速度向量成像技術(shù)對擴張型心肌病左室扭轉(zhuǎn)及解旋運動的評價作用觀察

張曉娟，高素杰，智光

速度向量成像技術(shù)對擴張型心肌病左室扭轉(zhuǎn)及解旋運動的評價作用觀察

張曉娟，高素杰，智光

目的評價擴張型心肌病(DCM)患者的左室扭轉(zhuǎn)及解旋特征。方法選取DCM患者19例，其中男17例，女2例，年齡50.5±17.5(18～82)歲；健康對照組21例，其中男16例，女5例，年齡49.1±16.9(18～80)歲。留取心底部、心尖部短軸切面二維灰階圖像，應(yīng)用速度向量成像技術(shù)獲得左室各節(jié)段及整體的旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)速度，計算左心室扭轉(zhuǎn)角度、扭轉(zhuǎn)速度、解旋速度和解旋率。結(jié)果DCM患者左室心底部及心尖部心肌旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)速度隨心動周期變化曲線明顯紊亂；與對照組比較，DCM患者收縮期左心室心底部和心尖部旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)速度均顯著降低，DCM患者左室整體扭轉(zhuǎn)角度為(6.5±1.8)°，扭轉(zhuǎn)速度為(67.8±15.6)°/s，顯著低于對照組(P<0.01)；DCM患者左室解旋率及解旋速度亦顯著低于對照組(P<0.01)。結(jié)論DCM患者左室整體扭轉(zhuǎn)角度、扭轉(zhuǎn)速度顯著減小，左室解旋速度顯著降低，并且左室解旋率受前負荷的影響。

超聲心動描記術(shù)；速度向量成像；扭轉(zhuǎn)；解旋；心肌病，擴張型

速度向量成像技術(shù)(velocity vector imaging，VVI)是研究心肌力學、分析局部心功能的新技術(shù)[1-2]，該技術(shù)打破了通過測量組織位置變化評價心肌運動的限制。所有的測量能夠在傳統(tǒng)二維圖像的基礎(chǔ)上進行，不受多普勒角度依賴的限制。VVI采用多種跟蹤技術(shù)確定心臟運動，比單一應(yīng)用一種方法如斑點追蹤技術(shù)更可靠，具有較高的時間與空間分辨率[3]。本研究旨在應(yīng)用VVI技術(shù)測量擴張型心肌病患者左室扭轉(zhuǎn)及解旋運動，分析病理狀態(tài)下左室扭轉(zhuǎn)及解旋運動的特征。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取解放軍總醫(yī)院2008年1月－2009年4月門診及住院擴張型心肌病患者19例，其中男17例，女2例，年齡18～82歲(50.5±17.5歲)。經(jīng)詢問病史、體格檢查、胸部X線檢查、彩色多普勒超聲心動圖和實驗室檢查，除外冠心病、高血壓、心肌炎、風心病、先心病、糖尿病等。全部病例符合WHO1995年及中華心血管病學會1995年擴張型心肌病診斷標準。對照組21例，為2008年6月－2009年4月解放軍總醫(yī)院的健康體檢者，其中男16例，女5例，年齡18～80歲(49.1±16.9歲)，既往無心臟病史，體檢心肺未見異常，心電圖正常，超聲心動圖檢查未見異常。

1.2 儀器 采用SIEMENS公司Sequoia512超聲診斷儀，4V1c探頭，探頭頻率2.00～4.25MHz，系統(tǒng)內(nèi)置VVI技術(shù)。

1.3 方法

1.3.1 超聲檢查 受檢者左側(cè)臥位，同步記錄心電圖。行多普勒檢查時，用脈沖多普勒成像模式于二尖瓣尖處測量二尖瓣瓣口E峰、A峰，測量E峰減速時間(DcT)，后啟用組織多普勒模式(tissue doppler imaging，TDI)于室間隔二尖瓣基底段測量等容舒張時間(isovolumic relaxation time，IVRT)、E'值。

1.3.2 左室扭轉(zhuǎn)及解旋運動特征的分析 啟動速度向量成像(VVI)模式。在VVI條件下，以聲學模式3 acoustic+3 beat狀態(tài)取心底部、心尖部短軸切面，心尖四腔、心尖兩腔和心尖左心長軸切面的動態(tài)圖像，在短軸切面動態(tài)圖上手動勾畫左室內(nèi)膜邊界，按前間隔、前壁、側(cè)壁、后壁、下壁及后間隔節(jié)段順序選取9～12個點，然后系統(tǒng)自動對選取的心肌進行跟蹤分析，系統(tǒng)將左室分為6個節(jié)段，追蹤完成后自動顯示左室各節(jié)段及整體的旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)速度隨心動周期的變化。旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)速度于收縮期測量最大值，每個切面勾畫3次，取平均值。心臟旋轉(zhuǎn)方向規(guī)定：從心尖向心底部觀察逆時針旋轉(zhuǎn)為正方向，反之為負方向，左室收縮期心底與心尖共同構(gòu)成心肌的正向扭轉(zhuǎn)，舒張期心底與心尖共同構(gòu)成心肌的負向扭轉(zhuǎn)，即心肌的解旋。左心室扭轉(zhuǎn)角度、扭轉(zhuǎn)速度、解旋速度分別等于心底部與心尖部旋轉(zhuǎn)角度、速度及解旋速度絕對值之和，計算扭轉(zhuǎn)角度峰值(Ptw)、扭轉(zhuǎn)速度峰值(PTV)、收縮末期左室扭轉(zhuǎn)角度(主動脈關(guān)閉時左室扭轉(zhuǎn)角度，AVCtw)、等容舒張末期左室扭轉(zhuǎn)角度(二尖瓣開放時左室扭轉(zhuǎn)角度，MVOtw)、解旋率(untwR)、解旋速度峰值(PUV)。左室解旋程度即解旋率用收縮末期左室扭轉(zhuǎn)角度百分比表示：UntwR={[AVCtw-TWt]/AVCtw×100}/IVRT，TWt為舒張期持續(xù)時間段任意時間點上的扭轉(zhuǎn)，考慮到不同個體間心IVRT間期的差異，將解旋率標化為：untwR={[AVCtw-MVOtw]/AVCtw×100}/IVRT。

1.4 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行分析。計量資料以表示，兩組間比較采用成組設(shè)計t檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 常規(guī)超聲心動圖測量結(jié)果 與對照組比較，DCM組LVDd值增大(P＜0.01)，EF值減小(P＜0.01)，差異有統(tǒng)計學意義，依據(jù)二尖瓣口血流多普勒超聲E/A值將擴張型心肌病患者分為E/A>2與E/A<2兩個亞組，這兩組間EF差異也具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。與對照組比較，DCM組的E/A<2亞組的等容舒張時間略延長，但差異無統(tǒng)計學意義，E/A>2亞組的等容舒張時間明顯縮短，與對照組及E/A<2亞組的差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)；二尖瓣口E峰在E/A>2組中較對照組及E/A<2組明顯增高(P＜0.05)，A峰在E/ A>2組中較對照組及E/A<2組明顯減低(P＜0.01)；與對照組比較，E/A值在E/A>2組中顯著增高，與對照組及E/A<2組比較差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)，在E/A<2組中略減低，與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義；E峰減速時間在DCM兩個亞組中均明顯減低，E/A>2組較E/A<2組進一步減低，差異均具有統(tǒng)計學意義(P<0.01，表1)。

2.2 擴張型心肌病患者左心室扭轉(zhuǎn)及解旋運動的特征 DCM患者左室心底部與心尖部心肌旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)速度隨心動周期變化的曲線明顯紊亂。左室心肌旋轉(zhuǎn)運動心底部主要表現(xiàn)為順時針方向旋轉(zhuǎn)，心尖部主要表現(xiàn)為逆時針方向旋轉(zhuǎn)，因此左室整體心肌扭轉(zhuǎn)運動從心尖方向看主要表現(xiàn)為逆時針方向扭轉(zhuǎn)。在個別病例中發(fā)現(xiàn)心底與心尖旋轉(zhuǎn)方向相同。與對照組比較，DCM患者收縮期左心室心底部和心尖部旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)速度均顯著降低，左室整體扭轉(zhuǎn)角度和速度分別為(6.49±1.82)°、(67.84±15.60)°/s，較對照組顯著減低(P<0.01)；左室舒張末及收縮末扭轉(zhuǎn)角度DCM患者較對照組顯著減低(P<0.01)，左室舒張末及收縮末時間在DCM-E/A<2組較對照組及DCM-E/A>2組顯著縮短(P<0.01)；DCM患者左室解旋率及解旋速度較對照組亦顯著減低(P<0.01，表2)。

3 討 論

心臟超聲已廣泛應(yīng)用于臨床評價心臟的舒張及收縮功能。近年來一些新的方法及指標在評價左室功能方面取得了較好的效果，如左房應(yīng)變、左室舒張期應(yīng)變率和左室解旋率用于評價左室舒張功能，左室扭轉(zhuǎn)用于評價左室收縮功能[4-7]。本研究即采用VVI測量左室扭轉(zhuǎn)及解旋來評價擴張型心肌病患者左室功能受損的特征[8]。

表1 正常人與擴張型心肌病患者常規(guī)超聲心動圖結(jié)果(±s)Tab.1 The routine echocardiography results of healthy subjects and DCM patients (±s)

表1 正常人與擴張型心肌病患者常規(guī)超聲心動圖結(jié)果(±s)Tab.1 The routine echocardiography results of healthy subjects and DCM patients (±s)

DCM. Dilated cardiomyopathy; LVDd. Left ventricular end-diastolic diameter; LVEF. Left ventricular ejection fraction; IVRT. Isovolumic relaxation time; DcT. Deceleration time. (1)P<0.05 compared with normal group; (2)P<0.05 compared with E/A<2 group; (3)P<0.01 compared with normal group; (4)P<0.01 compared with E/A<2 group

Item Normal group (n=21) DCM group F Pvalue E/A<2 (n=11) E/A>2 (n=8) Age (year) 49.05±16.94 54.00±16.98 45.75±18.23 1.02 0.32 LVDd (mm) 46.000±4.436 68.90±5.14(3) 68±4.53(3) 113.76 0.01 LVEF (%) 63.1±4.84 34.27±5.04(1) 29.62±4.06(1)(2) 205.92 0.05 IVRT (ms) 107.5±22.05 116.6±22.24 67.87±15.61(3)(4) 13.90 0.01 E peak (m/s) 0.79±0.19 0.72±0.25 1.03±0.15(1)(2) 5.21 0.05 A peak (m/s) 0.70±0.21 0.72±0.28 0.44±0.10(3)(4) 5.09 0.01 E/A 1.26±0.52 1.04±0.57 2.38±0.50(3)(4) 16.87 0.01 DcT(ms) 205.45±38.06 149.36±31.17(3) 101.62±28.54(3)(4) 28.12 0.01

表2 擴張型心肌病患者與正常人左室扭轉(zhuǎn)及解旋變量(±s)Tab. 2 The variable of LV torsion and untwist in healthy subjects and DCM patients (±s)

表2 擴張型心肌病患者與正常人左室扭轉(zhuǎn)及解旋變量(±s)Tab. 2 The variable of LV torsion and untwist in healthy subjects and DCM patients (±s)

Ptw. Peak of twisting; AVCtw. Twisting of aortic valve closure; MVOtw. Twisting of mitral valve opening; untwR. Untwisting rate; PTV. Peak of twisting velocity; PUV. Peak of untwisting velocity. (1)P<0.01 compared with normal group; (2)P<0.01 compared with E/A<2 group

Item Normal group (n=21) DCM group F Pvalue E/A<2(A) (n=8) E/A>2(B) (n=11) Ptw (°) 18.82±4.27 5.325±0.934(1) 7.07±1.60(1) 72.79 0.01 AVCtw (°) 15.97±3.84 3.99±1.30(1) 5.48±1.57(1) 68.87 0.01 Time at AVC (ms) 354.2±27.85 307.00±31.49(1) 370.63±43.05(2) 8.86 0.01 MVOtw (°) 10.03±2.67 3.23±1.05(1) 4.66±1.12(1) 34.32 0.01 Time at MVO 464.2±42.35 374.87±32.98(1) 482.27±33.85(2) 20.51 0.01 UntwR (%) 0.42±0.11 0.29±0.07(1) 0.63±0.35(1)(2) 5.09 0.01 PTV(°/S) 154.54±31.86 51.75±7.79(1) 74.63±21.60(1) 59.47 0.01 PUV(°/S) 174.33±39.69 62.81±6.198(1) 71.73±19.29(1) 58.84 0.01

正常人的心臟呈橢圓狀，擴張型心肌病患者心臟明顯擴大呈球形，左室心肌發(fā)生重構(gòu)。正常心臟收縮和舒張整體運動協(xié)調(diào)，心臟降段和升段中的斜行纖維走行方向相反，心尖環(huán)處降段和升段纖維交叉角度達90°，能夠使心肌纖維縮短和伸長達到最大，當其收縮時可以使心室發(fā)生強有力的旋轉(zhuǎn)和解旋運動，從而有效地射出血液和抽吸血液。在擴張型心肌病患者，心肌纖維由斜行纖維方向變?yōu)樗?，降段和升段中相互交叉的心肌纖維之間的交叉角度變小，心尖部變寬大，這些形態(tài)學的改變導致心室射血的旋轉(zhuǎn)運動減弱，15%的纖維收縮只能產(chǎn)生30%的射血分數(shù)，心肌扭轉(zhuǎn)功能的減弱，致使其扭轉(zhuǎn)過程中存儲的彈性勢能也大大減低，從而使舒張期抽吸血液的解旋運動也減弱[8]。

本研究常規(guī)超聲結(jié)果提示：擴張型心肌病患者左室內(nèi)徑顯著擴大，為68.90±5.14mm，射血分數(shù)明顯減低，為34.27%±5.04%，與對照組比較差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)；左室扭轉(zhuǎn)運動的研究結(jié)果也顯示擴張型心肌病患者左室扭轉(zhuǎn)角度及扭轉(zhuǎn)速度較對照組顯著減低，這種減低不僅體現(xiàn)在左室最大扭轉(zhuǎn)角度減低，二尖瓣開放、主動脈關(guān)閉的時間在舒張功能重度減低時也延長，在等容舒張末左室扭轉(zhuǎn)角度、收縮末左室扭轉(zhuǎn)角度較對照組也顯著減低，提示左室整體扭轉(zhuǎn)運動明顯受損，與傳統(tǒng)的左室射血分數(shù)改變趨勢是一致的，而且扭轉(zhuǎn)運動紊亂，與VVI分析運動曲線紊亂相符，從而從機械力學上闡述了左室收縮功能受損的可能原因。

解旋率是反映左室舒張期解旋速度的一個新指標，因其評價的是等容舒張期內(nèi)的左室功能變化，早于血流和組織運動的開始，被認為比傳統(tǒng)的E峰、A峰及EPA指標更敏感[9]。目前關(guān)于擴張型心肌病解旋率的研究報道較少。本研究發(fā)現(xiàn)擴心病患者左室解旋率與舒張功能受損的程度有關(guān)，受左室等容舒張時間的影響較大，當左室舒張功能輕中度受損時，等容舒張時間略延長，左室解旋率顯著減低，但當左室舒張功能重度受損時，左室等容舒張時間顯著縮短，左室解旋率反而增高，因為左室解旋率的計算公式為Untwisting rate=[(AVCtw－MVOtw)/AVCtw]×100)/IVRT，其中AVCtw為收縮末最大扭轉(zhuǎn)角度，MVOtw為二尖瓣開放時的扭轉(zhuǎn)角度，IVRT為等容舒張時間，所以等容舒張時間的變化對解旋率有顯著影響，因為在舒張功能重度減低的情況下左室等容舒張時間顯著縮短，所以解旋率不是顯著減低，反而是增加。等容舒張時間與左室功能受損程度有關(guān)，舒張功能輕中度受損時，與對照組比較等容舒張時間稍延長，但未見統(tǒng)計學差異，但當舒張功能重度減低時，等容舒張時間則顯著縮短，因左室解旋率與等容舒張時間密切相關(guān)，所以舒張功能重度受損時對左室解旋率會產(chǎn)生一定的影響。

總之，擴張型心肌病患者左室旋轉(zhuǎn)角度、速度和左室整體扭轉(zhuǎn)角度、扭轉(zhuǎn)速度顯著減小，是從機械力學上解釋擴張型心肌病患者整體收縮功能減低的機制之一；擴張型心肌病患者左室解旋速度較正常顯著減低，左室解旋率受左室等容舒張時間的影響，當左室等容舒張時間延長、解旋率減少時，提示左室舒張功能輕中度受損；當左室等容舒張時間顯著縮短、解旋率增加時，提示左室舒張功能重度減低，表明解旋率是一個可以較好地評價左室舒張功能的指標。

[1]Tian RX, Chen X, Wang C,et al. Assessment of left ventricular global and regional longitudinal function in fetus using velocity vector imaging[J]. Med J Chin PLA, 2013, 38(9): 760-763.[田瑞霞, 陳訓, 王璨, 等. 應(yīng)用速度向量成像技術(shù)評價胎兒左室縱向整體和節(jié)段功能[J]. 解放軍醫(yī)學雜志, 2013, 38(9): 760-763.]

[2]Wang LY, Xie MX, Ouyang SH,et al. Determination of left ventricular biomechanical parameters by using velocity vector imaging technology and its application in assessing coronary artery stenosis in coronary artery disease[J]. J Jilin Univ (Med Ed), 2014, 40(6): 1297-1302.[王良玉, 謝明星, 歐陽斯華, 等.速度向量成像技術(shù)對冠心病左心室生物力學參數(shù)的檢測及其在冠狀動脈狹窄評估中的應(yīng)用[J]. 吉林大學學報(醫(yī)學版), 2014, 40(6): 1297-1302.]

[3]Wang L, Gao DM, Song J,et al. Determination of left ventricular short-axis views torsion in patients with heart failure by speckle tracking imaging and its clinical significance[J]. J Jilin Univ (Med Ed), 2011, 37(1): 159-162.[王麗, 高東梅, 宋軍, 等. 斑點追蹤成像技術(shù)對慢性心力衰竭患者左心室扭轉(zhuǎn)運動角度的測量及其臨床意義[J]. 吉林大學學報(醫(yī)學版), 2011, 37(1): 159-162.]

[4]Maragiannis D, Nagueh SF. Echocardiographic evaluation of left ventricular diastolic function: an update[J]. Curr Cardiol Rep, 2015, 17(2): 561-568.

[5]Zhou W, Benharash P, Ho J,et al. Left ventricular twist and untwist rate provide reliable measures of ventricular function in myocardial ischemia and a wide range of hemodynamic states[J]. Physiol Rep, 2013, 1(5): e00110.

[6]Xie M, Zhang W, Cheng TO,et al. Left ventricular torsion abnormalities in patients after the arterial switch operation for transposition of the great arteries with intact ventricular septum[J]. Int J Cardiol, 2013, 168(5): 4631-4637.

[7]Lester SJ, Tajik AJ, Nishimura RA,et al. Unlocking the mysteries of diastolic function: deciphering the Rosetta Stone 10 years later[J]. J Am Coll Cardiol, 2008, 51(7): 679-689.

[8]Tian RX, Chen X, Wang C,et al. Assessment of left ventricular global and regional longitudinal function in fetus using velocity vector imaging[J]. Med J Chin PLA, 2013, 38(9): 760-763. [田瑞霞, 陳訓, 王璨, 等. 應(yīng)用速度向量成像技術(shù)評價胎兒左室縱向整體和節(jié)段功能[J]. 解放軍醫(yī)學雜志, 2013, 38(9): 760-763.]

[9]Buckberg GD, Coghlan HC, Hoffman JI,et al. The structure and function of the helical heart and its buttress wrapping. VII. Critical importance of septum for right ventricular function[J]. Semin Thorac Cardiovasc Surg, 2001, 13(4): 402-416.

Assessment of left ventricular torsion and untwisting in patients suffering from dilated cardiomyopathy by velocity vector imaging

ZHANG Xiao-juan1, GAO Su-jie2, ZHI Guang31Pediatric Intensive Care Unit, Bayi Children's Hospital Affiliated to the General Hospital of Beijing Command, Beijing 100070, China
2Department of Cardiac Function, Bohai Hospital, General Hospital of LiaoHe Oilfield, Panjin, Liaoning 124120, China
3Department of Cardiology, General Hospital of PLA, Beijing 100853, China
*< class="emphasis_italic">Corresponding author, E-mail: 13910994856@163.com

, E-mail: 13910994856@163.com

ObjectiveTo evaluate the characteristics of left ventricular twisting (LVtw) and untwisting (LVuntw) in patients with dilated cardiomyopathy (DCM).MethodsNineteen DCM patients (aged 18-82 years, mean 50.52±17.52 years, 2 females) and 21 normal controls (aged 18-80 years, mean 49.05±16.94 years, 5 females) were enrolled in present study. Basal and apical short axis view of two-dimensional images of left ventricle were obtained to analyze LV rotation, and the LV rotation velocity was detected by velocity vector imaging (VVI). LVtw, LVtw velocity, untwisting velocity and untwisting rate (untwR) were calculated.ResultsThe rotated degree and velocity of the basal and apical parts of LV myocardium were irregularly changed along with the cardiac cycle in the DCM group. The rotation degree and rotation velocity at the basal and apex axis decreased in DCM group compared with that in normal group, while the peak of twisting (Ptw) [(6.49±1.82)°] and the peak of twisting velocity (PTV) [(67.84±15.60)°/s] decreased significantly in DCM group. The untwR and peak of untwisting velocity (PUV) were also decreased significantly in DCM patients.ConclusionThe Ptw, PTV and PUV decrease significantly, and the LV untwR, impacted by the preload, is also decreased significantly in DCM patients.

echocardiography; velocity vector imaging; torsion; untwist; cardiomyopathy, dilated

R542.2

A

0577-7402(2015)09-0750-04

10.11855/j.issn.0577-7402.2015.09.13

2014-10-08：

2015-07-28)

(責任編輯：張小利，沈?qū)?

張曉娟，醫(yī)學博士，主治醫(yī)師。主要從事兒童先天性心臟病術(shù)后心肺功能監(jiān)護方面的研究

100070 北京 北京軍區(qū)總醫(yī)院附屬八一兒童醫(yī)院兒童外科重癥監(jiān)護病房(張曉娟)；124120 遼寧盤錦 遼河油田第二職工醫(yī)院功能科(高素杰)；100853 北京 解放軍總醫(yī)院心內(nèi)科(智光)

智光，E-mail：13910994856@163.com