全身成像三維量化評價左心室收縮功能的可行性研究*

唐海霞，景香香，林 凌，鐘文津，劉麗莉

(海南省人民醫院/海南醫學院附屬海南醫院超聲科,海口 570311)

心臟在血液循環系統中具有重要的地位，其作用是將所存儲的血液泵出，滿足人體新陳代謝所需，左心室收縮即是泵出心排血量的過程，因而，在評價心泵功能時主要將心排血量作為核心參數。左心室的心肌收縮力代表其收縮功能，左心室壓力-容積關系能夠有效體現左心室的心肌收縮力。當收縮功能正常時，能夠將滿足全身代謝所需的心輸出量泵出，反之則心排血量減低。因此，準確評價收縮功能是否受損及嚴重程度，對于臨床診療和預后至關重要。本研究采用全身成像三維量化(GI3DQ)對左心室收縮功能進行評價，并與二維雙平面Simpson′s法(以下簡稱2D法)和實時三維超聲心動圖(RT-3DE)比較，探討GI3DQ評價左心室收縮功能的可行性和準確性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取本院2018年1月至2019年12月45例患者，無嚴重心律失常，肺部氣體干擾少，檢查圖像清晰，分辨率好，可清楚勾勒出左心室的心內膜和心外膜；心臟各個切面均清晰完整顯示。男29例，女16例，年齡31～71歲，平均(52.38±11.56)歲。其中左心室收縮功能正常者37例，減低者8例。

1.2 方法

1.2.1儀器

采用 Philips iE33 超聲診斷儀，配有二維相控陣探頭S5-1(頻率2～4 MHz)，實時三維矩陣探頭X5-1(頻率1～3 MHz)，三維彩色多普勒血流成像系統，QLAB9.0及GI3DQ圖像處理工作站。

1.2.22D法心功能數據采集

患者常規取左側臥位，取心尖四腔心和左心室兩腔心切面，在標準的心尖四腔心切面上，于左心室舒張末期，沿左心室內膜勾畫得到心室腔形態，確定后，再于左心室收縮末期，沿左心室內膜勾畫出心室形態。在標準的左心室兩腔心切面上執行相同的數據采集工作，設備將通過自動計算得出左心室舒張末期容積(EDV)、收縮末期容積(ESV)、每搏輸出量(SV)及左心室射血分數(LVEF)，見圖1 A。

1.2.3RT-3DE數據采集

在實時三維成像模式下，設置探頭頻率為1.7～3.5 MHz，將探頭置于心尖處，得到心尖四腔心標準切面，待設備顯示以探頭發射中心為軸心的3個正交60°二維切面后，調節探頭方向，獲得最理想的心尖兩腔與長軸切面，并對灰度及反差進行相應的調節，進而得到清晰的心內膜緣顯示，取4個心動周期，將圖像導入QLABadv，勾畫出收縮、舒張末期的左心室心內膜，設備可自行分析得出左心室數據，見圖1B。

1.2.4GI3DQ心功能數據采集

將上述實時三維采集圖像導出，使用Philips QLAB 9.0軟件GI3DQ插件載入導出的數據，分別于左心室舒張末期和收縮末期連接二尖瓣閉合點至心尖部后，軟件自動切割為15層，每層切片平面手動勾畫心室內膜輪廓，軟件自動計算出EDV和ESV，從而計算得出SV，LVEF=SV/EDV×100%,見圖1C。

A：2D法；B:RT-3DE；C：GI3DQ。

1.3 統計學處理

2 結 果

2.1 2D法與GI3DQ兩種方法評估心功能參數比較

兩種方法測得心功能指標情況見表1，兩組EDV、ESV、SV、EF比較差異均無統計學意義(P>0.05)。兩種方法測得LVEF相關性較好(r=0.870)，見表2、圖2。Bland-Altman一致性分析：兩種方法評價LVEF平均差=-1.11%，95%一致性界限(-13.11%～9.89%)，差異無統計學意義(P>0.05)，見圖3。

2.2 RT-3DE與GI3DQ兩種方法評估心功能參數比較

兩種方法測得心功能指標情況見表3，兩組EDV、SV比較差異均無統計學意義(P>0.05)，兩組ESV、EF比較差異有統計學意義(P<0.05)。兩種方法測得LVEF相關性較好(r=0.920)，見表4、圖2。Bland-Altman一致性分析：兩種方法評價LVEF平均差=+1.67%，95%一致性界限(-6.42%～9.76%)，差異無統計學意義(P>0.05)。GI3DQ 與 2D法及RT-3DE評價LVEF比較，僅有2%(1/45)的點在95%一致性界線以外，GI3DQ 與 2D法相比，差值的絕對值最大為12%，GI3DQ 與 RT-3DE相比，差值的絕對值最大為8.09%，見圖3。

表1 2D與GI3DQ左心功能參數測量值比較

表2 2D與GI3DQ左心功能參數相關性分析

表3 RT-3DE與GI3DQ左心功能參數測量值比較

表4 RT-3DE與GI3DQ左心功能參數相關性分析

圖2 不同方法評價LVEF的相關性分析散點圖

圖3 不同方法評價LVEF的 Bland-Altman 散點圖

3 討 論

隨著心臟疾病的治療越來越精準，準確評估心臟功能變得越來越重要，超聲心動圖技術的發展使心功能的評價更加簡便、精確[1-2]。左心室收縮功能的評價是影響心臟疾病診療和預后的一個重要因素[3-4]，LVEF的測量是評價心室收縮功能的關鍵指標，現階段進行定量研究LVEF的影像學中，超聲心動圖是最為經典也是最常用的[5-6]，因其簡便、快捷、無創、費用低、無輻射等優點，對左心功能的評價有著重要的臨床意義。然而超聲心動圖不同評價方法有著各自的優點和局限性，如何精確評估已成為目前研究的重點。

GI3DQ是在實時三維超聲心動圖基礎上發展起來的新興技術。國內目前在心臟方面的研究報道中主要用于評價瓣膜反流，是唯一能直接測量瓣膜反流容積的新方法[7-9],能在對反流容積進行三維重建的基礎上將其分割成數個層面進行疊加分析，兼顧了反流容積的不規則性，更加真實準確。本研究利用其疊加分析的原理，將其應用于左心室收縮功能的評價中，能準確測量出左心室的容積，定量分析左心室的收縮功能，且與2D法和RT-3DE法有良好的相關性。因而進行心功能評價時，GI3DQ技術可作為超聲心動圖領域內的一項新技術。

本研究發現，GI3DQ與2D法及RT-3DE技術的組間和組內相關性和可重復性均較好。從技術層面上分析，2D法對左心室收縮功能的測量被認為具有較高的準確性[10]。2D法的評估建立在對心室腔幾何形態的假設上，對于存在室壁節段性運動異常，尤其是室壁瘤的情況，其測量結果可能會出現較大誤差[11]。本研究中2D法測得的EDV、ESV均小于GI3DQ的測量值，但差異無統計學意義(P>0.05)，可能是由于單一截面的2D法心腔不能完全展示心室的整體結構所致；RT-3DE 由于不受超聲觀察平面的限制，可以完整顯示心腔內結構，因此不受心腔幾何形態的限制，同時縮小了不同操作者間的測量誤差。多項研究表明，RT-3DE評價左心室容積和LVEF的準確性與CT和磁共振成像(MRI)有良好的相關性和一致性[12-14]；但在實際操作中發現采集圖像時對患者的呼吸、心率有一定要求，患者如不能很好地配合呼吸，則測量誤差就會較大，并且由于該技術的局限性，部分患者心內膜看起來比較模糊，易出現室壁殘缺，影響對其觀察和心內膜的描記[15]，這也許就是RT-3DE與GI3DQ測量參數比較中，ESV、EF比較差異有統計學意義的原因；GI3DQ依賴于RT-3DE對圖像的采集，分析過程中與2D法原理相似，綜合了2D法與RT-3DE測量的特點，只需要一個完整的心動周期，本研究多次重復測量發現呼吸的配合對結果影響不大，但受心律的影響較大，如心律不齊的患者，每個心動周期的容積都會有變化，因此，測量值差異較大。在本研究中GI3DQ測量心功能與2D法及RT-3DE比較，相關性較好，LVEF的r值分別為0.870和0.920，且比2D法及RT-3DE測量方法更具優勢。Bland-Altman 一致性分析顯示，GI3DQ 與 2D法及RT-3DE評價LVEF比較，僅有2%(1/45)的點在95%一致性界線以外，GI3DQ 與 2D法相比，差值的絕對值最大為12%，GI3DQ 與 RT-3DE相比，差值的絕對值最大為8.09%。因此，可以認為兩種方法測量的結果具有較好的一致性，GI3DQ在臨床上可以替代 2D法及RT-3DE測量左心室收縮功能。

準確評價心臟功能有助于指導臨床治療和預后判斷，但目前尚缺乏準確而簡便易行的心臟功能客觀評價方法，尤其在冠心病中。GI3DQ 是一項很有前景的檢查評價技術，有待于進一步去實踐和驗證。