單心動(dòng)周期實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖測(cè)量健康成人左心室球形指數(shù)

張靜璇,張全斌,高瑞峰,郭麗麗,張園園,蔚俊麗,李 萌

單心動(dòng)周期實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖測(cè)量健康成人左心室球形指數(shù)

張靜璇1,張全斌2,高瑞峰2,郭麗麗1,張園園2,蔚俊麗2,李 萌2

目的應(yīng)用單心動(dòng)周期實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖(sRT-3DE)探討健康成人左心室球形指數(shù)(LVSI)及其變化規(guī)律。方法使用sRT-3DE檢查291例研究對(duì)象,所測(cè)LVSI與左心室容積進(jìn)行相關(guān)性分析;探討其在性別和不同年齡的差異性,并與二維超聲心動(dòng)圖(2DE)所測(cè)LVSI相比較。結(jié)果健康成人sRT-3DE所測(cè)LVSI分別為舒張末(43.05±6.47)%和收縮末(35.90±7.70)%,其與左心室容積之間有相關(guān)性;sRT-3DE所測(cè)LVSI優(yōu)于2DE;不同年齡、性別之間健康成人LVSI差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論初步建立健康成人三維超聲LVSI參考值范圍,舒張末LVSI不受年齡和性別的影響,其方法學(xué)優(yōu)于2DE,為進(jìn)一步深入研究和臨床推廣應(yīng)用提供了依據(jù)。

球形指數(shù);左心室;健康成人;單心動(dòng)周期實(shí)時(shí)三維超聲

大量研究表明,高血壓、心肌梗死及擴(kuò)張型心肌病等患者發(fā)生心室重構(gòu),左心室形態(tài)由類橢圓形向球形演變[1-5]。既往二維超聲心動(dòng)圖(two-dimensional echocardiography,2DE)采用左心室長(zhǎng)軸與短軸之比[6]測(cè)量球形指數(shù)評(píng)價(jià)左心室重構(gòu),具有一定的局限性,且多是對(duì)患病人群的研究。三維超聲顯像以容積與體積之比來(lái)表達(dá)左心室重構(gòu)程度的球形指數(shù)[7],現(xiàn)已受到臨床的高度關(guān)注。實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的超聲心動(dòng)圖成像技術(shù),它不依賴幾何形態(tài)的假設(shè),可準(zhǔn)確評(píng)估左心室容積,并計(jì)算左心室球形指數(shù)(left ventricular spherical index,LVSI)[8,9]。本研究采用單心動(dòng)周期實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖(singlebeat real-time three-dimensional echocardiography,sRT-3DE)分析不同年齡、性別健康成人LVSI,目的是初步建立健康成人LVSI的參考范圍,并探討健康成人LVSI的變化規(guī)律,為臨床心血管疾病的診療提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 2013年1月—2013年10月山西醫(yī)科大學(xué)附屬太鋼總醫(yī)院體檢的健康成人313名。其中291名完成sRT-3DE檢查,男137例,女154例;年齡18歲～80歲(48.7歲±13.2歲)。將研究對(duì)象分為男女兩組,按年齡分為6組:<30歲(男22例,女14例)、30歲～39歲(男11例,女14例)、40歲～49歲(男34例,女48例)、50歲～59歲(男43例,女53例)、60歲～69歲(男20例,女17例)及≥70歲(男7例,女8例)。入選標(biāo)準(zhǔn):①無(wú)心血管及肺部疾病病史;②實(shí)驗(yàn)室檢查、心電圖、X線胸片及常規(guī)超聲心動(dòng)圖檢查無(wú)異常;③經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖檢查左心室心內(nèi)膜緣清晰可辨,18 kg/m2

1.2 儀器與方法 使用SIEMENS ACUSON SC2000超聲診斷儀,配置4V1c探頭(頻率1 MHz～4 MHz)及4Z1c探頭(1.75 MHz～4.25 MHz),儀器配有LVA自動(dòng)分析軟件。受檢者取左側(cè)臥位,同步記錄心電圖,先后行常規(guī)2DE及sRT-3DE檢查,調(diào)整圖像對(duì)比度、幀頻、深度和扇角大小用足夠的幀頻率使左室邊界清晰可見(jiàn)。注意避免心尖圖像壓縮,并在采集圖像時(shí)囑患者屏氣,以減小呼吸帶來(lái)的位移。待圖像顯示清晰時(shí)獲取圖像并儲(chǔ)存,使用SC2000WP工作站在機(jī)分析左心室功能。打開(kāi)有“4D”標(biāo)志的圖像,啟動(dòng)左室分析程序,軟件根據(jù)預(yù)先設(shè)置自動(dòng)識(shí)別收縮末期和舒張末期容積圖像,并分別于上述圖像沿心內(nèi)膜自動(dòng)識(shí)別,可手動(dòng)調(diào)整內(nèi)膜識(shí)別標(biāo)記。系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算下列參數(shù):左室舒張末期容積(LVEDV)、左室收縮末期容積(LVESV)、左室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)、左室每搏量(LVSV)、收縮末球形指數(shù)(ESSI)和舒張末球形指數(shù)(EDSI)。

隨機(jī)抽取100例樣本進(jìn)行2DE和sRT-3DE對(duì)照分析。2DE在二維模式下將探頭置于心尖部,在標(biāo)準(zhǔn)四腔心切面測(cè)量左心室舒張末和收縮末長(zhǎng)徑(long diameter,LD)和短徑(short diameter,SD);按照文獻(xiàn)[6]的方法測(cè)定二維球形指數(shù)(SI2DE),計(jì)算舒張末和收縮末LVSI,公式SI2DE=D/L;為了方便統(tǒng)計(jì),本研究采用SIi=1/SI2DE作為二維結(jié)果,與三維超聲自動(dòng)測(cè)得的LVSI做相關(guān)性分析。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,按性別分組者采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),按年齡分組采用單因素方差分析,相關(guān)性分析應(yīng)用Pearson相關(guān),以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

313例研究對(duì)象中22例(7%)因圖像質(zhì)量差而被剔除,余291例(93%)完成了sRT-3DE對(duì)左心室容積、射血分?jǐn)?shù)、每搏量和LVSI的分析。

2.1 健康成人的臨床特征與LVSI正常值范圍(見(jiàn)表1)

表1 健康成人臨床特征與超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較(±s)

表1 健康成人臨床特征與超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較(±s)

項(xiàng)目總體(n=291)男性(n=137)女性(n=154)P年齡(歲)48.72±13.1948.35±14.3748.93±11.830.708身高(cm)164.99±7.94 170.69±6.40 159.90±5.27 <0.001體重(kg)64.26±11.5970.58±10.6858.59±9.22 <0.001 BMI(kg/m2)1.70±0.181.81±0.161.60±0.14<0.001 BSA(m2)23.49±3.19 24.18±3.11 22.88±3.14<0.001 SBP(mmHg)121.53±6.33124.33±6.29 118.91±9.79 <0.001 DBP(mmHg)78.81±6.1181.00±4.4176.80±6.64<0.001 LVEDV(mL)88.43±23.0995.75±25.5681.87±18.37<0.001 LVEDV/BSA(mL/m2)52.05±12.1952.81±13.1851.36±11.220.310 LVESV(mL)36.16±10.0439.16±11.3533.47±7.81<0.001 LVESV/BSA(mL/m2)21.27±5.3021.59±5.8620.99±4.730.335 LVSV(mL)52.27±13.5756.59±14.9048.40±10.93<0.001 LVSV/BSA(mL/m2)30.77±7.2231.22±7.7330.37±6.720.314 LVEF(%)59.17±2.6259.21±3.1059.13±2.120.783 ESSI(%)35.90±7.7037.27±9.2031.68±5.810.004 EDSI(%)43.05±6.4743.74±7.6342.43±5.150.085注:BMI為體重指數(shù);BSA為體表面積;SBP為收縮壓;DBP為舒張壓。

2.2 健康成人LVSI與左心室容積有相關(guān)性(見(jiàn)表2、表3)

表2 實(shí)時(shí)三維測(cè)量舒張末LVSI與左心室容積的相關(guān)性分析

表3 實(shí)時(shí)三維測(cè)量收縮末左室球形指數(shù)與左室容積的相關(guān)性分析

2.3 sRT-3DE與2DE測(cè)量LVSI的比較(見(jiàn)表4)

表4 二維和三維測(cè)量左心室參數(shù)的比較(±s)%

表4 二維和三維測(cè)量左心室參數(shù)的比較(±s)%

超聲心動(dòng)圖EDSIESSI 3DE42.48±6.0534.67±7.59 2DE48.79±8.0637.84±10.58 P <0.0010.003

2.4 實(shí)時(shí)三維測(cè)量左室參數(shù)與性別和年齡的相關(guān)性分析(見(jiàn)表5)

表5 實(shí)時(shí)三維測(cè)量左室參數(shù)與性別和年齡的相關(guān)性分析

3 討 論

心室重構(gòu)是機(jī)體在一系列潛在或異常血流動(dòng)力學(xué)變化、代謝及炎癥等刺激下引起的基因表達(dá)、細(xì)胞學(xué)、分子學(xué)和細(xì)胞間質(zhì)的改變,其可造成心臟形狀、大小和功能的變化。文獻(xiàn)報(bào)道心室重構(gòu)越嚴(yán)重,預(yù)后越差,最終導(dǎo)致心力衰竭及死亡[1012]。目前評(píng)測(cè)心室重構(gòu)的主要手段仍是超聲心動(dòng)圖檢查[13]。超聲心動(dòng)圖對(duì)左心室重構(gòu)中左心室容積和質(zhì)量的評(píng)價(jià)已有大量報(bào)道[13,1417],但對(duì)左心室形狀的評(píng)價(jià)技術(shù)和指標(biāo)仍較為少見(jiàn)。本研究應(yīng)用sRT-3DE測(cè)量不同性別和各年齡組健康成人LVSI,結(jié)果分析如下。

3.1 健康成人LVSI正常參考值范圍 本研究所測(cè)舒張末LVSI為總體(43.05±6.47)%,男性(43.74± 7.63)%,女性(42.43±5.15)%,收縮末LVSI為總體(35.90±7.70)%,男性(37.27±9.20)%,女性(31.68± 5.81)%。舒張末LVSI和收縮末LVSI比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),這是由于舒張末左心室形狀趨向于半球形,而收縮末類似于三角形所致。本研究舒張末LVSI高于Muraru等[9]研究的226例白種健康人的舒張末LVSI總體(35±7)%,男性(35±7)%,女性(34±7)%,這可能與方法學(xué)差異或研究人群的種族差異有關(guān)。

3.2 健康成人LVSI與左心室容積的相關(guān)性 健康成人總體上、不同性別、舒張期和收縮期LVSI均與相應(yīng)的左心室容積或標(biāo)化后左心室容積均有相關(guān)性,表明LVSI可能是評(píng)價(jià)左心室重構(gòu)的又一指標(biāo)。

3.3 sRT-3DE與2DE測(cè)量LVSI的比較sRT-3 DE與2DE測(cè)量的LVSI相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。這是由于2DE易受成像平面定位因素的影響測(cè)值而存在一定誤差,且對(duì)球形指數(shù)的計(jì)算僅限于單平面,故不能準(zhǔn)確反映左心室的整體形態(tài)改變。sRT-3DE不依賴幾何假設(shè),并克服了2DE采集數(shù)據(jù)過(guò)程中心尖圖像易縮略的不足,測(cè)得的左心室容積與MRI有很高的相關(guān)性和一致性[8,18,19],表明sRT-3DE測(cè)得的LVSI有很高的準(zhǔn)確性。本研究證實(shí)sRT-3DE可直觀顯示左心室形態(tài)和測(cè)量LVSI,尤其是采用單心動(dòng)周期的實(shí)時(shí)三維成像彌補(bǔ)了以往實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖由4個(gè)～6個(gè)子容積拼接而成的缺點(diǎn),可適用于心率不齊或難以屏氣的患者[20,21],為臨床評(píng)價(jià)左心室?guī)缀涡螒B(tài)學(xué)變化提供了一種有前景的新方法。

3.4 不同性別、各年齡組LVSI的差異性 舒張末男女之間LVSI差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),但收縮末LVSI差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),這可能是男女性別之間收縮末的容積差異性所致[13]。以往文獻(xiàn)報(bào)道,不同年齡組之間的左心室容積差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,隨著年齡的增大,左心室容積越來(lái)越小[14]。本研究顯示不同年齡組LVSI差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。這是因?yàn)長(zhǎng)VSI是一個(gè)比值,雖然左心室容積隨著年齡增大而變小,但是球形的體積也在發(fā)生相應(yīng)的變化。此外,不同性別舒張末LVSI以及各年齡組LVSI差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),這是否與心肌的構(gòu)成和分布有關(guān),有待進(jìn)一步研究。

近年來(lái)臨床上MRI方法已成為測(cè)量左心室容積的“金標(biāo)準(zhǔn)”[22],但是MRI臨床應(yīng)用有其局限性,諸如有心律失常、急危重癥、幽閉癥或安裝有金屬植入物者受到檢查的限制等,此外,MRI操作復(fù)雜,耗時(shí)以及價(jià)格昂貴不利于重復(fù)檢查,也限制了其臨床推廣應(yīng)用。而sRT-3DE不依賴幾何假設(shè),評(píng)價(jià)容積和球形指數(shù)操作方法相對(duì)簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確,尤其是其可移動(dòng)性可適用于床旁或隨診檢查。

3.4 研究的局限性及展望 22例(7%)研究對(duì)象因聲窗不佳和圖像質(zhì)量較差,內(nèi)膜不清晰,未完成三維數(shù)據(jù)的采集。在sRT-3DE收集的291例研究對(duì)象中,200例(68%)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析,91例(32%)因局部?jī)?nèi)膜顯示欠清晰,由操作者手動(dòng)微調(diào)后完成數(shù)據(jù)分析處理,這表明現(xiàn)有的sRT-3DE技術(shù)在臨床應(yīng)用中還存在一定的局限性。有關(guān)sRT-3DE測(cè)量LVSI的準(zhǔn)確性還有待進(jìn)一步研究。初步建立了健康成人sRT-3DE LVSI正常參考值范圍,舒張末LVSI不受年齡和性別的影響,sRT-3DE測(cè)量的方法學(xué)優(yōu)于2DE,隨著超聲技術(shù)的不斷改進(jìn)和完善,sRT-3DE測(cè)量的LVSI有望成為未來(lái)評(píng)價(jià)左心室重構(gòu)的重要指標(biāo)。

[1] Yang NI,Hung MJ,Cherng WJ,et al.Analysis of left ventricular changes after acute myocardial infarction using transthoracic real-time three-dimensional echocardiography[J].Angiology, 2008,59(6):688-694.

[2] Mannaerts HF,Van der Heide JA,Kamp O,et al.Early identif-i cation of left ventricular remodeling after myocardial infarction, assessed by transthoracic 3D echocardiography[J].Eur Heart J, 2004,25(8):680-687.

[3] D’Cruz IA,Daly DP,Hand RC,et al.Left ventricular shape in idiopathic dilated cardiomyopathy and cardiomyopathy with or without only mild ventricular dilatation[J].Am J Cardiol,1992, 69:1499-1501.

[4] 徐瑞,張運(yùn),張梅,等.多普勒組織成像對(duì)高血壓左心室肥厚患者左室舒張功能的評(píng)價(jià)[J].中華超聲影像學(xué)雜志,2007,11(8):467-469.

[5] 羅慶祎,丁云川,王慶慧,等.單心動(dòng)周期全容積成像對(duì)擴(kuò)張性心肌病左室收縮功能和收縮同步性的評(píng)價(jià)[J].臨床超聲醫(yī)學(xué)雜志, 2014,1(16):17-20.

[6] Tischler MD,Niggel J,Borowski DT,et al.Relation between left ventricular shape and exercise capacity in patients with left ventricular dysfunction[J].J Am Coll Cardiol,1993,22(3):751-757.

[7] Mannaerts HF,Van Der Heide JA,Kamp O,et al.Quantification of left ventricular volumes and ejection fraction using freehand transthoracic three-dimensional echocardiography:Comparison with magnetic resonance imaging[J].J Am Soc Echocardiogr, 2003,16(2):101-109.

[8] Zhang QB,Sun JP,Gao RF,et al .Novel single-beat full-vo-l ume capture real-time three-dimensional echocardiography and auto-contouring algorithm for quantification of left ventricular volume:Validation by cardiac magnetic resonance imaging [J].Inter J Cardiol,2013,168(3):2946-2948.

[9] Muraru D,Badano LP,Peluso D,et al.Comprehensive analysis of left ventricular geometry and function by three-dimensional echocardiography in healthy adults[J].J Am Soc Echocardiograph,2013,26:618-627.

[10] Opie LH,Commerford PJ,Gersh BJ.Controversies in ventricular remodeling[J].Lancet,2006,367:356-367.

[11] Gaasch WH,Zile MR.Left ventricular structural remodeling in health and disease with special emphasis on volume,mass,and geometry[J].J Am Coll Cardiol,2011,58:1733-1740.

[12] Gerd Heusch,Peter Libby,Bernard Gersh.Cardiovascular remodelling in coronary artery disease and heart failure[J].Lancet,2014,383:1933-1943.

[13] Lang RM,Bierig M,Devereux RB,et al.Recommendations for chamber quantification:A report from the American Society of Echocardiography’s Guidelines and Standards Committee and the Chamber Quantification Writing Group,developed in conjunction with the European Association of Echocardiography,a branch of the European Society of Cardiology[J].J Am Soc Echocardiogr,2005,18:1440-1463.

[14] Kaku K,Takeuchi M,Otani K,et al .Age and gender-dependency of left ventricular geometry assessed with real-time three dimensional transthoracic echocardiography[J].J Am Soc Echocardiogr,2011,24:541-547.

[15] Fukuda S,Watanabe H,Daimon M,et al .Normal values of realtime 3-dimensional echocardiographic parameters in a healthy Japanese population:The JAMP-3D Study[J].Circ J,2012,76: 1177-1181.

[16] Poppe KK,Doughthy RN,Whalley G.Redefining normal reference ranges for echocardiography:A major new individual person data meta-analysis[J].Eur Heart J Cardiovasc Imaging, 2013,14:347-348.

[17] Chahal NS,Lim TK,Jain P,et al.Population based reference values for 3D echocardiographic LV volumes and ejection fraction[J].JACC Cardiovasc Imaging,2012,5:1191-1197.

[18] Badano LP,Boccalini F,Muraru D,et al.Current clinical applications of transthoracic three-dimensional echocardiography[J].J Cardiovasc Ultrasound,2012,20:1-22.

[19] Shimada YJ,Shiota T.Meta-analysis of accuracy of left ventricular mass measurement by three-dimensional echocardiography[J].Am J Cardiol,2012,110:445-452.

[20] Lang RM,Mor-Avi V,Sugeng L,et al .Three-dimensional echocardiography:The benefits of the additional dimension[J].J Am Coll Cardiol,2006,48:2053-2069.

[21] Lang RM,Badano LP,Tsang W,et al.EAE/ASE recommendations for image acquisition and display using three-dimensional echocardiography[J].Eur Heart J Cardiovasc Imaging,2012,13: 1-46.

[22] Chang SA,Lee SC,Kim EY,et al .Feasibility of single-beat fullvolume capture real-time three-dimensional echocardiography and auto-contouring algorithm for quantification of left ventricular volume:Validation with cardiac magnetic resonance imaging [J].J Am Soc Echocardiograph,2011,8:853-859.

R540.4R256.2

:doi:10.3969/j.issn.1672-1349.2015.02.043

:1672-1349(2015)02-0247-03

2014-01-08)

(本文編輯郭懷印)

1.山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)系在讀碩士(太原030001);2.山西醫(yī)科大學(xué)附屬太鋼總醫(yī)院

張全斌,E-mail:tgzyyzqb@sohu.com