三維斑點追蹤成像技術評估右心雙腔間隔起搏對左心室功能的影響

孟慶國，徐 蕓，吳志霞，王斯佳，周 婕，尹立雪*，郭智宇(1.四川省醫學科學院 四川省人民醫院心血管超聲及心功能科，四川 成都 610072；2.超聲心臟電生理學與生物力學四川省重點實驗室，四川 成都 610072；.通用電氣心血管超聲臨床教育部，四川 成都 60071)

如何為植入起搏器患者提供最佳的房室激動順序和最為接近生理的心室間激動是當前亟待解決的問題，主動螺旋電極的出現使之成為可能。右心雙腔間隔起搏較接近希氏束，產生的電激動順序、室內和室間的激動較接近生理狀態，可減少功能及血流動力學的不良影響[1-2]。心臟解剖結構和心肌纖維排列復雜，采用三維超聲能較二維超聲更客觀、準確地評估左心室整體功能。本研究采用三維斑點追蹤成像(3D speckle tracking imaging， 3D-STI)分析右心雙腔間隔起搏患者左心室總體應變、總體扭轉和擰轉等心肌力學參數的變化及三者間的關系，評估該起搏模式對左心室整體功能的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2016年1—9月于我院心內科接受房室全能型心臟起搏器(DDD心臟起搏器)植入的42例患者(起搏器組)，男17例，女25例，年齡52～80歲，平均(68.8±11.0)歲，包括病竇綜合征12例、Ⅲ度房室傳導阻滯30例，起搏器植入時間為2013年1—8月。入組標準：超聲證實為右心室間隔起搏；術前左心室收縮功能正常；排除高血壓、瓣膜性疾病、腎臟疾病及心肌病等。選取同期生化檢查、ECG和心臟超聲檢查均未見異常的37名志愿者為對照組，男17名，女20名，年齡51～75歲，平均(62.3±9.5)歲。

1.2 儀器與方法 采用GE Vivid E9超聲診斷儀，M5S探頭，頻率1.5～4.6 MHz；三維4V探頭，頻率1.5～4.0 MHz，圖像分析采用EchoPAC工作站。囑受檢者左側臥，連接同步心電圖。常規超聲采用M5S探頭，采集左心室連續3個心動周期的二維灰階動態圖；切換至4V探頭，獲取標準心尖四腔切面，囑受檢者屏氣，啟動“三維”模式，待圖像清晰后存儲圖像，確保左心室內外膜在超聲波扇區內，調節幀頻>心率的60%。

1.3 圖像分析 將圖像導入EchoPAC工作站，測量常規心功能和左心室舒張功能參數。常規心功能參數包括左心室射血分數(left ventricular ejection fraction, LVEF)、左心室收縮末期容積(end-systolic volume, ESV)、左心室舒張末期容積(end-diastolic volume， EDV)、每搏輸出量(stroke volume, SV)和心指數(cardiac index, CI)；左心室舒張功能參數包括左心房內徑、左心室舒張末期內徑(left ventricular end-diastolic diameter, LVEDD)、左心室舒張末期后壁厚度(left ventricular posterior wall diameter, LVPWD)、室間隔厚度(interventricular septal thickness, IVS)、二尖瓣口前向血流頻譜E峰速度(E)及二尖瓣瓣環組織多普勒舒張早期速度(e')，并計算E/e'值。

選擇三維全容積動態圖像并進入4D Auto LVQ模式，在心尖四腔切面上于二尖瓣環連線兩邊內膜面及心尖頂點內膜面各標記一點，自動勾畫左心腔內膜并調整，使其追蹤各切面心室壁運動；點擊“4D Strain results”鍵，獲取左心室三維應變參數，并以彩色編碼的“牛眼圖”來表示，存儲并記錄相應參數，獲得左心室整體長軸應變(global longitudinal strain, GLS)、周向應變(global circumferential strain, GCS)、徑向應變(global radial strain, GRS)、面積應變(global area strain, GAS)、左心室總體擰轉(global twist, GTw；收縮期心尖短軸平面與心底短軸平面心肌旋轉的差，單位°)和左心室整體扭轉(global torsion, GTs；以左心室長軸為中心，從心底至心尖旋轉角度的梯度，單位°/cm)。

1.4 統計學分析 采用SPSS 16.0統計分析軟件。計量資料以±s表示。采用獨立樣本t檢驗比較2組間三維應變參數的差異，以Pearson相關分析評價GTw、GTs與GLS、GCS、GAS及GRS的相關性。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

起搏器組與對照組性別差異無統計學意義(χ2=1.532，P=0.174)，起搏器組年齡大于對照組(t=-2.377，P=0.027)。

2.1 常規心功能及參數比較 起搏器組ESV高于對照組，其余參數2組間差異均無統計學意義(P均>0.05)，見表1。

2.2 左心室舒張功能參數比較 起搏器組左心房內徑、LVEDD及E/e'均高于對照組，E及e'均低于對照組(P均<0.05)，2組間LVPWD及IVS差異無統計學意義(P均>0.05，表2)。

2.3 三維應變參數比較 起搏器組左心室GLS、GCS、GAS、GRS及GTs均低于對照組(P均<0.05)，2組間GTw差異無統計學意義(P=0.225)，見表3、圖1、2。

2.4 相關性分析

2.4.1 起搏器組 GTw與GLS(r=-0.10，P=0.570)、GCS(r=-0.29，P=0.061)、GAS(r=-0.19，P=0.221)及GRS(r=-0.22，P=0.153)均無相關；GTs與GLS(r=-0.04，P=0.817)、GCS(r=-0.04，P=0.803)、GAS(r=-0.01，P=0.944)及GRS(r=-0.03，P=0.870)均無相關。

2.4.2 對照組 GTs與GCS和GRS呈正相關(r=0.45、0.40，P=0.020、0.042)，與GAS、GLS無相關(r=-0.05、0.100，P=0.808、0.633)；GTw與GLS(r=-0.27，P=0.174)、GCS(r=-0.23，P=0.249)、GAS(r=-0.26，P=0.195)及GRS(r=-0.19，P=0.353)均無相關。

3 討論

正常心臟工作不僅需規律的房室順序激動，還需左、右心室快速同步。研究[3]表明，左心室收縮失同步與心室擴大、心室收縮及舒張功能減退有關，是心臟不良事件發生的獨立危險因素。本課題組既往動物實驗研究[4-5]表明，不同起搏方式均可引起比格犬左心室功能減低。右心室間隔起搏由于較接近生理性激動而被臨床所認可[6]，其對左心室功能的影響是目前研究熱點[7-9]。心肌纖維排列的三維立體結構較復雜，致評價其功能準確性的難度增加。采用三維超聲應變技術能實時、客觀、準確地獲得同一個心動周期內心肌在三維立體空間的整體應變及整體扭轉、擰轉等力學參數。

本研究中，2組LVEF差異無統計學意義，但起搏器組左心室GLS、GCS、GAS、GRS及GTs均較對照組明顯減低，提示LVEF未能完全反映起搏器植入后左心室功能的真實情況。三維應變能準確反映心肌的生物力學特征，是評估左心室功能的可靠指標[5]，可更早、更客觀真實地評價左心室功能受損情況[10]。Torrent-Guasp等[11]認為可用螺旋排列心肌帶表示心室肌纖維的空間結構，全部心肌帶在縱向、徑向及環向的規律、協調運動產生左心室的收縮期扭轉和舒張期解旋運動，在左心室射血和充盈過程中發揮著重要作用。協調一致的左心室扭轉可使左心室跨壁的纖維應變梯度和氧耗量最小化，扭轉是左心室有效收縮和舒張的重要因素之一。GTs運動能直觀反映左心室機械收縮的同步性[12]。汪詠蒔等[12]發現，起搏誘發心功能衰竭時，左心室扭轉功能明顯減低。間隔起搏更符合正常生理性傳導順序，可最大程度地使心室肌細胞順序收縮，相比右室心尖起搏，具有改善心室內及心室間電-機械活動同步性的優勢[13]。左心室心肌纖維走向不同，決定其功能相異。環形中層心肌舒縮可引起心臟在徑向和周向改變[14]。本研究中右心雙腔間隔起搏導致左心室GCS、GRS及GTs減低，同時GTs與GCS、GRS失關聯，原因可能在于只存在于室間隔及左心室呈環形排列的中層心肌因起搏刺激而引起收縮運動異常，并致心肌帶螺旋結構正常舒張、收縮運動過程改變，從而導致左心室心肌正常功能改變[15-16]。

表1 2組常規心功能參數比較(±s)

表1 2組常規心功能參數比較(±s)

組別LVEF(%)ESV(ml)EDV(ml)SV(ml)CI[L/(min·m2)] 起搏器組55．93±9．3632．17±11．5572．39±19．7940．02±12．602．63±0．84 對照組56．97±18．4724．91±6．1166．39±12．1641．56±8．112．94±0．58 t值0．310-2．817-1．3300．5461．610 P值0．7570．0060．1880．5870．112

表2 2組左心室舒張功能參數比較(±s)

表2 2組左心室舒張功能參數比較(±s)

組別左心房內徑(mm)LVEDD(mm)LVPWD(mm)IVS(mm)E(m/s)e＇(m/s)E/e＇ 起搏器組36．39±5．2345．23±3．739．02±0．838．94±0．970．64±0．180．08±0．039．28±0．67 對照組29．18±2．6140．76±4．268．92±0．718．75±0．820．76±0．130．12±0．025．84±0．86 t值-10．064-6．024-0．737-1．1834．16021．247-11．5 P值<0．001<0．0010．4630．239<0．001<0．001<0．001

表3 2組左心室三維應變參數比較(±s)

表3 2組左心室三維應變參數比較(±s)

組別GLS(%)GCS(%)GRS(%)GAS(%)GTw(°)GTs(°/cm) 起搏器組3．44±0．673．46±0．6811．81±2．314．38±0．860．08±0．030．09±0．07 對照組3．89±0．603．95±0．4814．24±2．195．82±0．890．08±0．040．13±0．12 t值3．3853．0692．8144．4181．2283．039 P值<0．001<0．0010．006<0．0010．2250．003

圖1對照組，女，64歲，三維斑點追蹤成像 A.全容積圖像； B.GLS； C.GCS； D.GAS； E.GRS； F.GTs； G.GTw圖2起搏器組，患者女，68歲，Ⅲ度房室傳導阻滯，三維斑點追蹤成像 A.全容積圖像； B.GLS； C.GCS； D.GAS； E.GRS； F.GTs； G.GTw

既往研究[6，13]表明，左心室舒張功能損害與其失同步化程度密切相關。理論上，右心室間隔起搏被認為更接近生理狀態起搏，但實際效果并非如此[17]。本研究中起搏器組左心房內徑、LVEDD及E/e'均高于對照組，而E及e'均低于對照組(P均<0.05)，提示起搏導致左心室心肌激動順序異常、心肌收縮和舒張活動不均一，使心室舒張過程延長，從而導致舒張功能受損。

本研究的局限性：入選患者植入起搏器時間長短不一，結果可能存在偏倚；右心室間隔起搏器位置的高低不同、患者透聲條件和二維圖像質量可能會影響研究結果，將在今后進一步完善。