實時三平面自動功能成像評價單次透析對尿毒癥患者左室縱向收縮功能的即刻影響

張秉宜 郭瑞強 周青 平杰 張玲 章曉鋒

[摘要] 目的 應用實時三平面（RT-3PE）自動功能成像技術（AFI）評價由單次透析所致的前負荷降低對尿毒癥患者左室縱向收縮功能的即刻影響。 方法 選取2013年12月～2017年3月在武漢大學人民醫(yī)院及三峽大學人民醫(yī)院進行常規(guī)透析的尿毒癥患者31例。應用RT-3PE AFI實時獲取尿毒癥患者透析前、后左室收縮期縱向峰值應變（PSLS）及牛眼圖，比較透析前、后上述指標的變化。 結果 與透析前比較，透析后左心室射血分數(shù)（LVEF）無顯著改變（P > 0.05），透析后左心室整體PSLS的平均值顯著降低（P < 0.05）。節(jié)段性分析顯示，透析后局部PSLS僅在中間段出現(xiàn)顯著降低（P < 0.01），而在心尖段及基底段均未出現(xiàn)顯著改變（均P > 0.05）。透析后左室整體PSLS與LVEF呈顯著負相關（r=-0.78，P < 0.01），與Sm亦呈顯著負相關（r=-0.50，P < 0.05）；左室整體PSLS變化值與透析液量呈顯著正相關（r=0.63，P < 0.05）。 結論 由AFI分析測得的PSLS表明，應用整體PSLS可以準確評價尿毒癥患者的左室縱向收縮功能。單次透析能在不改變左室整體收縮功能的情況下，通過降低前負荷影響左室縱向收縮功能，且僅在中間段影響顯著。應用PSLS評價尿毒癥左室收縮功能時應注意患者的前負荷狀態(tài)。

[關鍵詞] 超聲心動描技術；尿毒癥；透析；收縮功能；實時三平面

[中圖分類號] R445.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2018）04（a）-0122-05

[Abstract] Objective To assess the immediate impact of preload reduction caused by single hemodialysis on left ventricular longitudinal systolic function in uremic patients with real-time three plane （real-time three-plane， RT-3PE） automatic functional imaging （AFI） technology. Methods Thirty-one patients with uremia were selected who were underwent routine hemodialysis in People′s Hospital of China Three Gorges University and Renmin Hospital of Wuhan University from December 2013 to March 2017. Left ventricular peak systolic longitudinal strain （PSLS） and bovine eye diagram were detected by using RT-3PE AFI technology before and after routine hemodialysis immediately. The change of indicators was compared before and after routine hemodialysis. Results Compared with pre-hemodialysis， post- hemodialysis the LVEF values had no statistically significant changed （P > 0.05）， the average values of left ventricular whole PSLS were significantly reduced （P < 0.05）. Segmental analysis showed that， the values of local PSLS only appeared in the middle period decreased significantly after hemodialysis （P < 0.01）. There was no significant change in the apex section and basal segment （average P > 0.05）. After hemodialysis， left ventricular overall PSLS and LVEF was significantly negative correlated （r = -0.78， P < 0.01）， and Sm also showed significant negative correlation （r = -0.50， P < 0.50）. While left ventricular overall PSLS and dialysate volume was significantly positive correlated （r = 0.63， P < 0.05）. Conclusion As showing by the results of PSLS measured by AFI analysis， application of left ventricular PSLS can accurately evaluate left ventricular longitudinal contraction function in patients with uremia. Under the condition of no changing the whole systolic function of left ventricular， single dialysis can affect the left ventricular longitudinal systolic function by reducing preload， significant effects change only appeared in the middle section. When using PSLS assessment of left ventricular systolic function in uremia patients， doctors should pay attention to the state of preload.

[Key words] Echocardiography； Uremia； Hemodialysis； Systolic function； Real-time three-plane

收縮期縱向峰值應變（peak systolic longitudinal strain，PSLS）是一種由二維斑點追蹤成像技術（two dimensional speckle tracking image，2D-STI）測得的反映左室縱向收縮功能的新指標。使用該指標能更好地理解左室射血分數(shù)正常心衰患者的病理生理學基礎[1-4]。近年來隨著自動功能成像技術（automated function imaging，AFI）的出現(xiàn)，使得測量左室縱向功能變得更加方便、快捷。AFI能提供左室縱向應變的節(jié)段性分布牛眼圖，從牛眼圖中我們可以獲取任一節(jié)段心肌的局部縱向應變值。應用實時三平面（real-time three-plane，RT-3PE）技術即在同一時相顯示心尖兩腔、三腔及四腔三個運動切面，將RT-3PE顯像技術與AFI相結合，可迅速得出左室17個節(jié)段的應變牛眼圖，使得分析準確率更高。目前對于由透析所致急性前負荷減少對尿毒癥患者左室縱向收縮功能產(chǎn)生何種影響來說尚存在爭議。本研究目的旨在使用RT-3PE AFI（牛眼圖）的方法探討由透析所致前負荷降低對尿毒癥患者左室縱向收縮功能產(chǎn)生何種影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2013年12月～2017年3月在武漢大學人民醫(yī)院及三峽大學人民醫(yī)院血液透析中心治療的尿毒癥患者33例，排除非腎源性心臟病、先天性心臟病、心臟瓣膜病或心肌病患者；嚴重高血壓[收縮壓>180 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）和/或舒張壓>100 mmHg]；左室射血分數(shù)（LVEF）≤49%；近期有急性心?；蛐乃グl(fā)作者；妊娠、哺乳期婦女；超聲心動圖圖像不清晰者。按標準排除2例患者，1例LVEF≤49%，1例因患者圖像質量差。最終納入符合標準的研究對象共31例，男20例，女11例，年齡35～78歲，平均（59±11）歲。使用Gambro AK 200 F血液透析儀，配備聚酰胺膜作為透析膜，血液流過濾設置在300～400 mL/min，透析流動率控制在500 mL/min左右。每次透析時間為210～240 min，1周行3次透析，透析史5～190個月，中位數(shù)為36個月。所有患者透析后均達到干體重，每例患者的干體重由經(jīng)驗評估得出，基于患者在多次透析中的臨床癥狀及血壓反應。透析移除液量為（2.5±0.7）L，由透析前、后的體重差值計算得出，按1 kg=1 L換算。透析劑量用每周尿毒清除指數(shù)（Kt/v）進行評價，Kt/v>1.3。所有患者均未出現(xiàn)臨床過度脫水表現(xiàn)，即所有患者未出現(xiàn)雙下肢水腫、呼吸困難或胸片顯示有肺水腫等征象。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會通過，所有患者知情同意并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 常規(guī)超聲心動圖檢查 于透析前、后30 min內(nèi)各行1次心臟彩超檢查。使用GE公司生產(chǎn)的Vivid E9超聲心動圖儀，M5S探頭（頻率1.5～4.3 MHz，幀頻60～90幀/s）。受檢者左側臥位，平靜呼吸，同步連接心電圖。檢查內(nèi)容包含左室舒張末期內(nèi)徑（LVDD）、左室收縮末期內(nèi)徑（LVDS）、室間隔舒張末期厚度（IVSD）、左室后壁舒張末期厚度（LVWPD），以橢圓形面積公式計算左室短軸縮短率（FS），使用雙平面Simpson法測量左室射血分數(shù)（LVEF）。根據(jù)Devereux公式計算左室心肌重量（LVM）、左室心肌質量指數(shù)（LVMI）。LVMI=LVM×BSA-1，LVM=1.04×[（LVDD+IVSD+LVWPD）3-LVDD3]-13.6。所有測量方法嚴格遵循美國超聲心動圖指南（ASE）進行[5-7]。二尖瓣血流速度使用脈沖多普勒技術測量。上述參數(shù)均取3個連續(xù)心動周期測值的平均值。

1.2.2 AFI測量左室收縮期應變 為了分析左室整體及局部的PSLS，本研究使用4V-D探頭于心尖四腔心切面獲取高質量的實時三平面圖像（即可同時顯示心尖四腔心、兩腔心及三腔心切面）。調整圖像的幀頻數(shù)保持在60～80幀/s，存儲3個連續(xù)心動周期圖像于硬盤中用于脫機分析使用。使用EchoPAC軟件脫機分析應變，首先對三平面圖像中左室心尖4腔心切面觀動態(tài)圖像進行分析，按照提示依次選擇3個點（二尖瓣環(huán)2個點、左室心尖部1個點）的心內(nèi)膜，并應用EchoPAC軟件自帶的AFI程序自動勾畫左室心內(nèi)膜面的輪廓，生成感興趣區(qū)域，調節(jié)感興趣區(qū)域的寬度使得其與左室心肌的厚度一致，調整滿意后進行自動分析得出追蹤結果（圖1、2）。按照此方法依次分析左室心尖部三腔心及兩腔心切面的動態(tài)圖像，軟件自動分析得出左室各節(jié)段PSLS的牛眼圖（圖3、4）及左室整體PSLS的平均值，分析者并不知道患者的臨床資料。左室整體PSLS定義為左室16個節(jié)段PSLS的平均值?；锥巍⒅虚g段及心尖段的PSLS定義為上述各節(jié)段中每個部分應變值的均值，細分為左室心尖段為4個部分的均值，而左室基底段及中間段均為6個部分的均值。

1.2.3 重復性檢驗 從透析前及透析后患者中分別隨機抽取10例受檢者作為研究對象，由兩位經(jīng)過規(guī)范化培訓的高年資醫(yī)生獨立完成，在不知道對方測量結果及受檢者病情的情況下，各自分別測量相關指標2次，然后對同一檢查者的兩次測量結果和不同檢查者的測量結果進行重復性和差異性分析。

1.3 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 18.0統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)分析，所有呈正態(tài)分布的計量資料用均數(shù)±標準差（x±s）表示，計數(shù)資料用率表示。使用兩配對樣本t檢驗比較透析前、后各變量值的變化?？紤]到數(shù)據(jù)的非獨立特性，使用協(xié)變量對其進行適當?shù)恼{整，以達到處理效應的正確評價。使用Pearson相關分析法分析各參數(shù)間的相關性。重復性比較采用Bland-Altman分析法。以雙側P < 0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 透析前、后常規(guī)超聲檢查結果比較

透析后LVDD、LVMI、Sm較透析前顯著降低，差異有統(tǒng)計學意義（P < 0.05）；透析后IVS、LVWPD、FS、LVEF、E、A、E/A較透析前無顯著變化（P > 0.05）。見表1。

2.2 透析前、后左室整體及局部收縮期縱向峰值應變比較

左室整體及局部的PSLS改變見表2。透析后，左室整體PSLS較透析前顯著降低（P < 0.05）。透析前、后左室整體PSLS值呈顯著正相關（r=0.89，P < 0.01）。PSLS節(jié)段性分析顯示，透析后僅在左室中間段出現(xiàn)顯著降低（P < 0.05），基底段及心尖段均未出現(xiàn)顯著變化（均P > 0.05）。

在矯正了年齡、性別、透析史、LVEF、體重、血壓及心率后，與透析前比較，左室整體PSLS在透析后發(fā)生顯著降低（P < 0.05），且僅在左室中間段出現(xiàn)顯著降低（P < 0.01）。

2.3 左室整體PSLS與LVEF的相關性

Pearson相關性分析結果顯示，透析前左室整體PSLS與LVEF呈顯著負相關（r=-0.78，P < 0.01），透析前、后左室整體PSLS呈顯著正相關（r=0.89，P < 0.01）。透析后左室整體PSLS與LVEF呈顯著負相關（r=-0.78，P < 0.01），與Sm亦呈顯著負相關（r=-0.50，P < 0.05）。左室整體PSLS變化值與透析液量呈顯著正相關（r=0.63，P < 0.05），透析液量平均值為（2.0±0.9）L。

2.4 重復性檢驗

AFI分析得出的PSLS透析前組內(nèi)和組間變異分別為1.9%和5.5%，透析后組內(nèi)和組間變異分別為1.8%和5.3%，提示PSLS具有較高的可重復性。

3 討論

新近發(fā)展的2D-STI是評價左室功能的一種有效方法，其通過定量分析左室的二維應變以評價左室局部及整體功能。眾多研究證實該技術對于評價左室功能是有效且可靠的，且多數(shù)是以左室縱向功能為研究目標[1，8]。雖然該方法具有無角度依賴性、可重復性高等優(yōu)點，但因其分析過程需要人工勾畫心內(nèi)膜以獲取感興趣區(qū)域的參數(shù)，使得分析過程相當耗時。新近出現(xiàn)的AFI能有效克服費時的缺點，并具有諸多優(yōu)點，主要包括以下幾個方面：①AFI是半自動化，在每個心尖切面圖像中僅需收縮期末的3個點就可以進行追蹤以獲得左室縱向應變值，軟件可自動化得出PSLS值。②AFI可提供直觀簡單的牛眼圖以顯示各節(jié)段的PSLS值。RT-3PE以4V探頭的軸線為軸心，第一個固定平面為基準切面，在此基礎上以空間60°的切割關系獲取與此切面互成60°和130°的兩個切面[9-10]，可同時顯示心尖兩腔、三腔和四腔三個運動切面。應用此技術只需在心尖處進行一次圖像采集，即可同時獲取三個運動切面，不僅可節(jié)約掃查時間，且可排除心動周期變異的影響，實時捕獲同一心動周期內(nèi)左心室所有室壁節(jié)段運動信息[11]，克服了2D-STI技術每個心動周期只能測得一個切面室壁運動信息的缺點，使得左心室各節(jié)段心肌的運動更具有可比性。因此，綜合使用上述兩種技術能在最短的時間內(nèi)分析常規(guī)的超聲圖像。

Andersen等[12]在使用TDI研究前負荷對左室長軸功能影響中發(fā)現(xiàn)，反映左室長軸功能的應變值并未因前負荷輕至中度的改變而發(fā)生顯著變化。而另一項由獻血所致前負荷降低的研究發(fā)現(xiàn)，即使是當LVEF無顯著變化時[13]，由TDI測得PSLS為容量負荷依賴性指標，即該指標可隨前負荷的降低而下降。

本研究發(fā)現(xiàn)，左室整體PSLS與Sm及LVEF高度相關，這兩個參數(shù)是臨床上用以評價左室收縮功能最常用的指標。單次透析后左室PSLS出現(xiàn)顯著下降，而LVEF在透析后并無顯著改變。產(chǎn)生這種結果的原因可能是PSLS較EF能更敏感地反映出因前負荷降低所致的微小變化，雖然EF同樣是一個對負荷較敏感的參數(shù)。因后負荷的降低能改善左室收縮功能，假設當體循環(huán)中心血壓降低時，PSLS理應增加[14]才對。而在本研究中，透析后患者的動脈血壓出現(xiàn)降低的同時PSLS也出現(xiàn)了下降。這種觀察結果間接證明了PSLS是容量負荷依賴性指標，其對左室縱向功能的微小變化相當敏感。

按照Frank-Starling曲線分析，左室前負荷的下降會使收縮功能降低，就本研究而言這正好解釋了PSLS出現(xiàn)下降的原因[15]。值得注意的是，容量負荷依賴性指標PSLS僅在左室中間段才出現(xiàn)明顯變化。究其原因，可能是由左室心肌纖維分布特點所決定的。按照Torrent-Guasp等[16]提出的心肌帶理論，左心室中間層心肌主要由環(huán)向分布的纖維組成，約占心肌總質量的50%，而內(nèi)、外層的心肌由斜行縱向分布的纖維組成。對于內(nèi)、外層斜行縱向纖維收縮是使長軸縮短，加之因內(nèi)層心肌是左室縱向縮短運動的主要貢獻者[17]。據(jù)此推測，相對于左室基底段及心尖段心肌而言，左室中間段的內(nèi)層心肌是平行于長軸排列分布的，這與Scollan等[18]應用CMR研究正常人左室心肌纖維分布的結論是一致。

綜上所述，左室整體PSLS和中間段局部PSLS是容量負荷依賴性指標。這表明在應用PSLS研究尿毒癥患者左室功能時，應考慮到患者左室的前負荷狀態(tài)。

[參考文獻]

[1] Perk G，Tunick PA，Kronzon I. Non-Doppler two-dimensional strain imaging by echocardiography from technical considerations to clinical applications [J]. Am Soc Echocardiogr，2007，20（8）：234–243.

[2] Reisner SA，Lysyansky P，Agmon Y，et al. Global longitudinal strain：A novel index of left ventricular systolic function [J]. J Am Soc Echocardiogr，2004，17（6）：630–633.

[3] Yip G，Wang M，Zhang Y，et al. Left ventricular long-axis function in diastolic heart failure is reduced in both diastole and systole：Time for a redenition [J]. Heart，2002， 87（2）：121-125.

[4] Schiller NB，Shah PM，Crawford M，et al. Recommendations for quantitation of the left ventricle by two-dimensional echocardiography. American Society of Echocardiography Committee on Standards，Subcom-mittee on Quantitation of Two-Dimensional Echocardiograms [J]. Am Soc Echocardiogr，1989，2（5）：358-367.

[5] Choi JO，Park SW，Ha MR，et al. Reduced systolic long-axis function of left ventricle by 2-D strain in the patient with diastolic dysfunction with preserved ejection fraction [J]. Am Soc Echocardiogr ，2007，20（8）：585.

[6] Pritchett AM，Jacobsen SJ，Mahoney DW，et al. Left atrial volume as an index of left atrial size：A population-based study [J]. Am Coll Cardiol，2003，41（6）：1036–1043.

[7] Gilman G，Nelson TA，Hansen WH，et al. Diastolic function：A sonographer′s approach to the essential echocardiographic measurements of left ventricular diastolic function [J]. Am Soc Echocardiogr，2007，20（2）：199-209.

[8] Becker M，Bilke E，Kuhl H，et al. Analysis of myocardial deformation based on pixel tracking in two dimensional echocardiographic images enables quantitative assessment of regional left ventricular function [J]. Heart，2006，92（8）：1102-1108.

[9] 靳鵬，鄭慧，張婧姝，等.斑點追蹤顯像技術與實時三平面定量組織速度成像技術評價高血壓患者左室舒張功能[J].安徽醫(yī)科大學學報，2012，47（9）：1074-1078.

[10] 蔣大磊，鄭慧，張新書，等.實時三平面定量組織速度成像與應變率成像技術評價高血壓病左室舒張功能[J].安徽醫(yī)科大學學報，2010，10（2）：227-231.

[11] 沈燕華，賀聲，宋凱，等.實時三平面定量組織速度成像技術評價冠心病患者心室舒張同步運動[J].醫(yī)學影像學雜志，2012，22（12）：2026-2030.

[12] Andersen NH，Terkelsen CJ，Sloth E，et al. In？uence of preload alterations on parameters of systolic long-axis left ventricular function：A Doppler tissue study [J]. Am Soc Echocardiogr，2004，17（9）：941–947.

[13] Abali G，Tokgozoglu L，OzcebeOI，et al. Which Doppler parameters are load independent？ A study in normal volunteers after blood donation [J]. Am Soc Echocardiogr，2005，18（12）：1260-1265.

[14] Becker M，Kramann R，Dohmen G，et al. Impact of left ventricular loading conditions onmyocardial deformation parameters：Analysis of early and late changes of myocardial deformation parameters after aortic valve replacement [J]. Am Soc Echocardiogr，2007，20（6）：681-689.

[15] Jin-Oh C，Dae-Hee S，Sung Won C，et al. Effect of preload on left ventricular longitudinal strain by 2D-speckle tracking [J]. Echocardiography，2008，25（8）：873-879.

[16] Torrent-Guasp F，KocicaMJ，Corno AF，et al. Towards new understanding of the heart structure and function [J]. Eur J Cardiothorac Surg，2005，27（2）：191-201.

[17] Buckberg GD，Mahajan A，Jung B，et al. MRI myocardial motion and ber tracking：A conrmation of knowledge from different imaging modalities [J]. Eur J Cardiothorac Surg ，2006，29（Suppl 1）：S165-S177.

[18] Scollan DF，Holmes A，Zhang J，et al. Reconstruction of cardiac ventricular geometry and ？ber orientation using magnetic resonance imaging [J]. Ann Biomed Eng，2000， 28（6）：934-944.