二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)評(píng)價(jià)慢性阻塞性肺病伴不同程度肺動(dòng)脈高壓患者的右心室功能變化

楊慧，曹怡，陶滿，王燕，方申存

南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京腦科醫(yī)院(胸科院區(qū))醫(yī)學(xué)影像二科1、呼吸科2，江蘇 南京 210029

慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)由于長(zhǎng)期缺氧及二氧化碳的潴留常合并肺動(dòng)脈高壓(pulmonary hypertension，PH)，COPD 伴PH 患者最嚴(yán)重的結(jié)局便是肺源性心臟病，甚至右心衰竭，而右心室功能的準(zhǔn)確評(píng)估又能夠?yàn)榉蝿?dòng)脈高壓的治療及診斷提供有用的信息[1]。但長(zhǎng)久以來(lái)，由于右心室解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形態(tài)多變不規(guī)則，為右心室的進(jìn)一步研究帶來(lái)較大困難。二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)(2D-STI)可以用來(lái)定量評(píng)價(jià)心肌應(yīng)變，反映心肌功能[2]，近年來(lái)經(jīng)常被運(yùn)用于右心室功能的評(píng)估，成為評(píng)價(jià)右心室功能的重要手段之一[3]。本研究探討利用二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)評(píng)估COPD伴不同程度PH 患者的右心室功能改變的臨床價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2021 年5 月至2022 年5 月在南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京腦科醫(yī)院(胸科院區(qū))確診的52 例COPD 伴PH 患者作為觀察組。納入標(biāo)準(zhǔn)：所有患者均符合2007 年COPD 診治指南中COPD 臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)，肺動(dòng)脈收縮壓(sPAP)≥36 mmHg (1 mmHg=0.133 kPa)。排除標(biāo)準(zhǔn)：慢阻肺急性發(fā)作期；患有COPD以外的相關(guān)呼吸性疾?。粐?yán)重心力衰竭；不能耐受檢查；心內(nèi)膜面顯示不清者。根據(jù)sPAP的不同分為COPD伴輕度PH 組20 例(36 mmHg≤sPAP<50 mmHg，A 組)，COPD伴中度PH組16例(50 mmHg≤sPAP<70 mmHg，B 組)，COPD 伴重度PH 組16 例(sPAP≥70 mmHg，C組)。A組患者男性14 例，女性6 例；年齡47~77 歲，平均(67±9.08)歲。B 組患者男性14 例，女性2 例；年齡47~75歲，平均(65.6±10.1)歲。C組患者男性11 例，女性5 例；年齡46~77歲，平均(66.9±8.5)歲。選取同時(shí)期27例COPD不伴PH患者作為對(duì)照組，其中男性15例，女性12例；年齡43~79歲，平均(60.5±9.62)歲。本研究已通過(guò)南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京腦科醫(yī)院(胸科院區(qū))倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。所有患者入組前均被詳細(xì)告知檢查步驟、檢查方法的優(yōu)缺點(diǎn)等信息，并簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法 使用PHILIPS EPIQ7C彩色多普勒超聲診斷儀，S5-1超聲探頭，探頭頻率1~5 MHz；深度16~18 cm，配備EPIQ 超聲工作站。受檢測(cè)者取左側(cè)臥位，平靜呼吸，連接心電圖，留取常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)；再采集以右心室為中心的心尖四腔切面灰階動(dòng)態(tài)圖像，幀頻>60 幀/s，存儲(chǔ)至少3 個(gè)心動(dòng)周期圖像清楚、切面標(biāo)準(zhǔn)的灰階圖像，圖像存盤(pán)并進(jìn)行2D-STI脫機(jī)分析。

1.3 數(shù)據(jù)測(cè)量

1.3.1 常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù) 測(cè)量右室基底部橫徑(RV)、主肺動(dòng)脈內(nèi)徑(DPA)，測(cè)量并計(jì)算得出右室面積變化率(FAC)；M 型測(cè)量三尖瓣環(huán)收縮期位移(TAPSE)；啟動(dòng)組織多普勒(tissue Doppler image，TDI)模式，獲得右室游離壁三尖瓣前葉瓣環(huán)運(yùn)動(dòng)圖像，記錄收縮期S 波，舒張?jiān)缙贓 波，舒張晚期A 波，測(cè)得三尖瓣環(huán)收縮期峰值流速(S')、A波結(jié)束至下一個(gè)心動(dòng)周期E波開(kāi)始間期時(shí)間為a，測(cè)量S波開(kāi)始至結(jié)束時(shí)間為b，那么MPI=(a-b)/b，見(jiàn)圖1。連續(xù)多普勒(Continuous Wave Doppler，CW)模式測(cè)量獲得三尖瓣口收縮期反流峰值流速Vmax，通過(guò)簡(jiǎn)化的伯努利方程式計(jì)算估測(cè)肺動(dòng)脈收縮壓sPAP，sPAP =4×Vmax2+右心房壓力(RAP)。2015 年ASE 心腔定量指南提到右心室功能下降指標(biāo)：FAC<35%，S'<9.5 cm/s，TAPSE<17 mm，MPI>0.54。

圖1 MPI 計(jì)算數(shù)據(jù)的獲取Figure 1 Acquisition of MPI data

1.3.2 2D-STI 參數(shù)測(cè)量 在EPIQ 超聲工作站中選取以右心室置于中間的心尖四腔切面灰階圖像，在右室心腔內(nèi)，沿室間隔基底部、游離壁基底部、心尖部描記三個(gè)點(diǎn)，軟件自動(dòng)得到感興趣區(qū)域，調(diào)整感興趣區(qū)域的寬度趨于右心室壁厚度，軟件自動(dòng)分析獲得右室游離壁基底段縱向應(yīng)變(Sb)、右室游離壁中間段縱向應(yīng)變(Sm)、右室游離壁心尖段縱向應(yīng)變(Sa)，右室游離壁縱向收縮期峰值應(yīng)變(RVLPSS)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS25.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示。組間比較采用單因素方差分析；Pearson相關(guān)性分析研究RVLPSS 與右心室功能指標(biāo)的相關(guān)性；受試者工作特征(曲線ROC)預(yù)測(cè)RVLPSS評(píng)估右心室功能不同指標(biāo)下降的敏感性與特異性。以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 四組患者常規(guī)超聲心動(dòng)圖及2D-STI測(cè)量參數(shù)比較 與對(duì)照組比較，A組患者的MPI增大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，而RV、DPA 增大差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；B組、C組中RV、DPA、MPI均增大，且隨著病情的惡化呈逐漸增大趨勢(shì)(P<0.05)。此外，與對(duì)照組比較，A組、B組、C組患者中FAC、TAPSE、S'、Sb、Sm、Sa、RVLPSS均減小，且隨著病情進(jìn)展呈依次減小趨勢(shì)(P<0.05)，見(jiàn)表1和表2。

表1 四組患者的常規(guī)超聲心動(dòng)圖及2D-STI參數(shù)比較()Table 1 Comparison of the conventional echocardiogram and the 2D-STI parameters among the four groups()

表1 四組患者的常規(guī)超聲心動(dòng)圖及2D-STI參數(shù)比較()Table 1 Comparison of the conventional echocardiogram and the 2D-STI parameters among the four groups()

注：與對(duì)照組比較，aP<0.01；與A組比較，bP<0.01；與B組比較，cP<0.01。Note:Compared with the control group,aP<0.01;compared with group A,bP<0.01;compared with group B,cP<0.01.

參數(shù)RV(mm)DPA(mm)TAPSE(mm)FAC(%)MPI S'(cm/s)對(duì)照組(n=27)29.22±1.95 20.89±1.87 21.00±1.49 47.50±4.93 0.31±0.04 13.63±1.07 A組(n=20)30.25±2.49 21.40±1.64 18.75±0.97a 41.69±2.22a 0.39±0.03a 11.73±0.84a B組(n=16)35.81±4.00ab 23.69±2.36ab 17.00±0.73ab 35.14±2.58ab 0.57±0.03ab 9.80±0.47ab C組(n=16)41.75±3.89abc 24.69±2.96abc 14.75±1.06abc 31.33±1.07abc 0.69±0.03abc 8.53±0.54abc F值97.77 12.34 106.53 93.57 495.86 152.71 P值0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001

表2 四組患者的右室游離壁縱向應(yīng)變參數(shù)比較()Table 2 Comparison on right ventricular longitudinal strain indexes among the four groups()

表2 四組患者的右室游離壁縱向應(yīng)變參數(shù)比較()Table 2 Comparison on right ventricular longitudinal strain indexes among the four groups()

注：與對(duì)照組比較，aP<0.01；與A組比較，bP<0.01；與B組比較，cP<0.01。Note:Compared with the control group,aP<0.01;compared with group A,bP<0.01;Compared with group B,cP<0.01.

指標(biāo)Sb Sm Sa RVLPSS(%)P值0.001 0.001 0.001 0.001對(duì)照組(n=27)-31.04±4.30-28.67±2.77-27.89±4.11-29.20±2.44 A組(n=20)-23.35±3.20a-23.45±4.38a-21.85±2.48a-22.88±2.80a B組(n=16)-21.13±2.70ab-19.88±1.67ab-18.75±1.48ab-19.92±0.91ab C組(n=16)-18.50±1.71ab-16.19±1.47abc-15.81±1.87abc-16.83±1.03abc F值58.44 70.31 66.25 135.01

2.2 RVLPSS 與右心室功能指標(biāo)的相關(guān)性 經(jīng)Pearson 相關(guān)性分析結(jié)果顯示，RVLPSS 與TAPSE(r=-0.819，P=0.000)、FAC (r=-0.856，P=0.000)、S'(r=-0.799，P=0.000)呈負(fù)相關(guān)性，與MPI呈正相關(guān)性(r=0.844，P=0.000)。

2.3 RVLPSS 預(yù)測(cè)右心室功能指標(biāo)下降的價(jià)值 經(jīng)ROC分析結(jié)果顯示，當(dāng)RVLPSS為-19.5%時(shí)判斷TAPSE<17 mm 的敏感性為95%、特異性為87.5%，判斷FAC<35%的敏感性為86.96%、特異性為89.66%，RVLPSS判斷S'<9.5 cm/s的敏感性為94.4%、特異性為82.4%，RVLPSS判斷MPI>0.54的敏感性為73.33%、特異性為95.45%，見(jiàn)圖2。

圖2 RVLPSS預(yù)測(cè)右心室功能下降的ROCFigure 2 ROC of right ventricular function decline predicted by RVLPSS

3 討論

COPD 是呼吸系統(tǒng)常見(jiàn)病，以氣流受限與氣道阻塞為特征，長(zhǎng)期缺氧會(huì)引起肺血管收縮，導(dǎo)致PH。PH將影響右心室結(jié)構(gòu)與功能的變化，甚至導(dǎo)致右心室功能不全，而右心室功能又決定著COPD伴PH患者病情的嚴(yán)重程度及預(yù)后[4-5]；因此針對(duì)右心室結(jié)構(gòu)與功能變化的評(píng)估具有重要的臨床意義。判斷右心室功能的可靠方式被認(rèn)為是右心漂浮導(dǎo)管及心臟磁共振，但右心漂浮導(dǎo)管屬于有創(chuàng)檢查，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)，且不能對(duì)右室壁的收縮與舒張運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析；心臟磁共振檢查價(jià)格高昂，需要患者配合，且體內(nèi)不能安裝金屬裝置，因此以上兩種檢查方式由于自身的局限性限制了其在臨床的廣泛使用[6-7]。與之比較，超聲心動(dòng)圖簡(jiǎn)單、便捷、無(wú)創(chuàng)，是評(píng)估右心室功能的重要手段，可以定量分析COPD伴PH患者的右心室形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能變化[8]。國(guó)內(nèi)有學(xué)者已經(jīng)對(duì)COPD 不伴PH 患者的右心室功能做過(guò)研究，但對(duì)于COPD伴不同程度PH患者的右心室功能研究不多[9]。

本研究結(jié)果顯示，與對(duì)照組比較，A組患者的MPI增大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，而RV、DPA增大差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，B組、C組患者的RV、DPA、MPI 均增大，且隨著病情進(jìn)展呈逐漸增大趨勢(shì)(P<0.05)；與對(duì)照組比較，A 組、B 組、C 組患者的FAC、TAPSE、S'均減小，且隨著疾病進(jìn)展呈依次減小趨勢(shì)(P<0.05)；這與Koestenberger[10]等的研究結(jié)果基本相同。當(dāng)COPD 合并輕度PH 時(shí)，右心室后負(fù)荷壓力增加，心室結(jié)構(gòu)發(fā)生變化以對(duì)抗壓力，但輕度肺動(dòng)脈高壓尚能使右心室處于代償期，因此右心室內(nèi)徑及肺動(dòng)脈內(nèi)徑增大與對(duì)照組比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，然而隨著肺動(dòng)脈壓力的逐漸增大使心肌細(xì)胞水腫，萎縮變形，結(jié)構(gòu)進(jìn)一步重塑，累及右心室功能，導(dǎo)致其功能下降，最終引起右心功能不全。本研究中也發(fā)現(xiàn)常規(guī)超聲心動(dòng)圖對(duì)于COPD伴輕度PH 的患者時(shí)右心室的功能及容量變化的監(jiān)測(cè)不夠理想。

2D-STI是近些年來(lái)評(píng)價(jià)心肌功能的新興技術(shù)，以時(shí)域程序?yàn)榛A(chǔ)，保留了組織多普勒成像(TDI)高時(shí)間分辨率這一優(yōu)點(diǎn)，且不受心臟整體運(yùn)動(dòng)的影響，無(wú)角度依賴，能更真實(shí)、準(zhǔn)確的反映心肌局部與整體的功能[11]，在評(píng)價(jià)心肌早期變化上表現(xiàn)良好。右心室壁是由心內(nèi)膜下的環(huán)形心肌以及心外膜縱行心肌構(gòu)成的，而心外膜的縱行心肌主導(dǎo)了右心室的收縮功能[12]。有相關(guān)研究證實(shí)右心室的縱向應(yīng)變與評(píng)價(jià)右心功能的傳統(tǒng)超聲心動(dòng)圖指標(biāo)間相關(guān)性良好，被認(rèn)為是預(yù)測(cè)PH患者不良結(jié)果的獨(dú)立因素[13]，而且在正常狀態(tài)下，室間隔受到左心室的影響更大，因此右室游離壁縱向應(yīng)變是作為應(yīng)用二維斑點(diǎn)追蹤成像評(píng)價(jià)右心室功能的主要指標(biāo)之一[14]。

本研究中，2D-STI 參數(shù)Sb、Sm、Sa、RVLPSS 與對(duì)照組比較，A組、B組、C組逐漸減小。初步說(shuō)明即使在COPD 患者肺動(dòng)脈壓力輕度升高時(shí)，右心室游離壁心肌已經(jīng)出現(xiàn)形變，并且隨著壓力逐漸增加，形變愈加明顯，右心室形態(tài)與功能進(jìn)一步發(fā)生變化，最終導(dǎo)致右心衰竭。通過(guò)研究不難看出2D-STI 可以更加敏感的反映右心室游離壁局部節(jié)段與整體的縱向應(yīng)變，從而可以及時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)右心室的功能變化。根據(jù)Pearson 相關(guān)性研究分析也發(fā)現(xiàn)，RVLPSS 與MPI正相關(guān)，與TAPSE、FAC、S’負(fù)相關(guān)，由此說(shuō)明RVLPSS與右心室功能變化的相應(yīng)指標(biāo)相關(guān)性良好，能夠有效的判斷右心室功能變化。因此可以認(rèn)為RVLPSS是對(duì)既往研究右心室功能指標(biāo)的一種重要補(bǔ)充，彌補(bǔ)了一些既往評(píng)價(jià)指標(biāo)的缺點(diǎn)，是右心室功能變化評(píng)價(jià)新的重要手段。

綜上所述，2D-STI與評(píng)估右心室功能指標(biāo)的相關(guān)性良好，可以更加客觀有效評(píng)估COPD伴不同程度的PH 患者右心室功能變化，為COPD 伴不同程度PH 患者診療提供幫助。

但本研究仍存在以下的局限性：(1)研究過(guò)程中收集的樣本量較少，未能實(shí)現(xiàn)大樣本的數(shù)據(jù)分析；(2)雖然右心室的縱行心肌對(duì)右心室的收縮功能起主導(dǎo)作用，但如果綜合了右心室心肌的環(huán)形心肌應(yīng)變研究右心室的功能，可能更加全面；(3)肺動(dòng)脈壓力的測(cè)定是依賴于三尖瓣口收縮期反流峰值流速Vmax，基于伯努利方程式計(jì)算估測(cè)得到的肺動(dòng)脈收縮壓，未能采用右心漂浮導(dǎo)管來(lái)估測(cè)。