組織多普勒成像評測左心房組織速度、應力與三維超聲心動圖評測左心房容積的相關性分析

吳 勤,徐新華,高 雷

左心房在心血管系統(tǒng)中有重要作用。左心室舒張期時約42%的搏出量儲存于左心房[1]。左心房大小是心房纖維性顫動的重要危險因素,也是心源性死亡和擴張型心肌病患者臨床轉歸的重要預測指標[2],其在左房室瓣功能發(fā)揮中起關鍵作用。心房壁由混雜的環(huán)狀和長軸向的肌肉束排布組成,各具收縮性。心肌組織多普勒技術 (TDI)用于左房組織速度和應力的研究較少。實時三維超聲心動圖能提供更立體的心腔信息和更精確的左房容積測定[3]。本研究應用 TDI測定左房局部組織速度、應力和應力率以評估左房壁的長軸、徑向及環(huán)狀心肌收縮性,通過左房時間 -容積曲線,評估收縮期組織峰速度與最大左房容積之間的關系及時間 -峰應力與時間 -最大左房容積之間的關系。通過健康心與壓力超負荷狀態(tài) (MS)或容積超負荷狀態(tài) (MR)患者之間的比較,研究在測定左房容積變化中是否長軸和環(huán)狀收縮性較徑向因素更重要,是否容積和壓力超負荷對左房收縮性有不同影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2008年 9月—2009年 9月入我院接受超聲心動圖檢查患者 66例,其中健康對照組為接受非心臟手術術前經(jīng)超聲心動圖證實為正常心臟患者 22例;中度至重度 MS和MR患者各 22例。所有研究對象均為正常竇性心律、左室射血分數(shù)超過 50%且成像質量較好。

1.2 方法 所有患者均接受二維傳統(tǒng)多普勒、TDI、三維超聲心動圖檢查。本研究經(jīng)本院醫(yī)學倫理委員會通過。GE公司Vivid 7 dimension多維星版本超聲心動圖儀連續(xù)進行經(jīng)胸超聲心動圖描記以實現(xiàn)組織多普勒成像,并采用單獨的三維探頭實時進行三維超聲心動圖成像。以 92～120幀速每秒的速度和90°成像角進行胸骨旁長短軸和心尖 2、4腔面的組織多普勒成像。呼氣末廣角采集心尖 4腔面以獲得全容積的左房三維圖像。圖像存儲于硬盤以便應用軟件進行數(shù)據(jù)分析。選取每個左房壁中段 1 mm2區(qū)域測量組織速度、應力、應力率和組織追蹤。于心尖 4腔和 2腔面獲得長軸參數(shù)。胸骨旁長軸面的左房基底部測量環(huán)狀參數(shù),胸骨旁短軸面的左房后壁處測量徑向參數(shù)。四維左室心面軟件顯示和定量三維成像。每個心臟循環(huán)中,應用經(jīng)修飾的自動輪廓檢測方法在每個框架的 6個切面評估三維容積數(shù)據(jù)和左房時間 -容積曲線。左房主動排空分數(shù)定義為三維超聲心動圖測得時間 -容積曲線來源的左心室舒張期的左房容積與左房收縮后最小左房容積之間變化百分比。左房主動排空速度定義為 (收縮前左房容積 -最小左房容積)/(收縮前左房容積達到最小左房容積所用時間),左房充盈速度定義為 (最大左房容積 -最小左房容積)/(最小左房容積達到最大左房容積所用時間)。

1.3 統(tǒng)計學方法 采用 SPSS 13.0統(tǒng)計學軟件進行處理,正態(tài)分布的計量資料以 (±s)表示。Pearson′s相關檢驗分析每一個收縮參數(shù)、最大左房容積、左房主動排空分數(shù)。多重比較應用 ANOVA和 post-hoc分析進行比較。應用回歸分析來驗證 MS或 MR患者的每一個收縮參數(shù)與最大左房容積之間的關系。以 P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 一般情況 最大左房容積指數(shù)在 MS和 MR患者均顯著大于健康心組,差異均有統(tǒng)計學意義 [(55.7±16.9)和(56.3±17.5)vs.(26.6±9.1)ml/m2,P＜0.05)]。左房主動排空分數(shù)在 MS和 MR組患者顯著低于健康心組 [(19.2±11.1)%和 (23.7±10.8)%vs.(39.3±11.2)%,P＜0.05]。MR和 MS組患者之間最大左房容積指數(shù)和主動排空分數(shù)差異無統(tǒng)計學意義 (P＞0.05)。MS患者中隔之外的局部峰收縮和舒張晚期組織速度顯著小于健康心組 (P＜0.05)。MR患者除了中隔和環(huán)狀組織速度外,其余局部峰收縮和舒張晚期組織速度均小于健康心組 (P＜0.05,見表 1)。

表 1 3組研究對象左心房組織速度情況 (cm/s)Table 1 Left atrial regional tissue velocities in three groups

2.2 容積與排空速度、充盈速度或排空分數(shù)之間的相關性分析 健康心組最大和最小左房容積與左房主動排空速度之間呈正相關 (P＜0.05),與充盈速度之間也呈正相關 (P＜0.05),與左房主動排空分數(shù)之間無顯著相關性 (P＞0.05)。MS患者最大和最小左房容積與左房主動排空分數(shù)呈負相關(P＜0.05),與左房充盈速度呈正相關 (P＜0.05),最大左房容積與主動排空速度呈正相關 (P＜0.05)。MR患者最大左房容積與左房充盈速度呈正相關 (P＜0.05),最小左房容積與左房主動排空分數(shù)呈負相關 (P＜0.05,見表 2)。

表 2 左心房容積與排空速度、充盈速度或排空分數(shù)之間的相關性Tab le 2 The correlation of Left atrial volume changewith evacuation velocity,filling velocity and evacuation fraction

2.3 最大左房容積與局部組織速度的相關性分析 健康心組最大左房容積與長軸、環(huán)狀或徑向收縮期組織峰速度均無相關性 (P＞0.05),與舒張晚期組織峰速度亦無相關性 (P＞0.05)。MS患者最大左房容積與徑向收縮期組織峰速度呈負相關 (P＜0.05),但與長軸和環(huán)狀收縮期組織峰速度無顯著相關性 (P＞0.05);最大左房容積與后壁長軸舒張晚期組織峰速度呈負相關 (P＜0.05)。MR患者最大左房容積與徑向收縮期組織峰速度呈正相關 (P＜0.05),但與節(jié)段舒張晚期組織峰速度無顯著相關性 (P＞0.05,見表 3)。

表 3 最大左房容積與局部組織速度的相關性分析Tab le 3 Correlation analysis ofmaximum left atrial volume and regional tissue velocities

2.4 容積變化與局部組織應力、應力率之間的相關性分析健康心組最大左房容積與后壁長軸峰收縮應力之間呈負相關(r=-0.49,P＜0.05,見圖 1),與長軸峰收縮應力率之間呈負相關 (r=-0.61,P＜0.05);時間 -最大左房容積與時間-后壁長軸峰應力之間呈正相關 (r=0.60,P＜0.05),與時間 -環(huán)狀峰應力之間呈正相關 (r=0.64,P＜0.05)。MS患者最大左房容積與節(jié)段應力和應力率無顯著相關 (P＞0.05);時間 -最大左房容積與時間 -前壁 (r=0.65,P＜0.05)和后壁 (r=0.57,P＜0.05)長軸峰應力之間呈正相關。MR患者最大左房容積與應力、應力率無顯著相關性 (P＞0.05);時間 -最大左房容積與時間 -后壁長軸峰應力 (r=0.63,P＜0.05)和側壁長軸峰應力 (r=0.57,P＜0.05)、時間 -環(huán)狀峰應力 (r=0.55,P＜0.05)均呈正相關。

3 討論

本研究結果表明,長軸和環(huán)狀收縮參數(shù)較徑向因素在測定左房容積變化中更為重要,壓力和容積超負荷對左房收縮性有不同的影響。左房長軸和環(huán)狀變形較徑向變形在測定健康心組左房容積和功能中更具相關性,MS患者左房容積變化較 MR患者的左房容積變化與更多的節(jié)段收縮參數(shù)有關。

圖 1 健康心組最大左房容積與左房后壁長軸峰應力呈負相關關系Figure 1 Themaximal LA volumewas negatively correlated with the posteriorwall longitudinal systolic strain in healthy heart persons

許多研究應用多種參數(shù)測定左房收縮功能,例如左房排空容積和左房排空容積分數(shù)、左房分級縮短或分級面積變化、多普勒傳導流動參數(shù) (A波峰速度及其時間 -流速積分、E/A比、左房工作負荷、左房附加流速、房射血分數(shù)和左房動力學能量)、心房收縮期間左房室瓣環(huán)組織多普勒成像[4]。然而這些方法中部分需侵入性操作[5],部分對于心臟負荷情況、左房收縮功能、自主狀態(tài)下的變化具有高敏感性。組織多普勒成像和三維超聲心動圖與非侵入性評估節(jié)段組織收縮性和容積數(shù)據(jù)有關,并且組織多普勒成像相對獨立于前后負荷變化[6],使定量評估左房收縮功能成為可能[7]。

健康心組中,左房后壁組織速度顯著低于前壁組織速度,這可能由于后壁存在四支肺血管插入肌肉結構導致收縮性和運動受限。環(huán)狀和徑向組織速度顯著低于長軸組織速度,這表明左房容積變化中長軸肌肉運動具有重要作用。然而,心肌變形不跟隨運動變化的相同模式,由于肌肉組分不同,左房中隔長軸應力低于前壁應力。在健康心組,最大和最小左房容積與左房主動排空和充盈速度呈正相關。左房收縮性在正常值范圍內不隨容積變化而變化。由于后壁擴張的變形產(chǎn)生的最大左房容積與后壁長軸峰收縮應力及應力率呈負相關。時間 -最大左房容積與時間 -后壁長軸峰應力、時間 -環(huán)狀峰應力之間呈正相關。這些發(fā)現(xiàn)表明后壁長軸變形和環(huán)狀變形,而不是徑向變形,在左房容積形成中的作用更顯著,后壁組織速度是影響左房收縮性的重要因素。左房容積在 MS和 MR患者均較健康對照組增大,但兩組之間無顯著差異。左房主動排空分數(shù)值在MS和 MR組患者較健康對照組顯著降低,這是由于 MS患者左房擴大后房壁衰竭或左房后負荷匹配不佳相應的左房升壓泵衰竭導致的,這與已往報道一致[8-9]。盡管局部有差異,但幾乎所有節(jié)段組織速度在 MS和 MR患者均較健康心組低。中隔長軸峰收縮和舒張晚期組織速度各組之間無顯著差異,這可能是由于中隔壁較其他左房壁膜薄,并且對左右房容積和壓力變化較敏感。MS患者左房容積和左房主動排空分數(shù)之間有負相關,而健康心組無此關系。另外,MR患者最小左房容積和左房主動排空分數(shù)之間負相關。因此,前后負荷增加產(chǎn)生的代償適應性容積增加導致左房收縮性下降。MS患者中,最大左房容積與徑向峰收縮組織速度及長軸舒張晚期后壁組織速度呈負相關。然而,MR患者最大左房容積與徑向峰收縮組織速度呈正相關。盡管有可能是壓力和容積負荷對徑向左房節(jié)段 Frank-Starling機制的不同的效應,但這個差異的原因在本文未能詳細解釋,這是本研究一個局限之處。MS患者中,時間 -最大左房容積與時間 -前后壁長軸峰應力呈正相關,而 MR患者時間 -最大左房容積與時間 -側壁后壁長軸峰應力以及時間 -環(huán)狀峰應力之間呈正相關。盡管節(jié)段差異,長軸變形在測定時間 -最大左房容積中在兩組患者中均較重要,但是環(huán)狀變形在測定時間 -最大左房容積中的重要性僅在 MR患者中得以體現(xiàn)。

總之,本研究顯示了左房容積變化和局部組織速度及應力之間的相關性。左房長軸和環(huán)狀變形較徑向變形與左房容積和功能測定更相關。左房后壁在測定左房容積變化中具有更重要作用。TDI和三維超聲評測下,MS患者較 MR患者的左房病理特征更顯著。本研究結果對了解 MS和 MR患者區(qū)域部位對左房容積變化和左房功能以及對心房纖維化的發(fā)展不同時間次序有重要臨床指導意義。

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