實時三維超聲心動圖量化評價冠脈搭橋手術效果的臨床研究

韓超

煙臺市煙臺山醫院 超聲科，山東 煙臺 264001

引言

冠脈搭橋手術（Coronary Artery Bypass Grafting，CABG）即冠狀動脈旁路移植術，是目前國際上公認的三級治療冠心病的最有效手段，手術原理是利用橋血管進行血管通路重建，使心臟搏出的血從主動脈經血管橋，繞過狹窄或阻塞部位到達缺血心肌部位，改善冠脈灌注和心肌氧供，術后緩解心絞痛效果見效快，對改善患者預后生活質量和降低冠心病死亡風險有重要意義[1]。CABG后準確評估手術是否成功以及評估心室重構情況尤為重要，CABG能明顯改善患者術后缺血心肌血供氧供，直接改善缺血心肌的收縮和舒張功能，心肌功能改善進一步導致心室的幾何構型發生變化。以往主要采用常規二維超聲、多普勒組織成像和應變率顯像等評估CABG手術療效，但均存在一定弊端或局限性，難以全面有效評估CABG手術效果[2-3]。近10余年來隨超聲三維技術的迅速發展，實時三維超聲心 動 圖（Real-Time Three-Dimensional Echocardiography，RT-3DE）作為目前最先進的心血管顯像技術，可快速采集多個連續心動周期的心室容積變化圖像，利用后臺圖像處理軟件和精準的計算機三維數據運算功能，能獲得心室容積、質量、心室重構指數和心功能等信息，彌補了傳統超聲心動圖的固有缺陷，為臨床心血管疾病診療及手術效果提供更詳細、更準確地量化評估依據[4]。據此本研究結合院內CABG技術開展應用情況，進一步探討RT-3DE對CABG手術效果的量化評估價值，具體報道如下。

1 對象和方法

1.1 研究對象

收集2017年1月至2018年5月在本院行CABG的患者35例和體檢健康志愿者20例，分別記為CABG組和參照組。其中CABG組均經體格檢查、心電圖和超聲心動圖確診為竇性心律，患者和家屬知曉本研究，排除嚴重心律失常以及透聲條件較差難以滿足RT-3DE檢查者。參照組均經體檢、心電圖、心動圖、胸片等排除心臟疾患。CABG組男22例，女13例；年齡39～72歲，平均（57.5±10.6）歲。參照組男13例，女7例；年齡37～75歲，平均（58.3±9.1）歲。本研究經院倫理委員會審核批準。

1.2 CABG治療

CABG組均接受CABG手術，由院內資深醫師完成，術后給予抗凝、擴管、對癥給藥等基礎治療。

1.3 RT-3DE檢查

行RT-3DE檢查的儀器選用Philips sons 7500型超聲成像系統，探頭頻率4 MHz，換能晶片矩陣型排列。受檢者取左側臥位和連接心電圖，心尖四腔觀上調節聲束方向，直至四腔心圖像達到最佳顯像。受檢者屏住呼吸，啟動“Full volume”鍵采集心室三維數據庫后儲存在光盤上，導入Q-lab5.0 3DE ADV插件進行三維數據分析。

1.4 RT-3DE三維數據處理

將左心室置于參考平面中央，采用任意旋轉切割方式，直至在四腔心切面、二腔心切面、三腔心切面同時清晰顯像，酌情調節增益、亮度和對比度，使心內膜緣清晰顯示，自動選定并逐個描跡各個切面的收縮/舒張期的心內膜，若軟件自動描繪動態心內膜邊緣不滿意，可在動態中適當修改。啟動序列分析，根據半自動邊界探測技術可自動測量得到左心室結構相關參數（圖1～2）。

圖1 RT-3DE自動描跡不同切面收縮/舒張期心內膜圖像

圖2 RT-3DE三維數據處理軟件自動計算心臟參數圖

1.5 RT-3DE量化指標

收集兩組入組時、CABG術后隨訪3個月的RT-3DE左心室結構及心功能指標，如左心室質量（Left Ventricular Mass，LVM）、 左心室重構指數（Left Ventricular Remodeling Index，LVRI）、左室射血分數（Left Ventricular Ejection Fraction，LVEF），其中LVM=1.05×[左心室舒張末期心外膜容積-左室舒張末期容積（End Diastolic Volume，EDV）]，LVRI=LVM/EDV，LVEF=[EDV-左心室收縮末期容積/EDV。工作站軟件自動生成的左心室17節段左心室容積-時間曲線（Volume Time Curve，VTC），根據VTC的數據庫Excel表得到左心室整體峰值充盈率（global Peak Filling Ratio，gPFR）和整體峰值射血率（global Peak Ejection Ratio，gPER）。

1.6 統計學方法

本次研究選用SPSS 22.0軟件分析數據，RT-3DE檢查左室結構和心功能指標均為計量資料，（±s）表示，組間相較行獨立樣本t檢驗，不同時點比較采用重復測量方差分析，CABG組手術前后數據行配對t檢驗，均以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 CABG組和參照組RT-3DE量化指標比較

CABG組LVM較參照組顯著偏高，而LVRI、LVEF、gPFR、gPER均明顯偏低，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 CABG組和參照組RT-3DE量化指標比較（±s）

表1 CABG組和參照組RT-3DE量化指標比較（±s）

組別 例數/例 LVM/gLVRILVEF/%gPFR/%gPER/%CABG組 35 154.25±14.75 1.68±0.08 45.37±5.92 72.81±21.46 105.14±28.74 286.39±35.17 t值 4.208 5.435 9.347 19.661 20.726 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001參照組 20 138.43±10.61 1.82±0.11 61.08±6.13 206.73±28.69

2.2 CABG組手術前后RT-3DE量化指標比較

截至CABG組術后隨訪3月期末，隨訪1～3個月時失訪2例。統計顯示CABG組術后1周時LVM、LVRI、LVEF、gPFR、gPER指標較術前變化均不顯著（P＞0.05），但術后1月、3月時LVM較術前、術后1周顯著降低，LVRI、LVEF、gPFR、gPER明顯升高，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表 2。

表2 CABG組手術前后RT-3DE量化指標比較（±s）

表2 CABG組手術前后RT-3DE量化指標比較（±s）

注：*與術前、術后1周相較，均P＜0.05。

時間節點 例數/例 LVM/gLVRI LVEF/%gPFR/%gPER/%術前 35 105.14±28.74術后1周 35 154.25±14.75 1.68±0.08 45.37±5.92 72.81±21.46 107.46±29.54術后1月 33 151.36±13.69 1.69±0.08 47.41±6.02 81.20±22.37 182.39±31.27*術后3月 33 147.23±12.17*1.72±0.06*51.48±5.79*139.08±24.28*241.63±32.48*F值 5.381 4.926 6.127 38.089 25.391 P值 0.025 0.031 0.012 ＜0.001 ＜0.001 143.81±10.61*1.75±0.07*54.76±6.11*173.54±26.13*

3 討論

自二維超聲心動圖問世和臨床廣泛應用以來，醫學上一直致力于探討超聲技術觀察臟器正常結構與病變的三維形態，經過不斷發展和大量成像技術研究，RT-3DE取得突破并開展臨床應用[5]，目前在冠心病、先天性心臟病、心肌病和瓣膜病變等心血管疾病科領域應用比較多見。國內有報道應用RT-3DE能直觀判定冠心病患者缺血心肌節段的分布范圍，對室壁瘤、缺血性二尖瓣返流等并發癥也可較好診斷[6-7]。張鑫等[8]研究中對孕期20～28周具有高危傾向孕婦行RT-3DE檢查，對胎兒先天性心臟病起到滿意檢出效果，為臨床診療提供了重要指導。國外Hirasawa等[9]報道運用RT-3DE能較好評估主動脈瓣返流方向對二尖瓣重構的影響等。因此RT-3DE的問世為心血管領域疾病的診斷、病情程度和手術效果評估等提供了新的研究視角。

CABG是心血管疾病的常見手術類型，傳統二維超聲心動圖評估術后心功能不能很好解決角度、時相等問題。郭燕麗等[10]發現二維超聲心動圖對心肌梗死患者左心功能的評估效果不及三維超聲心動圖，與單光子發射計算機斷層成像左心功能參數的相關性相對較差。冠狀動脈造影作為檢查金標準，但因其有創性不易被患者接受。RT-3DE能直接清晰顯示心腔的立體形態，不受病變所致心腔不規則幾何形態的影響，具有操作方便、無創、安全、可重新檢查等優點[11-12]。RT-3DE圖像采集以胸超聲為基礎，測量采用三維體積法，建立心室三維數據庫，然后確定圖像的顯示模式并適當調整參考切面，勾畫心內膜面積，計算機可自行計算不同切面的容積之和[13-14]。此外RT-3DE還能獲取心室容積的變化曲線，并直觀量化反映心臟整體收縮功能。

RT-3DE在冠心病患者經皮冠狀動脈介入的應用報道較多，但對于CABG的前瞻性隨訪報道相對較少，這也是本研究的創新之處。雖然目前CABG技術應用比較成熟，幾乎所有CABG患者手術恢復清醒后，均可感覺心絞痛癥狀得到明顯緩解，但受損的心肌恢復可能需要一個漸進過程，心肌功能恢復效果與患者心肌缺血程度有直接關聯，嚴重心肌缺血者往往很難恢復正常狀態，定期復查心功能對評估預后和指導臨床干預有重要意義[15-16]。本研究利用RT-3DE技術進行CABG手術前后評估，結果顯示CABG組術前LVM明顯高于參照組，而LVRI、LVEF、gPFR、gPER顯著偏低，從超聲數據化角度反映了冠心病心肌缺血和心室重構程度。CABG術后血運重建，冠狀動脈血液循環改善，缺血所致心肌功能受損和心室結構逐漸得到恢復[17-18]。本研究術后RT-3DE隨訪，CABG組術后1月、3月時上述心臟結構和心功能指標均較術前、術后1周顯著改善，和王心宇等[19]的研究結論相吻合，充分體現了RT-3DE對CABG手術效果量化評估的作用。有報道強調RT-3DE的最大優勢在于整體心臟顯示法，相較其他顯像手段，RT-3DE可獲取全方位的心臟結構信息，便于醫師立體觀察心臟空間解剖關系，借助計算機數據處理軟件簡單、快速獲取相關參數，為CABG手術效果評估、相關疾病診斷、術式選擇等提供重要指導[20-21]。

綜上所述，RT-3DE獨特的顯像優勢和三維數據處理，能精準直觀量化評估心臟結構和心功能，可作為CABG手術效果的重要評估手段。