三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)在評(píng)價(jià)冠心病患者左心室扭轉(zhuǎn)中的應(yīng)用

王慶慧，丁云川，陳 劍，尹 帆，蘇 璇，羅慶祎，張 瑜，李建華，現(xiàn)麗妮

(昆明醫(yī)學(xué)院附屬延安醫(yī)院，昆明市延安醫(yī)院，云南 昆明 650051)

研究表明，心臟的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在左心室收縮和舒張功能中起著至關(guān)重要的作用。超聲心動(dòng)圖是無創(chuàng)性定量評(píng)價(jià)左心室扭轉(zhuǎn)的技術(shù)，可評(píng)價(jià)左心室局部及整體扭轉(zhuǎn)程度、時(shí)相及力學(xué)，隨著超聲技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)左室功能的研究已經(jīng)從單純?cè)u(píng)價(jià)左室短軸、長(zhǎng)軸心肌運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向探討扭轉(zhuǎn)、解旋等三維空間形變［1］。新近推出的三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(three-dimensional speckle tracking，3DT)能夠在三維立體空間內(nèi)，通過連續(xù)追蹤不同幀間心肌內(nèi)回聲斑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，計(jì)算出心肌的運(yùn)動(dòng)及形變信息，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)左室的整體及局部功能。本研究旨在運(yùn)用3DT技術(shù)評(píng)價(jià)冠心病(coronary heart disease，CHD)患者左室旋轉(zhuǎn)及扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2010年10月至2011年9月在我院心內(nèi)科住院并接受冠狀動(dòng)脈造影的CHD患者62例(CHD組)，其中男42例，女20例，年齡45～74歲［(58.41±9.82)歲］，至少1支冠狀動(dòng)脈主干狹窄程度≥50%，其中單支病變34例、2支病變11例、3支病變17例，均有心絞痛癥狀，所有患者射血分?jǐn)?shù)≥50%;對(duì)照組41例，其中男27例，女24例，年齡43～70歲［(57.63±8.78)歲］，冠狀動(dòng)脈無明顯狹窄，受檢者均為竇性心律。排除心肌梗死、心臟瓣膜病、先天性心臟病、高血壓性心臟病、心肌病、心力衰竭、慢性阻塞性肺病等。

1.2 儀器與方法 采用Toshiba Artida880彩色多普勒超聲顯像診斷儀，配備PST-30SBT二維探頭(頻率2.5～5 MHz)及PST-25SX三維矩陣探頭(頻率1～3 MHz)。①圖像采集:受檢者取左側(cè)臥位，囑平靜呼吸，連接同步心電圖。先行常規(guī)二維超聲檢查、于胸骨旁左心長(zhǎng)軸切面測(cè)量收縮末期左心房前后徑、左心室舒張末期前后徑、左心室射血分?jǐn)?shù)及左心室短軸縮短率，換用矩陣PST-25SX探頭，將探頭置于心尖部，在顯示心尖四腔心切面后，適當(dāng)調(diào)節(jié)扇角與深度，同時(shí)調(diào)節(jié)幀頻，使其大于20幀/s，啟用諧波及最佳優(yōu)化模式，直至顯示最佳的心尖四腔圖，然后囑患者屏住呼吸，啟動(dòng)“4D”，儀器自動(dòng)收集連續(xù)4個(gè)心動(dòng)周期的15°×60°的窄角立體圖像，形成60° ×60°的寬角“金字塔”樣實(shí)時(shí)全容積成像三維數(shù)據(jù)庫，獲取滿意的左心室全容積圖像并儲(chǔ)存。②圖像分析:調(diào)出存儲(chǔ)的動(dòng)態(tài)圖像，按“Layout”鍵切換至同時(shí)顯示5個(gè)切面的界面，左側(cè)由上至下依次顯示心尖、乳頭肌和心底水平短軸切面，右側(cè)2個(gè)為心尖四腔和兩腔切面，調(diào)節(jié)2條縱線分別置于兩腔和四腔切面軸心，調(diào)節(jié)3條橫線，使其與縱線垂直，且將左室均分為3等份。啟動(dòng)3DT分析軟件，分別在兩腔和四腔切面上各取3個(gè)點(diǎn)，其中2個(gè)置于二尖瓣環(huán)前、后葉根部心內(nèi)膜面，另1個(gè)置于距二尖瓣環(huán)最遠(yuǎn)的心尖處內(nèi)膜面，軟件將自動(dòng)勾畫出左室心內(nèi)膜和心外膜輪廓，適當(dāng)調(diào)整勾畫線，使其與心內(nèi)膜和心外膜邊界重合，點(diǎn)擊屏幕左方“Start”鍵，軟件自動(dòng)計(jì)算出左室整體和局部旋轉(zhuǎn)及扭轉(zhuǎn)角度、整體位移、收縮末和舒張末容積、左室射血分?jǐn)?shù)等指標(biāo)。。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，相關(guān)分析應(yīng)用Pearson相關(guān)分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 常規(guī)超聲心動(dòng)圖檢查 兩組患者左心室舒張末前后徑、左心房前后徑、左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)、左心室短軸縮短率(FS)等均在正常范圍內(nèi);各組與常規(guī)超聲測(cè)量值差異均無顯著性意義(P＞0.05)，見表1。

表1 兩組常規(guī)超聲參數(shù)對(duì)比

1.2 左室扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 對(duì)照組左心室隨心動(dòng)周期變化曲線的趨勢(shì)一致，心尖部度呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，心底部呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，整體呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且均于收縮期末達(dá)峰值。CHD組中左心室旋轉(zhuǎn)角度(rotation angle，RA)、旋轉(zhuǎn)率(rotation rate，RR)、扭轉(zhuǎn)角度(twist angle，TA)及扭轉(zhuǎn)率(twist rate，TR)曲線形態(tài)與對(duì)照組大致相似，相應(yīng)的RA、RR、TA、TR曲線的波幅減低，波形紊亂(圖1，圖2)，特別是CHD組TR與對(duì)照組間差異有顯著性意義(P＜0.05)。兩組左心室旋轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)參數(shù)比較見表2。

表2 兩組各項(xiàng)左心室旋、轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)參數(shù)比較

圖1 左心室扭轉(zhuǎn)曲線圖 a.對(duì)照組;b.CHD組 圖2 左心室旋轉(zhuǎn)曲線 a.對(duì)照組;b.CHD組

3 討論

左心室扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是一個(gè)非常復(fù)雜的空間形變過程，心肌帶學(xué)說認(rèn)為整個(gè)左心室的心肌是由一條心肌帶以獨(dú)特的纏繞方式構(gòu)成的，心肌帶在空間上存在2個(gè)螺旋:一個(gè)是基底環(huán)，另一個(gè)是心尖環(huán)，基底環(huán)肌纖維橫向走行，垂直于左心室長(zhǎng)軸方向，心尖環(huán)肌纖維主要沿左心室長(zhǎng)軸平行的方向走行，分為降段和升段，升段的肌纖維在斜向上占優(yōu)勢(shì)，從心尖向心底走行，降段的肌纖維在垂直方向上占優(yōu)勢(shì)，從心底向心尖走行，二者相互交叉，收縮時(shí)產(chǎn)生相反的作用力，這種作用方式是左心室心肌在收縮時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。左心室心肌淺層與深層呈縱向斜行排列且走行相反，中層呈環(huán)形排列，這種排列方式使心肌收縮時(shí)左室產(chǎn)生類似“擰毛巾”的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，即在長(zhǎng)軸方向縮短、短軸方向向心收縮的同時(shí)，整體心室發(fā)生心底與心尖方向相反的扭轉(zhuǎn)。

自1628年william Harvey等首次描述心臟扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以來，大量研究表明，左室的扭轉(zhuǎn)和解旋運(yùn)動(dòng)在左室的收縮和舒張功能中起重要作用［2］。近年發(fā)展起來的二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(two-dimensional speckle tracking，2DT)，被廣泛用于評(píng)價(jià)左室旋轉(zhuǎn)及扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)用2DT研究就是在高幀頻二維灰階超聲圖像的基礎(chǔ)上，采用最佳模式匹配技術(shù)追蹤識(shí)別心肌內(nèi)回聲斑點(diǎn)的空間運(yùn)動(dòng)，并跟蹤其在每一幀圖像中的位置，標(biāo)測(cè)不同幀之間同一位置的心肌運(yùn)動(dòng)軌跡［3，4］，但是2DT基于二維平面分析，實(shí)際上心臟的旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)并不是簡(jiǎn)單在二維平面內(nèi)完成的，它還包括在心臟長(zhǎng)軸方向上的縮短和伸長(zhǎng)，這意味著在心動(dòng)周期中心肌內(nèi)的斑點(diǎn)可能運(yùn)動(dòng)至研究平面之外，從而影響追蹤結(jié)果的準(zhǔn)確性。新近的3DT基于斑點(diǎn)追蹤原理，不受心肌運(yùn)動(dòng)方向限制，可以在三維容積內(nèi)客觀、準(zhǔn)確追蹤心肌運(yùn)動(dòng)軌跡，彌補(bǔ)了2DT局限于所掃描平面內(nèi)追蹤心肌運(yùn)動(dòng)斑點(diǎn)的不足［5］。Nesser等運(yùn)用3DT和2DT對(duì)比研究志愿者左室容積變化，結(jié)果證實(shí)3DT的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性均優(yōu)于2DT，說明3DT是一種簡(jiǎn)單、省時(shí)、具可重復(fù)性的方法［6］。

本研究中，正常人左心室心尖部呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，心底部呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，整體呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且均于收縮期末達(dá)峰值，與以前的研究結(jié)果一致。CHD組中左心室旋轉(zhuǎn)度、扭轉(zhuǎn)度、扭轉(zhuǎn)率曲線形態(tài)與對(duì)照組大致相似，相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)度、扭轉(zhuǎn)度、扭轉(zhuǎn)率曲線的波幅減低，波形紊亂。因此，旋轉(zhuǎn)或扭轉(zhuǎn)曲線的波幅減低，波形紊亂可能對(duì)評(píng)價(jià)CHD有一定的提示作用。本研究結(jié)果顯示，以絕對(duì)值作對(duì)比，CHD組左心室整體扭轉(zhuǎn)指標(biāo)指標(biāo)均較對(duì)照組減低，特別是扭轉(zhuǎn)率與對(duì)照組間差異有顯著性意義(P＜0.05)，考慮CHD組的心肌缺血已使心肌纖維的收縮功能受損，導(dǎo)致左心室的扭轉(zhuǎn)能力下降，提示扭轉(zhuǎn)率可能成為評(píng)價(jià)3DT冠心病左心室扭轉(zhuǎn)的敏感指標(biāo)。

3DT可在三維立體空間內(nèi)研究左室的旋轉(zhuǎn)及扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從機(jī)械力學(xué)角度評(píng)價(jià)CHD患者左室收縮功能減低。本研究的局限性:①3DT技術(shù)的時(shí)間分辨率較低(幀頻20～30幀/秒)，低于2DT及TDI技術(shù);②3DT對(duì)圖像質(zhì)量要求較高，特別需要清晰顯示心內(nèi)膜及心外膜，圖像質(zhì)量欠佳者，追蹤測(cè)量準(zhǔn)確性不高;③CHD是一組復(fù)雜多變的心血管疾病，無論是病變的大小、范圍或是病變的不同階段，心臟的整體功能及心肌的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)都是不同的，本研究樣本量較小，測(cè)量統(tǒng)計(jì)可能存在誤差，其作為定量心肌整體及局部功能的一種新方法仍需進(jìn)一步的大樣本深入的臨床和實(shí)驗(yàn)研究。

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