者左心室心肌收縮功能存在明顯受損及收縮不同步，3D-STI為CHF患者左心室收縮功能及收縮同步性的評價提供了一種新方法。

三維斑點追蹤 心力衰竭 左心室功能

慢性心力衰竭（CHF）是各種心血管疾病心功能惡化的終末階段，心臟再同步化治療（CRT）是輔助治療CHF的重要方法，早期的觀察性研究和一系列隨機對照研究均肯定了CRT的有效性，準確評估CHF患者的左心功能及左心室心肌運動不同步對其治療及預后均至關重要。三維斑點追蹤成像技術（3D-STI）是在全容積掃描成像的基礎上，對心肌聲學斑點三維空間的運動進行追蹤，采集心室整體運動的數據，根據心室實際幾何形狀測量容量及各項心功能參數，該技術結合了三維顯像和應變顯像的優勢，形象而又客觀地反映心肌整體及局部機械力學運動特征。本文旨在探討該技術對CHF患者左心室功能及心肌運動同步性評估的價值，現報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2011年9月至2012年5月在本院確診為CHF的患者61例，以心電圖QRS時間將其分為兩組：CHF1組（QRS＜120ms）31例，男21例，女10例，年齡28～72（52.45±10.78）歲；CHF2組（QRS≥120ms）30例，男18例，女12例，年齡27～71（51.30±13.83）歲。納入標準：符合1971年Framingham心力衰竭診斷標準NYHA分級≥Ⅱ級；左心室射血分數（LVEF）≤50%（Simpson法）。排除標準：非竇性心律；已植入心臟起搏器；瓣膜性心臟疾病。另選擇同期本院體檢中心年齡相匹配的健康志愿者53例為對照組，其中男28例，女25例，年齡15～75（49.70±13.83）歲。CHF1組、CHF2組與對照組性別、年齡比較差異均無統計學意義（均P＞0.05），且無糖尿病、高血壓、冠心病等病史，肝腎功能、體格檢查、X線、心電圖及超聲心動圖檢查均無異常。

1.2 方法

1.2.1 圖像采集 采用荷蘭Philips IE33彩色多普勒超聲診斷儀,二維探頭為S5-1，頻率為1～5MHz，三維探頭為X3-1，Tom-Tec三維斑點追蹤分析軟件。每次檢查在基礎狀態下進行，受檢者左側臥位，同步監測心電圖，取左心室長軸、短軸、心尖四腔觀，脈沖多普勒于二尖瓣下測得E、A峰流速，記錄身高、體重值。換用三維探頭X3-1，將探頭置于左心室心尖部，啟動“PREFULL”掃查模式，同時獲得標準心尖四腔和左心室心尖兩腔實時聲像圖，當心尖四腔及左心室心尖兩腔、心尖水平短軸、乳頭肌水平短軸及二尖瓣水平短軸動態聲像圖均顯示滿意后存儲一個完整心動周期全容積實時圖像，脫機后進行分析。

1.2.2 圖像與數據獲取 采用德國Tom-Tec三維斑點追蹤分析軟件脫機分析，導入全容積實時聲像圖，從原始圖像中挑出一幀左心室壁心內、外膜較清晰的圖像，點擊“4D LV analysis”，先調整好心尖兩腔、心尖四腔及心尖左心室長軸圖像，自動結合手動描記心內膜，調整好心尖段、中間段及基底段的基線，軟件自動描記測量左心室舒張末期容積（LVEDV）、左心室收縮末期容積（LVESV）、LVEF、心內膜面積峰值應變（GAS）、左心室徑向峰值應變（GRS）、左心室環向峰值應變（GCS）、左心室縱向峰值應變（LVGLS），同時將左心室壁分為16節段，分別提取左心室16節段在三維方向上心內膜面積峰值應變達峰時間（Tsrs3D）、左心室徑向峰值應變達峰時間（Tsrsr）、左心室環向峰值應變達峰時間（Tsrsc）、左心室縱向峰值應變達峰時間（Tsrsl），分別計算左心室各節段心內膜面積在三維方向上峰值應變的達峰時間的標準差（Tsrs3D-SD）、左心室各節段徑向峰值應變達峰時間的標準差（Tsrsr-SD）、左心室各節段在圓周方向峰值應變達峰時間的標準差（Tsrsc-SD）及左心室各節段在長軸方向峰值應變達峰時間的標準差（Tsrsl-SD），計算任意兩節段心內膜面積在三維方向上峰值應變的達峰時間的最大差值（Tsrs3D-diff）、任意兩節段在徑向峰值應變達峰時間的最大差值（Tsrsr-diff）、任意兩節段在圓周方向峰值應變達峰時間的最大差值（Tsrsc-diff）、任意兩節段在長軸方向峰值應變達峰時間的最大差值（Tsrsl-diff），作為左心室壁收縮運動不同步指標。

1.3 統計學處理 采用SPSS17.0統計軟件，計量資料以表示，多組比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用SNK法；計數資料以百分率表示，比較采用χ2檢驗；相關性分析采用Pearson相關。

2 結果

2.1 CHF1組、CHF2組與對照組左心室應變參數比較見圖1、表1。

由表1可見，CH1、CHF2組GAS、GRS、GCS、GLS均較對照組低，差異均有統計學意義（均P＜0.05），CH2組GAS、GRS、GCS、GLS均較CH1組低，但僅GAS、GLS差異有統計學意義（均P＜0.05）。

2.2 CHF1組、CHF2組與對照組左心室心肌在心內膜面積、徑向、圓周及長軸方向不同步化指標比較 見表2。

圖1 CHF1組、CHF2組及對照組三維方向心內膜峰值應變及達峰時間曲線示意圖（a：CHF1組患者三維方向上心內膜峰值應變及達峰時間曲線，曲線較不規則，峰值錯開，較不一致；b：CHF2組患者三維方向上心內膜峰值應變及達峰時間曲線，曲線較CHF1更不規則，峰值錯開，更不一致；c：對照組三維方向上心內膜峰值應變及達峰時間曲線，峰值一致，曲線規則）

表1 CHF1組、CHF2組與對照組左心室應變參數比較

表2 CHF1組、CHF2組與對照組左心室心肌在心內膜面積、徑向、圓周及長軸方向不同步化指標比較

由表2可見，與對照組比較，CH1、CH2組Tsas-SD、Tsrs-SD、Tscs-SD、Tsls-SD、Tsas-diff、Tsrs-diff、Tscsdiff、Tsls-diff均增高，除了CH1組與對照組Tsrsl-diff差異無統計學意義外（P＞0.05），其余均有統計學意義（均P＜0.05），CH1與CH2組各指標差異均有統計學意義（均P＜0.05）。

2.3 CHF1組、CHF2組及對照組左心室應變參數與LVEF的相關性分析 CH1、CHF2組及對照組GAS、GRS、GCS、GLS與LVEF均有相關性（r=-0.857、0.758、-0.808、-0.823，均P＜0.01）。

2.4 CHF1組、CHF2組左心室心肌在心內膜面積、徑向、圓周及長軸方向不同步化指標與QRS時間的相關性分析 CHF1組、CHF2組Tsas-SD、Tsrs-SD、Tscs-SD、Tsls-SD、Tsas-diff、Tsrs-diff、Tscs-diff and Tsls-diff與QRS時間均有相關性（r=0.556、0.581、0.475、0.491、0.559、0.570、0.360、0.570，均P＜0.01）。

3 討論

3.1 3D-STI評價CHF患者左心室收縮功能 CHF患者主要是指心肌收縮功能減退引起心排血量減少，伴有左心室舒張壓升高，導致心臟供血障礙，該病由于心臟泵血功能障礙，病死率較高[1]。臨床上常采用臨床癥狀和紐約心功能分級等來診斷，有一定的主觀性，特異度和靈敏度較差，易產生漏診和誤診，超聲心動圖能夠客觀有效地評估心臟收縮功能，以往我們常用常規超聲及M型超聲對左心室功能進行評估，主觀性較強，不能對室壁運動進行準確定量評估，二維斑點追蹤成像技術由于受到二維平面性的局限，成為制約斑點追蹤技術的一大瓶頸[2]，3D-STI與傳統的二維M型超聲、組織多普勒成像技術及二維斑點追蹤成像技術比較，其不僅在三維空間環境實現，而且同時滿足心臟心肌運動時間和空間的同步性，通過對其運動軌跡的三維斑點追蹤，更準確、客觀反映心臟心肌力學的功能狀態[3]。

3.2 3D-STI評價左心室心肌運動的同步性 CHF患者由于多存在一定程度的心房內、房室間、心室間/心室內生物電傳導障礙和電-機械運動的不同步，表現為心肌運動不同步。大量研究發現心肌運動不同步性與心功能不全癥狀嚴重程度密切相關[4]。本研究應用3D-STI，通過測量同一心動周期內左心室16節段心內膜面積、徑向、環向、縱向峰值應變的達峰時間的標準差（Tsr3DSD、Tsrr-SD、Tsrc-SD、Tsrl-SD）及左心室任意兩節段心內膜面積、徑向、環向、縱向峰值應變的達峰時間最大差值（Tsr3D-diff、Tsrr-diff、Tsrc-diff、Tsrl-diff）作為左心室收縮運動不同步指標，從而更加全面、客觀的反映心肌機械運動的情況。本研究結果顯示CHF1組與對照組相比，Tsrl-diff差異無統計學意義，筆者分析認為這可能與3D-STI技術評價左心室收縮運動長軸方向上的靈敏度性次于徑向、圓周及對三維心內膜面積變化的觀測。

3.3 LVEF與左心室各應變參數的相關性 本研究將CHF組患者左心室心肌三維整體應變多參數分別與LVEF相關性進行分析，結果顯示 GAS、GRS、GCS、GLS與LVEF均具有良好的相關性，可見3D-STI可以較好地評價CHF患者左心室的心肌功能，且較二維評估法更加全面、直觀，操作簡便，重復性高。其中GAS相關性最好，原因可能是GAS綜合評估了左心室心肌在各個方向上的收縮運動情況，因此該參數的相關性較其它參數更高。

3.4 QRS時間與心肌運動不同步的相關性 本研究結果顯示，CHF患者的左心室不同步指標：Tsr3D-SD、Tsrr-SD、Tsrc-SD、Tsrl-SD及Tsr3D-diff、Tsrr-diff、Tsrcdiff均較對照組延長，由此可以發現CHF患者普遍存在左心室收縮運動不同步，與機械運動不同步并不存在必然的聯系，即使QRS時間≤120ms的CHF患者，左心室收縮運動也存在著一定程度的不同步[5]，分析其原因，正常QRS時間的CHF患者雖然左心室總電激動時間正常，但其左心室游離壁的電激動始于QRS波群終末部分。因此，該部分患者雖然體表心電圖上表現為QRS時間正常，但實際上仍然存在部分節段心肌電激動延遲，即“隱匿性電不同步”現象。另一方面，病態心肌各部分的電活動雖然可能處于同步狀態，但與正常心肌的電-機械耦聯不同，其電-機械偶聯間期可能大大超過60ms，即兩者間存在延遲偶聯。體表心電圖表現為正常時間的QRS波群，但延遲偶聯部分的心肌發生了機械運動不同步。由此可見QRS時間僅能反映心室電活動的同步性，而不能精確反映心室機械活動的同步性[6]。Tsr3D-SD、Tsrr-SD、Tsrc-SD、Tsrl-SD及 Tsr3D-diff、Tsrr-diff、Tsrc-diff與QRS時間有一定的相關性。之前認為QRS時間越長，心室不同步就越明顯，但是該指標比較籠統，不能詳細了解室壁運動不同步情況，3D-STI通過測量心室肌各個方向運動情況，可以全面、詳細地評價室壁運動。CHF1與CHF2組相比：CHF2組的不同步指標均較CHF1組延長，這與之前黃君紅等[7]的研究結果一致，可能是由于相對于QRS時間正常的CHF1組，QRS時間延長的CHF2組不但存在心肌自身的病變，同時伴隨著電生理傳導障礙，導致CHF2組的不同步指標進一步延長。

綜上所述，3D-STI能夠準確地評價CHF患者左心室收縮功能，并能評價左心室各節段、各方向的應變值，且對評價CHF患者左心室壁運動的同步性具有一定的臨床應用價值，操作簡單方便。但目前該技術也存在一定的局限性：幀頻較低，僅30幀/s左右，可能對大幅度快速運動的心肌遺漏追蹤。另外心力衰竭患者，左心室腔較大，心尖部圓鈍，實時3D-STI采集的圖像常常不能包繞整個心尖，可能導致對心尖部失追蹤。

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[2]王智芬,王星,李帥.三維斑點追蹤技術評價構型正常高血壓患者左心室心肌收縮功能的變化[J].中西醫結合心腦血管病雜志,2015,13(10): 1203-1206.

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Assessment of left ventricular systolic function and systolic asynchrony by three dimensional speckle-tracking imaging in patients with chronic heart failure

ZHOU Juan,ZHU Wenjun,XU Mingmin,et al.Department of Ultrasonography,Jiaxing First Hospiatal,Jiaxing 314000,China

Objective To assess the left ventricular(LV)function and the motion of left ventricular wall systolic asynchrony in patients with chronic heart failure(CHF)by ultrasound three dimensional speckle-tracking imaging(3D-STI). Methods Sixty one patients with CHF were divided into CHF1 group(QRS＜120ms,n=31)CHF2 group(QRS≥120ms,n=30),53 healthy subjects served as control group.LV 3D full volumetric real-time imaging in a completed cardiac cycle were acquired. The endomyocardial area,radial,circumferential,longitudinal of the peak strain in cardia (GAS,GRS,GCS,GLS)were measured;the time from the onset of QRS complexes to peak strain rate during systole was measured from the endomyocardial area,radial,circumferential,longitudinal of 16 segments in every cardia(Tsrs3d,Tsrsr,Tsrsc,Tsrsl)using ultrasonic 3D STI software.The standard deviation of all above parameters related to heart cycle(Tsrs3d,Tsrsr,Tsrsc,Tsrsl)was calculated (Tsrs3d-SD,Tsrsr-SD,Tsrsc-SD,Tsrsl-SD),and the maximal temporal difference (Tsrs3d-diff,Tsrsr-diff,Tsrsc-diff, Tsrsl-diff)of 16 segments was also calculated as indicators of asynchrony. Results Compared with the controls,the GAS, GRS,GCS,GLS were reduced in the CHF1 and CHF2 groups (all P＜0.01)and were correlated with LVEF(r=-0.857,0.758, -0.808,-0.823);the systolic asynchrony indexes(Tsas-SD,Tsrs-SD,Tscs-SD,Tsls-SD,Tsas-diff,Tsrs-diff,Tscs-diff and Tsls-diff)were significantly higher in the CHF groups(all P＜0.01),and were correlated with QRS(r=0.556,0.581,0.475,0.491, 0.559,0.570,0.360,0.570). Conclusion The LV function is damaged apparently and systolic asynchrony of LV commonly exists in patients with CHF.STI is a potentially useful tool to evaluate the systolic function and systolic asynchrony of the LV wall motion in patients with CHF.

Three dimensional speckle-tracking Heart failure Left ventricular function

2015-11-19）

（本文編輯：馬雯娜）

314000 嘉興市第一醫院超聲科

周娟，E-mail：sydzj126@sina.com