實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖區(qū)分左心衰合并肺高壓不同亞型的研究

白 洋，楊 軍，王 旭，閆 虹

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心血管超聲科，遼寧 沈陽(yáng) 110001）

實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖區(qū)分左心衰合并肺高壓不同亞型的研究

白 洋，楊 軍，王 旭，閆 虹

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心血管超聲科，遼寧 沈陽(yáng) 110001）

目的：探討應(yīng)用單心動(dòng)周期實(shí)時(shí)三維超聲（sRT-3DE）結(jié)合傳統(tǒng)二維及多普勒超聲心動(dòng)圖區(qū)分射血分?jǐn)?shù)（EF）減低的左心衰（LVF）患者合并肺高壓不同亞型的可行性。方法：經(jīng)超聲心動(dòng)圖檢查左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）＜50%的60例患者為病例組，通過肺動(dòng)脈收縮壓（sPAP）及肺血管阻力（PVR）分為3個(gè)亞組：左心衰不伴肺高壓（LVF-NPH）組15例，左心衰伴被動(dòng)性肺高壓（LVF-PPH）組15例，左心衰伴反應(yīng)性肺高壓（LVF-RHP）組30例，正常健康人35例為對(duì)照組。病例組及對(duì)照組行常規(guī)二維超聲及sRT-3DE檢查，分析獲得三維、二維及多普勒超聲參數(shù)，進(jìn)行組間對(duì)比分析和相關(guān)性分析。結(jié)果：①LVF-NPH組和對(duì)照組比較，左、右室EDVI、ESVI均增大，左右室EF均減低；LVF-PPH組與LVF-NPH組比較，RVESVI增大，LVEF減低；LVFRPH組與LVF-PPH組比較，RVEDVI、RVESVI增大，LVEF、RVEF減小 （P＜0.05）。②PVR與sPAP有良好相關(guān)性，PVR與RVEF、RVFAC、TAPSE的相關(guān)性均優(yōu)于sPAP，與RVEDV、RVESV的相關(guān)性差于sPAP。③ROC曲線分析獲得RVEDVI、RVESVI及RVEF診斷RPH的曲線下面積分別為0.732、0.844、0.904；敏感性和特異性良好。結(jié)論：sRT-3DE結(jié)合傳統(tǒng)二維及多普勒超聲可以較好地評(píng)價(jià)LVF患者右室結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)、區(qū)分患者合并肺高壓的不同亞型。

心力衰竭，充血性；高血壓，肺性；超聲心動(dòng)描記術(shù)，多普勒，彩色

肺高壓（Pulmonary hypertension，PH）是不同原因?qū)е碌姆窝h(huán)阻力增加的一組疾病，是左心衰（Left ventricular failure，LVF）最常見的并發(fā)癥，合并PH會(huì)使LVF病情進(jìn)一步惡化，因而需要采取針對(duì)性治療。LVF導(dǎo)致的PH有兩種類型，被動(dòng)性PH（Passive pulmonary hypertension，PPH）和反應(yīng)性PH（Reactive pulmonary hypertension，RPH），不同類型的PH的診斷及治療選擇大不相同，因此區(qū)分LVF導(dǎo)致PH的亞型有非常重要的意義[1]。本文選取射血分?jǐn)?shù)（Ejective fraction，EF）減低的心衰患者（左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）＜50%）為研究對(duì)象，應(yīng)用實(shí)時(shí)單心動(dòng)周期全容積實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖 （Single cardiac cycle real-time three dimensional echocardiography，sRT-3DE）結(jié)合傳統(tǒng)二維及多普勒超聲研究伴隨不同亞型PH的心衰患者的三維右室重構(gòu)（Right ventricular remodeling，RVR），探討超聲心動(dòng)圖區(qū)分PH不同亞型的可行性，為臨床的診斷和治療方案選擇提供幫助。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

2014年1—12月于我院就診，經(jīng)超聲心動(dòng)圖檢查L(zhǎng)VEF＜50%的60例患者為病例組，病例組通過超聲心動(dòng)圖評(píng)估所得的肺動(dòng)脈收縮壓 （Systolic pulmonary artery pressure，sPAP）及肺血管阻力（Pulmonary vascular resistance，PVR，單位woods unit，WU）分為3個(gè)亞組：左心衰不伴肺高壓組（LVF-NPH組，sPAP＜40 mmHg，1 mmHg=0.133 kPa）、左心衰伴被動(dòng)性肺高壓組（LVF-PPH組，sPAP≥40 mmHg且PVR＜3 WU）及左心衰伴反應(yīng)性肺高壓組（LVF-RPH組，sPAP≥40 mmHg且PVR≥3 WU）。

所有病例組患者需排除中度以上三尖瓣返流、先天性體肺循環(huán)分流性心臟病及其他導(dǎo)致PH的疾病。LVF-NPH組15例，男10例，女5例，平均年齡（58±14）歲；LVF-PPH組15例，男7例，女8例，平均年齡（59±12）歲；LVF-RHP組30例，男20例，女10例，平均年齡（57±12）歲；另有正常健康人群35例，男19例，女16例，平均年齡（56±16）歲作為對(duì)照組。

1.2 儀器與方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

使用Siemens ACUSON SC2000超聲診斷儀，配置4Z1c探頭（1.75～4.25 MHz）及4V1c探頭（頻率1～4 MHz）對(duì)病例組及對(duì)照組行常規(guī)二維超聲及sRT-3DE檢查，檢查圖像存盤使用SC2000WP工作站VA16D分析軟件脫機(jī)分析。

1.2.2 二維圖像采集和分析

病例組及對(duì)照組取心尖四腔心切面，調(diào)整圖像清晰顯示左室心尖及側(cè)壁。標(biāo)準(zhǔn)心尖四腔心切面測(cè)量右室舒張、收縮末面積，計(jì)算右室面積變化分?jǐn)?shù)（Fractional area change，F(xiàn)AC）。M型取樣線置于心尖四腔心三尖瓣環(huán)獲得三尖瓣環(huán)位移（Tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）。病例組頻譜多普勒三尖瓣返流法間接估測(cè)sPAP，估測(cè)方法：sPAP=4×TRV2+RAP。TRV代表三尖瓣返流峰值速度，右房壓力（RAP）按照ASE[2]推薦的方法，通過下腔靜脈內(nèi)徑及吸氣末塌陷率評(píng)估。根據(jù)右室流出道收縮期頻譜速度時(shí)間積分 （Time-velocity integra，VTIRVOT）及TRV評(píng)估 PVR[3]，評(píng)估方法：PVR=TRV/ VTIRVOT×10+0.16，單位WU。根據(jù)sPAP進(jìn)行PH程度劃分，輕度PH：50 mmHg＞sPAP≥40 mmHg，中度PH：80 mmHg＞sPAP≥50 mmHg，重度PH sPAP≥80 mmHg。

1.2.3 sRT-3DE圖像采集與分析

病例組及對(duì)照組sRT-3DE顯示心尖四腔心切面，至少采集兩幅連續(xù)3～4個(gè)心動(dòng)周期的全容積三維圖像，一幅以清晰顯示右室游離壁及心尖部肌小梁為標(biāo)準(zhǔn)，另一幅以清晰顯示左室心尖和側(cè)壁為標(biāo)準(zhǔn)。圖像存盤VA16D分析軟件后處理分析（圖1），獲得左、右室收縮末、舒張末容積、每搏量及EF，通過體表面積（Body surface area，BSA）對(duì)容積參數(shù)進(jìn)行標(biāo)化，得到左室和右室舒張末容積指數(shù)（End-diastolic volume index，EDVI）、收縮末容積指數(shù)（Endsystolic volume index，ESVI） 以及射血量指數(shù)（Stroke volume index，SVI）。

1.2.4 綜合比較分析

比較正常組、LVF-NPH組、LVF-PPH及LVFRPH之間超聲測(cè)值的差異，分析右室容積及功能的改變與PVR和sPAP的相關(guān)性，分析sRT-3DE參數(shù)診斷LVF-RPH的診斷效力。

圖1a sRT-3DE圖像采集獲得心尖四腔心單心動(dòng)周期實(shí)時(shí)三維圖像。 圖1b VA16D分析軟件可以對(duì)三維圖像自動(dòng)切割，通過對(duì)徑向短軸、四腔長(zhǎng)軸及冠狀切面心內(nèi)膜進(jìn)行手動(dòng)勾畫可以獲得右室容積和EF。 圖1c VA16D分析軟件計(jì)算獲得右室三維容積曲線及右室EDV、ESV、EF。Figure 1a. The apical four chamber view acquired by sRT-3DE.Figure 1b. Endocardial borders of sagittal view,apical four chamber view and coronal view automatically cuted by VA16D offline analysis software were traced manually at end-diastole and systole to calculate the RV volume and EF.Figure 1c. The right ventricle capacity curve calculated by VA16D offline analysis software.

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 18.0分析軟件，所有數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，正常組、LVF-NPH組、LVF-PPH及LVF-RPH之間比較應(yīng)用單因素方差分析LSD多重比較；相關(guān)性分析應(yīng)用Pearson相關(guān)性分析，診斷效力評(píng)價(jià)使用ROC曲線分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

35例正常對(duì)照及60例病例組均獲得理想的二維及三維圖像，脫機(jī)分析成功獲得相關(guān)二維、三維及多普勒數(shù)據(jù)。

2.1 一般情況比較

見表1。

4組間年齡、BSA比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。LVFNPH組PVR均＜3 WU；LVF-PPH組中有7例為中度PH，其余8例為輕度PH；LVF-RPH組中3例為輕度PH；3例為重度PH，其余24例為中度PH。

2.2 LVF-NPH和對(duì)照組比較

左、右室EDVI、ESVI均增大，左右室EF均減低（P＜0.01），右室射血分?jǐn)?shù)（RVEF）均值基本保持在正常范圍 （49.22%±9.31%）；LVF-PPH組與LVFNPH組比較，RVESVI增大，LVEF減低 （P＜0.05）；LVF-RPH組與 LVF-PPH組比較，RVEDVI、RVESVI增大（P＜0.05），LVEF、RVEF減?。≒＜0.05）（表 2）。

表1 病例組與對(duì)照組基本參數(shù)比較

表2 病例組與對(duì)照組三維容積及功能參數(shù)比較

2.3 相關(guān)性分析

PVR與 sPAP有良好相關(guān)性 （r=0.765，P＜0.001），PVR與RVEF、RVFAC、TAPSE的相關(guān)性均好于sPAP（r1=-0.715，-0.517，-0.638；P＜0.01）（r2= -0.623，-0.448，-0.441；P＜0.01）；PASP與 RVEDV、RVESV的相關(guān)性優(yōu)于PVR（r1=0.471、0.653；P＜0.01）（r2=0.431、0.502；P＜0.01），VTIRVOT與PVR相關(guān)性優(yōu)于 sPAP （r1=-0.877，P＜0.01）（r2=-0.561，P＜0.01）；RVEF與LVEF相關(guān)性良好（r=0.628，P＜0.01）。

2.4 sRT-3DE診斷RPH的診斷價(jià)值分析

應(yīng)用ROC曲線分析獲得RVEDVI、RVESVI及RVEF診斷RPH的曲線下面積分別為0.732、0.844、 0.904（圖2）。

RVEDVI＞68.66 mL/m2、RVESVI＞41.24 mL/m2、 RVEF＜40.85%診斷RPH的敏感度分別為73.3%、80%、86.7%，特異度分別為60%、76.7%、80%。

3 討論

心衰是一個(gè)全球性的健康問題，其流行性呈上升趨勢(shì)。PH是心衰最常見并發(fā)癥，在EF減低的心衰患者中，約有25%～50%的患者合并PH[4]。合并PH會(huì)使LVF病情進(jìn)一步惡化[5]，心衰患者的治療結(jié)局不佳的一個(gè)重要原因是對(duì)所有的患者沒有區(qū)分亞型，而采用了同一的標(biāo)準(zhǔn)的治療方法。因此，更好的區(qū)分心衰病人亞型，針對(duì)相關(guān)靶點(diǎn)進(jìn)行治療，可以提高心衰的治療效果，而PH是心衰治療的一個(gè)重要靶點(diǎn)[6]。

心衰導(dǎo)致的PH有兩種類型[7]，其一為PPH，其肺動(dòng)脈壓力升高的主要原因是由于肺靜脈壓力增加的反向傳遞，肺血管阻力無明顯增加；其二為RPH，在肺靜脈壓力增高的基礎(chǔ)上肺血管發(fā)生組織學(xué)的重構(gòu)，導(dǎo)致肺血管阻力增加，可以通過PVR的不同進(jìn)行區(qū)分，不同亞型的PH治療方案不同。右心導(dǎo)管是PH血流動(dòng)力學(xué)評(píng)估的金標(biāo)準(zhǔn)，可以得到包括PVR在內(nèi)肺血管參數(shù)，區(qū)分心衰的PH亞型，但由于其有創(chuàng)性，不能在臨床中廣泛使用。超聲心動(dòng)圖通過三尖瓣血流評(píng)估sPAP是目前最常用的評(píng)估PH的方法，但其臨床意義有限，sPAP與PVR在評(píng)估PH程度嚴(yán)重性時(shí)結(jié)果不完全一致，在本研究中由sPAP評(píng)估的輕度PH有3例為RPH；而中度PH中有3例為PPH，可見有相同的sPAP的病人可能有完全不一樣的肺血管阻力。在相關(guān)性評(píng)估中，PVR與sPAP有良好相關(guān)性，PVR與右室功能評(píng)估參數(shù)的相關(guān)性均優(yōu)于sPAP，但與右室容積參數(shù)的相關(guān)性差于sPAP，這可能是由于sPAP及PVR計(jì)算均依賴于TRV，PVR計(jì)算中引入VTIRVOT，隨TRV的增加VTIRVOT減小，PVR較sPAP增高更明顯，可以更顯著地反應(yīng)肺血管病變的嚴(yán)重程度，sPAP計(jì)算則更依賴于TVR，更容易受容量負(fù)荷增加影響，因而與容積相關(guān)性更好。由于決定PH最終預(yù)后的是右心功能和肺血管阻力，而非單純肺動(dòng)脈壓力變化程度[8]，PVR可以反映肺血管組織學(xué)變化、與RVEF的相關(guān)性更好，同時(shí)還可以幫助區(qū)分PH亞型，因而具有更重要的臨床意義。多項(xiàng)研究報(bào)道了超聲非介入性評(píng)價(jià)PVR的方法，認(rèn)為超聲評(píng)估PVR有很好的敏感性和特異性，能更好的反應(yīng)肺血管的狀況[9-10]、PH對(duì)右室的影響及疾病的嚴(yán)重程度，其廣泛應(yīng)用有重要臨床價(jià)值。

圖2 應(yīng)用ROC曲線分析獲得RVEDVI、RVESVI及RVEF診斷RPH的曲線下面積分別為0.732、0.844、0.904。Figure 2. Receiver-operating characteristic curve analysis:the AUCs of ROC curves of RVEDVI,RVESVI and RVEF to differentiate RPH were 0.732,0.844,0.904,respectively.

以往由于右心室形狀不規(guī)則、心尖部肌小梁較多、心內(nèi)膜顯示不清，常規(guī)超聲心動(dòng)圖不能準(zhǔn)確評(píng)估右心室的結(jié)構(gòu)和功能，近年來sRT-3DE的出現(xiàn)彌補(bǔ)了這一不足。sRT-3DE采集單心動(dòng)周期全容積的三維圖像，無需拼接，軟件通過對(duì)右心室心內(nèi)膜邊界的勾畫，自動(dòng)跟蹤心內(nèi)膜，在短時(shí)間內(nèi)獲得較為準(zhǔn)確的右室容積和功能信息，已有多項(xiàng)研究證實(shí)了3DE評(píng)價(jià)右心結(jié)構(gòu)和功能的準(zhǔn)確性[11-12]。本研究以PVR及sPAP對(duì)心衰病人分組，應(yīng)用sRT-3DE研究LVF患者的右室重構(gòu)，探討sRT-3DE區(qū)分LVF合并PH不同亞型的可行性，以期應(yīng)用3DE參數(shù)幫助RPH的診斷，在一些肺動(dòng)脈或三尖瓣返流頻譜獲得困難的患者中，使用3DE方法區(qū)分PH亞型，為臨床的診斷和治療方案選擇提供幫助。

本研究證實(shí)LVF-NPH患者，左、右室EDVI、ESVI均增大，左右室EF均減低，但RVEF均值基本保持在正常范圍，表明在不伴PH時(shí)心衰患者的右室重構(gòu)已經(jīng)發(fā)生，表現(xiàn)為容積的增大、射血減低，但RVEF尚未發(fā)生嚴(yán)重?fù)p害。LVF-PPH患者與NPH比較，僅RVESVI增大，RVEF無顯著性減低，這可能是由于PPH肺動(dòng)脈壓力增加，左室左房壓增高的反向傳遞，肺動(dòng)脈結(jié)構(gòu)和功能沒有顯著的異常，對(duì)右室形態(tài)和功能的影響較小，同時(shí)也表明RVESVI是反應(yīng)壓力影響的較敏感的指標(biāo)。LVF-RPH患者右室舒張、收縮末容積顯著增大，功能顯著減低，表明RPH患者PVR顯著性增大對(duì)右心結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。壓力超負(fù)荷、代謝及神經(jīng)內(nèi)分泌信號(hào)改變、缺血、氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)等被認(rèn)為參與了右心衰竭的過程[13]。本研究中RVEF與LVEF減低顯著相關(guān)，證明心衰患者的進(jìn)展過程中，左、右心功能的惡化是一個(gè)相互伴隨的過程，而PVR的增加是LVF患者右心衰竭的重要原因。

本研究中，由sRT-3DE得到的右室容積和功能參數(shù)診斷 RPH均具有較好的敏感性和特異性。sRT-3DE參數(shù)診斷RPH的診斷效能分析中，RVEF獲得的ROC曲線下面積最大，因而準(zhǔn)確性最高，其后依次為RVESVI、RVEDVI。研究證實(shí)sRT-3DE參數(shù)可以為RPH的診斷提供有用信息，運(yùn)用sRT-3DE獲得RVEF、RVEDVI、RVESVI區(qū)分PH亞型也具有較好的準(zhǔn)確性。

綜上所述，通過sRT-3DE結(jié)合傳統(tǒng)二維及多普勒超聲可以區(qū)分LVF患者PH亞型，診斷反應(yīng)性PH，評(píng)價(jià)LVF合并PH患者右室的結(jié)構(gòu)和功能改變，為臨床提供更多有用信息，指導(dǎo)心衰亞型的診斷和治療。

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Real-time three dimensional echocardiography differentiating the subtypes of pulmonary hypertension in left heart failure

BAI Yang,YANG Jun,WANG Xu,YAN Hong
(Department of Cardiovascular Function,the First Hospital,China Medical University,Shenyang 110001,China)

Objective:Using single cardiac cycle real-time three dimensional echocardiography(sRT-3DE)combined with conventional two-dimensional(2DE)and Doppler echocardiography to differentiate the subtypes of pulmonary hypertension in left ventricular failure(LVF)with reduced ejective fraction(EF).Methods:In the case group,60 patients with LVEF＜50%measured by sRT-3DE were divided into three subgroups by sPAP and PVR:15 patients in LVF-NPH group,15 patients in LVF-PPH group and 30 patients in LVF-RPH group;35 healthy people were selected as control group.The 2DE and sRT-3DE were performed in all groups to analyze the 2DE,3DE and Doppler parameters,and the correlation analysis were performed.Results:①Compared with the control group,the right ventricular EDVI,ESVI increased and LVEF,RVEF decreased in LVFNPH group;Compared with LVF-NPH group,right ventricular ESVI increased and LVEF decreased in LVF-PPH group; Compared with the LVF-PPH group,the right ventricular EDVI,ESVI increased and LVEF,RVEF decreased in LVF-RPH group(P＜0.05）.②There was significant correlation between PVR and sPAP.The correlations of PVR with RVEF,RVFAC and TAPSE were better than those of sPAP,but the correlations of PVR with RVEDV and RVESV were worse than those of sPAP.③The AUCs of ROC curve of RVEDVI,RVESVI and RVEF to differentiate RPH were 0.732,0.844 and 0.904,respectively,which indicated excellent sensitivity and specificity.Conclusion:sRT-3DE combined with the traditional 2DE and Doppler echocardiography can accurately assess the state of the right ventricular structure and function and differentiate the subtypes of PH in patients with LVF.

Heart failure,congestive;Hypertension,pulmonary;Echocardiography,Doppler,color

R543.2；R540.45

A

1008-1062（2016）06-0393-04

2015-11-09

白洋（1984-），女，山西人，在讀博士研究生。E-mail：baiyangfriend1984@163.com

楊軍，中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心血管超聲科，110001。E-mail：junyang63@sina.com

高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)基金（20112104110010）；遼寧省科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目2012225078。