全身成像三維量化法評估二尖瓣反流嚴重程度的可行性及準確性

王吳剛，王志斌，叢娟，李俊芳，付秀秀，王浩

全身成像三維量化法評估二尖瓣反流嚴重程度的可行性及準確性

王吳剛，王志斌，叢娟，李俊芳，付秀秀，王浩

目的：探討全身成像三維量化（GI3DQ）法測量的二尖瓣反流束體積（MRvol）評估二尖瓣反流（MR）嚴重程度的可行性及準確性。

方法：93例MR患者根據(jù)二尖瓣反流束方向分為兩組：中心性MR組41例，偏心性MR組52例。依據(jù)實時三維超聲心動圖（RT3DE）平面法測量MR的有效反流口面積（EROA）將MR患者分為輕度、中度、重度。GI3DQ法直接測量MRvol。

結果：中心性MR組受試者工作特征（ROC）曲線分析示：GI3DQ法測量的MRvol>16.2 ml時，曲線下面積為0.93（P<0.0001），區(qū)分輕度MR和中度MR的敏感性為96.0%、特異性為70.0%；MRvol>44.5 ml時，曲線下面積為0.96（P<0.0001），區(qū)分中度MR和重度MR的敏感性為97.6%、特異性為91.7%。偏心性MR組ROC曲線分析示：MRvol>14.2 ml時，曲線下面積為0.77（P=0.0243），區(qū)分輕度MR和中度MR的敏感性為91.8%、特異性為62.5%；MRvol>40.5 ml時，曲線下面積為0.83（P<0.0001），區(qū)分中度MR和重度MR的敏感性為82.3%、特異性為77.9%。

結論：以RT3DE平面法測量MR的EROA為參考標準，GI3DQ法直接測量MRvol可較為準確地評估MR的嚴重程度，尤其在中心性MR組，區(qū)分中度MR和重度MR時，擁有更高的敏感性和特異性。

超聲心動描記術，三維；二尖瓣閉鎖不全

(Chinese Circulation Journal, 2017, 32:660.)

二尖瓣反流（MR）是心血管疾病中最常見的病理生理現(xiàn)象之一，可進展為不可逆轉(zhuǎn)的心力衰竭，導致很高的死亡率[1，2]，因此及時診斷并準確評估MR嚴重程度對判斷患者病情、估計預后及選擇治療方式和時機均具重要意義[3-6]。多項研究表明，實時三維超聲心動圖（RT3DE）平面法測量MR的有效反流口面積（EROA）可準確評估MR的嚴重程度[7，8]。隨著RT3DE及圖像處理技術的進展，“全身成像三維量化（GI3DQ）法”使直接測量二尖瓣反流束體積（MRvol）成為可能[9-12]，為MR嚴重程度的評估提供了新的視角。因此，該研究以RT3DE平面法測量的EROA作為MR嚴重程度的分級標準，探討GI3DQ法測量的MRvol評估不同類型MR嚴重程度的可行性和準確性。

1 資料與方法

研究對象：選取2010-04至2012-05在阜外醫(yī)院就診的MR患者93例，男57例，女36例；年齡18 ~ 80歲，平均（48.0±15.0）歲。排除頻發(fā)心律失常、二尖瓣狹窄、先天性心臟病、不能進行呼吸控制及無法獲得清晰超聲圖像者。入選93例MR患者中，缺血性心臟病22例，擴張型心肌病39例，二尖瓣脫垂32例。根據(jù)二尖瓣反流束方向分為兩組：中心性MR組41例，偏心性MR組52例。中心性MR定義為二尖瓣反流束離開反流口后直接進入左心房中心，而沒有沖擊左心房壁或者二尖瓣葉；偏心性MR 定義為二尖瓣反流束離開反流口后黏附于二尖瓣葉，或者撞擊左心房壁[13]。該研究經(jīng)阜外醫(yī)院倫理委員會審查通過并獲得受檢者知情同意。

儀器與方法：采用Philips iE33超聲心動圖診斷儀，探頭S5-1（頻率1 ~ 5 MHz）；探頭X3-1（頻率1 ~ 3 MHz）；圖像后處理分析應用Q-Lab 7.1定量分析軟件。受檢者取左側(cè)臥位，同步連接心電圖。平靜呼吸狀態(tài)下，應用S5-1探頭行常規(guī)超聲心動圖檢查；二維超聲檢查完畢，切換至X3-1探頭，呼氣末屏氣狀態(tài)下于心尖切面，在連續(xù)心動周期中選取7個緊密相鄰的心動周期采集MR三維彩色多普勒數(shù)據(jù)集。Nyquist limits 設定為40 ~ 60 cm/s，彩色增益調(diào)整為剛好在無運動區(qū)消除隨機彩色斑點，彩色幀頻調(diào)整為≥10幀。所有三維彩色多普勒數(shù)據(jù)以DICOM格式存儲，以便脫機量化分析。

圖像分析：RT3DE平面法測量MR的EROA：打開Q-Lab 7.1 工作站，選擇需要分析的MR三維彩色多普勒圖像；在反流最大時相，調(diào)整矢狀切面和冠狀切面，使其平行經(jīng)過反流束中心；然后調(diào)整橫切面，使其垂直于反流束方向，自心尖向心底方向移動，直至顯示最小反流束橫截面積，在該橫截面的en face 切面，通過手動勾畫反流束的彩色多普勒信號輪廓測量EROA[9]，見圖1。EROA≤0.2 cm2，MR為輕度；0.21 cm2≤EROA≤0.40 cm2，MR為中度；EROA≥0.41 cm2，MR為重度[7，14]。

GI3DQ法直接測量MRvol：在Q-Lab 7.1工作站，打開MR三維彩色多普勒數(shù)據(jù)集，進入GI3DQ插件，選擇疊式輪廓法，在反流最大時相，自反流束起點和終點位置連線以顯示15組切片；在每個切片平面手動勾畫反流束輪廓，15個切片平面勾畫完后，軟件算出MRvol，并對二尖瓣反流束的立體形態(tài)進行三維重建，見圖2。

統(tǒng)計學分析：采用SPSS 16.0統(tǒng)計分析軟件，計量資料以均數(shù)±標準差（ ±s）表示；定性資料以絕對值或者百分數(shù)表示。Pearson相關性分析用以評估EROA與MRvol之間的相關性；受試者工作特征（ROC）曲線分析GI3DQ 評估的MRvol在不同類型MR嚴重程度分級中的參考值范圍、診斷界值、敏感性及特異性。以P<0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

圖1 實時三維超聲心動圖平面法測量二尖瓣反流有效反流口面積

圖2 全身成像三維量化法直接測量二尖瓣反流束體積及對二尖瓣反流束形態(tài)的立體重建

2 結果

根據(jù)RT3DE平面法測量的EROA分級標準，中心性MR組41例患者中：輕度MR 10例，中度MR 25例，重度MR 6例；偏心性MR組52例患者中：輕度MR 8例，中度MR 24例，重度MR 20例。MR患者基本資料見表1。

表1 二尖瓣反流患者基本資料（±s）

中心性MR組： EROA與MRvol的相關性：r=0.796，P<0.0001。ROC曲線分析示：GI3DQ法測量的MRvol >16.2 ml時，曲線下面積為0.93（P<0.0001），區(qū)分輕度MR和中度MR的敏感性為96.0%、特異性為70.0%；MRvol >44.5 ml時，曲線下面積為0.96（P<0.0001），區(qū)分中度MR和重度MR的敏感性為97.6%、特異性為91.7%；見圖3、4及表2。

偏心性MR組：EROA與MRvol的相關性：r=0.768，P<0.0001。ROC曲線分析示：MRvol >14.2 ml時，曲線下面積為0.77（P=0.0243），區(qū)分輕度MR和中度MR的敏感性為91.8%、特異性為62.5%；MRvol >40.5 ml時，曲線下面積為0.83（P<0.0001），區(qū)分中度MR和重度MR的敏感性為82.3%、特異性為77.9%；見圖3、4及表2。

圖3 兩組二尖瓣有效反流口面積與二尖瓣反流束體積的相關性及散點圖分布

圖4 兩組二尖瓣反流束體積評估二尖瓣反流嚴重程度的ROC曲線分析

表2 GI3DQ法測量的MRvol評估MR嚴重程度的ROC曲線分析結果匯總

3 討論

二維彩色多普勒超聲心動圖相關方法及指標是2003年美國超聲心動圖學會（ASE）[14]及2010年歐洲超聲心動圖學會（EAE）[15]指南建議的無創(chuàng)性評估MR嚴重程度的首選方法，但存在的諸多不足，使其應用受限。RT3DE的問世為精確評估MR嚴重程度提供了新的工具；研究表明RT3DE平面法測量的EROA可準確評估MR嚴重程度[7]。隨著圖像后處理技術的進展，GI3DQ這種圖像后處理技術使直接測量MRvol成為可能，為評估MR嚴重程度提供了新的視角。我們初期研究結果顯示，借助于RT3DE全容積成像技術，GI3DQ可準確測量MRvol[9-12]，但其在MR嚴重程度分級的可行性及準確性還有待進一步探討；因此，本研究以RT3DE平面法測量的EROA作為MR嚴重程度分級標準，評價GI3DQ測量的MRvol在MR嚴重程度分級中的診斷價值。

本研究發(fā)現(xiàn)，以RT3DE平面法測量的EROA作為MR嚴重程度分級標準，在中心性MR組：MRvol >16.2 ml時，區(qū)分輕度MR和中度MR敏感性較好（96.0%），但特異性較差（70.0%）；這可能因為該研究人群中，中心性MR部分來源于缺血性心臟病，而多項研究表明缺血性心臟病導致的MR：輕度和中度之間存在一定的重疊區(qū)域，這可能與其發(fā)病原因及反流機制有關[16]；因此，甚至有學者建議功能性MR應分級為：輕度、輕-中度、中度和重 度[6]。 MRvol >44.5 ml，ROC曲線下面積0.96，區(qū)分中度MR和重度MR的敏感性和特異性均良好，分別為97.6%、91.7%。 該 研究結果提示，在中心性MR組，應用該方法和界值區(qū)分輕度MR和中度MR時，可能需要加用其它指標，以提高診斷準確性。

在偏心性MR組，MRvol >14.2 ml時，ROC曲線下面積0.77，區(qū)分輕度MR和中度MR的敏感性和特異性分別為91.8%、62.5%；MRvol >40.5 ml，ROC曲線下面積0.83，區(qū)分中度MR和重度MR的敏感性和特異性分別為82.3%、77.9%。該研究偏心性MR組MRvol區(qū)分MR嚴重程度的ROC曲線下面積、診斷界值、敏感性和特異性均低于中心性MR組，可能與下述原因有關。GI3DQ疊式輪廓法測量MRvol時，在反流最大時相，將反流束從起點到終點分為15個等厚度的平行薄切片平面；在每一切片平面，手動勾畫二尖瓣反流束輪廓邊緣得到該切片亞容積，而這個亞容積的大小非常依賴于勾畫反流束輪廓得到的反流束橫截面積。軟件通過疊加15個等厚度的二尖瓣反流束切片亞容積得到二尖瓣反流束體積。因此，GI3DQ 法測量二尖瓣反流束體積非常依賴于每個切片平面的二尖瓣反流束橫截面積。對于中心性MR， 反流束沖向左房中心，由于周邊無阻擋，可充分展開，因此反流束看起來往往較大；而對于偏心性MR， 由于反流血流從一開始就黏附在二尖瓣葉或左心房壁上，因此，和中心性MR同等的反流束體積，偏心性反流束看起來往往較小。在偏心性MR組，二尖瓣反流束緊緊黏附于二尖瓣葉和或左心房壁上，由于Coanda效應的存在[17]，造成彩色多普勒血流信號的混疊和編碼的反轉(zhuǎn)，因而在二尖瓣反流束切片平面上，不但造成反流束邊緣輪廓較難辨別；而且造成MR切片平面較小的反流束橫截面積，這些會造成對每一切片平面反流束亞容積的低估；從而最終造成偏心性MR組，GI3DQ法測量的MRvol較真實體積存在低估[9-12]。這些可能導致偏心性MR組GI3DQ測量的MRvol區(qū)分MR嚴重程度的診斷界值低于中心性MR組。其他原因可能還有大量MR時，反流束抵達左心房后壁發(fā)生折返，這種情況會造成反流多普勒信號的脫失及混疊，從而造成對切面平面二尖瓣反流束邊緣輪廓的識別困難[9-12]；該原因可能導致偏心性MR組GI3DQ測量的MRvol區(qū)分MR嚴重程度的敏感性和特異性均低于中心性MR組。

該研究的局限性：第一，目前評估MR嚴重程度沒有一個公認的“金標準”可供使用，該研究應用RT3DE最新研究成果作為MR嚴重程度分級參考標準；第二，該研究沒有涉及不同儀器設置對GI3DQ法測量二尖瓣反流束體積的影響；第三，該研究結果可能無法推廣到所有二尖瓣反流群體，因為我們所選用的研究對象都是聲窗和彩色多普勒血流圖像較好的群體；第四，樣本量較小，研究結果對臨床MR患者的診療指導意義需更深入的研究和長期的隨訪數(shù)據(jù)去進一步探索。

綜上所述，以RT3DE平面法測量的EROA作為MR嚴重程度分級標準，GI3DQ法測量的二尖瓣反流束體積可評估MR嚴重程度；尤其在中心性MR組，區(qū)分中度MR和重度MR時，擁有較高的敏感性和特異性，有望成為評估MR嚴重程度的新方法和新指標。

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Feasibility and Accuracy for Evaluating Mitral Regurgitation Severity by General Imaging Three-dimensional Quantification

WANG Wu-gang, WANG Zhan-bin, CONG Juan, LI Jun-fang, FU Xiu-xiu, WANG Hao.
Department of Echocardiography, Qingdao University Affiliated Hospital, Qingdao (266003), Shandong, China

Corresponding Author: WANG Hao, Email: fwanghao@sina.cn

Objective: To explore the feasibility and accuracy for evaluating mitral regurgitation (MR) severity with MR jet volume (MRvol) by means of general imaging three-dimensional quantification (GI3DQ).

Methods: A total of 93 MR patients were divided into 2 groups: Central MR group, n=41 and Eccentric MR group, n=52. According to real-time three-dimensional echocardiography (RT3DE) examined planimetry of effective regurgitation orifice area (EROA), the patients were graded into mild MR, moderate MR and severe MR. MRvol was directly measured by GI3DQ.

Results: In Central MR group, ROC analysis showed that as GI3DQ measured MRvol>16.2 ml, AUC=0.93, P<0.0001, the sensitivity and specificity for distinguishing mild MR and moderate MR were 96.0% and 70.0% respectively; as MRvol>44.5 ml, AUC=0.96, P<0.0001, the sensitivity and specificity for distinguishing moderate MR and severe MR were 97.6% and 91.7% respectively. In Eccentric MR group, as MRvol>14.2 ml, AUC=0.77, P=0.0243, the sensitivity and specificity for differentiating mild MR and moderate MR were 91.8% and 62.5% respectively; as MRvol>40.5 ml, AUC=0.83, P<0.0001, the sensitivity and specificity for differentiating moderate MR and severe MR were 82.3% and 77.9% respectively.

Conclusion: Taking RT3DE examined EROA as reference, GI3DQ directly measured MRvol could more accuratelyassess MR severity especially in patients with central MR, it may distinguish moderate MR and severe MR with the higher sensitivity and specificity.

Echocardiography, three-dimentional; Mitral valve insufficiency

2016-08-19）

（編輯：漆利萍）

266003 山東省青島市，青島大學附屬醫(yī)院 心臟超聲科（王吳剛、王志斌、叢娟、李俊芳、付秀秀）；中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 國家心血管病中心 阜外醫(yī)院 超聲科（王浩）

王吳剛 主治醫(yī)師 博士 主要從事超聲心動圖評估二尖瓣反流研究 Email:wug1983@sina.com 通訊作者：王浩 Email：fwanghao@sina.cn

R54

A

1000-3614（2017）07-0660-05

10.3969/j.issn.1000-3614.2017.07.009