3D心臟解剖模型成像對(duì)不同心臟疾病心臟功能的評(píng)估價(jià)值

吳偉春，蘭天，朱振輝，王洋，張冰，權(quán)欣，萬琳媛，王江濤，王浩

目前，臨床上超聲心動(dòng)圖仍主要采用M型超聲和二維雙平面Simpson法[1-2]評(píng)估心臟功能，其優(yōu)點(diǎn)是迅速評(píng)價(jià)，心臟時(shí)相分辨率高，簡單易行；主要缺點(diǎn)是該技術(shù)采用一條采樣線通過二維超聲引導(dǎo)估測(cè)心臟功能，在某些情況下是無法準(zhǔn)確評(píng)估心臟功能的。三維超聲心動(dòng)圖（三維超聲）的興起，理論上是可以較為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)心臟功能，但是由于幀頻低，圖像分辨率差，分析時(shí)間長，反而造成心臟容積的估測(cè)誤差較大，無法在臨床上廣泛應(yīng)用[3]。3D心臟解剖模型成像（heart model，HM）是一種最新的、基于解剖智能超聲（AIUS）模型的分割算法評(píng)價(jià)心臟功能，最大的優(yōu)點(diǎn)是基于三維的、先驗(yàn)的、成像時(shí)間快的心臟功能成像技術(shù)[4]。為了驗(yàn)證該技術(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性，本研究采用核磁共振（MRI）作為金標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)采集M型超聲、二維雙平面Simpson法、心臟運(yùn)動(dòng)定量分析法（CMQ）及HM法計(jì)算不同心臟疾病的左心室舒張末期容積（ LVEDV）和左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF），并對(duì)其進(jìn)行對(duì)比研究。

1 資料與方法

研究對(duì)象:選取2016年7月至2016年9月期間阜外醫(yī)院住院患者18例，男性10例，女性8例，平均年齡（48.12+14.71）歲;其中心肌病7例（其中擴(kuò)張性心肌病2例，圍產(chǎn)期心肌病1例，肥厚型心肌病4例），冠心病8例，其他疾病3例（心律失常2例，瓣膜病1例）。所有患者均在入院24 h內(nèi)完成四種超聲測(cè)量心臟功能方法（M型超聲、二維雙平面Simpson法、CMQ 法、HM法）及心臟MRI檢查。

儀器與方法:EPIC7超聲儀、X5-1三維探頭，HM模式（飛利浦公司，美國）。在胸骨旁左心室長軸切面二尖瓣腱索水平留取M型超聲，采用心尖二腔、四腔心留取動(dòng)態(tài)圖像、采用三維探頭留取心尖四腔心切面。留取圖像后，分別采用M型超聲Teicholz校正公式，二維雙平面Simpson法、在心尖四腔心切面進(jìn)行CMQ法，即選擇感興趣區(qū)，軟件自動(dòng)分析出LVEDV及LVEF值。在三維模式中進(jìn)入HM模式，在心尖四腔心切面、一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)自動(dòng)勾畫及測(cè)量左心室整體功能參數(shù)（主要是LVEDV和LVEF值）。如果心內(nèi)膜勾畫不清楚，可以選擇手動(dòng)模式，再修改不清楚的心內(nèi)膜部分。MRI使用3.0 T超導(dǎo)MRI儀（Philips Ingenia，荷蘭），協(xié)同表面接受線圈，配備4導(dǎo)聯(lián)向量心電觸發(fā)裝置及呼吸門控裝置。

統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：應(yīng)用SPSS 20.0分析軟件進(jìn)行分析。計(jì)量資料為表示。采用Pearson相關(guān)分析和兩配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。以P≤0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

四種超聲心動(dòng)圖方法與MRI對(duì)左心室整體功能參數(shù)的評(píng)價(jià)（表1）：18例患者中有6例HM法需要手動(dòng)調(diào)節(jié)。與MRI金標(biāo)準(zhǔn)相比，HM法測(cè)量LVEDV的相關(guān)性最好（r=0.924，P=0.000）；四種超聲方法測(cè)量的LVEF值均有較好的相關(guān)性（P均＜0.05），其中HM法相關(guān)性最好（r=0.912），M型超聲和CMQ法相關(guān)性最差（r=0.743， r=0.845）。而相對(duì)于HM方法，M型超聲對(duì)LVEDV和LVEF檢測(cè)結(jié)果與MRI結(jié)果的相關(guān)性相對(duì)較差（r=0.800、0.743和P=0.210，0.009）。

表1 四種超聲心動(dòng)圖方法與MRI對(duì)LVEDV和LVEF評(píng)估的相關(guān)性分析

四種超聲心動(dòng)圖方法與MRI對(duì)不同種類心臟疾病的LVEF的比較（圖1和表2）：與MRI比較，M型超聲檢測(cè)的冠心病和其他心臟病患者的LVEF均較高（P＜0.05）；二維雙平面Simpson法和CMQ法檢測(cè)心肌病和肥厚型心肌病患者的LVEF也均較高（P＜0.05）；HM法檢測(cè)不同心臟病患者的LVEF差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表2 四種超聲心動(dòng)圖方法和MRI對(duì)不同心臟疾病的LVEF的比較

表2 四種超聲心動(dòng)圖方法和MRI對(duì)不同心臟疾病的LVEF的比較

注：MRI：核磁共振；CMQ：心臟運(yùn)動(dòng)定量分析；HM：3D心臟解剖模型成像。與MRI比較*P＜0.05

不同心臟疾病 例數(shù)左心室射血分?jǐn)?shù)（%）MRI M型超聲 二維雙平面Simpson法 CMQ法 HM法心肌病 7 33.67±18.14 33.25±14.07 47.53±19.07* 47.13±16.06* 39.77±22.01肥厚型心肌病 4 54.66±18.71 57.10±19.65 60.30±11.95* 61.10±11.01* 55.55±11.02冠心病 8 46.37±18.42 57.99±13.42* 50.87±15.40 53.40±11.28 49.10±12.41其他心臟病 3 50.00±6.12 67.24±15.23* 57.60±18.11 55.40±12.41 55.10±18.23

圖1 男性冠心病患者二維、三維超聲心動(dòng)圖與MRI檢測(cè)LVEF比較

3 討論

超聲心動(dòng)圖是無創(chuàng)測(cè)量心臟功能的重要影像學(xué)方法之一，并且由于其簡便、便捷的優(yōu)點(diǎn)，是臨床上應(yīng)用最廣泛和常用的方法[5]，但是目前超聲測(cè)量心臟功能仍有很多的問題，最主要存在的問題是重復(fù)性差，主觀性強(qiáng)，依賴超聲操作人員的技術(shù)水平[6-7]。M型超聲是臨床最常應(yīng)用于測(cè)量心臟收縮功能的方法，其測(cè)量時(shí)間短，操作簡單，準(zhǔn)確性較高，重復(fù)性較二維雙平面Simpson法好，柴坷等[8]的研究中也是如此，M型超聲更適合常見的心臟形態(tài)，無節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常的心臟。而LVEF仍然被認(rèn)為是最能反映左心室泵功能的指標(biāo)之一。

左心室容積的計(jì)算是LVEF計(jì)算的基礎(chǔ)，它比較容易從傳統(tǒng)M型超聲中計(jì)算獲得。常規(guī)二維超聲也可反映整個(gè)心室的平面情況，主要應(yīng)用經(jīng)典的二維雙平面Simpson法[9]，也稱圓面總和方法，它將左心室切割成許多小薄片，每薄片的體積疊加就是左心室體積，這樣不管左心室體積如何變化，都能較為準(zhǔn)確地計(jì)算其體積，但缺點(diǎn)是需測(cè)量時(shí)間長，需要連接心電圖，準(zhǔn)確識(shí)別心臟運(yùn)動(dòng)的實(shí)相，常受肥胖、肺氣腫等因素的影響使心內(nèi)膜邊緣模糊，導(dǎo)致其在臨床上使用受限。CMQ法是一種能夠快速地提供更多有關(guān)心臟運(yùn)動(dòng)信息的新技術(shù)，可更好地測(cè)定左心室局部功能。與以往的定量技術(shù)比較，CMQ法可以追蹤心室壁的整體運(yùn)動(dòng)，而不只是心內(nèi)膜的運(yùn)動(dòng)，測(cè)量更為準(zhǔn)確且更接近真實(shí)情況。我們的研究結(jié)果顯示，CMQ法測(cè)量時(shí)間較快，對(duì)于冠心病患者較有優(yōu)勢(shì)，而對(duì)于肥厚型心肌病差異較大（表2）。隨著三維超聲心動(dòng)圖技術(shù)的問世，對(duì)心腔容積的計(jì)算取得了比二維超聲更精確的參數(shù)，以往的實(shí)時(shí)三維超聲在評(píng)價(jià)左心室收縮功能上明顯優(yōu)于二維超聲，但目前仍存在一定的局限性[10-11]，易受患者呼吸及心臟的移位影響，視野較局限；其次，分辨率不及二維圖像，圖像質(zhì)量有待提高。

HM應(yīng)用程序是一個(gè)三維超聲測(cè)量心臟功能的新方法，這種方法采用先驗(yàn)的知識(shí)（正常和異常心臟模型），使三維的方法能夠迅速地分析出不同疾病的心臟形態(tài)和容量，得到更加準(zhǔn)確的心臟容積和收縮功能。此項(xiàng)技術(shù)需要連接心電圖，處理的時(shí)間與M型超聲及CMQ法相似（平均約10 s），較二維雙平面Simpson法大幅度縮短（＞1 min）。與MRI金標(biāo)準(zhǔn)比較，其相關(guān)性很高，尤其是冠心病和肥厚型心肌病患者的圖像清晰較高（圖1），對(duì)于不同心臟疾病的心臟功能的各種測(cè)量方法比較，HM法也較其他方法相對(duì)準(zhǔn)確。此外，它還能測(cè)量左心房容積，間接反映左心室舒張功能。已有研究證明HM法獲得的LVEF值、左心房、左心室的容積與MRI的所測(cè)量的一致性較高[12]。在本研究中，HM法的缺點(diǎn)是如果二維超聲圖像欠佳，HM法測(cè)量也會(huì)不準(zhǔn)確，需要手動(dòng)法進(jìn)行邊界調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差。

本研究的樣本量較少，需要采用金標(biāo)準(zhǔn)MRI做對(duì)照，故對(duì)于HM的準(zhǔn)確性還需要繼續(xù)長期的、大樣本的研究進(jìn)行驗(yàn)證。

總之，超聲心動(dòng)圖的各種技術(shù)包括M型超聲、二維雙平面Simpson法、CMQ法及HM法等均可作為評(píng)價(jià)左心室功能的診斷方法，其各有其優(yōu)點(diǎn)和局限性。隨著超聲技術(shù)的迅速發(fā)展，三維超聲技術(shù)必然是二維技術(shù)的前進(jìn)方向。較之前的三維超聲技術(shù)，HM法的主要優(yōu)點(diǎn)是更為方便和準(zhǔn)確，從而使我們將三維測(cè)量心功能技術(shù)能夠真正的應(yīng)用于臨床，而不是僅僅作為科研的工具，這也是我們這項(xiàng)研究的根本目的所在。