二維斑點追蹤成像與組織多普勒成像技術(shù)評價矽肺患者右心室收縮功能的早期變化

楊慧，曹怡，王燕，陶滿，曾萍，吳紅寧，李濱濱

(東南大學醫(yī)學院附屬南京市胸科醫(yī)院 醫(yī)學影像二科，江蘇 南京 210029)

?

·論 著·

二維斑點追蹤成像與組織多普勒成像技術(shù)評價矽肺患者右心室收縮功能的早期變化

楊慧，曹怡，王燕，陶滿，曾萍，吳紅寧，李濱濱

(東南大學醫(yī)學院附屬南京市胸科醫(yī)院 醫(yī)學影像二科，江蘇 南京 210029)

目的:應用二維斑點追蹤成像技術(shù)(2D- STI)與組織多普勒成像技術(shù)(TDI)評價矽肺患者右心室收縮功能的早期變化。方法:選取我院就診的矽肺患者34例(為矽肺組)以及性別、年齡相匹配的健康成人36例(為對照組)，均進行常規(guī)超聲心動圖檢查，獲得常規(guī)超聲右心參數(shù)；2D- STI獲得右心室游離壁及右心室室間隔面的基底段、中間段、心尖段收縮期縱向應變；TDI模式下分別應用組織追蹤成像技術(shù)(TTI)、脈沖組織多普勒技術(shù)(PW- TDI)及定量組織速度成像技術(shù)(QTVI)獲得右心室游離壁三尖瓣環(huán)收縮期位移(TAPSE)、Tei指數(shù)、右心室游離壁三尖瓣環(huán)收縮期峰值速度(TAPVs)。結(jié)果:(1) 常規(guī)超聲心動圖參數(shù)：與對照組比較，矽肺組右心腔內(nèi)徑、肺動脈收縮壓(PASP)、右室面積變化率(RVFAC)差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；(2) 2D- STI參數(shù)：矽肺組較對照組右心室游離壁與右心室室間隔面的基底段、中間段、心尖段收縮期縱向應變均減低(P<0.05)；(3) TDI參數(shù)：與對照組比較，矽肺組TAPSE、TAPVs降低，Tei指數(shù)升高(P<0.05)。結(jié)論:2D- STI與TDI可以成為評價矽肺患者右心室收縮功能早期變化的手段。

矽肺； 右心室收縮功能； 二維斑點追蹤成像技術(shù)； 組織多普勒成像技術(shù)

矽肺是一種常見的職業(yè)病，主要是由于患者長期暴露在含有二氧化硅的粉塵當中，形成肺部硅結(jié)節(jié)，引起肺部間質(zhì)纖維化。矽肺患者多伴有慢性缺氧，長期缺氧引起肺血管收縮及變形，從而導致肺循環(huán)阻力增加，影響右心收縮功能，最終引起肺源性心臟病、右心衰竭等[1]。因此正確、客觀評價矽肺患者的右心收縮功能對矽肺患者早期干預與治療具有重要的臨床意義。本研究應用二維斑點追蹤成像技術(shù)(two- dimensional speckle tracing imaging，2D- STI)與組織多普勒成像技術(shù)(tissue Doppler imaging，TDI)評價矽肺患者右心室收縮功能，擬為評價矽肺患者右心室收縮功能的早期變化提供更加客觀的手段。

1 資料與方法

1.1 對象與分組

選取2013年4月至2015年3月在我院住院的矽肺患者34例作為矽肺組，均為男性，年齡41～61歲，平均(53.3±5.8)歲。入選標準：符合國家《塵肺病診斷標準》(GBZ70- 2009)確診為矽肺，均為竇性心律，常規(guī)二維超聲心動圖未見明顯心臟結(jié)構(gòu)與功能的變化。排除標準：其他心腦血管疾病，其他肺部疾病如肺結(jié)核、支氣管擴張、哮喘、肺栓塞等。同時選取年齡、性別均匹配的健康成人36例作為對照組，均為男性，年齡40～67歲，平均(55.5±7.9)歲，經(jīng)體檢、X線胸片、心電圖及超聲心動圖等檢查排除全身性或系統(tǒng)性疾病。

1.2 儀器與方法

采用美國GE VIVID E9彩色多普勒超聲診斷儀，M5S探頭，探頭頻率為2～3.5 MHz。患者采取左側(cè)臥位，平靜呼吸，連接心電圖。常規(guī)超聲心動圖測量后采集心尖四腔觀二維灰階動態(tài)圖像；在心尖四腔切面TDI模式(幀頻≥100幀·s-1)下獲取心尖四腔觀組織多普勒動態(tài)圖像。選取連續(xù)清晰、圖像標準化的3個心動周期圖像存盤，以備GE Echo PAC超聲工作站后期處理。

1.2.1 常規(guī)超聲指標 二維超聲心動圖測量標準心尖四腔切面獲得右心房收縮末期內(nèi)徑(RADs)、右心室舒張末期內(nèi)徑(RVDd)、大動脈短軸切面測量主肺動脈內(nèi)徑(MPA)；依據(jù)肺動脈收縮壓(PASP)=三尖瓣反流壓+右房壓估測肺動脈收縮壓；測量右心室舒張末期面積與右心室收縮末期面積，計算右心室面積變化率(RVFAC)=(右心室舒張末期面積-右心室收縮末期面積)/右心室舒張末期面積。

1.2.2 二維應變參數(shù)指標 從Echo PAC超聲工作站中選取連續(xù)3個心動周期的心尖四腔二維灰階動態(tài)圖像進行分析。當右心室收縮末期心內(nèi)膜顯示最清晰時手動勾畫右心室心內(nèi)膜面，軟件自動生成感興趣區(qū)域，運行程序后，軟件將右心室分為右心室游離壁基底段(basFW)、中間段(midFW)、心尖段(apiFW)和右心室室間隔面基底段(basIVS)、中間段(midIVS)、心尖段(apiIVS)6個節(jié)段，生成相對應的收縮期縱向應變(S)。見圖1。

1.2.3 TDI參數(shù)指標 在心尖四腔切面上采用TDI模式，應用組織追蹤成像技術(shù)(tissue tracing imaging，TTI)，于右心室游離壁三尖瓣環(huán)處取樣標記，獲得右心室游離壁三尖瓣環(huán)收縮期位移(tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE)，見圖2。應用脈沖組織多普勒技術(shù)(pulsed wave tissue dopplerimaging，PW- TDI)獲得右心室三尖瓣前葉瓣環(huán)組織運動圖像，分別獲得收縮期Sa波、舒張早期Ea波、舒張晚期Aa波。

圖1 右室壁相應節(jié)段收縮期縱向應變

測得Aa波終末至下一個心動周期Ea波起始間期的時間a，a代表ICT+IRT+ET，測得Sa波起止時間b代表ET，則a- b=ICT+IRT；Tei指數(shù)=(ICT+IRT)/ET，即右室Tei指數(shù)=(a- b)/b，見圖3。應用定量組織速度成像技術(shù)(quantitative tissue velocity imaging，QTVI)，于右心室游離壁三尖瓣環(huán)處取樣標記，獲得右心室游離壁三尖瓣環(huán)收縮期峰值速度(tricuspid annular peak systolic velocity，TAPVs)，見圖4。

圖2 右室游離壁TAPSE的獲取

圖3 右室Tei指數(shù)計算數(shù)據(jù)的獲取

圖4 右室游離壁TAPVs的獲取

1.3 統(tǒng)計學處理

應用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析，計量資料以均數(shù)±標準差表示，組間比較用t檢驗，P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組基本資料與常規(guī)超聲參數(shù)比較

矽肺組體表面積(BMI)、右心房收縮末期內(nèi)徑(RADs)、右心室舒張末期內(nèi)徑(RVDd)、主肺動脈內(nèi)徑(MPA)、肺動脈收縮壓(PASP)、右心室面積變化率(RVFAC)與對照組比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1。

2.2 兩組二維應變參數(shù)比較

矽肺組右心室游離壁及右心室室間隔面各節(jié)段收縮期應變(S)較對照組減低，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。見表2。

2.3 TDI參數(shù)比較

矽肺組較之對照組TASPE、TAPVs降低，Tei指數(shù)升高，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表3。

3 討 論

矽肺是一種對人體健康危害極大的職業(yè)病。它可以引起呼吸障礙，甚至引起右心室收縮功能障礙。探討矽肺患者右心室收縮功能的早期變化是本研究的重點。一直以來右心室因其不規(guī)則形狀以及心內(nèi)膜不易描記等特點導致常規(guī)超聲心動圖對其評價較困難，故需要尋找到更加適合評價右心室收縮功能的方法。STI以其低廉、便捷、無創(chuàng)等優(yōu)點，成為評價右心功能的新方法[2]；而且有研究更加提出將2D- STI中的應變及應變率作為評價右心功能早期變化的敏感指標[3]。右心室收縮功能主要是依靠右心室長軸方向上的縱向運動完成的，因此將右心室縱向應變作為評價右心室收縮功能的指標，可對右心室功能進行量化評估[4]。

表1 兩組右心結(jié)構(gòu)及肺動脈等相關(guān)參數(shù)比較

組 別年齡/歲BMI/kg·m-2RADs/mmRVDd/mmMPA/mmPASP/mmHgRVFAC矽肺組53．3±5．822．6±2．530．1±1．930．2±2．121．1±1．623．3±2．40．36±0．05對照組55．5±7．921．8±2．329．3±1．729．5±1．320．1±1．322．7±2．10．37±0．03

表2 兩組右心室各節(jié)段收縮期縱向應變比較 %

a 與對照組比較，P<0.01

表3 兩組右心室TDI參數(shù)比較

組 別TAPSE/mmTei指數(shù)TAPVs/cm·s-2矽肺組17．8±3．3a0．57±0．07a9．8±0．9a對照組20．7±1．30．38±0．0410．8±1．2

a 與對照組比較，P<0.01

國外有研究指出，右心的測量對心肺疾病患者有著重要的臨床價值。右心房、室內(nèi)徑隨著前后負荷的增加而增大[5]。RVFAC用來衡量右心室面積變化，美國超聲心動圖協(xié)會(ASE)就指出，RVFAC<0.35時提示右心室收縮功能下降。本研究中矽肺組常規(guī)超聲心動圖參數(shù)較對照組差異無統(tǒng)計學意義，說明常規(guī)超聲心動圖并不能監(jiān)測矽肺患者右心室收縮功能早期變化。而有文章提出，2D- STI可識別心肌斑點，逐幀追蹤心肌運動軌跡形成感興趣區(qū)域，計算感興趣區(qū)域心肌單位時間內(nèi)發(fā)生形變的能力即應變，它受負荷影響較小，排除了心臟整體及局部對心臟的牽拉作用，可以更加客觀地評價心肌的運動以及心室的功能[6- 7]。本研究中，矽肺組患者右心室游離壁與右心室室間隔面基底段、中間段、心尖段縱向應變較對照組均有所減低，考慮矽肺患者由于硅結(jié)節(jié)形成及肺間質(zhì)纖維化，導致肺阻力增加，引起右心室后負荷的增加，收縮功能受限。常規(guī)二維超聲未發(fā)現(xiàn)矽肺患者右心室結(jié)構(gòu)與功能異常，但2D- STI檢測出矽肺患者右心室心肌收縮期縱向應變值減低，考慮2D- STI可以早于常規(guī)超聲發(fā)現(xiàn)矽肺患者右心室心肌功能受損，提示矽肺患者在右室形態(tài)尚未出現(xiàn)改變時已存在右心室收縮功能減退的可能。

TDI依賴多普勒效應反映心肌的位移與房室環(huán)的運動，克服了以往目測室壁運動的主觀性，不受心臟前后負荷的影響，已經(jīng)逐步被用于評價右心收縮功能[8]。TDI包括TTI、PW- TDI、QTVI等。TASPE是基于TTI用來評價右心室局部收縮功能的參數(shù)之一，它指三尖瓣環(huán)游離壁在右心長軸上收縮期向心尖部的運動，反映了右心室的縱向收縮能力，與常規(guī)超聲心動圖相比，其無需識別心室內(nèi)膜及右心室的不規(guī)則心腔。Tei指數(shù)是心肌做功指數(shù)，與常規(guī)超聲心動圖相比，不受右心室形態(tài)及心室前后負荷影響，評價右心功能具有優(yōu)勢[9]。TAPVs是運用QTVI技術(shù)獲得的，通過定量測定右心室三尖瓣環(huán)游離壁心肌的運動速度，從而評價心肌的收縮與舒張功能[10]。ASE已將TASPE、Tei、TAPVs等指數(shù)均列為評價右心功能的指標，TASPE、TAPVs作為評價右室收縮功能的簡便指標[11- 12]。本研究中，矽肺組患者與對照組相比，TASPE降低，Tei指數(shù)升高，TAPVs降低，可能與矽肺患者慢性缺氧，肺血管重塑，肺阻力增加及右心室后負荷增加，右心功能減低，右心室游離壁運動減弱有關(guān)，導致TASPE、TAPVs降低，等容舒張時間與等容收縮時間延長，射血時間縮短，Tei指數(shù)升高。

從本研究中可以了解到，當矽肺對右心室收縮功能的影響處于較早期，心臟構(gòu)型未發(fā)生明顯改變時，常規(guī)超聲心動圖是很難檢測出右心室收縮功能早期改變，但2D- STI與TDI可以定量、客觀、全面、評價右心室收縮功能的早期變化，為監(jiān)測矽肺患者右心室收縮功能損害提供更多的手段，具有臨床參考價值。研究中，筆者也意識到STI對圖像完整性與清晰度要求較高[13]；TDI具有角度依賴性，且受到呼吸運動的影響[6]。因此，綜上所述，應用2D- STI與TDI共同評價矽肺患者右心室收縮功能的早期變化可能更加客觀與可靠。

[1] 孫振文.中西醫(yī)結(jié)合治療矽肺合并肺源性心臟病和心力衰竭的療效觀察[J].職業(yè)與健康,2012(24):3065- 3066．

[2] CAMELI M,LISI M，RIGHINI F M，et al.Speckle tracking echocardiography as a new technique to evaluate right ventricular function in patients with left ventricular assist device therapy[J].J Heart & Lung Transplantation，2013,32(4):424- 430．

[3] SEVIMLI S，GUNDOGDU F，AKSAKAL E，et al.Right ventricular strain and strain rate properties in patients with right ventricular myocardial infarction[J].Echocardiography，2007,24(7):732- 738．

[4] CARLSSON M，UGANDER M，HEIBERG E，et al.The quantitative relationship between longitudinal and radial function in left，right，and total heart pumping in humans[J].Am J Physiology，2007,293(1):H636- 644．

[5] HADDAD F，DOYLE R，MURPHY D J，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．

[6] 劉敏.右心功能超聲評估進展[J].心血管病學進展,2013,34(4):540- 543．

[7] 吳紅寧，曹怡，王燕，等.應用二維斑點追蹤技術(shù)評價左室心肌節(jié)段應變的可靠性[J].現(xiàn)代醫(yī)學，2014，42(2):117- 121．

[8] 田莊，方理剛，方全.超聲心動圖評價右心室功能的價值[J].心血管病學進展，2007(3):412- 415．

[9] 孫軼，許迪，陸鳳翔，等.組織多普勒成像測量Tei指數(shù)評價右心功能不全[J].東南大學學報：醫(yī)學版，2008，27(1):17- 19．

[10] 曹怡，楊慧，王燕，等.定量組織速度成像及組織追蹤成像評價矽肺患者右心室收縮功能變化[J].中國臨床醫(yī)學，2014(5):572- 574．

[11] KONG D，SHU X，PAN C，et al.Evaluation of right ventricular regional volume and systolic function in patients with pulmonary arterial hypertension using three- dimensional echocardiography[J].Echocardiography，2012,29(6):706- 712．

[12] GRAPSA J，O’REGAN D P，PAVLOPOULOS H，et al.Right ventricular remodelling in pulmonary arterial hypertension with three- dimensional echocardiography:comparison with cardiac magnetic resonance imaging[J].Eur J Echocardiogr，2010,11(1):64- 73．

[13] 覃小娟，謝明星，呂清，等.超聲三維斑點追蹤成像技術(shù)評價慢性心力衰竭患者左心室整體應變的初步研究[J].中華醫(yī)學超聲雜志：電子版，2010,7(8):1332- 1337．

Evaluation of the early changes of right ventricular contractile function in silicosis patients by using two- dimensional speckle tracing imaging and tissue Doppler imaging

YANG Hui，CAO Yi，WANG Yan，TAO Man，ZENG Ping，WU Hong- ning，LI Bin- bin

(The Second Department of Radiology，Nanjing Chest Hospital Affiliated to MedicalCollegeofSoutheastUniversity，Nanjing210029，China)

Objective： To assess the early changes of right ventricular contractile function in silicosis patients using 2D- STI and TDI. Methods: Thirty- four silicosis patients were enrolled in silicosis group(group S) and 36 age- and gender- matched healthy adults were recruited as control group(group C) in this study. After admission both groups were subjected to conventional ultrasound cardiogram(UCG) to get regular right ventricle parameters and then using 2D- STI to obtain systolic longitudinal strains in basal segment， middle segment and apex segment from both right ventricular free wall and right ventricular septum， respectively. Subsequently， we utilized TTI(tissue tracing imaging)，PW- TDI(pulsed wave tissue Doppler imaging) and QTVI (quantitative tissue velocity imaging) to respectively acquire TAPSE (tricuspid annular plane systolic excursion)， Tei Index and TAPVs (tricuspid annular peak systolic velocity) in TDI mode. Results:(1) For conventional UCG parameters: compared with group C， no statistically significant differences in right heart diameter， PASP and RVFAC were observed(P>0.05);(2) For 2D- STI parameters: strain S in basal segment， middle segment and apex segment from both right ventricular free wall and right ventricular septum declined in group S(P<0.05);(3) For TDI parameters: in comparison with group C， a dropping in TAPSE and TAPVs and a climbing in Tei Index were detected in group S. Conclusion: In clinical practice 2D- STI and TDI can be utilized as a useful tool for evaluating the early changes of right ventricular contractile function in silicosis patients．

silicosis patients; right ventricular contractile function; two- dimensional speckle tracing imaging; tissue Doppler imaging

2016- 01- 25

2016- 03- 05

楊慧(1984-)，女，江蘇南京人，住院醫(yī)師。E- mail：269385616@qq.com

曹怡 E- mail：4783049@qq.com

楊慧，曹怡，王燕，等.二維斑點追蹤成像與組織多普勒成像技術(shù)評價矽肺患者右心室收縮功能的早期變化[J].東南大學學報：醫(yī)學版，2016，35(4)：555- 559．

R135.2; R445

A

1671- 6264(2016)04- 0555- 05

10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.04.019