超聲三維斑點追蹤成像技術在風濕性心臟病診斷及預測評估中的應用

王心宇 陳 旭* 蘇茂龍

風濕性心臟病(rheumatic heart disease，RHD)是由于風濕熱活動累及心臟的心內膜、心肌及心包等而造成的心臟瓣膜病變，普遍認為是甲組乙型溶血性鏈球菌感染引起的變態反應的部分表現，屬于自身免疫性疾病[1]。二尖瓣狹窄(mitral valve stenosis，MS)是風濕性心臟病中最常見的類型，臨床常出現呼吸困難、咯血、咳嗽、聲音嘶啞、體循環栓塞、心衰及房顫等相關癥狀，早期患者病癥隱匿，不易引起重視，但隨著病癥的發展，長期的心臟代償對導致左心房負荷過重，左心房結構及功能出現不同程度的改變，影響患者生活質量，甚至危及生命[2-3]。因此，分析患者左心房結構及功能變化，對患者的治療及改善預后有重要的指導價值[4]。

超聲三維斑點追蹤成像技術(3-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI)是近年新興的超聲技術，可以同時測量多個縱向、徑向、圓周及面積等相關應變參數的變化，準確的反應心肌整體及局部的變形情況[5-6]。本研究旨在分析3D-STI在MS診斷及預測評估中的應用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年1月至2020年1月廈門大學附屬心血管病醫院收治的86例風濕性二尖瓣狹窄患者，并將其納入觀察組，其中男性45例，女性41例；平均年齡為(45.15±5.10)歲；平均身體質量指數(body mass index，BMI)為(21.12±1.45)kg/m2。同期選擇40名于醫院查體的健康人為對照組，其中男性22名，女性18名；平均年齡(45.24±5.15)歲；平均BMI為(21.10±1.06)kg/m2。兩組受檢者在年齡、性別及BMI方面比較無差異，具有可比性。本研究經醫院倫理委員會審核通過，所有受檢者均簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①所有患者進行常規超聲心動圖符合下列標準，二尖瓣口面積(mitral valve orifice area，MVA)低于1.5 cm2，平均壓差在5 mmHg以上，二尖瓣返流面積在6 cm2以下，返流程度均在輕中度以下，其他瓣膜返流程度在輕中度以下；②患者均為竇性心律，且心率在60～100次/min；③經超聲心動圖檢查無左室收縮功能減退者，且左室射血分數在50%以上；④患者及家屬知情并簽署知情同意書。

(2)排除標準：①患有高血壓、心肌病及先天性心臟病等導致左心房功能受損的心臟疾病；②患者存在肝腎等重要器官嚴重衰竭情況或惡性腫瘤；③患者拒絕本研究或因其他原因終止本研究。

1.3 儀器設備

采用PST-30SBT二維超聲(日本Toshiba公司)；PST-25SX三維矩陣超聲(日本Toshiba公司)。

1.4 檢查方法與觀察指標

(1)常規超聲：采用PST-30SBT二維超聲探頭(2.5 MHz)，檢查期間同步心電圖。測量左心房前后徑(anterior and posterior diameter of left atrium，LAD)、MVA及二尖瓣舒張期峰值流速(peak diastolic velocity of mitral valve，MVVmax)，連續采集3個心動周期并保存數據。

(2)3D-STI：采用PST-25SX三維矩陣超聲探頭(3.0 MHz)，檢查期間同步心電圖，連續采集3次動態圖像。脫機分析并進入3D-STI程序，獲得左心房最大容積指數(left atrial maximum volume index，LAVImax)、左心室最小容積(left ventricular minimum volume，LAVImin)及左心室收縮前容積(anterior systolic volume of left ventricle，LAVpreA)，計算得出左心房總排空分數(total left atrial emptying fraction，LATEF)、左心房被動排空容積(left atrial passive emptying volume，LAVIp)、左心房被動排空分數(left atrial passive emptying fraction，LAPEF)、左心房主動排空容積(left atrial active emptying volume，LAVIa)及左心房主動排空分數(left atrial active emptying score，LAAEF)。同時追蹤至左心房16節段，即基底段和中間段的前壁、前側壁、后側壁、下壁、后間壁及前間壁12個節段，房頂段的前壁、間壁、下壁及側壁4個節段，獲得各個階段及整體的應變率，即徑向峰值應變(radial peak strain，RPS)、縱向峰值應變(longitudinal peak strain，LPS)、圓周峰值應變(circular peak strain，CPS)、面積峰值應變(area strain peak strain，APS)、整體徑向峰值應變(global radial peak strain，GRPS)、整體縱向峰值應變(global longitudinal peak strain，GLPS)、整體圓周峰值應變(global circumferential peak strain，GCPS)及整體面積峰值應變(global area peak strain，GAPS)。所得參數采集3次后取平均值。

1.5 統計學方法

數據均采用SPSS20.0軟件進行統計學數據分析。所有計量資料符合正態分布以均值±標準差()表示，組間比較采用t檢驗；采用Spearman分析GRPS、GCPS、GLPS及GAPS與LAAEF的關系。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組受檢者常規超聲心動圖指標比較

觀察組患者的LAD及MVVmax明顯高于對照組，MVA明顯低于對照組，差異有統計學意義(t=18.785，t=19.082，t=61.844；P＜0.01)，見表1。

表1 兩組受檢者常規超聲心動圖指標比較()

表1 兩組受檢者常規超聲心動圖指標比較()

注：表中LAD為左心房前后徑；MVVMAX為二尖瓣舒張期峰值流速；MVA為二尖瓣面積

2.2 兩組受檢者3D-STI左心房功能指標比較

(1)左心儲存功能、房助力泵功能和管道功能指標比較：觀察組患者的LATEF、LAPEF、LAVIp及LAAEF水平明顯低于對照組，LAVImax水平明顯高于對照組，差異有統計學意義(t=17.821，t=22.544，t=22.544，t=10.333，t=10.490；P＜0.01)，見表2。

(2)兩組受檢者左心房16節段RPS、CPS、LPS及APS水平比較見表3：觀察組患者左心房16節段全部APS、大部分LPS及CPS水平均低于對照組，差異有統計學意義(tAPS=9.194、12.312、10.928、12.962、11.032、7.739、6.692、13.061、13.391、20.122、14.520、11.259、13.840、11.658、11.133、19.540；tLPS=11.901、22.313、13.687、13.189、16.349、14.716、10.344、21.887、7.288、11.383、18.298、11.483、12.716；tCPS=10.526、10.249、11.730、8.828、11.835、10.548、7.506、11.191、12.452、12.064、24.710；P＜0.01)；兩組受檢者16節段的RPS差異無統計學意義。

表2 兩組受檢者左心房功能指標比較()

表2 兩組受檢者左心房功能指標比較()

注：表中LATEF為左心房總排空分數；LAPEF為左心房被動排空分數；LAVIp為左心房被動排空容積；LAAEF為左心房主動排空分數；LAVImax為左心房最大容積指數；LAVIa為左心房主動排空容積

表3 兩組受檢者左心房16節段RPS、CPS、LPS及APS水平比較()

表3 兩組受檢者左心房16節段RPS、CPS、LPS及APS水平比較()

注：表中RPS為徑向應變；CPS為圓周應變；LPS為縱向應變；APS為面積應變；a為與對照組相比，P＜0.05

(3)兩組受檢者整體應變比較：觀察組患者的GRPS、GCPS、GLPS及GAPS水平明顯低于對照組，差異有統計學意義(t=2.587，t=15.417，t=25.554，t=23.096；P＜0.05)，見表4。

表4 兩組受檢者整體應變比較(%,)

表4 兩組受檢者整體應變比較(%,)

注：表中GRPS為整體徑向應變；GCPS為整體圓周應變；GLPS為整體縱向應變；GAPS為整體面積應變

2.3 3D-STI相關指標與LAAEF相關性分析

GRPS、GCPS、GLPS及GAPS與LAAEF均呈正相關(r=0.517，r=0.358，r=0.562，r=0.618；P＜0.05)。

2.4 風濕性心臟病合并左心衰超聲三維斑點追蹤成像

風濕性心臟病合并左心衰的患者左室壁應變17節段牛眼圖，顯示各室壁應變率減低且運動不同步。風濕性心臟病合并左心衰的患者應變達峰時間牛眼圖，顯示各室壁應變率減低且運動不同步。風濕性心臟病合并左心衰超聲三維斑點追蹤成像分析見圖1。

圖1 風濕性心臟病合并左心衰超聲三維斑點追蹤成像分析牛眼圖

3 討論

二尖瓣是RHD最常累及的瓣膜，有研究顯示，RHD中MS的發病率最高，約為65%～100%[7]。MS早期可出現瓣膜交界處及基底部水腫及炎癥反應，后期出現瓣膜交界處的粘合，還表現瓣膜增厚、鈣化等，減小瓣膜活動范圍，導致瓣口狹窄[8]。患者早期可通過不同程度的左心房擴大及肥厚代償性的增加收縮力，增加心房的主動排血量，但隨二尖瓣狹窄程度的增加，左心房收縮力難以對抗血流動力障礙時，左心房進入失代償階段，出現瘀滯現象，甚至導致血栓形成，增加患者發生房顫、血栓栓塞的風險[9]。因此，早期發現患者左心房功能結構變化，診斷MS對早期治療MS患者，改善其預后情況具有重要意義[10]。

3D-STI是結合超聲心肌形變成像技術及斑點追蹤超聲心動圖兩種技術原理發展起來的新興技術，通過一個心動周期內的心臟容面積圖像，建立三維空間上心肌的運動信息，對心肌節段上變化進行評價，通過三維空間的定位準確評價患者心肌整體及局部的變化，為心臟超聲的診斷提供更高的準確性[11-13]。正常情況下，左心房具有存儲、管道及助力泵功能，即收縮晚期存儲肺靜脈的回心血量，舒張早期作為肺靜脈血進入左心室的管道及舒張晚期將殘留的左心房血泵入左心室，3D-STI中，左心房的功能對應相關指標即存儲功能：LAVImax、LATEF；管道功能：LAVIp、LAPEF；助力泵功能LAVIa及LAAEF[14]。本研究中，觀察組患者的LATEF、LAPEF、LAVIp及LAAEF水平明顯低于對照組，LAVImax水平明顯高于對照組，差異有統計學意義，可能與二尖瓣狹窄導致左心房內徑增大導致左心房的儲存能力增加，還使左心室舒張早期肺靜脈血經左心房進入左心室受阻導致管道功能損傷，左心房自主收縮能力降低，助力泵功能下降有關。

左心壁主要有圓周和縱向的肌束組成，MS患者的RASS系統活躍，體液因子分泌增加，誘導心肌細胞肥大，心房組織出現不同程度的纖維化，最終導致患者左心房心肌出現各個方向的改變[15]。本研究中觀察組患者左心房16節段全部APS、大部分LPS及CPS水平均低于對照組，差異有統計學意義。兩組受檢者16節段的RPS差異無統計學意義。觀察組患者的GCPS、GLPS及GAPS水平明顯低于對照組，差異有統計學意義。提示MS患者的左心房功能出現明顯改變，而上述指標中，只有面積應變的相關參數出現全陽性，因此APS及GAPS可作為敏感、準確的反映左心房形變功能的新指標。

本研究采用Spearman分析得出，GRPS、GCPS、GLPS及GAPS與LAAEF均呈正相關，其中GAPS與LAAEF的相關性最好，進一步表明GAPS可全面的代表心肌在各方面運動的綜合表現，為診斷MS提供相應檢驗參考。

4 結論

MS患者左心房的儲存能力、管道功能及助力泵功能減退，GCPS、GLPS及GAPS水平降低，且與LAAEF呈明顯正相關，3D-STI可檢測MS患者左心房結構及心肌功能的變化，可作為評估診斷MS的檢驗方法。