實時三維超聲心動圖（RT3DE）評價正常比格犬右心室節(jié)段容積和收縮功能的價值

孔德紅 舒先紅 陳永樂 程蕾蕾 董麗莉 陳丹丹 周達(dá)新

（1復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院心超室，2心內(nèi)科 上海 200032；3上海市心血管病研究所 上海 200032；4上海市影像醫(yī)學(xué)研究所 上海 200032）

右心室在維持正常的體循環(huán)和肺循環(huán)中發(fā)揮著重要作用［1］，對準(zhǔn)確快速地評價右心室容積和收縮功能具有重要的臨床意義［1－3］。實時三維超聲心動圖 （real－time three－dimensional echocardiography，RT3DE）是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，其評價右心室整體容積和收縮功能的準(zhǔn)確性已得到多項研究證實［4－5］，新近研究顯示 RT3DE在對右心室節(jié)段容積和收縮功能的分析中有潛在的應(yīng)用價值［6－7］。比格犬（Beagle）是國際公認(rèn)的實驗用犬，已有研究者使用二維超聲心動圖技術(shù)研究了正常犬右心室節(jié)段收縮功能特點［8－9］，然而鮮見使用 RT3DE評價正常比格犬右心室節(jié)段容積和收縮功能的報道。因此本研究的目的為使用RT3DE技術(shù)，定量分析正常比格犬右心室節(jié)段容積及收縮功能，探討RT3DE在評價比格犬右心室節(jié)段容積及收縮功能中的應(yīng)用價值。

材料和方法

實驗動物 健康雄性比格犬10條，3月齡，體質(zhì)量10～13kg，平均（12．0±1．1）kg。

實驗方法 采用戊巴比妥30mg／kg經(jīng)腹腔注射麻醉，動物自主呼吸，連接心電圖，記錄心率（heart rate，HR）。實驗犬取左側(cè)臥位，使用PHILIPS－iE33超聲顯像儀及匹配的S5探頭和X3－1探頭，于靜息狀態(tài)下行超聲心動圖圖像采集和定量分析。

常規(guī)超聲心動圖圖像采集及定量分析 使用S5探頭（頻率1～5MHz），于心尖四腔觀測量舒張末期左心室長軸徑（left ventricular longitudinal diameter，LVLD）及基底徑（left ventricular basal diameter，LVBD）、左心室舒張末期面積（left ventricular end diastolic area，LVAd）及收縮末期面積（left ventricular end systolic area，LVAs）、左心室每搏輸出量（left ventricular stroke volume，LVSV）；使用雙平面法測量左室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）、舒張末期（d）及收縮末期（s）右心室長軸徑（right ventricular longitudinal diameter，RVLD）及中部內(nèi)徑 （right ventricular mid cavity diameter，RVMD）；使用面積長度法測量右心室舒張末期面積（right ventricular end diastolic area，RVAd）和收縮末期面積（right ventricular end systolic area，RVAs）。計算右心室面積變化分?jǐn)?shù)（right ventricular fractional area change，F(xiàn)AC），計算公式為FAC＝（RVAd－RVAs）／RVAd。

右心室RT3DE圖像采集及定量分析 使用X3－1探頭（頻率1～3MHz），于心尖四腔觀得到理想的右心室圖像后，啟動全容積（full volume）顯像方式。經(jīng)連續(xù)7個心動周期采集金字塔形全容積右心室實時三維圖像，從右心室長軸、短軸及流出道等平面切割并定性觀察右心室內(nèi)膜緣，對顯示情況滿意則保存該幅圖像（圖1），每只犬均保存3幅圖像并拷貝到光盤。

圖1 正常比格犬右心室RT3DE圖像Fig 1 Right ventricular RT3DE image of a healthy Beagle dog

圖2 右心室RT3DE圖像軟件分析結(jié)果報告Fig 2 Report sheet automatically generated by RT3DE analysis software

使用德國TomTec公司的TomTec 4D－RV軟件對右心室實時三維圖像進(jìn)行定量分析。首先在軟件中打開右心室三維全容積圖像文件，調(diào)整圖像并確定三尖瓣環(huán)中心、二尖瓣環(huán)中心及左室心尖等標(biāo)志點，于右心室長軸、短軸及流出道3個平面內(nèi)手工描繪舒張末期及收縮末期右心室心內(nèi)膜緣輪廓。隨后軟件自動識別并跟蹤整個心動周期內(nèi)的右室心內(nèi)膜緣，結(jié)合手工調(diào)節(jié)，軟件能夠自動生成右心室腔的動態(tài)立體圖像并計算出右心室整體（global）的容積和收縮功能參數(shù)（圖2），包括舒張末容積（enddiastolic volume，EDV）、收縮末容積（end－systolic volume，ESV）、每搏輸出量（stoke volume，SV）和射血分?jǐn)?shù)（ejection fraction，EF）。同時TomTec軟件自動將右心室分為流入道（inflow）、體部（body）和流出道（outflow）3個節(jié)段［2］，其中流入道節(jié)段起自三尖瓣環(huán)延伸至心尖小梁部起始處，體部節(jié)段為心尖小梁部，流出道節(jié)段起自心尖小梁部終止處延伸至肺動脈瓣環(huán)處。軟件以表格的形式儲存一個心動周期內(nèi)多個時間點右心室整體及3個節(jié)段的容積值，由此可以繪制右心室整體和各節(jié)段的容積－時間曲線（圖3）。其中各節(jié)段容積的最大值與最小值分別表示相應(yīng)的節(jié)段EDV和ESV，進(jìn)一步計算獲得該節(jié)段的SV（SV＝EDV－ESV）和 EF（EF＝SV／EDV）。從TomTec軟件儲存的數(shù)據(jù)表格中提取各節(jié)段容積達(dá)最小值時間（time to minimum systolic volume，Tmsv）及其所占心動周期的百分率（Tmsv%），從而計算右心室收縮同步性參數(shù)，包括各節(jié)段Tmsv的標(biāo)準(zhǔn)差（Tmsv－SD）及其所占心動周期的百分率（Tmsv%－SD）、各節(jié)段之間的最大差值（Tmsv－dif）及其所占心動周期的百分率（Tmsv%－dif）。

圖3 正常比格犬右心室整體和3個節(jié)段的容積－時間曲線Fig 3 Regional and global volume－time curve of the right ventricle according to RT3DE data in a healthy Beagle dog

對8例正常比格犬的RT3DE圖像的測量結(jié)果進(jìn)行重復(fù)性檢驗。測試間差異（test－retest variability）以同一觀察者對同一動物兩幅不同RT3DE圖像測量的絕對差值表示，觀察者內(nèi)差異以同一觀察者對同一幅RT3DE圖像間隔24h的兩次重復(fù)測量結(jié)果的絕對差值表示。使用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intraclass correlation coefficient，ICC）分析測試間及觀察者內(nèi)測量值間的一致性。

統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 11．5分析軟件，所有計量數(shù)據(jù)用±s表示，計量數(shù)據(jù)組間比較采用獨立樣本t檢驗，多個樣本均數(shù)間兩兩比較采用ANOVA分析，相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)性分析。P＜0．05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

常規(guī)超聲心動圖參數(shù)分析結(jié)果 10例正常比格犬均獲得滿意的常規(guī)超聲心動圖圖像，相關(guān)參數(shù)測量結(jié)果：RVLDd為（41．0±3．4）mm，RVMDd為（17．2±3．8）mm，RVAd 為（5．9±0．9）cm2，RVLDs為（33．6±2．9）mm，RVMDs為（13．4±2．2）mm，RVAs為（3．3±0．5）cm2，F(xiàn)AC為43．7%±2．9%，HR為（115±26）bpm，LVLD為（45．7±27．2）mm，LVBD為（29．9±5．4）mm，LVAs 為（29．8±7．7）cm2，LVAs為（10．3±4．1）cm2，LVSV 為（18．3．3±4．6）mL，LVEF為66．3%±5．9%。

右心室RT3DE整體和節(jié)段容積和收縮功能參數(shù)的比較 8例正常比格犬取得滿意的右心室RT3DE圖像并成功運用TomTec軟件進(jìn)行分析，2例正常比格犬RT3DE圖像右心室內(nèi)膜緣顯示欠清，軟件跟蹤失敗，未能獲得完整的分析結(jié)果。

正常比格犬流入道EDV、ESV和SV均大于流出道和體部（P均＜0．05，圖4），后兩個節(jié)段EDV、ESV和SV的差異無統(tǒng)計學(xué)意義。正常比格犬右心室整體及3個節(jié)段EF、Tmsv及Tmsv%之間的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。正常比格犬右心室3個節(jié)段的Tmsv%－SD、Tmsv－SD、Tmsv%－dif及 Tmsv－dif分別為0．2%±0．2%、（1．1±1．2）ms、0．3%±0．4%及（1．9±2．1）ms（表1）。

表1 正常比格犬右心室整體及節(jié)段RT3DE參數(shù)Tab 1 Regional and global volume and systolic function of the right ventricle in healthy Beagle dogs measured by RT3DE（±s）

表1 正常比格犬右心室整體及節(jié)段RT3DE參數(shù)Tab 1 Regional and global volume and systolic function of the right ventricle in healthy Beagle dogs measured by RT3DE（±s）

vs．inflow，（1）P＜0．05．

Body Outflow Inflow Global26．6±6．51．0±2．316．6±4．662．0±5．146．2±7．6254．6±66．4

圖4 正常比格犬右心室3個節(jié)段RT3DE容積相關(guān)參數(shù)比較Fig 4 Comparison of regional volume of the right ventricle measured by RT3DE in healthy Beagle dogs

右心室RT3DE參數(shù)與普通超聲心動圖參數(shù)的相關(guān)性分析 正常比格犬右心室整體EDV與普通超聲心動圖參數(shù)RVLDd、RVMDd及RVAd正相關(guān)（r＝0．518、0．442、0．310，P 均＜0．05），右心室整體ESV與普通超聲心動圖參數(shù)RVLDs、RVMDs及RVAs正相關(guān)（r＝0．391、0．334、0．307，P 均＜0．05）；右心室整體和節(jié)段的SV與普通超聲心動圖所測定的LVSV無顯著相關(guān)性，但是右心室整體SV與LVSV比較結(jié)果顯示以上兩個參數(shù)之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＝0．425）；右心室整體及流入道節(jié)段的EF與 FAC正相關(guān)（r＝0．656、0．757，P＜0．05），余節(jié)段EF與FAC之間無顯著相關(guān)性。

正常比格犬右心室RT3DE參數(shù)的可重復(fù)性檢驗 正常比格犬右心室整體EDV、ESV、SV、EF觀察者內(nèi)差異分別為（3．1±2．9）mL、（1．6±1．7）mL、（1．8±1．8）mL、2．2%±2．9%，其ICC值分別為0．769、0．798、0．898、0．913；測試間差異分別為（4．7±7．7）mL、（2．4±2．3）mL、（2．4±1．6）mL、4．3%±2．8%，其ICC 值分別為 0．715、0．605、0．878、0．864。

討 論

右心室在提供足夠的肺血流灌注和維持正常的體循環(huán)靜脈壓中發(fā)揮著重要作用［1］，對于準(zhǔn)確快速地評價右心室容積和收縮功能具有重要的臨床意義［1－3］。RT3DE是近年來發(fā)展起來的超聲心動圖新技術(shù)，能夠動態(tài)顯示右心室立體空間內(nèi)的解剖和運動。目前已有多項研究證實RT3DE能夠準(zhǔn)確評價右心室整體容積和收縮功能［4－5］，新近有研究顯示RT3DE也能夠成功實現(xiàn)對右心室節(jié)段容積和收縮功能的分析［6－7］。犬類是研究急性及慢性右心室容量及壓力負(fù)荷增加狀態(tài)下右心室功能損傷機制的良好模型［10－11］，而對正常犬右心室形態(tài)和功能的研究是探索病理狀態(tài)下右心室變化特征的基礎(chǔ)。已有研究者使用組織多普勒和斑點追蹤顯像等超聲心動圖技術(shù)研究了正常犬右心室節(jié)段收縮功能特點［8－9］，然而鮮見使用 RT3DE評價正常比格犬右心室節(jié)段容積及收縮功能的報道。

在本研究中我們使用RT3DE及定量分析技術(shù)評價正常比格犬右心室整體和節(jié)段容積及收縮功能，結(jié)果顯示正常比格犬右心室整體EDV和ESV與普通超聲心動圖測定的右心室內(nèi)徑及面積參數(shù)之間有較好的相關(guān)性（P均＜0．05），右心室整體SV與左心室每搏輸出量SV之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0．05），右心室整體及流入道節(jié)段的EF與FAC正相關(guān)（P＜0．05），右心室RT3DE整體容積及收縮功能參數(shù)觀察者內(nèi)及測試間測量值有較好的一致性，提示RT3DE分析正常比格犬右心室容積和收縮功能有一定的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。

對正常比格犬節(jié)段容積和收縮功能的分析結(jié)果顯示，右心室流入道EDV、ESV和SV均大于流出道和體部（P均＜0．05），后兩個節(jié)段EDV、ESV和SV之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示流入道在右心室整體容納功能中占主要地位。我們的研究顯示右心室3個節(jié)段的EF差異無統(tǒng)計學(xué)意義，而Chetboul等［8］使用組織多普勒技術(shù)在64條健康犬中的研究顯示正常犬右心室基底段的收縮峰值速度大于心尖段，與我們的研究結(jié)果不盡一致。由于Chetboul等研究的健康犬包括了14個品系的犬種，而本研究中均為比格犬，我們推測不同品系的實驗用犬右心室節(jié)段收縮功能特點可能有所差別。Voeller等［10］使用主肺動脈綁扎方法制作犬慢性壓力負(fù)荷增加模型，通過磁共振和核素顯像技術(shù)測定右室游離壁分為三節(jié)段的圓周應(yīng)變，結(jié)果顯示重度后負(fù)荷增加時右心室中間段的前壁、下壁和室間隔及基底段的前壁應(yīng)變峰值下降，提示后負(fù)荷增加可能導(dǎo)致右心室節(jié)段性收縮功能改變。我們對生理狀態(tài)下比格犬右心室節(jié)段容積和收縮功能的研究可能為進(jìn)一步探討病理狀態(tài)下右心室結(jié)構(gòu)和功能的變化特點提供基礎(chǔ)信息。

我們還使用RT3DE技術(shù)分析了正常比格犬右心室收縮同步性，發(fā)現(xiàn)正常比格犬右心室3個節(jié)段EF、Tmsv及Tmsv%之間的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，右心室收縮同步性參數(shù) Tmsv%－SD、Tmsv－SD、Tmsv%－dif及Tmsv－dif值分別為0．2%±0．2%、（1．1±1．2）ms、0．3%±0．4%及（1．9±2）ms，提示正常比格犬右心室節(jié)段收縮有較高的同步性。既往研究也顯示生理狀態(tài)下犬右心室收縮同步性較高，Griffiths等［9］使用組織多普勒和斑點追蹤技術(shù)研究了10只健康犬，結(jié)果顯示犬心室內(nèi)同步性較高，與人相似。Lin等［11］研究顯示左心室心肌收縮同步性與局部蛋白表達(dá)水平有一定關(guān)系，然而右心室同步性的生理機制尚有待進(jìn)一步研究。我們的研究結(jié)果顯示RT3DE技術(shù)可能為右心室收縮同步性機制的動物實驗研究提供有力的輔助檢查手段。

RT3DE作為一項新技術(shù)尚存在一定的局限性，其成像角度有限，對透聲條件要求較高，相關(guān)定量分析軟件的操作性能有待完善。本研究未使用磁共振技術(shù)測定右心室形態(tài)和功能作為參考標(biāo)準(zhǔn)，且研究樣本量較小，以上不足之處我們將在后續(xù)研究中加以改進(jìn)。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示正常比格犬右心室節(jié)段容積具有不同的特點，右心室收縮具有較高的同步性，RT3DE技術(shù)在評價正常比格犬右心室節(jié)段容積及收縮功能中可能具有潛在的應(yīng)用價值。

［1］ Haddad F，Hunt SA，Rosenthal DN，et al．Right ventricular function in cardiovascular disease，part Ⅰ：Anatomy，physiology，aging，and functional assessment of the right ventricle［J］．Circulation，2008，117（11）：1436－1448．

［2］ Haddad F，Doyle R，Murphy DJ，et al．Right ventricular function in cardiovascular disease，partⅡ：pathophysiology，clinical importance，and management of right ventricular failure［J］．Circulation，2008，117（13）：1717－1731．

［3］ Geva T，Powell AJ，Crawford EC，et al．Evaluation of regional differences in right ventricular systolic function by acoustic quantification echocardiography and cine magnetic resonance imaging ［J］．Circulation，1998，98（4）：339－345．

［4］ Chua S，Levine RA，Yosefy C，et al．Assessment of right ventricular function by real－time three－dimensional echocardiography improves accuracy and decreases interobserver variability compared with conventional twodimensional views［J］．Eur J Echocardiogr，2009，10（5）：619－624．

［5］ Van der Zwaan HB，Geleijnse ML，Soliman OI，et al．Test－retest variability of volumetric right ventricular measurements using real－time three－dimensional echocardiography［J］．J Am Soc Echocardiogr，2011，24（6）：671－679．

［6］ Calcutteea A，Chung R，Lindqvist P，et al．Differential right ventricular regional function and the effect of pulmonary hypertension：three－dimensional echo study［J］．Heart，2011，97（12）：1004－1011．

［7］ Van der Hulst AE，Roest AA，Holman ER，et al．Real－Time three－dimensional echocardiography：segmental analysis of the right ventricle in patients with repaired tetralogy of fallot［J］．J Am Soc Echocardiogr，2011，24（11）：1183－1190．

［8］ Chetboul V，Sampedrano CC，Gouni V，et al．Quantitative assessment of regional right ventricular myocardial velocities in awake dogs by Doppler tissue imaging：repeatability，reproducibility，effect of body weight and breed，and comparison with left ventricular myocardial velocities［J］．J Vet Intern Med，2005，19（6）：837－844．

［9］ Griffiths LG， Fransioli JR， Chigerwe M．Echocardiographic assessment of interventricular and intraventricular mechanical synchrony in normal dogs［J］．J Vet Cardiol，2011，13（2）：115－126．

［10］ Voeller RK，Aziz A，Maniar HS，et al．Differential modulation of right ventricular strain and right atrial mechanics in mild vs．severe pressure overload［J］．Am J Physiol Heart Circ Physiol，2011，301（6）：H2362－H2371．

［11］ Lin JM，Lai LP，Chou NK，et al．Spatial heterogeneity of protein expression induced by dyssynchronous right ventricular pacing in the left ventricle of dogs with preserved systolic function［J］．J Card Fail，2010，16（8）：700－706．