全身成像三維量化評價左心室收縮功能的可行性研究*

唐海霞，景香香，林 凌，鐘文津，劉麗莉

(海南省人民醫(yī)院/海南醫(yī)學(xué)院附屬海南醫(yī)院超聲科,?？?570311)

心臟在血液循環(huán)系統(tǒng)中具有重要的地位，其作用是將所存儲的血液泵出，滿足人體新陳代謝所需，左心室收縮即是泵出心排血量的過程，因而，在評價心泵功能時主要將心排血量作為核心參數(shù)。左心室的心肌收縮力代表其收縮功能，左心室壓力-容積關(guān)系能夠有效體現(xiàn)左心室的心肌收縮力。當(dāng)收縮功能正常時，能夠?qū)M足全身代謝所需的心輸出量泵出，反之則心排血量減低。因此，準(zhǔn)確評價收縮功能是否受損及嚴(yán)重程度，對于臨床診療和預(yù)后至關(guān)重要。本研究采用全身成像三維量化(GI3DQ)對左心室收縮功能進行評價，并與二維雙平面Simpson′s法(以下簡稱2D法)和實時三維超聲心動圖(RT-3DE)比較，探討GI3DQ評價左心室收縮功能的可行性和準(zhǔn)確性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取本院2018年1月至2019年12月45例患者，無嚴(yán)重心律失常，肺部氣體干擾少，檢查圖像清晰，分辨率好，可清楚勾勒出左心室的心內(nèi)膜和心外膜；心臟各個切面均清晰完整顯示。男29例，女16例，年齡31～71歲，平均(52.38±11.56)歲。其中左心室收縮功能正常者37例，減低者8例。

1.2 方法

1.2.1儀器

采用 Philips iE33 超聲診斷儀，配有二維相控陣探頭S5-1(頻率2～4 MHz)，實時三維矩陣探頭X5-1(頻率1～3 MHz)，三維彩色多普勒血流成像系統(tǒng)，QLAB9.0及GI3DQ圖像處理工作站。

1.2.22D法心功能數(shù)據(jù)采集

患者常規(guī)取左側(cè)臥位，取心尖四腔心和左心室兩腔心切面，在標(biāo)準(zhǔn)的心尖四腔心切面上，于左心室舒張末期，沿左心室內(nèi)膜勾畫得到心室腔形態(tài)，確定后，再于左心室收縮末期，沿左心室內(nèi)膜勾畫出心室形態(tài)。在標(biāo)準(zhǔn)的左心室兩腔心切面上執(zhí)行相同的數(shù)據(jù)采集工作，設(shè)備將通過自動計算得出左心室舒張末期容積(EDV)、收縮末期容積(ESV)、每搏輸出量(SV)及左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)，見圖1 A。

1.2.3RT-3DE數(shù)據(jù)采集

在實時三維成像模式下，設(shè)置探頭頻率為1.7～3.5 MHz，將探頭置于心尖處，得到心尖四腔心標(biāo)準(zhǔn)切面，待設(shè)備顯示以探頭發(fā)射中心為軸心的3個正交60°二維切面后，調(diào)節(jié)探頭方向，獲得最理想的心尖兩腔與長軸切面，并對灰度及反差進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，進而得到清晰的心內(nèi)膜緣顯示，取4個心動周期，將圖像導(dǎo)入QLABadv，勾畫出收縮、舒張末期的左心室心內(nèi)膜，設(shè)備可自行分析得出左心室數(shù)據(jù)，見圖1B。

1.2.4GI3DQ心功能數(shù)據(jù)采集

將上述實時三維采集圖像導(dǎo)出，使用Philips QLAB 9.0軟件GI3DQ插件載入導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，分別于左心室舒張末期和收縮末期連接二尖瓣閉合點至心尖部后，軟件自動切割為15層，每層切片平面手動勾畫心室內(nèi)膜輪廓，軟件自動計算出EDV和ESV，從而計算得出SV，LVEF=SV/EDV×100%,見圖1C。

A：2D法；B:RT-3DE；C：GI3DQ。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 2D法與GI3DQ兩種方法評估心功能參數(shù)比較

兩種方法測得心功能指標(biāo)情況見表1，兩組EDV、ESV、SV、EF比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。兩種方法測得LVEF相關(guān)性較好(r=0.870)，見表2、圖2。Bland-Altman一致性分析：兩種方法評價LVEF平均差=-1.11%，95%一致性界限(-13.11%～9.89%)，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見圖3。

2.2 RT-3DE與GI3DQ兩種方法評估心功能參數(shù)比較

兩種方法測得心功能指標(biāo)情況見表3，兩組EDV、SV比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，兩組ESV、EF比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。兩種方法測得LVEF相關(guān)性較好(r=0.920)，見表4、圖2。Bland-Altman一致性分析：兩種方法評價LVEF平均差=+1.67%，95%一致性界限(-6.42%～9.76%)，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。GI3DQ 與 2D法及RT-3DE評價LVEF比較，僅有2%(1/45)的點在95%一致性界線以外，GI3DQ 與 2D法相比，差值的絕對值最大為12%，GI3DQ 與 RT-3DE相比，差值的絕對值最大為8.09%，見圖3。

表1 2D與GI3DQ左心功能參數(shù)測量值比較

表2 2D與GI3DQ左心功能參數(shù)相關(guān)性分析

表3 RT-3DE與GI3DQ左心功能參數(shù)測量值比較

表4 RT-3DE與GI3DQ左心功能參數(shù)相關(guān)性分析

圖2 不同方法評價LVEF的相關(guān)性分析散點圖

圖3 不同方法評價LVEF的 Bland-Altman 散點圖

3 討 論

隨著心臟疾病的治療越來越精準(zhǔn)，準(zhǔn)確評估心臟功能變得越來越重要，超聲心動圖技術(shù)的發(fā)展使心功能的評價更加簡便、精確[1-2]。左心室收縮功能的評價是影響心臟疾病診療和預(yù)后的一個重要因素[3-4]，LVEF的測量是評價心室收縮功能的關(guān)鍵指標(biāo)，現(xiàn)階段進行定量研究LVEF的影像學(xué)中，超聲心動圖是最為經(jīng)典也是最常用的[5-6]，因其簡便、快捷、無創(chuàng)、費用低、無輻射等優(yōu)點，對左心功能的評價有著重要的臨床意義。然而超聲心動圖不同評價方法有著各自的優(yōu)點和局限性，如何精確評估已成為目前研究的重點。

GI3DQ是在實時三維超聲心動圖基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興技術(shù)。國內(nèi)目前在心臟方面的研究報道中主要用于評價瓣膜反流，是唯一能直接測量瓣膜反流容積的新方法[7-9],能在對反流容積進行三維重建的基礎(chǔ)上將其分割成數(shù)個層面進行疊加分析，兼顧了反流容積的不規(guī)則性，更加真實準(zhǔn)確。本研究利用其疊加分析的原理，將其應(yīng)用于左心室收縮功能的評價中，能準(zhǔn)確測量出左心室的容積，定量分析左心室的收縮功能，且與2D法和RT-3DE法有良好的相關(guān)性。因而進行心功能評價時，GI3DQ技術(shù)可作為超聲心動圖領(lǐng)域內(nèi)的一項新技術(shù)。

本研究發(fā)現(xiàn)，GI3DQ與2D法及RT-3DE技術(shù)的組間和組內(nèi)相關(guān)性和可重復(fù)性均較好。從技術(shù)層面上分析，2D法對左心室收縮功能的測量被認(rèn)為具有較高的準(zhǔn)確性[10]。2D法的評估建立在對心室腔幾何形態(tài)的假設(shè)上，對于存在室壁節(jié)段性運動異常，尤其是室壁瘤的情況，其測量結(jié)果可能會出現(xiàn)較大誤差[11]。本研究中2D法測得的EDV、ESV均小于GI3DQ的測量值，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，可能是由于單一截面的2D法心腔不能完全展示心室的整體結(jié)構(gòu)所致；RT-3DE 由于不受超聲觀察平面的限制，可以完整顯示心腔內(nèi)結(jié)構(gòu)，因此不受心腔幾何形態(tài)的限制，同時縮小了不同操作者間的測量誤差。多項研究表明，RT-3DE評價左心室容積和LVEF的準(zhǔn)確性與CT和磁共振成像(MRI)有良好的相關(guān)性和一致性[12-14]；但在實際操作中發(fā)現(xiàn)采集圖像時對患者的呼吸、心率有一定要求，患者如不能很好地配合呼吸，則測量誤差就會較大，并且由于該技術(shù)的局限性，部分患者心內(nèi)膜看起來比較模糊，易出現(xiàn)室壁殘缺，影響對其觀察和心內(nèi)膜的描記[15]，這也許就是RT-3DE與GI3DQ測量參數(shù)比較中，ESV、EF比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義的原因；GI3DQ依賴于RT-3DE對圖像的采集，分析過程中與2D法原理相似，綜合了2D法與RT-3DE測量的特點，只需要一個完整的心動周期，本研究多次重復(fù)測量發(fā)現(xiàn)呼吸的配合對結(jié)果影響不大，但受心律的影響較大，如心律不齊的患者，每個心動周期的容積都會有變化，因此，測量值差異較大。在本研究中GI3DQ測量心功能與2D法及RT-3DE比較，相關(guān)性較好，LVEF的r值分別為0.870和0.920，且比2D法及RT-3DE測量方法更具優(yōu)勢。Bland-Altman 一致性分析顯示，GI3DQ 與 2D法及RT-3DE評價LVEF比較，僅有2%(1/45)的點在95%一致性界線以外，GI3DQ 與 2D法相比，差值的絕對值最大為12%，GI3DQ 與 RT-3DE相比，差值的絕對值最大為8.09%。因此，可以認(rèn)為兩種方法測量的結(jié)果具有較好的一致性，GI3DQ在臨床上可以替代 2D法及RT-3DE測量左心室收縮功能。

準(zhǔn)確評價心臟功能有助于指導(dǎo)臨床治療和預(yù)后判斷，但目前尚缺乏準(zhǔn)確而簡便易行的心臟功能客觀評價方法，尤其在冠心病中。GI3DQ 是一項很有前景的檢查評價技術(shù)，有待于進一步去實踐和驗證。