VRM與2D-STI、3D-STI技術(shù)和RT-3DE在評價左室徑向非同步化的一致性研究*

劉 怡 董 云 陳 明 高雅琦 王堅鋒 吳明燁

心衰嚴重患者心室收縮存在不同步現(xiàn)狀，而心臟再同步化治療(cardiac resynchronization therapy，CRT)是改善此類患者預后重要方式[1]。雖然近些年CRT適應證擴展，但是仍有部分患者不能從CRT技術(shù)上獲益，因此正確判定患者心臟非同步化情況是提高CRT應答率的前提[2]。目前，CRT診斷技術(shù)如二維、三維斑點追蹤成像(two-dimensional，three dimensional speckle tracking imaging，2D-STI，3D-STI)技術(shù)和實時三維超聲心動圖(real time three-dimensional echocardiography，RT-3DE)等用于評估左室收縮情況準確性不佳以及數(shù)據(jù)穩(wěn)定性不佳，需要尋找更為穩(wěn)定、準確左室非同步化評估方式[3-5]。動態(tài)全景M型虛擬現(xiàn)實模式(virtual reality mode，VRM)以左室短軸二維灰階圖像為基礎(chǔ)，形成單心動周期的動態(tài)全景M型三維重建，其具有高幀頻、高圖像質(zhì)量、無角度依賴和無信號脫失等優(yōu)點，可用于指導最佳左室起膊部位。本研究對VRM與2D-STI、3D-STI和RT-3DE手段評估左室徑向非同步化的一致性進行比較，探討VRM評估左室徑向非同步化方面應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院及上海同濟大學附屬東方醫(yī)院超聲科2018年3月至2019年3月收治的73例CRT植入Ⅰ類適應證慢性心衰患者資料，將其納入觀察組，另選與同期在醫(yī)院進行體檢的65名健康者相關(guān)檢查資料，將其納入健康對照組。觀察組患者中男性41例，女性32例；年齡43～73歲，平均年齡(59.83±3.22)歲。健康對照組中男性35名，女性30名；年齡40～75歲，平均年齡(59.94±3.29)歲。兩組一般資料之間比較差異無統(tǒng)計學意義，存在可比意義。本研究獲得受試者知情同意，研究各項操作獲得醫(yī)院醫(yī)學倫理會批準。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準:①慢性心衰患者；②符合CRT植入Ⅰ類適應證；③患者接受VRM、2D-STI、3D-STI和RT-3DE影像學檢查以及相關(guān)數(shù)據(jù)分析；④各項資料完整。

(2)排除標準:①左室短軸超聲心動圖透聲極差；②射血分數(shù)＞50%；③心律失常、冠心病等其他心臟疾??；④血壓或者腎功能異常；⑤并發(fā)糖尿病以及高血壓等基礎(chǔ)疾??；⑥相關(guān)影像資料不全。

1.3 儀器設(shè)備

Toshiba SSH-880 CV超聲儀(日本東芝公司)；PhilipsIE33超聲儀三維全容積探頭(荷蘭飛利浦公司)。

1.4 檢查方法

患者檢查臥位選取右側(cè)臥位，隨后心電導線連接，記錄合適振幅心電門控信號。取左室心尖四腔和二腔觀，Simpson法分別測量3次左心室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)，獲取其平均值，分別測量胸骨旁左室長軸觀的左室舒張末期內(nèi)徑和心尖四腔觀的左室舒張末期長徑與橫徑。將探頭固定，確定掃查深度、寬度與適當合適幀頻。取左室二尖瓣水平、乳頭肌水平和心尖水平短軸觀，各保存4個心動周期的二維灰階數(shù)字成像和通信醫(yī)學(digital imaging and communications in medicine，DICOM)動態(tài)圖像；應用型號為Toshiba SSH-880 CV超聲儀2D-STI和3D-STI軟件分析左室短軸非同步數(shù)據(jù)。應用PhilipsIE33超聲儀三維全容積探頭X5-1和3DQ軟件分析左室短軸非同步數(shù)據(jù)及生成容積-時間曲線，最后應用VRM軟件脫機分析各左室短軸非同步數(shù)據(jù)，重建三維應變圖。

1.5 觀察指標

比較心衰患者與健康者VRM、2D-STI、3D-STI以及RT-3DE相關(guān)參數(shù)360 °應變達峰時間標準差(360°time strain standard deviation，Ts360-SD)、360 °應變達峰時間最大差值(360°time strain difference，Ts360-dif)、應變達峰時間標準差(time strain standard deviation，Ts-SD)、應變達峰時間最大差值(time strain difference，Tsdif)、收縮不同步指數(shù)(systolic dyssynchrony index，SDI)、左心室16節(jié)段容積達到最小值時和R波之間的時間差的標準差(the minimum correction value of 16 segments up to minimum volume standard deviation，Tmsv-16SD%)以及節(jié)段容積達到最小值時和R波之間的時間差的最大差值(the minimum correction value of 16 segments up to minimum volume difference，Tmsv-16dif%)，評估VRM與2D-STI、3D-STI及RT-3DE對左室徑向非同步化定量評價的一致性。

1.6 統(tǒng)計學方法

所有數(shù)據(jù)均應用SPSS20.0軟件包分析與處理，計量數(shù)據(jù)均以均值±標準差表示，應用t檢驗進行差異比較，一致性分析應用Bland-Altman檢測，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組VRM、2D-STI、3D-STI和RT-3DE相關(guān)參數(shù)比較

觀察組心衰患者Ts360-SD、Ts360-dif、Ts-SD、Ts-dif、SDI、Tmsv-16SD%和Tmsv-16dif%均顯著高于健康對照組(t=79.871，t=17.862，t=16.758，t=9.532，t=17.893，t=24.505，t=13.050；P＜0.05)，見表1。

2.2 觀察組VRM與2D-STI評價左室徑向不同步一致性比較

Ts360-SD指標與Ts-SD指標比較，Ts360-dif指標與Ts-dif指標比較一致性較好，見表2。

2.3 觀察組VRM與3D-STI評價左室徑向不同步一致性比較

VRM測定Ts360-SD、Ts360-dif指標與3D-STI測定SDI指標比較一致性較好，見表3。

表1 兩組VRM、2D-STI、3D-STI及RT-3DE相關(guān)參數(shù)比較(±s)

表1 兩組VRM、2D-STI、3D-STI及RT-3DE相關(guān)參數(shù)比較(±s)

注：表中VRM為動態(tài)全景M型；2D-STI為二維斑點追蹤顯像技術(shù)；RT-STI為三維斑點追蹤顯像技術(shù)；RT-3DE為實時三維超聲心動圖

表2 觀察組VRM與2D-STI評價左室徑向不同步一致性比較(ms)

表3 觀察組VRM與3D-STI評價左室徑向不同步一致性比較(ms)

2.4 觀察組VRM與RT-3DE評價左室徑向不同步一致性比較

Ts360-SD指標與Tmsv-16SD%比較，Ts360-dif指標與Tmsv-16dif%指標比較一致性較好，見表4。

表4 觀察組VRM與RT-3DE評價左室徑向不同步一致性比較(ms)

3 討論

有研究顯示，單一影像學技術(shù)用于評估與定位左室機械收縮最晚區(qū)域準確性不佳，需要結(jié)合多種不同步參數(shù)才能改善其診斷準確性[6]。STI改善了普通M型幀頻過低、實施三維成像內(nèi)膜清晰度不佳以及TDI技術(shù)對角度過度依賴等缺點，能夠有效區(qū)分缺血心肌組織被動與主動收縮，但該技術(shù)尚不能完全兼顧高灰階圖像質(zhì)量與高幀頻兩個要求，同時2D-STI、3D-STI只能用于評估各心肌節(jié)段平均應變、平均應變率、平均位移和平均峰速度等情況，不能用于指導定位最佳起搏位置[7-9]。STI和RT-3DE技術(shù)數(shù)據(jù)分析對影像分析醫(yī)師要求較高，相關(guān)工作人員需要接受長期標準培訓以保證不同步數(shù)據(jù)分析穩(wěn)定性。因此，尋找新型更可靠、更精細和更穩(wěn)定的左室內(nèi)非同步化分析方法對預測CRT有效性刻不容緩。

本研究中應用VRM、2D-STI、3D-STI、RT-3DE等技術(shù)評估心衰患者左室徑向情況，結(jié)果顯示心衰患者Ts360-SD、Ts360-dif、Ts-SD、Tsdif、SDI、Tmsv-16SD%以及Tmsv-16dif%均顯著高于對照組，Ts-SD、Ts-dif、SDI、Tmsv-SD以及Tmsv-dif均為反應患者節(jié)段心肌達峰時間離散程度，離散程度越大，表示患者心肌同步性越差。2D-STI技術(shù)擺脫了傳統(tǒng)技術(shù)對角度依賴性，可以從多角度評估心室運動，且其測定參數(shù)與MR標記成像技術(shù)測定相關(guān)參數(shù)相關(guān)性較好。梅丹娥等[10]在擴張型心肌病患者心室收縮情況評估中應用2D-STI發(fā)現(xiàn)其確實可以有效評價患者心室收縮不同步。孟湘等[11]王蓮玉等[12]研究顯示，應用SDI評估心臟疾病患者右心室收縮不同步情況時，其值越高，患者心室同步性越差，與本研究中相關(guān)結(jié)論基本一致。RT-3DE技術(shù)評估心臟情況主要通過患者心室16節(jié)段時間-容積曲線評估患者心臟容積情況，其檢測計算所得Tmsv-16SD%、Tmsv-16dif%參數(shù)能夠有效避免二維超聲測定缺陷，同時其還可以在相同心動周期對患者心室任意2個節(jié)段甚至所有心室節(jié)段同步情況[13-14]。本研究中RT-3DE測得Tmsv-16SD%、Tmsv-16dif%較健康者高，提示患者左室同步性較差，心室充盈增加，舒張功能不佳，從而導致患者左室心肌向心運動減少，患者心排量隨之減少，心臟功能存在障礙[15-16]。而VRM技術(shù)以左室短軸二維灰階圖像為基礎(chǔ)，從左室中心建立虛擬M線并饒中心旋轉(zhuǎn)360°，每隔角度1°記錄該M線上全部灰度信號，然后將360條灰度信號線并列，進行無縫拼接形成全景M型影像，進而逐幀重復上述過程，最后完成單心動周期的動態(tài)全景M型三維重建。與斑點追蹤、實時三維超聲等現(xiàn)有技術(shù)相比，VRM技術(shù)同樣立足于二維灰階圖像，具有高幀頻、高圖像質(zhì)量、無角度依賴和無信號脫失，對非同步化可視性強，心肌運動信息近無損化，達到亞像素精度，可精確定位最晚左室機械收縮區(qū)域，對指導最佳左室起搏位置具有重要意義。本研究進行VRM與2D-STI、3D-STI以及RT-3DE測定參數(shù)Bland-Altman一致性檢驗結(jié)果顯示，VRM測定分析所得相關(guān)參數(shù)與另外3種技術(shù)測定左室徑向評估參數(shù)一致性較好，同時相對于2D-STI、3D-STI以及RT-3DE測定不同步評價參數(shù)存在穩(wěn)定性不佳問題，VRM技術(shù)采用了內(nèi)膜邊界識別和自動跟蹤、360°虛擬實境、復數(shù)重建亞像素灰度信號，左室中心點半自動定位、心肌被動運動校正、彩色編碼位移、動態(tài)三維重建等多種先進的圖像后處理和成像方法，能夠有效保證心肌運動信息細節(jié)化和精確性，提高了心臟同步化評估穩(wěn)定性以及準確性，可為臨床發(fā)展和評估心臟同步化治療提供更可靠數(shù)據(jù)支持。

VRM可為左心室徑向非同步評估提供可靠參數(shù)，其所得參數(shù)與2D-STI、3D-STI以及RT-3DE測定不同步評估參數(shù)一致性較好，可為后期心臟同步化治療提供可靠數(shù)據(jù)支撐。