三維斑點追蹤技術(shù)評價正常成人左房功能的臨床研究

陳成彩 張遠妹 梁燕玲 李麗珍

三維斑點追蹤技術(shù)評價正常成人左房功能的臨床研究

陳成彩 張遠妹 梁燕玲 李麗珍

目的 探討三維斑點追蹤成像（3D－STI）技術(shù)評價正常成人左房功能的應(yīng)用價值。方法 選取健康志愿者104例，按年齡分為青年組（年齡18～44歲）、中年組（年齡45～59歲）及老年組（年齡≥60歲）。采集各組心臟全容積圖像，應(yīng)用3D－STI軟件脫機分析獲取左房容積曲線，比較各組左房最大容積指數(shù)（LAVImax）、左房最小容積指數(shù)（LAVImin）及左房收縮前容積指數(shù)（LAVIpre）、左房總排空容積指數(shù)（LAVIt）、總排空分數(shù)（LATEF）、擴張指數(shù)（EI）、被動排空容積指數(shù)（LAVIp）、被動排空分數(shù)（LAPEF）、主動排空容積指數(shù)（LAVIa）、主動排空分數(shù)（LAAEF）、被動排空容積占總排空容積比率（PE）及主動排空容積占總排空容積比率（AE）隨年齡變化情況。結(jié)果 LAVImax、LAVIpre、LAVImin、LAVIt隨年齡逐漸增大，三組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0．05）；LATEF、EI三組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義；老年組LAVIp均較青、中年組增大；中、老年組LAPEF、PE均較青年組減低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0．05）；LAVIa、LAAEF隨年齡增加而增大，三組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0．05）；中、老年組均較青年組AE增大，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0．05）。結(jié)論 3DSTI技術(shù)可用于檢測不同年齡段正常成人的左房容積及功能的變化規(guī)律，可為臨床監(jiān)測左房功能改變和發(fā)現(xiàn)亞臨床心血管疾病提供一種可靠的輔助手段。

斑點追蹤成像，三維；應(yīng)變；心房功能，左

在生理條件下左房通過存儲器功能、管道功能及助力泵功能有效地調(diào)節(jié)左室充盈和維持正常心搏量［1］。左房容積增大及功能降低與心房顫動、心力衰竭、血管栓塞等的發(fā)生率高度相關(guān)，是缺血性腦梗死、死亡等心血管高危因素的重要預(yù)測指標［2］。隨著年齡的增長，心肌細胞發(fā)生退行性改變，左室順應(yīng)性降低，左房逐漸增大，功能也隨之改變。測量心動周期不同時相的左房容積變化能較好評價左房功能的變化［3］。心臟是一個三維立體結(jié)構(gòu)，常規(guī)應(yīng)用二維超聲測量左房內(nèi)徑和計算左房容積存在一定誤差，而三維斑點追蹤成像（three－dimensional speckle tracking imaging，3D－STI）技術(shù)可以獲取左房的三維立體結(jié)構(gòu)，避免幾何形狀假設(shè)計算帶來的誤差。本研究應(yīng)用3D－STI技術(shù)探討左房容積及其功能隨年齡的變化趨勢，為臨床監(jiān)測左房功能的早期改變提供參考。

資料與方法

一、研究對象

選取2016年3～6月在我院體檢的健康志愿者104例，均無原發(fā)及繼發(fā)心臟病史，心電圖、X線檢查及血糖、血脂等實驗室檢查均正常，其中男56例，女48例。根據(jù)年齡將其分為：青年組40例，其中男24例，女16例，年齡18～44歲，平均（32．00±9．43）歲；中年組33例，其中男14例，女19例，年齡45～59歲，平均（51．70±5．17）歲；老年組31例，男18例，女12例，年齡≥60歲，平均（65．06±3．67）歲。所有志愿者均簽署醫(yī)學(xué)倫理知情同意書。

二、儀器與方法

1．超聲檢查：使用東芝Artida彩色多普勒超聲診斷儀，PST－30SBT或ST－25SX探頭，頻率2．5～3.0 MHz；配備3D－STI分析軟件。受檢者取左側(cè)臥位，平靜呼吸，同步記錄心電圖。使用PST－30SBT探頭行常規(guī)超聲心動圖檢查，并獲得左室舒張末期內(nèi)徑（LVEDD）、左室收縮末內(nèi)徑（LVESD）、Teichholtz公式法測量左室射血分數(shù)（LVEF）、左房前后徑（LAD）、左房面積（LAA），以及二尖瓣舒張早、晚期峰值血流速度（E、A）和E/A等。使用PST－25SX探頭，連續(xù)采集3個心動周期的動態(tài)3D－STI圖像，并進行脫機分析［4］。

2.圖像分析：采用3D-STI分析軟件，進入4D模式后根據(jù)心尖四腔及兩腔心觀手動將左房上下徑3等份，由二尖瓣環(huán)至房頂部平面依次為基底段、中間段、房頂段；點擊3DT按鈕進入3D－STI程序，心尖四腔心切面，從房間隔側(cè)的二尖瓣環(huán)開始；心尖兩腔心切面，從下壁的二尖瓣環(huán)開始，逆時針手動描繪左房心內(nèi)膜，雙擊SET按鈕，系統(tǒng)自動生成心外膜界限，手動調(diào)整心外膜界線使之與左房壁界線相吻合；啟動Start按鈕，程序?qū)⒆詣拥贸鲎蠓孔畲笕莘e（LAVmax）和最小容積（LAVmin），并獲得左房時間－容積曲線，手動獲取左房收縮前容積即心電圖P波頂點時左房容積（LAVpreA）。同時計算左房總排空容積（LAVt，LAVt＝LAVmax－LAVmin）、左房總排空分數(shù)（LATEF，LATEF＝LAVt/LAVmax×100%）、左房擴張指數(shù)（EI，EI＝LAVt/LAVmin×100%）、左房被動排空容積（LAVp，LAVp＝LAVmax－LAVpreA）、左房被動排空分數(shù)（LAPEF，LAPEF＝LAVp/LAVmax×100%）、左房主動排空容積（LAVa，LAVa＝LAVpreA－LAVmin）、左房主動排空分數(shù)（LAAEF，LAAEF＝LAVa/LAVpreA× 100%）、被動排空容積占總排空容積比率（PE，PE＝LAVp/LAVt）及主動排空容積占總排空容積比率（AE，AE＝LAVa/LAVt）。

以上各測值均用體表面積標化得到其對應(yīng)指數(shù)。其中，LAVImax、LAVImin、LAVIpre、LAVIt、LATEF及EI反映心臟的存儲器功能；LAVIp、LAPEF及PE反映心臟的管道功能；LAVIa、LAAEF及AE反映心臟的助力泵功能［5－6］。

三、重復(fù)性檢測

隨機列表法抽取20例志愿者，間隔3周后由同一測量者再次采集圖像進行分析，并由另一測量者重復(fù)采集圖像進行分析，對測量者自身兩次之間及不同測量者測量LAVmax、LAVmin及LAVpreA進行重復(fù)性檢驗。

四、統(tǒng)計學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 13．0統(tǒng)計軟件，計量資料以x±s表示，兩組比較行獨立樣本t檢驗；多組比較采用單因素方差分析；組內(nèi)及組間重復(fù)性檢驗采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）表示，ICC>0.75表示一致性及重復(fù)性良好。P＜0．05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié)果

一、三組一般臨床資料及常規(guī)超聲指標比較

三組身高、體質(zhì)量、體表面積、體質(zhì)量指數(shù)及心率比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。與青年組和中年組比較，老年組血壓增高，但仍在正常范圍，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0．05）。三組間LVEDD、LVESD及LVEF比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義；隨著年齡的增加，A峰增高，E/A降低、LADI和LAAI增大，三組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0．05）。見表1。

表1 三組一般臨床資料及常規(guī)超聲指標比較（x±s）

二、三組左房3D－STI指標比較

三組左房3D－STI指標比較：①存儲器功能指標：LAVImax、LAVIpre、LAVImin及LAVIt隨年齡的增加而增大，三組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0．05），LATEF、EI三組間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義；②管道功能指標：與青年組和中年組比較，老年組LAVIp均增大，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0．05），但青年組與中年組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義；與青年組比較，中年組和老年組LAPEF、PE均減低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0．05），但中年組與老年組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義；③助力泵功能指標：LAVIa、LAAEF隨年齡的增加而逐漸增大，三組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0．05）；與青年組比較，中年組和老年組AE均增大，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0．05），但中年組與老年組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。見表2和圖1。

表2 三組左房3D－STI指標比較（x±s）

圖1 各組左房時間－容積曲線圖

三、重復(fù)性檢驗結(jié)果

LAVmax、LAVmin及LAVpreA的測量者內(nèi)及測量者間ICC分別為0．85～0．91和0．80～0．85，重復(fù)性良好，見表3。

表3 重復(fù)性檢驗結(jié)果

討論

心動周期中，左房利用其儲存器功能、管道功能及助力泵功能，保證左室充盈量。左房在各種生理及病理狀態(tài)下，尤其在左室舒張功能障礙時，對維持左室充盈起重要作用［7］。早期準確評價左房容積與功能改變對臨床選擇治療手段、治療效果隨訪及預(yù)后評估具有重要的價值。

傳統(tǒng)M型、二維超聲及超聲聲學(xué)定量技術(shù)對左房功能研究均需幾何假設(shè)，易受左房形態(tài)及血流動力學(xué)影響，具有一定的局限性。組織多普勒和二維斑點追蹤技術(shù)通過獲取左房心肌的應(yīng)變及應(yīng)變率來評價左房功能，較傳統(tǒng)的超聲方法更為準確［8］，但前者仍存在角度依賴性，后者存在斑點追蹤丟失現(xiàn)象。實時三維超聲能對左房的容積變化實時監(jiān)測，彌補了二維及多普勒技術(shù)心功能評價的局限性，但是左房的三維圖像未能包括左心耳局部的成像，故反映的左房功能其實是指左房主體部分的功能。3D－STI技術(shù)可通過追蹤心動周期內(nèi)心內(nèi)膜下心肌組織的自然回聲斑點的運動來測量左房的容積變化，進而反映左房功能。已有研究［9］證實，3D－ST技術(shù)對左室容積測量的準確性和可重復(fù)性優(yōu)于二維斑點追蹤技術(shù)。Nagaya等［10］對比了二維斑點追蹤技術(shù)和3D－STI技術(shù)對左房容積大小和功能狀態(tài)的評價，并分別與心臟CT結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，3D-STI技術(shù)較二維斑點追蹤技術(shù)能更準確地評估左房容積和功能，且重復(fù)性好。

本研究應(yīng)用3D－STI技術(shù)測量不同年齡組左房容積以了解左房容積和功能隨年齡的變化趨勢，研究表明，常規(guī)超聲指標LAD、LAA、LAV均隨年齡增長逐漸增大，同時二尖瓣血流頻譜結(jié)果顯示老年組左室舒張功能減低；3D－STI指標中，反映左房存儲器功能的LATEF、EI無明顯變化；反映左房管道功能的參數(shù)LAVIp、LAPEF、PE中僅LAVIp增加，LAPEF和PE減低；反映助力泵功能的LAAEF和AE均隨年齡增長逐漸增加，簡言之，隨著年齡增長，左房存儲器功能變化不明顯，管道功能減低，助力泵功能增加。與以往研究［11］結(jié)果一致，分析原因可能為：正常成人隨著年齡增長，動脈管壁的膠原蛋白、彈性蛋白的比值失調(diào)，膠原纖維、彈性纖維逐漸增加，使得血管的順應(yīng)性會減低，導(dǎo)致外周血管阻力升高，使心臟的前負荷增加；同時心肌細胞凋亡、數(shù)量的減少、心肌膠原纖維的移行使左室壁出現(xiàn)退行性改變。這些血管及心肌細胞的改變使心肌順應(yīng)性減低，左室舒張功能下降，導(dǎo)致左室舒張末期壓力逐漸升高，左房內(nèi)壓力增高，左房通過增加做功和構(gòu)型重構(gòu)來補償左室順應(yīng)性減低；同時在增齡過程中，左房本身的退行性改變［12］，均可導(dǎo)致左房增大及功能改變［13－15］。

本研究存在一定的局限性：①3D－STI技術(shù)對心內(nèi)膜顯示清晰度要求高，而圖像時間及空間分辨率相對較低，且三維探頭的體積較大，對操作者的技術(shù)要求比較高，增加了獲取滿意圖像的難度；②3D－STI結(jié)果未與其他研究結(jié)果進行對比，結(jié)果的差異及相關(guān)性如何尚待進一步研究；③目前3D－STI技術(shù)應(yīng)用于左房功能的研究尚少，仍需要大樣本量的研究來證實該技術(shù)的可靠性和穩(wěn)定性。

綜上所述，3D－STI技術(shù)能精確追蹤左房心內(nèi)膜下心肌在三維方向的運動和形變，較為真實準確地反映左房容積在心動周期中的變化，以及不同年齡段正常成人左房功能的變化規(guī)律，且重復(fù)性良好,可為臨床監(jiān)測左房功能改變和發(fā)現(xiàn)亞臨床心血管疾病提供一種可靠的輔助手段。

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Assessment of left atrial function in normal adults by three-dimensional speckle tracking imaging

CHEN Chengcai，ZHANG Yuanmei，LIANG Yanling，LI Lizhen
Department of Ultrasound，the Affiliated Hospital of Youjiang Medical University for Nationalities，Guangxi 533000，China

Objective To explore the application value of three-dimensional speckle tracking imaging（3D-STI）in evaluation of the left atrial function in normal adults.Methods A total of 104 volunteers were divided into adolescence（age 18~44 years），middle-aged（age 45~59 years）and elderly groups（age≥60 years）according to age.Full volume cardiac images were acquired and 3D-STI off-line analysis software was applied to get the time-volume curve of left atrium，the left atrial maximum volume index（LAVImax），left atrial minimum volume index（LAVImin），and left atrial pre-systole volume index（LAVIpre）were obtained，then the left atrial total emptying volume index（LAVIt），left atrial total emptying fraction（LATEF），left atrial expansion index（EI），left atrial passive emptying volume index（LAVIp），left atrial passive emptying fraction（LAPEF），left atrial active emptying volume index（LAVIa），left atrial active emptying fraction（LAAEF），the passive emptying percentage of total emptying（PE）and the active emptying percentage of total emptying（AE）were calculated.Results LAVImax，LAVIpre，LAVImin and LAVIt increased with age in three groups，there were significant difference among three groups（all P<0.05），there were no significant difference in LATEF and EI among the three groups.LAVIp increased in elderly group when compared with the adolescence and middle-aged groups.Compared with adolescence group，LAPEF and PE decreased in the middle-aged and elderly groups，there were significant difference（all P<0.05）.LAVIa and LAAEF increased with age in three groups，there were significant difference（P<0.05）.Compared with adolescence group，the AE increased in middle-aged and elderly groups，there were significant difference（all P<0.05）.Conclusion Three-dimensional speckle tracking imaging can be used to detect changes of left atrial volume and function in normal adults of different age，providing a reliable means for monitoring the early changes of left atrial function and subclinical cardiovascular disease.

Speckle tracking imaging，three-dimensional；Strain；Atrial function，left

R714．252；R540．25

A

2016－09－01）

533000 廣西壯族自治區(qū)百色市，右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院超聲科（陳成彩、梁燕玲、李麗珍）；廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院超聲科（張遠妹）