實(shí)時(shí)三維超聲評(píng)價(jià)骨關(guān)節(jié)退變患者左心室重構(gòu)指數(shù)

趙新鑫

姜志榮JIANG Zhirong

王小凡WANG Xiaofan

呂啟鳳LU Qifeng

宋曉霞SONG Xiaoxia

田 雨TIAN Yu

實(shí)時(shí)三維超聲評(píng)價(jià)骨關(guān)節(jié)退變患者左心室重構(gòu)指數(shù)

趙新鑫ZHAO Xinxin

姜志榮JIANG Zhirong

王小凡WANG Xiaofan

呂啟鳳LU Qifeng

宋曉霞SONG Xiaoxia

田 雨TIAN Yu

目的近年來(lái)骨關(guān)節(jié)退變發(fā)病率增加，合并心血管疾病日益增多。本研究采用實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖（RT-3DE）準(zhǔn)確評(píng)估左心室重構(gòu)指數(shù)（LVRI），以期指導(dǎo)臨床治療，提高患者生存率。資料與方法回顧性分析2015年7月－2016年4月于青島大學(xué)附屬醫(yī)院57例健康志愿者（正常對(duì)照組）以及67例骨關(guān)節(jié)退變患者（研究組），根據(jù)年齡各分成兩個(gè)亞組。兩組均行常規(guī)超聲及RT-3DE檢查，比較不同方法所測(cè)得的LVRI、左心室舒張末期容積指數(shù)（LVEDVI）、左心室質(zhì)量指數(shù)（LVMI）、左心室收縮末期容積指數(shù)（LVESVI）、左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）在各組間及各組內(nèi)的差異及相關(guān)性。結(jié)果研究組與正常對(duì)照組年齡差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；研究組LVRI、LVMI明顯高于同年齡段正常對(duì)照組（P＜0.05）；M型超聲和二維超聲所測(cè)LVEDVI、LVMI、LVRI均高于RT-3DE，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；經(jīng)Bland-Altman一致性檢驗(yàn)，RT-3DE和二維超聲測(cè)量LVRI具有較好的一致性。結(jié)論骨關(guān)節(jié)退變患者出現(xiàn)左心室重構(gòu)，RT-3DE能夠較為準(zhǔn)確地測(cè)量LVRI，且操作方便、無(wú)放射性損傷，可廣泛應(yīng)用于臨床。

骨關(guān)節(jié)炎；超聲心動(dòng)描記術(shù)，三維；心室重構(gòu)；心室功能，左

骨關(guān)節(jié)退變又稱為退行性骨關(guān)節(jié)炎，是一種以骨關(guān)節(jié)軟骨退行性變和繼發(fā)周圍骨質(zhì)增生為特點(diǎn)的全身性、慢性關(guān)節(jié)疾病，臨床表現(xiàn)為關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、活動(dòng)障礙。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，手部骨關(guān)節(jié)炎與心血管疾病發(fā)病率和死亡率有關(guān)[1]。骨關(guān)節(jié)退變與左心室結(jié)構(gòu)改變存在相關(guān)性，且可導(dǎo)致左心室重構(gòu)[2]。超聲心動(dòng)圖是評(píng)估心臟的重要方法之一。常規(guī)超聲心動(dòng)圖需事先將左心室假設(shè)為某種規(guī)則的幾何形態(tài)，具有一定的局限性。本研究采用實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖（real-time threedimensional echocardiography，RT-3DE）技術(shù)，通過(guò)比較骨關(guān)節(jié)退變患者和健康志愿者的左心室重構(gòu)指數(shù)（left ventricular remodeling index，LVRI），探討RT-3DE評(píng)價(jià)骨關(guān)節(jié)退變患者左心室功能的臨床價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2015年7月—2016年4月于青島大學(xué)附屬醫(yī)院就診的57例健康志愿者（正常對(duì)照組）和67例骨關(guān)節(jié)退變患者（研究組）隨著年齡增長(zhǎng)，骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病率不斷增加，膝關(guān)節(jié)炎和髖關(guān)節(jié)炎在70～75歲發(fā)病率最高，手關(guān)節(jié)炎在60～64歲發(fā)病率最高[3]。正常對(duì)照組分為2個(gè)亞組，A亞組：25例，男10例、女15例；年齡54～65歲，平均（60.57±4.15）歲；B亞組：32例，男22例、女10例；年齡66～84歲，平均（74.33±7.39）歲。研究組分為2個(gè)亞組，C亞組：36例，男16例、女20例；年齡52～64歲，平均（58.66±4.29）歲；D亞組：31例，男18例、女13例；年齡66～76歲，平均（69.90±3.21）歲。根據(jù)中華醫(yī)學(xué)會(huì)2007年骨關(guān)節(jié)炎疾病診斷指南[4]，按照患者的臨床表現(xiàn)、X線檢查及實(shí)驗(yàn)室檢查診斷骨關(guān)節(jié)炎。納入標(biāo)準(zhǔn)：①近1個(gè)月內(nèi)反復(fù)關(guān)節(jié)疼痛；②X線片（站立或負(fù)重位）示關(guān)節(jié)間隙變窄、軟骨下骨硬化和（或）囊性變、關(guān)節(jié)緣骨贅形成；③關(guān)節(jié)液（至少2次）清亮、黏稠；④年齡≥40歲。排除高血壓、冠心病、先天性心臟病、心瓣膜病、心肌病等器質(zhì)性心臟病及心律不齊、心臟過(guò)大、圖像質(zhì)量差者。全部入選者均接受RT-3DE、M型超聲以及二維超聲檢查。

1.2 儀器與方法 采用Philips iE33型彩色多普勒超聲診斷儀，S5-1及X5-1探頭，機(jī)器系統(tǒng)自帶Qlab8.1定量分析軟件。

1.2.1 M型及二維超聲圖像采集及數(shù)據(jù)處理 受檢者取左側(cè)臥位，同步記錄心電圖，以確定心動(dòng)周期時(shí)相。采用S5-1探頭，選取胸骨旁左心室長(zhǎng)軸觀和心尖四腔觀清晰圖像，進(jìn)行M型超聲心動(dòng)圖和二維超聲心動(dòng)圖的采集，M型超聲測(cè)量舒張末期室間隔厚度（interventricular septal depth，IVSd）、左心室后壁厚度（left ventricular posterior wall depth，LVPWd）及舒張末期左心室內(nèi)徑（left ventri-cular internal diameter，LVIDd），并計(jì)算相對(duì)室壁厚度（即室壁厚度與左心室舒張末期內(nèi)徑的比值，IVSd/LVIDd，LVPWd/LVIDd），見(jiàn)圖1。

圖1 M型超聲測(cè)量IVSd、LVPWd及LVIDd

1.2.2 RT-3DE數(shù)據(jù)采集和分析 切換X5-1探頭，將探頭置于心尖部，調(diào)節(jié)聲束方向，使圖像達(dá)到最佳顯示，囑患者屏住呼吸，心律整齊時(shí)，連續(xù)采集4個(gè)心動(dòng)周期全容積圖像。采用Qlab8.1 3DQ插件分析圖像，選擇舒張末期和收縮末期心尖四腔心觀和兩腔心觀，確定左心室舒張末期，分別在兩觀上標(biāo)定二尖瓣環(huán)位置，自動(dòng)勾畫(huà)心內(nèi)、外膜邊界，局部調(diào)節(jié)使其與實(shí)際相吻合。自動(dòng)測(cè)量左心室舒張末期容積（left ventricular enddiastolic volume，LVEDV）、左心室心肌質(zhì)量（left ventricular mass，LVM），見(jiàn)圖2。為降低身高、體重等因素的影響，以受檢者的體表面積（body surface area，BSA）加以校正，再計(jì)算LVRI、左心室舒張末期容積指數(shù)（left ventricular end diastolic volume index，LVEDVI）、LVMI。

圖2 女，63歲，退行性膝關(guān)節(jié)炎，RT-3DE勾畫(huà)心內(nèi)、外膜，自動(dòng)測(cè)量左心室質(zhì)量。左心室質(zhì)量增加，LVMI增加

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 17.0軟件，研究組和正常對(duì)照組年齡、BSA、心率、血壓比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；性別比較采用χ2檢驗(yàn)；M型超聲、二維超聲和三維超聲間測(cè)值比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)；研究組和正常對(duì)照組組間比較采用單因素方差分析；連續(xù)性變量相關(guān)性采用Pearson相關(guān)分析。采用MedCalc16.4.3統(tǒng)計(jì)軟件，一致性檢驗(yàn)采用Bland-Altman分析法。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 研究組與正常對(duì)照組臨床資料比較 A亞組與C亞組相比、B亞組與D亞組相比，年齡、性別、BSA、心率、收縮壓及舒張壓比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（年齡t=0.943、1.679，性別χ2=0.119、0.480，BSAt=0.706，0.385，心率t=0.294，0.410，收縮壓t=1.048、0.080，舒張壓t=0.692、1.062，P＞0.05）。見(jiàn)表1。

2.2 兩組年齡、體重指數(shù)及病程長(zhǎng)短與LVRI的相關(guān)性正常對(duì)照組、研究組年齡與LVRI相關(guān)系數(shù)分別是R2=0.568、0.711，正常對(duì)照組、研究組體重指數(shù)與LVRI相關(guān)系數(shù)分別是R2=0.620、0.787，病程長(zhǎng)短與LVRI相關(guān)系數(shù)是R2=0.655。見(jiàn)圖3。

表1 4組受檢者臨床資料比較

圖3 兩組年齡、體重指數(shù)、病程長(zhǎng)短與LVRI的相關(guān)性

2.3 RT-3DE檢測(cè)左心室重構(gòu)參數(shù)比較 骨關(guān)節(jié)退變患者與同年齡段健康志愿者相比，LVMI、LVRI大體呈增加趨勢(shì)。骨關(guān)節(jié)退變患者LVMI、LVRI均大于同年齡段健康志愿者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=14.517、 4.318，P＜0.05）；而LVEDVI、左心室收縮末期容積指數(shù)（left ventricular end systolic volume index，LVESVI）、LVEF差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=2.156、2.150、2.070，P＞0.05）。見(jiàn)表2。

表2 4組RT-3DE測(cè)量指標(biāo)比較（±s）

表2 4組RT-3DE測(cè)量指標(biāo)比較（±s）

注：與C亞組相比，*P＜0.05；與D亞組相比，#P＜0.05

分組 例數(shù)LVEDVI（ml/m2）LVMI（g/m2）LVRI（g/ml）LVESVI（ml/m2）LVEF（%）A亞組 2549.46±2.74#87.42±5.64*1.74±0.03*15.37±1.66#68.99±2.40#B亞組 3250.17±3.7990.35±3.58#1.75±0.03#16.08±1.9568.03±2.66 C亞組 3651.39±5.691 08.29±9.992.01±0.0617.30±2.3866.47±3.15 D亞組 3152.16±8.31125.3±10.152.05±0.0818.07±2.8865.53±3.58

2.4 3種超聲方法測(cè)得的左心室重構(gòu)參數(shù) M型超聲和二維超聲所測(cè)LVEDVI、LVMI、LVRI均高于RT-3DE，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。RT-3DE與M型超聲所測(cè)得的LVEDVI、LVMI、LVRI差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=15.024、3.126、11.376，P＜0.05）。RT-3DE與二維超聲所測(cè)得的LVEDVI、LVMI、LVRI差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=12.805、3.862、5.861，P＜0.05），見(jiàn)表3。

2.5 一致性檢驗(yàn)結(jié)果 3種超聲方法測(cè)量的LVRI差值均在95%一致性界限內(nèi)，M型超聲和RT-3DE測(cè)量LVRI的差值為（0.24±0.12） g/ml，95%CI：0.0048～0.4752 g/ml；二維超聲和RT-3DE測(cè)量LVRI的差值為（0.06±0.09）g/ml，95%CI：－0.1164～0.2364 g/ml，表明RT-3DE和二維超聲測(cè)量LVRI的一致性更好。見(jiàn)圖4、5。

表3 RT-3DE與常規(guī)超聲測(cè)量左心室重構(gòu)參數(shù)的比較（±s）

表3 RT-3DE與常規(guī)超聲測(cè)量左心室重構(gòu)參數(shù)的比較（±s）

注：與RT-3DE比較，*P＜0.05

方法LVEDVI（ml/m2）LVMI（g/m2）LVRI（g/ml）RT-3DE 51.01±6.14 105.92±23.391 .92±0.07二維超聲54.67±9.49*107.13±23.69*1.99±0.08*M型超聲55.79±9.79*108.48±28.20*2.16±0.11*

圖4 M型超聲和三維超聲測(cè)量LVRI的一致性

圖5 二維超聲和三維超聲測(cè)量LVRI的一致性

3 討論

在60歲以上人群中，約50%影像學(xué)檢查顯示骨性關(guān)節(jié)炎，其中35%～50%有臨床癥狀[5]。左心室重構(gòu)指各種損傷使心臟原來(lái)存在的物質(zhì)和形態(tài)發(fā)生變化，是機(jī)體適應(yīng)性反應(yīng)[6]。骨關(guān)節(jié)退變好發(fā)于中老年肥胖患者，隨著年齡增長(zhǎng)，骨關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞隨之衰老，細(xì)胞因子合成和分解代謝失平衡，關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞外基質(zhì)分解代謝增加將導(dǎo)致關(guān)節(jié)退變。中老年人主動(dòng)脈順應(yīng)性下降，左心室后負(fù)荷增加導(dǎo)致LVMI增加；心肌細(xì)胞外基質(zhì)減少，心肌膠原蛋白和富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白增加引起LVEDVI下降，自身調(diào)節(jié)收縮功能增強(qiáng)維持心臟輸出量，最終導(dǎo)致左心室重構(gòu)[7]。肥胖導(dǎo)致關(guān)節(jié)機(jī)械負(fù)荷增加，伴隨軟骨和韌帶破壞。脂肪組織能分泌產(chǎn)生脂聯(lián)素、瘦素、抵抗素等脂肪因子會(huì)引起軟骨退化[8]；同時(shí)肥胖激活炎癥反應(yīng)，釋放白細(xì)胞介素-6、心房利鈉肽、腫瘤壞死因子-α等炎癥因子參與心肌細(xì)胞肥大、凋亡和心臟重構(gòu)[9]。骨關(guān)節(jié)退變病程進(jìn)展，關(guān)節(jié)疼痛加劇，活動(dòng)受限，降低骨骼肌血流量和胰島素敏感性，心肌脂肪酸攝取過(guò)度可導(dǎo)致脂肪酸和三酰甘油積聚于心肌細(xì)胞使心肌細(xì)胞肥大。使用非甾體類抗炎藥，抑制前列腺素的合成和收縮血管作用，增加心臟負(fù)荷，引起LVMI、LVRI增加。因此，骨關(guān)節(jié)退變影響左心室重構(gòu)，早期發(fā)現(xiàn)左心室重構(gòu)對(duì)疾病診療和預(yù)后有重要意義。

本研究結(jié)果顯示，研究組年齡、體重指數(shù)與LVRI相關(guān)性較正常對(duì)照組更好。隨著年齡、體重指數(shù)增加，LVRI增大，研究組LVRI增大更顯著，與Myasoedova等[2]大規(guī)模人口調(diào)查結(jié)果一致，退行性關(guān)節(jié)炎與左心室重構(gòu)有關(guān)，尤其是向心性重構(gòu)，其原因可能是自身免疫炎癥介質(zhì)介導(dǎo)心臟重塑。研究組病程長(zhǎng)短與LVRI具有良好的相關(guān)性，并隨著病程延長(zhǎng)LVRI增大。既往研究顯示，病程延長(zhǎng)會(huì)激活交感神經(jīng)系統(tǒng)和腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)，心肌細(xì)胞肥厚伴有長(zhǎng)寬比例的增加，結(jié)果導(dǎo)致左心室質(zhì)量增加和左心室重構(gòu)[10]。心肌膠原蛋白含量增加，左心室容積下降，為了維持心搏出量心臟收縮功能增強(qiáng)，因此LVEDVI、LVESVI和LVEF未明顯下降時(shí)，左心室質(zhì)量和左心室重構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始增大，這種左心室重構(gòu)的亞臨床表現(xiàn)可以通過(guò)實(shí)時(shí)三維超聲技術(shù)簡(jiǎn)便、快速地檢測(cè)出來(lái)。

以往臨床常在骨關(guān)節(jié)退變患者術(shù)前行常規(guī)超聲心動(dòng)圖進(jìn)行心臟評(píng)估，而其均建立在左心室對(duì)稱和假想的幾何模型基礎(chǔ)上，如Devereux校正公式假設(shè)左心室是球形，這與真實(shí)形狀明顯不同[11]。二維超聲采用面積-長(zhǎng)度方法，是更好的假設(shè)，因此RT-3DE與二維超聲的相關(guān)性高于其與M型超聲的相關(guān)性[12]。本研究還顯示M型超聲和二維超聲測(cè)量LVMI存在不同程度的高估，與Muraru等[13]的研究一致。RT-3DE無(wú)需幾何假設(shè)，能真實(shí)再現(xiàn)心室內(nèi)、外膜輪廓，展現(xiàn)心室心肌的實(shí)際形狀，重建左心室的整體結(jié)構(gòu)，迅速獲得全部左心室容積信息，直接測(cè)量左心室整體容積和功能[14]。二維超聲和RT-3DE均基于心尖四腔觀和兩腔觀，測(cè)量的LVRI一致性較好。

心臟是一個(gè)具有復(fù)雜三維形態(tài)的動(dòng)態(tài)器官。在二維超聲檢查過(guò)程中，操作者必須從多觀圖像中推想其三維結(jié)構(gòu)，因而具有一定的主觀性。實(shí)時(shí)三維超聲進(jìn)行檢查時(shí)，將探頭放置在檢查部位后，屏幕上可立即出現(xiàn)探查區(qū)的實(shí)時(shí)快速活動(dòng)的立體超聲圖像。實(shí)時(shí)三維成像技術(shù)和超聲聲學(xué)定量技術(shù)、彩色室壁運(yùn)動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，自動(dòng)識(shí)別心內(nèi)、外膜邊緣，快速勾畫(huà)心臟輪廓，即可計(jì)算心肌質(zhì)量，在臨床上有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。MRI是目前公認(rèn)的非創(chuàng)傷性測(cè)量心室容積和心肌質(zhì)量的“金標(biāo)準(zhǔn)”。RT-3DE不僅與MRI測(cè)量的LVEDV和LVM非常接近，而且其觀察者間一致性及觀察者內(nèi)的重復(fù)性較二維超聲好[15-16]。RT-3DE測(cè)量左心室質(zhì)量和容積，計(jì)算LVRI的臨床可行性和更高的準(zhǔn)確性具有重要臨床意義。

總之，骨關(guān)節(jié)退變患者LVEDVI、LVESVI、LVEF未明顯改變時(shí)，LVMI、LVRI已經(jīng)增加，應(yīng)用RT-3DE可以在骨關(guān)節(jié)退變患者出現(xiàn)心血管相關(guān)臨床癥狀前的早期階段發(fā)現(xiàn)左心室功能改變，做好充分準(zhǔn)備，減少心血管并發(fā)癥。本研究的局限性在于三維圖像對(duì)圖像質(zhì)量要求高，而骨關(guān)節(jié)退變患者多為老年、肥胖者，圖像采集時(shí)需盡量保持圖像清晰，以保證結(jié)果準(zhǔn)確。此外，本研究樣本量有限，需進(jìn)一步探索骨關(guān)節(jié)退變與心臟重構(gòu)的關(guān)系。

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（本文編輯 張曉舟）

Evaluation of Left Ventricular Remodeling Index in Patients with Bone and Joint Degeneration Using Real-time Three-dimensional Echocardiography

PurposeRecently the incidence of bone and joint degeneration is increased, with the increasing of cardiovascular disease complication. This study aims to utilize realtime three-dimensional echocardiography (RT-3DE) in evaluating left ventricular remodeling index (LVRI), to guide treatment and improve the survival rate.Materials and MethodsFifty-seven cases of healthy volunteers (normal control group) and sixty-seven patients with bone and joint degeneration (research group) were respectively divided into two subgroups according to the age. Both groups underwent conventional echocardiography and RT-3DE. The LVRI, left ventricular end diastolic volume index (LVEDVI), left ventricular mass index (LVMI), left ventricular end systolic volume index (LVESVI) and left ventricular ejection fraction (LVEF) measured by different methods were analyzed, and the differences and correlations between groups and within each group were compared.ResultsThe age of normal control group and research group was not signi fi cantly different (P＞0.05). The LVMI and LVRI in research group were significantly higher than those in the normal control group with same age (P＜0.05). The LVEDVI, LVMI and LVRI measured by twodimensional echocardiography and M-mode echocardiography were higher than those measured by RT-3DE, and the difference was statistically significant (P＜0.05). Bland-Altman agreement analysis showed good agreement of measured LVRI using 2D echocardiography and RT-3DE.ConclusionPatients with bone and joint degeneration have left ventricular remodeling. RT-3DE can accurately assess LVRI with the advantages of convenience and lack of radiation, which can be widely used in clinic.

Osteoarthritis; Echocardiography, three-dimensional; Ventricular remodeling; Ventricular function, left

青島大學(xué)附屬醫(yī)院心臟超聲科 山東青島266000

姜志榮

Department of Cardiac Ultrasound, the Af fi liated Hospital of Qingdao University, Qingdao 266000, China

Address Correspondence to:JIANG Zhirong

E-mail: jiangzhirong2@163.com

R445.1；R541.9

2016-12-10

修回日期：2017-03-22

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2017年 第25卷 第5期：383-387

Chinese Journal of Medical Imaging

2017 Volume 25 (5): 383-387

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.05.014