實時三維超聲心動圖對老年心房顫動病人診斷的研究進展

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心房顫動是臨床上常見的心臟節律異常，心房顫動病人由于其心房快速和不規則跳動，導致嚴重心房電活動紊亂。心房顫動發病率隨著年齡增長逐漸升高。據統計，歐洲和北美成人心房顫動發病率為2%～3%，且心房顫動病人發病率與年齡增加顯著相關，60～70歲發病率為4%，80歲及以上發病率高達14%[1]。高血壓和心臟瓣膜病是導致心房顫動的常見因素，二尖瓣狹窄、二尖瓣反流、左心房擴大、心力衰竭等疾病在一定程度上影響心房顫動的發病率及死亡率[2]。

心房顫動的常規檢查顯得尤為重要，常規檢查一般可確定心律失常的原因和分類。心房顫動的常規治療包括控制心房顫動時的心室率、抗凝血及抗血栓等。近年來，線性消融轉變維持心房顫動的機制[3]和消除心房顫動的始動觸發因子[4]成為根治心房顫動的基本原理。因此，研究心房顫動與心房結構影像學的改變、血流變化，對了解心房顫動的心臟和大血管重構、二尖瓣狹窄和反流、心房顫動的射頻消融治療及消融后并發癥的觀察和隨訪具有重要臨床意義。

一般情況下，超聲心動圖可作為一種無創的影像手段可診斷心房顫動及監測病人手術過程中的變化。這種基于超聲掃描可輔助確定心臟瓣膜性疾病(這可能大大增加中風的風險)、左右心房大小(可能成為永久性心房顫動)、左心室大小和功能、峰右室壓(肺動脈高壓)、左心房血栓的存在(低靈敏度)、左心室肥厚和心包疾病存在。若心房顫動初期發現左心房和右心房顯著增大，心房顫動持續時間可能更長[5]。傳統二維超聲心動圖僅能顯示單個時間的單個切面，不能對心房進行整體診斷，雖然其他影像手段可提供3D圖像，如CT和MRI，但不能在手術中進行實時檢查，均具有一定的局限性[6]。經胸實時三維超聲心動圖(real-time three-dimensional transthoracic echocardiography，RT-3D-TTE)可通過探頭和軟件進行三維重建并自動測量，實時顯示心臟的立體解剖結構，但經常由于病人體位、肥胖等因素可對三維圖像顯示產生影響。隨著超聲技術的發展和軟件技術的革新，經食管實時三維超聲心動圖(real-time three-dimensional transesophageal echocardiography，RT-3D-TEE)技術克服傳統超聲心動圖的局限性，RT-3D-TEE利用動態信息，結合空間特征提取，在臨床中定性和定量心臟解剖和功能。目前在老年心房顫動病人心臟的診療與分析中發揮重要作用。

1 RT-3D-TEE技術

1.1 RT-3D-TEE技術的發展簡史 1961年Greenwood和Baum首次提出三維超聲成像的概念。1974年Dekker等采用經胸超聲心動圖獲取病人的心臟三維結構信息。1976年第一代經食管超聲心動圖誕生，但由于探頭太大導致病人不適應[7]。隨著心臟多普勒和雙平面-分階段和多相陣列換能器技術更新，第一代經食管三維超聲心動圖于1994年Roelandt等[8]應用多平面旋轉掃查法對心臟二尖瓣進行動態三維圖像重建的研究。2002年Philips公司研發出高分辨實時動態三維超聲心動圖。2007年開發出能在術中進行成像的TEE探頭[9]，隨著計算機發展，目前RT-3D-TEE技術已廣泛用于復雜的心臟結構和功能的定量分析中，為心房顫動等心臟疾病的診斷和治療提供幫助。

1.2 RT-3D-TEE技術特點及成像原理 RT-3D-TEE

的探頭和2D-TE相似，長、寬、高分別為1.5 cm×4.5 cm×1.0 cm，橫截面積為10 mm×14 mm，采用新的傳感器技術和2 500多矩形陣元。探頭采集信號通過專用的3D圖像采集軟件連接到超聲心動圖儀。這使得常用的模式(M-mode，脈沖和連續波多普勒、彩色多普勒、2D圖像)和3D特定的多種成像模式得到運用[10]。RT-3D-TEE能進行快速掃描，因此可實時發射和接收三維圖像數據，完成動態顯示心臟的三維解剖結構。

1.3 RT-3D-TEE 技術的主要成像模式

1.3.1 實時窄角三維成像模式(Live 3D) 可在10～26 Hz幀率下進行實時窄角度(30°×60°)掃描，此種方法常用于感興趣區域距離超聲波束較遠時進行可視化立體成像，具有較高的時間和空間分辨率，可實時清晰成像、圖像立體直觀[11]。

1.3.2 全容積三維成像模式(Full Volume) 以30 Hz～40 Hz幀率下進行廣角角度聲束掃描。這種方法相對實時模式，橫向分辨率較低，但在時間分辨率上更高，此種方法具有相對適中的時間和空間分辨率，采集的心臟結構等數據信息可離線處理[11]。

1.3.3 實時三維放大成像模式(3D Zoom) 以低幀率(<10 Hz)和時間分辨率生成金字塔形聲束并可在3個軸上對圖像進行旋轉，從每個角度去診斷分析。常用于研究和觀察超聲波束附近的結構(即二尖瓣、房間隔)[11]。

1.3.4 實時三維彩色多普勒成像模式(3D Color Doppler) 連續選取心動周期圖像，可立體顯示瓣膜反流情況、反流部位等[11]。

2 RT-3D-TEE技術在老年心房顫動病人中的臨床應用

1995年Aronow等[12]分析1 699例老年心房顫動病人的超聲心動圖發現，伴有二尖瓣或主動脈瓣鈣化、狹窄或反流，左房擴大、左室肥厚及左室收縮功能不全的老年病人，其中任一心臟結構功能指標異常均為老年心房顫動發病的獨立危險因素。隨著科學技術發展，超聲心動圖從二維斷層圖像信息到三維實時動態立體解剖結構及系統軟件的進步，使得RT-3D-TEE定量評價心房顫動病人的心臟形態及功能，其動態實時和定性定量分析等優勢已得到證實，且廣泛應用于臨床。

2.1 RT-3D-TEE診斷心房顫動病人左心耳血栓的研究 老年心房顫動病人左心耳血栓是相對較常見的。RT-3D-TE可獲得較清晰的心房、心室及心耳結構，從而對房間隔、室間隔缺損及左心耳內結構進行定性、定量地診斷[13-14]。有研究應用三維超聲成像對左心耳復雜的解剖結構進行成像，表示RT-3D-TEE能重建左心耳復雜的內部結構，RT-3D-TEE成像發現左心耳內部與解剖結構具有較強的一致性[15]。張芳等[16]對心房顫動病人分別采用兩種不同方式，即TEE和TTE檢查心房自發顯影，證實TEE較TTE對血栓前狀態有較強的敏感性。

2.2 RT-3D-TEE評價心房顫動病人左心耳容積和功能的研究 心房顫動是系統性血栓形成和心力衰竭的高危因素[17]。有研究發現，心房顫動時左心房和左心耳內常可見血流的自發性顯影，臨床表現嚴重時導致血栓形成[18]。目前對心房顫動過程病人左心耳容積和功能的變化目前并不太了解。RT-3D-TEE可應用任何角度、任何平面切割圖像，克服傳統2D心動圖的局限，可對左心耳進行整體的實時檢查，以判斷左心耳容積、功能與血栓形成之間關系。

從RT-3D-TEE觀察發現，左心耳開口形態舒張末期時呈圓形，收縮末期多為橢圓形。金惠紅[19]研究發現，隨著心房顫動病人年齡增大，左心耳收縮功能越來越弱，進而發現心房顫動可能與左心耳容積和功能的變化有關。RT-3D-TEE可實時并完整評估左心耳容積和功能，定量研究心房顫動病人的左心耳容積和功能及左心耳開口面積和直徑，對心房顫動病人早期診斷、病情評估和治療方案的選擇具有重要指導作用[20-21]。

2.3 RT-3D-TEE評價心房顫動病人二尖瓣結構和功能的研究 隨著醫療影像技術不斷進步，RT-3D-TEE可實時顯示二尖瓣立體解剖結構和功能，其可得到二尖瓣小葉數量、厚度、鈣化程度等任何相關的異常信息，可評估心腔壓力、二尖瓣狹窄嚴重程度，定量評價二尖瓣瓣環及瓣葉形態及功能，提供重要臨床診斷價值[22-23]。目前，RT-3D-TEE技術在二尖瓣的臨床應用較廣泛，包括術前對狹窄瓣口面積的測量，經皮二尖瓣球囊成形術中的應用，在二尖瓣反流中的應用，術前對二尖瓣病變部位的解剖定位等。有研究表明，RT-3D-TEE可對手術前后心臟瓣膜的結構進行量化[24]，采用多維重建技術(multiplanar reformatting，MPR)對正交截面進行精確分割，從而得到準確的二尖瓣線性信息，該技術廣泛應用于臨床上對術中二尖瓣的結構和功能評估[25]。

2.4 RT-3D-TEE對心房顫動病人肺靜脈結構的改變和分析 有研究發現，心房顫動與左心房增大關系緊密[26]，心房結構變化同時肺靜脈內心房組織受到影響，從而可能導致肺靜脈擴張。隨著心房容積增加，肺靜脈口可能受到牽拉作用使心房顫動病人肺靜脈直徑增大。心房顫動病人肺靜脈增寬，左心房前后徑、左房面積與左心房顫動病人心房容積顯著高于竇性心律組。肺靜脈與左心房相關性分析表明，肺靜脈直徑與左心房直徑密切相關。經食管超聲心動圖檢測肺靜脈時，聲束掃描距離遠，信噪比高，且圖像清晰。因此，持續性、永久性心房顫動病人應積極主動找對病因，對癥治療。早期心房顫動轉為竇性心律可能有助于減少肺靜脈擴張程度，從而減少肺靜脈源性心房顫動的觸發與維持。

2.5 RT-3D-TEE評價心房顫動病人射頻消融術后心房大小和機械功能變化 導管射頻消融術(radiofrequency catheter ablation，RFCA)是目前治療心房顫動的標準治療方案[27]，并取得良好療效。手術過程中，RT-3D-TEE可用于射頻消融術的定位作用，進行房間隔穿刺冠狀靜脈竇(coronary sinus，CS)電極放置到特定位置。在手術過程中，肺靜脈及冠狀靜脈竇的定位相當重要。手術前后RT-3D-TEE為心房顫動病人的射頻消融治療、判斷預后等方面提供重要臨床信息。RT-3D-TEE可評價陣發性心房顫動病人射頻消融術后左右心房大小和機械功能的變化。

楊倩等[28]通過右房收縮末期容積、右房射血分數、左房收縮末期容積及面積等三維信息研究發現，實時超聲三維心動圖可用于評價陣發性心房顫動病人射頻消融術后右房大小和機械功能，心房顫動病人射頻消融術后左房明顯縮小，而右房大小及機械功能均無明顯改變。韓紅等[29]運用RT-3D-TEE全容積三維成像模式，應用Qlab軟件定量分析，定量得到左心房最大容積(LAVmax)、左心房收縮期前容積(LAVp)及左心房最小容積(LAVmin)及左心房功能指數(LAFI)等指標信息發現，LAFI在射頻導管消融術后3 d開始降低，在術后1個月、3個月、6個月穩步上升(P<0.05)，其可準確反映心房顫動病人射頻導管消融術后左心房功能由短暫減低到逐漸好轉的變化過程。因此，LAFI可準確反映左心房功能，為臨床評價心房顫動病人在射頻導管消融術后左心房功能恢復情況提供有價值的信息。

目前，RT-3D-TEE可實現無創、快速、準確地評價左房收縮功能。定量分析左房容積在評價左房功能時是必要信息，同時也是評價射頻消融療效的準確指標之一。

3 小 結

目前RT-3D-TEE 技術有較大發展空間，在時間及空間分辨率，三維成像角度，探查盲區等方面有待進一步改善。此外，經食管超聲心動圖檢查操作時，受檢者除有惡心、嘔吐、黏膜出血等輕微不良反應外，較少發生其他嚴重并發癥，偶有嚴重心律失常或死亡發生。因此，在進行RT-3D-TEE檢查操作時應嚴格掌握病人適應證和禁忌證，檢查過程密切監測病人心電圖、血壓等生命體征變化，并準備相關急救藥品及搶救設施以確保受檢者安全。

綜上所述，RT-3D-TEE是超聲技術領域內的一項重大技術革新。RT-3D-TEE測量雙心室容積，探討心房顫動與左心耳血栓和容積的關系、心房顫動與二尖瓣結構和功能改變的關系及對心房顫動肺靜脈結構的定量分析，對心房顫動的射頻消融治療及消融后并發癥的觀察和隨訪，臨床手術過程中麻醉判定及特異性手術干預和瓣環成形術裝置等具有重要意義[30]。隨著超聲技術的不斷革新，RT-3D-TEE技術日趨成熟，在今后心房顫動疾病的臨床診斷及治療方面發揮應用價值。