三維全自動左心定量技術評價陣發性房顫患者的左心功能*

金祉儒，章曉鋒，李京濤，蔡雍至，吳 棘

（廣西醫科大學第一附屬醫院超聲科，南寧 530021）

房顫是一種心電圖表現為不規則RR間期、無重復P波以及不規則心房激動的室上性快速性心率失常，同時房顫導致的左心功能的改變往往會伴隨著血栓栓塞、心力衰竭和心肌梗死等的風險，因此對房顫患者左心功能的監測顯得尤為重要[1]。目前臨床上對于房顫患者的左心功能的評估主要依賴于二維超聲心動圖，但受限于房顫患者多為老年患者，存在肺氣干擾和患者體型影響等因素常難以采集清晰的二維超聲圖像，因此對左心功能的評估準確性產生影響[2]。三維超聲心動圖（three-dimensional echocardiography，3DE）作為一種快速、便攜的檢查方式可以很好地顯示心內膜邊界，提高房顫患者的超聲圖像清晰度，幫助準確測量左心室大小或體積以及射血分數來評估心功能，彌補了二維超聲的不足，為房顫患者并發癥的風險評估提供了影像學依據[3]。然而傳統3DE檢查分析步驟繁瑣，耗費時間長，對醫生經驗和操作水平有一定要求。三維全自動左心容積定量技術（heart model，HM）是最近一種基于人工智能開發的全新技術，提供了一種更加簡便快速的方式來測量左室容積以及射血分數，可以很好地彌補傳統測量方式的缺點[4]。本研究旨在探討HM技術在陣發性房顫患者左室容積及射血分數測量中的準確性、可行性和可重復性，并評價其在臨床中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年3月1日至2022年3月1日在廣西醫科大學第一附屬醫院心血管內科住院治療的房顫患者。病例納入標準：臨床心電圖診斷確診為房顫，同時超聲心動圖檢查圖像顯示清晰。排除標準：（1）先天性心臟病患者；（2）分流性疾病、急性心肌梗死、急性心絞痛或其他嚴重心外疾病的患者；（3）三維超聲心動圖檢查中左心室心肌17節段中4個節段以上顯示不清者；（4）人工瓣膜；（5）重度瓣膜狹窄或關閉不全者；（6）臨床資料缺失患者。最終獲得40例符合要求的病例，其中男25例，女15例，年齡39～72歲，平均（61.10±9.17）歲，均為心電圖診斷為陣發性心房顫動的患者，平均心率（82.11±15.61）次/min，平均收縮壓（16.86±2.04）kPa，平均舒張壓（11.16±1.95）kPa，平均體表面積（1.75±0.18）m2，其中合并高血壓20例，糖尿病5例。本研究受檢者均簽署知情同意書，并經本院倫理委員會批準。

1.2 儀器與方法

1.2.1 儀器 采用心血管超聲診斷系統Philips Epiq 7C，探頭X5-1，頻率1～5 MHz，內配備HMACQ（Heart Model Acquisition Mode）圖像采集模式。囑患者取左側臥位并連接心電圖，在陣發性房顫患者正常心率時采集心尖四腔心與心尖兩腔心二維超聲動態圖像。囑患者配合在呼氣末期屏氣并啟動HMACQ系統采集4個心動周期的三維全容積圖像以便后續分析。

1.2.2 雙平面Simpson法 采集4個心動周期的心尖四腔心與心尖兩腔心二維超聲動態圖像并依據指南[5]中的雙平面Simpson法計算出左心室舒張末容積（LVEDV）、左心室收縮末容積（LVESV）以及左室射血分數（LVEF），同時記錄使用時間，見圖1A。

1.2.3 實時3DE（RT-3DE）法 采集全容積模式下的4個心動周期中的心尖四腔心的動態圖像，使用飛利浦公司Qlab 10.7軟件3DQ Advance插件進行脫機分析，分別在心臟舒張末期和收縮末期的心尖長軸四腔心切面、兩腔心切面的二尖瓣環水平和左心室心尖部心內膜面進行標記，合計5個參考點，計算得到LVEDV、LVESV、LVEF，同時記錄使用時間，見圖1B。

1.2.4 HM法 啟動HM系統，調整圖像使左心室中心在心尖四腔心切面上位于軸線上，點擊HMACQ按鈕自動計算分析獲得LVEDV、LVESV、LVEF，同時記錄使用時間，見圖1C。

1.2.5 重復性檢驗 分別使用HM法、雙平面Simpson法和RT-3DE法對隨機抽取的20例受檢者圖像進行重新測量，并對兩名有經驗的超聲醫師重新測量獲得的LVEDV、LVESV、LVEF進行觀察者間重復性檢驗，30 min后由同一名超聲醫生重新測量進行觀察者內重復性檢驗。

1.3 統計學方法

應用SPSS 26.0軟件進行統計分析。計量資料如呈正態分布的以均數±標準差（）表示，非正態分布資料則以中位數及四分位數間距[M（P25～P75）]描述。非正態分布數據多組之間比較使用Kruskal-WallisH檢驗。相關性分析采用Pearson相關分析；一致性分析使用Bland-Altman來進行一致性檢驗。應用組內相關系數（intraclass correlation coefficient，ICC）進行重復性檢驗，ICC值＞0.75則認為可重復性較好，＜0.4以下認為可重復性較差。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3種方法的測量結果比較

Simpson法測量的LVEDV與LVEF大于HM法和RT-3DE法測量結果（均P＜0.05）。HM法與RT-3DE法LVEDV、LVESV以及LVEF的測量結果比較，差異均無統計學意義（均P＞0.05），且在LVESV測量結果中，Simpson法、HM法和RT-3DE法3種測量方法的結果比較，差異均無統計學意義（均P＞0.05），見表1。

表1 3種方法的測量結果比較 M（P25～P75）

2.2 3種方法的相關性和一致性

HM法與RT-3DE法測值的相關系數較高（LVEDVr=0.945；LVESVr=0.928；LVEFr=0.847，均P＜0.001），且兩種方法的一致性同樣較好[偏倚bias；LVEDV（mL）bias=2.3；LVESV（mL）=0.2；LVEF（%）bias=0.7]。而HM法與Simpson法之間相關系數較低（LVEDVr=0.495；LVESVr=0.832；LVEFr=0.635，均P＜0.001）且一致性較差[偏倚bias；LVEDV（mL）bias=-11.9；LVESV（mL）=1.7；LVEF（%）=-5.6]。RT-3DE法與Simpson法的相關系數和一致性同樣較低[LVEDVr=0.565；LVESVr=0.836；LVEFr=0.726，均P＜0.001。偏倚bias；LVEDV（mL）bias=-14.2；LVESV（mL）=1.4；LVEF（%）bias=-6.3]，見圖2～圖4。

圖2 HM法與RT-3DE法的LVEDV、LVESV和LVEF的相關性以及Bland-Altman一致性檢驗圖

圖3 HM法與Simpson法的LVEDV、LVESV和LVEF的相關性以及Bland-Altman一致性檢驗圖

圖4 RT-3DE法與Simpson法的LVEDV、LVESV和LVEF的相關性以及Bland-Altman一致性檢驗圖

2.3 3種方法測量時間比較

Simpson法處理所耗時間為65.00（61.00～73.00）s，HM法為20.00（18.25～22.00）s，RT-3DE法為100.50（82.50～118.75）s。HM法所消耗的時間少，其次為Simpson法，耗時最長為RT-3DE法，3種方法測量時間比較，差異均有統計學意義（均P＜0.001），見圖5。

圖5 3種測量方法消耗用時

2.4 HM法重復性檢驗

隨機抽取20例患者由不同醫師采用HM法重新測量LVEDV、LVESV和LVEF數據，將測量所得數據通過統計分析結果可得觀察者間ICC分別為0.978、0.993、0.959；其中同一名醫師通過再次測量，結果分析可得觀察者內ICC分別為0.996、0.999、0.994。

3 討論

超聲心動圖是一種無創檢查手段，其通過二維超聲表現來測量計算左心室容積和射血分數，評價左心室功能。因此，如何減少測量誤差，準確測量左心室容積和射血分數一直是超聲心動圖研究中的熱點。當前二維雙平面Simpson法測量左室容積和射血分數是臨床最常使用的方法[6]。其通過取心尖四腔心和兩腔心切面，手動描繪心內膜輪廓計算左心室容積，因此常因測量者的不同產生誤差。傳統RT-3DE法測量對醫生操作經驗有一定的要求，且操作步驟繁多，消耗時間長，難以在臨床上廣泛使用。HM法通過算法智能匹配數據庫中儲存的左心室模型，自動識別描繪左心室心內膜輪廓，計算左心室容積和射血分數[7]。這種方法可以很好地簡化操作步驟，縮短測量消耗時間，解決了傳統測量方式的缺點，提供了一種更加簡便、可行的測量方式。

由于房顫帶來的房、室運動不協調會使左心室舒張末期壓力上升，引起左心室舒張及收縮功能下降，最終導致心排出量減少[8-9]。此外，左心房收縮功能降低會導致左心室舒張末期血容量下降，會進一步降低心排出量，增加心衰的風險[10]。因此，左心室容積和射血分數的測定對于房顫患者而言顯得尤為重要。

為避免房顫對于測量結果的影響，本課題組在陣發性房顫患者心率正常時采集TTE超聲圖像并測量數據分析。從測量值結果的統計分析中可以看出，HM法與RT-3DE法LVEDV、LVESV和LVEF測值比較，差異無統計學意義，且兩者的相關性與一致性都很高。這些證據表明HM法可以在減少測量操作步驟、縮短測量時間的同時獲得準確的測量結果，更有利于在臨床中應用。重復性檢驗結果表明，HM法測量左室容積和射血分數在觀察者間和觀察者內都具有很高的可重復性，這一結果與Xing等[11]的研究結果相一致。因此，HM法的高可重復性可以很好避免因為超聲醫師在臨床左心功能測定操作中的經驗不同所帶來的測量誤差，提高測量檢查的精確性。然而本研究存在一定的局限性：研究的樣本量較小，需要進一步擴大樣本量；心血管磁共振成像（cardiovascular magnetic resonance，CMR）作為無創性評估心臟結構和功能的金標準，本研究中缺少CMR數據，未能與其作對比[12]。

本研究通過對3種不同測量方式對房顫患者左心室容積和射血分數的測量結果進行分析，結果表明HM法測量步驟簡便，耗費時間短，測量結果與RT-3DE法具有很高的相關性與一致性，同時具有較好的可重復性。這與Feng等[13]在高血壓患者中采用HM法測定左心功能的結論相仿。本研究結果表明HM法在房顫患者中同樣可以高效、快速地測量獲得準確的左心室容積和射血分數數據。