三維斑點追蹤技術聯合E/e′在膿毒癥心肌功能障礙診斷中的應用價值*

唐鐘祥 朱智勇 張燕華 張元 曾韻怡

膿毒癥是病原微生物嚴重感染引起的宿主反應失調導致的致命性器官功能障礙，其誘發的心肌功能障礙（sepsis induced myocardial dysfunction，SIMD）是造成膿毒癥休克的常見原因，嚴重時可導致患者死亡[1-2]。SIMD 發病機制目前尚未明確，有研究發現，膿毒癥病情進展過程中可產生多種影響線粒體自律性調節和心肌纖維功能的細胞因子，是導致心肌細胞凋亡的相關因素，并進一步導致SIMD 發生，心肌功能受損嚴重程度常與SIMD 患者不良預后有關[3-4]。因此，采用簡便可靠的檢查手段早期識別、診斷SIMD，對臨床診療方案制定具有重要意義。以往臨床多采用常規超聲心動圖對膿毒癥患者心臟功能指標進行評估，但較易受心臟前后負荷影響，影響其評估的準確度[5]。舒張早期二尖瓣血流峰值速度E/舒張早期二尖瓣瓣環峰值速度e'（E/e'）是舒張早期二尖瓣尖處血流峰值速度E 與二尖瓣環處心肌運動速度e'的比值，常作為超聲心動圖多普勒組織成像技術的衍生指標，在心肌收縮、舒張功能及左心室充盈壓評估中廣泛應用[6]。三維斑點追蹤成像（3-dimensional apeckle tracking imaging，3D-STI）技術可通過追蹤心肌組織各回聲斑點獲得其運動的全方面信息，對心臟和智能體及局部功能進行評價[7]。本研究主要探討分析3D-STI技術聯合E/e'在SIMD 早期診斷的價值，旨在為臨床相關診療方案的制訂提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2020 年1 月-2021 年12 月廣東省中西醫結合醫院收治的90 例膿毒癥患者。納入標準：年齡20～75 歲；符合文獻[8]膿毒癥診斷標準；均接受心臟超聲心動圖檢查，且圖像清晰；心率60～110 次/min；臨床資料完整。排除標準：合并嚴重臟器功能不全；合并嚴重心率失?；蛐募∈軗p的心臟疾??；合并先心病、肥厚型心肌??；入院24 h 內死亡；合并惡性腫瘤。參照文獻[9]，根據是否出現SIMD 將其分為SIMD 組57 例和非SIMD 組33 例。另選取同期于本院行超聲心動圖檢查的45 例健康體檢者（health control，HC）納入HC 組。HC 組納入標準：年齡20～75 歲；接受心臟超聲心動圖檢查，且圖像清晰；臨床資料完整。HC組排除標準：存在膿毒癥或其他組織器官急慢性感染性疾病；合并嚴重臟器功能不全；合并嚴重心率失?；蛐募∈軗p的心臟疾?。缓喜⑾刃牟?、肥厚型心肌?。缓喜盒阅[瘤。本研究經廣東省中西醫結合醫院醫學倫理委員會通過，患者及其家屬均知情同意。

1.2 儀器與方法 于患者入院24 h 內和體檢者體檢當天，使用Toshiba artidassh880cv 型超聲診斷儀對所有納入對象進行超聲心動圖檢查，探頭包括PST-30SBT 和PST-25SX，圖像分析選用自帶的3DT 分析軟件。研究對象均平臥位及左側臥位，連接同步心電圖后采用PST-30SBT 探頭進行彩超檢查，采集左心室射血分數（left ventricular ejection fraction，LVEF）、左心室舒張末期容積（left ventricular enddiastolic volume，LVEDV）、左心室收縮末期容積（left ventricular end-systolic volume，LVESV）等 數據。更換PST-25SX 探頭后將其置于受檢者左心室心尖部，取標準的四腔心和兩腔心切面，使用full 4D 模式顯示左側心尖段、中間段、基底段切面和右側心尖四腔、兩腔切面，檢查完畢后存儲左心室全容積動態圖像。所有操作均由同一組經驗豐富的超聲影像科醫師完成。

1.3 圖像分析

1.3.1 E/e' 使用3DT 模式分析存儲的動態圖像，在選定的心動周期內標記四腔心和兩腔心切面的二尖瓣前后葉瓣環和心尖處內膜3 個點，操作軟件自動勾畫左室心內膜和心外膜曲線，觀察左心收縮和舒張末期標記情況，圖像清晰度欠佳時進行手動調節，軟件自動計算LVSEV、LVEDV、LVEF、二尖瓣口血流測量包括舒張早期（E）和舒張晚期（A）峰值速度，測量二尖瓣環舒張早期峰值運動速度（e'），計算E/e'。

1.3.2 3D-STI 指標 取心尖四腔心切面，進入4D模式通過調節聲束角度和深度清晰顯示左心室心內膜，完成三維容積成像后將數據傳輸至相應工作站。運行程序計算左心室總體縱向應變（left ventricular global longitudinal strain，LVGLS）、左心室 總體圓應 變（left ventricular global circumferential stain，LVGCS）、左心室 總體徑 向應變（left ventricular global radial stain，LVGRS）和左心室總體面積應變（left ventricular global area stain，LVGAS）等3D-STI指標。

1.4 統計學處理 數據分析用SPSS 22.0 統計學軟件，計量資料用（x-±s）表示，差異采用單因素方差分析（One-Way ANOVA），兩組對比采用LSD-t分析；計數資料用率（%）表示，組間差異用χ2檢驗；受試者操作特性（receiver operating characteristic curve，ROC）曲線分析3D-STI 聯合E/e'診斷膿毒癥SIMD 的價值；P＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 SIMD 組、非SIMD 組 和HC 組基線 資料比較 SIMD 組和非SIMD 組膿毒癥患者及HC 組年齡、性別、體重指數（BMI）、合并基礎病等基線資料差異均無統計學意義（P＞0.05），有可比性，見表1。

表1 SIMD組、非SIMD組和HC組基線資料比較

2.2 膿毒癥SIMD 患者典型3D-STI 影像表現 本研究納入的90 例膿毒癥患者3D-STI 影像表現為左室壁和室間隔明顯增厚，二尖瓣環處S'波受負荷條件和心肌順應性影響較小，其速度可對左室收縮功能進行有效評估，全心縱向應變呈現明顯下降表現，典型病例見圖1。膿毒癥SIMD 患者LVEF 明顯低于非SIMD 患者，3D-STI 影像顯示整體縱向應變下降，呈節段性改變，其中以中間段及心尖段下降最為明顯。典型病例見圖2。

圖1 膿毒癥患者典型3D-STI影像表現

圖2 膿毒癥SIMD患者典型3D-STI影像表現

2.3 SIMD 組、非SIMD 組和HC 組超聲心動圖參數水平比較 SIMD 組、非SIMD 的LVEDV、LVESV及E/e'均高于HC 組，LVEF 低于HC 組，差異均有統計學意義（P＜0.05）；SIMD 組LVEDV、LVESV 和E/e'均明顯高于非SIMD 組，LVEF 明顯低于非SIMD組，差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 SIMD組、非SIMD組和HC組超聲心動圖參數水平比較（）

表2 SIMD組、非SIMD組和HC組超聲心動圖參數水平比較（）

*與HC 組比較，P＜0.05；#與非SIMD 組比較，P＜0.05。

2.4 SIMD 組、非SIMD 組 和HC 組3D-STI 指 標水平比較 SIMD 組、非SIMD 組和HC 組LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 等3D-STI 指標絕對值差異均有統計學意義（P＜0.05），且SIMD 組LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 絕對值均明顯低于非SIMD 組和HC 組，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 SIMD組、非SIMD組和HC組3D-STI指標水平比較[%，（）]

表3 SIMD組、非SIMD組和HC組3D-STI指標水平比較[%，（）]

*與HC 組比較，P＜0.05；#與非SIMD 組比較，P＜0.05。

2.5 3D-STI 聯 合E/e' 診斷膿毒癥SIMD 的 價值 ROC 分析結果顯示，E/e'診斷膿毒癥SIMD 的曲線下面積（area under the curve，AUC）為0.704（P=0.002），敏感度、特異度 分別為89.47%、57.58%，截斷值 為11.85%，見 圖3。LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 診斷膿毒癥SIMD 的AUC 分別為0.856、0.713、0.701 和0.715，敏感度分別為78.95%、61.40%、91.23%和75.44%，特異度分別為78.79%、93.94%、51.52%和72.73%，見圖4。3D-STI 參數聯合E/e'診斷膿毒癥SIMD 的AUC 為0.905，敏感度、特異度分別為94.74%和75.80%，見圖5。見表4。

表4 3D-STI參數聯合E/e′診斷膿毒癥SIMD的ROC特征

圖3 E/e′診斷膿毒癥SIMD的ROC曲線

圖4 3D-STI參數診斷膿毒癥SIMD的ROC曲線

圖5 3D-STI參數聯合E/e′診斷膿毒癥SIMD的ROC曲線

3 討論

膿毒癥患者因高心輸出量、血管張力下降和心肌細胞凋亡導致的SIMD 是引起患者膿毒癥休克、心血管衰竭和死亡的主要原因，早期診斷和積極預防治療對提高患者生存率具有重要意義[10]。目前診斷膿毒癥SIMD 尚缺乏高度特異性的金標準，臨床多通過患者E/e'比值變化等超聲心動圖異常表現結合相關癥狀體征和生物學標志物進行評估[11-12]。3D-STI 是評估心肌組織及功能的新型多普勒衍生技術，可動態追蹤心肌聲學斑點的三維運動軌跡，通過動態實時多角度對心臟全容積圖像進行連續分析，達到評估心肌組織運動的目的[13-15]。本研究主要探討分析3D-STI 參數聯合E/e'對膿毒癥SIMD 的診斷價值。

本研究 中，SIMD 組、非SIMD 的LVEDV、LVESV 及E/e' 均高于HC 組，LVEF 低 于HC 組，且SIMD 組LVEDV、LVESV 和E/e'均明顯高于非SIMD 組，LVEF 明顯低于非SIMD 組。上述結果說明膿毒癥患者普遍存在心肌收縮和舒張功能受損，LVEDV、LVESV、LVEF 和E/e'等超聲心動圖參數與正常人群存在較大的差異，其中E/e'比值升高可能與膿毒癥SIMD 存在密切的相關性。膿毒癥SIMD患者常出現可逆性的心肌抑制，表現為左室功能早期改變和區域心肌顯著變化，但部分患者LVEF 仍處于正常范圍。張澤奎等[15]研究發現重測變異性和負荷依賴性也較易對膿毒癥SIMD 患者的LVEDV、LVESV、LVEF 測量造成誤差，限制了其在膿毒癥SIMD 早期診斷中的應用。超聲心動圖參數是反映心肌收縮和舒張功能的常見指標，其中二尖瓣環平面收縮期離散度是評估心肌收縮功能的良好指標，E/e'比值常用于評估左心室舒張功能不全，常作為膿毒癥休克患者生存率的獨立預測因子應用于臨床中，表現為E/e'顯著升高[16]。本研究結果與李傳強等[17]的研究結果類似，提示臨床應重點關注E/e'比值升高的膿毒癥患者，并及時給予有針對性的干預措施，以降低其發生SIMD 的風險。

本研究結果顯示，SIMD 組、非SIMD 組和HC組LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 等3D-STI指標絕對值差異顯著，且SIMD 組LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 絕對值均明顯低于非SIMD 組和HC 組，說明膿毒癥患者3D-STI 指標絕對值呈現顯著降低趨勢，且與SIMD 存在密切的相關性。LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 是超聲心動圖評估左心功能的常用測量指標，其中LVGAS、LVGRS 主要通過徑向運動和面積反映心肌收縮功能，LVGCS 可在一定程度上反映心肌的固有收縮性[18]。而3D-STI 獲得的LVGLS 通過評價心肌纖維長度在收縮末期-舒張末期的變化對心肌收縮功能進行評價，反映了心肌局部和整體功能，與其他應變參數比較，可更好地反映心肌舒縮功能異常變化[19-20]。本研究采用ROC 曲線評估3D-STI 聯合E/e'診斷膿毒癥SIMD 的價值，結果顯示E/e'診斷膿毒癥SIMD 的曲線下面積AUC 為0.704，敏感度、特異度分別為89.47%、57.58%，截斷值為11.85%，提示臨床應重點關注E/e'超過11.85%的膿毒癥患者。LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 診斷膿毒 癥SIMD 的AUC 分別為0.856、0.713、0.701 和0.715，敏感度分別為78.95%、61.40%、91.23%和75.44%，特異度分別為78.79%、93.94%、51.52%和72.73%。其中LVGLS 診斷膿毒癥SIMD 的AUC顯著高于LVGCS、LVGRS 和LVGAS 等參數，說明LVGLS 是3D-STI 參數中對膿毒癥SIMD 具有最佳診斷價值的參數。3D-STI 參數聯合E/e'診斷膿毒癥SIMD 的AUC 為0.905，敏感度、特異度分別為94.74%和75.80%，顯著高于3D-STI 參數和E/e'單獨診斷的AUC，證實了3D-STI 參數聯合E/e'診斷膿毒癥SIMD 具有最佳診斷效能，可應用于臨床膿毒癥SIMD 的篩查和診斷。

綜上所述，3D-STI 聯合E/e'可準確評估膿毒癥患者左室舒縮功能，對膿毒癥SIMD 具有較好的診斷價值。本研究的不足之處在于未考慮3D-STI對患者心內膜邊界的識別要求較高對研究結果的影響，部分病例影像圖像需進行細微的手動調節，后續仍需加大樣本量進行深入研究驗證，但本研究仍為膿毒癥SIMD 的臨床診斷提供了簡便可靠的影像學評估手段。