超聲三維斑點追蹤技術評價左室射血分數正常的TAVI術患者左室整體收縮功能

張 敏　金修才*　徐 芬　熊文峰　趙寶珍

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超聲三維斑點追蹤技術評價左室射血分數正常的TAVI術患者左室整體收縮功能

張 敏①金修才①*徐 芬①熊文峰①趙寶珍①

[摘要]目的：探討三維斑點追蹤顯像(3D-STI)技術對左室射血分數(LV-EF)正常的重度主動脈瓣狹窄(AS)患者行經導管主動脈瓣腔內植入術(TAVI)后左室早期整體收縮功能變化的應用價值。方法：選取行TAVI術的LVEF正常的16例重度AS患者納入TAVI組，選取年齡、性別匹配的健康志愿者20名納入對照組。采集16例AS患者術前、術后3 d、術后1個月、術后3個月、術后6個月及健康對照組標準心尖四腔觀左室實時三維動態圖像，應用3D-STI技術測量并比較各組左室整體縱向應變(GLS)、圓周應變(GCS)、面積應變(GAS)及徑向應變(GRS)。結果：TAVI組術后各時間點主動脈瓣前向血流最大流速(AV)，最大跨瓣壓差(Max PAG)均較術前明顯下降；術前TAVI組LVEF均＞50%，術后各時間點LVEF變化不明顯；3D-STI分析TAVI組術后各組左室縱向應變、圓周應變、面積)應變及徑向應變較術前均有明顯改善，并呈上升趨勢，術后3個月左室舒張末重量指數(LVEDMI)出現明顯改善，但仍低于健康對照組。結論：3D-STI技術分析左室整體應變可在LVEF變化不明顯的情況下早期有效地評價TAVI患者左室收縮功能的變化。

[關鍵詞]三維斑點追蹤技術；應變；主動脈瓣狹窄；主動脈瓣植入術；左室功能

①第二軍醫大學附屬長海醫院超聲科 上海 200433

張敏,女,(1977-),碩士研究生，主治醫師。第二軍醫大學附屬長海醫院超聲科，從事超聲醫學診斷工作。

[First-author’s address]Department of Ultrasonography,Affiliated Changhai Hospital,Second Military Medical University,Shanghai 200433,China.

體外循環下行人工瓣膜置換術是目前治療主動脈瓣狹窄最主要的方法，但約1/3的重度主動脈瓣狹窄(severe aortic stenosis，SAS)患者因開胸手術風險高或有禁忌癥而無法接受傳統外科手術[1]。經導管主動脈瓣植入術(transcatheter aortic valve implantation，TAVI)的出現為此類患者提供了微創手術的機會，常規超聲心動圖是TAVI術前篩選、術中監測及術后隨訪的重要手段之一，能簡便快捷地評估左室功能[2]。但當左室射血分數(left ventricular ejection fraction，LVEF)在正常范圍時，常規超聲心動圖對心臟功能不全的評估效能可能會下降，因此，在SAS患者LVEF尚正常，處于亞臨床收縮功能不全時，準確評價左室功能對于選擇TAVI最佳手術時間及術后左室功能的隨訪有著重要的臨床意義[3]。

三維斑點追蹤顯像(3-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI)技術是在實時三維超聲基礎上利用斑點追蹤技術，自動逐幀追蹤心肌組織像素的位置與運動，計算心肌形變，可無創、定量評價左室功能，為此，本研究旨在應用3D-STI技術評估LVEF正常的SAS患者TAVI術前后左室收縮功能。

1　資料與方法

1.1一般資料

選取2011-2014年在第二軍醫大學附屬長海醫院行TAVI術的16例SAS患者納入TAVI組，其中男性12例，女性4例；年齡64～81歲，平均年齡(73.63±5.28)歲。術前LVEF＞50%，心功能(NYHA分級)Ⅱ-Ⅲ級。于取術前、術后3 d、術后30 d、術后3個月及術后6個月的各時間點進行隨訪。另選取20名健康志愿者納入對照組，其中男性13例，女性7例；年齡60～83歲，平均年齡(72.24±8.06)歲。所有圖像采集均征得患者理解并同意。

1.2儀器設備與采集方法

(1)儀器設備。選用美國GE Vivid E9彩色多普勒診斷儀，4V-D及M5S-D探頭，頻率1.7～3.5 MHz。

(2)圖像采集。受檢者左側臥位，同步記錄三導聯心動圖，平靜呼吸心律穩定。M5S-D探頭常規掃查后，使用4V-D探頭進入4D-Large模式下采集標準心尖四腔觀左室實時三維動態圖，幀頻＞40%心率(HR)，連續取6個心動周期。

1.3二維數據測量

二維狀態下心尖部五腔心測量主動脈瓣最大前向血流速度(AVmax)，最大跨瓣壓差(Max PAG)，估測主動脈瓣反流，胸骨旁左室長軸2a區M超測量2D-LVEF。

1.4實時三維數據測量

打開采集好的三維動態圖像，選擇Volume/4D AUTO LVQ(自動左室數據定量工具)，軟件自動勾勒左室心內、外膜邊界，自動測量左室射血分數(3D-LVEF)，左室舒張末期重量(3D-LVEDM)，并計算左室舒張末期重量指數(LVEDMI)，計算為公式1：

軟件自動分析左室各節段應變值并繪制牛眼圖，得出三維整體縱向應變、圓周應變、面積應變以及徑向應變。

1.5統計學方法

采用SPSS 18.0軟件進行數據統計。計量資料以均數±標準差(±s)表示，TAVI組各時間點與其前一時間點兩兩比較(即術后3 d與術前比較，術后1月與術后3 d比較，術后3月與術后6月比較)采用配對t檢驗；術后6月與對照組比較采用獨立樣本t檢驗。左室三維應變值與LVEF，LVEDMI的比較采用Pearson相關分析，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1常規測值

(1)TAVI組16例患者各時間點測值與其前一時間點比較LVEF變化不明顯，TAVI組各時間點LVEF變化無統計學意義；如圖1、圖2所示。

圖1　術前2a區M型超聲圖

圖2　術后3 d 2a區M型超聲圖

(2)術后3 d與術前比較AV及Max PAG明顯改善，如圖3、圖4所示。

圖3　術前主動脈瓣流速頻譜圖

圖4　術后3 d主動脈瓣流速頻譜圖

(3)術后3個月與術后1個月比較，術后6個月與術后3月比較，3D-LVEDMI下降，差異有統計學意義(P3=0.001，P4=0.001)；術后6個月與對照組比較，AV、Max PAG及3D-LVEDMI均高于對照組，差異有統計學意義(P5＜0.05)，見表1。

表1　TAVI術前后常規超聲參數比較(±s)

表1　TAVI術前后常規超聲參數比較(±s)

組別　時間點　AVmax(cm/s)Max PAG(mm Hg)2D-LVEF(%)　3DLVEF(%)　3D-LVEDMI TAVI組術前　492.19±85.86　105.00±21.78　59.98±5.45　60.94±5.62　157.33±4.50術后3 d　235.19±32.91　27.03±11.05　63.37±5.00　63.13±4.32　155.59±4.62術后1個月　228.01±35.00　29.00±10.29　63.01±5.76　62.23±5.98　151.97±3.14術后3個月　220.45±29.12　30.92±7.15　65.13±3.21　65.00±2.59　142.99±3.72術后6個月　221.43±26.74　29.06±8.12　65.39±4.11　64.36±4.39　135.44±4.00對照組　183.56±24.23　20.11±8.79　64.45±5.27　63.55±5.65　110.87±5.39 P1值　＜0.0001　＜0.0001　0.082　0.079　0.202 P2值　0.082　0.197　0.138　0.091　0.189 P3值　0.09　0.075　0.145　0.089　0.001 P4值　0.071　0.103　0.076　0.102　0.001 P5值　0.001　0.021　0.08　0.085　＜0.0001

2.2三維應變

(1)術后各時間點左室收縮期整體應變均較術前改善，呈上升趨勢，但仍低于正常對照組水平。其中以縱向應變及圓周應變改善明顯，徑向應變改善幅度較小，見表2。

(2)采用計算公式(1)及軟件自動分析左室各節段應變值，并繪制“牛眼”圖，得出三維縱向、圓周、面積、徑向運動的整體應變。以面積應變為例，如圖5、圖6所示。

注：表中P1為術后3 d對比術前；P2為術后1個月對比術后3 d；P3為術后3個月對比術后1個月；P4為術后6個月對比術后3個月；P5為術后6個月對比對照組。2D-LVEF：二維左室射血分數；3D-LVEF：三維左室射血分數；3D-LVEDMI：三維左室舒張末重量指數。

表2　TAVI術前后各時間點3D-STI左室整體應變(%，±s)

表2　TAVI術前后各時間點3D-STI左室整體應變(%，±s)

注：表中P1為術后3 d對比術前；P2為術后1個月對比術后3 d；P3為術后3個月對比術后1個月；P4為術后6個月對比術后3個月；P5為術后6個月對比對照組。縱向應變為左室整體長軸應變；圓周應變為左室整體圓周應變；面積應變為左室整體面積應變；徑向應變為左室整體徑向應變。

組別　時間點　縱向應變　圓周應變　面積應變　徑向應變TAVI組術前　-8.188±1.721　-12.063±1.436　-14.938±1.652　25.625±3.202術后3 d　-8.875±1.784　-13.525±2.306　-18.938±1.652　26.875±3.234術后1個月　-10.125±1.928　-16.063±2.568　-20.500±2.422　28.563±2.780術后3個月　-11.813±2.105　-18.125±2.680　-23.688±2.915　30.000±2.338術后6個月　-15.188±2.786　-21.685±3.005　-27.875±2.705　31.500±3.204對照組　-18.251±2.913　-26.991±3.435　-32.383±3.234　37.550±3.791 P1值　0.197　＜0.0001　0.017　0.041 P2值　0.021　0.001　0.001　0.006 P3值　0.002　＜0.0001　0.001　0.019 P4值　＜0.0001　＜0.0001　＜0.0001　0.015 P5值　＜0.0001　＜0.0001　＜0.0001　＜0.0001

圖5　術前三維面積整體應變“牛眼”圖

圖6　術后3 d三維面積整體應變“牛眼”圖

2.3相關性分析

縱向應變與LVEF呈弱相關(r=0.342)，面積應變與LVEF及3D-LVEDMI相關系數r分別為0.71 和-0.68。其余各參數無明顯相關性。

3　討論

主動脈瓣狹窄導致左室壓力負荷增加，左室肌進行性肥厚來維持正常的左室泵血功能。隨著狹窄程度的加重，左室壓力進一步增加，心肌肥厚失代償，出現左室收縮功能不全，左室射血分數下降。研究表明，左室射血分數下降的患者行主動脈置換術預后較差[4]。因此，在左室射血分數下降之前發現主動脈瓣狹窄患者左室收縮功能變化，對于手術時機的選擇具有重要意義。3D-STI是在實時三維超聲基礎上利用斑點追蹤技術自動逐幀追蹤心肌組織像素的位置與運動，計算心肌形變，無多普勒角度依賴，能夠從縱向、周向、面積及徑向4個方向更準確、客觀地反映心臟心肌力學的功能狀態。本研究中TAVI組術前與對照組在LVEF均在正常范圍無明顯差異時，心肌的各組應變值均已有明顯改變，為臨床判斷左室功能情況選擇手術時機提供了早期、準確及定量的證據。

2002年Cribier完成第一例人體TAVI，迄今10余年來全世界范圍內已開展了數萬例手術，證實了TAVI的安全性和有效性[5]。超聲心動圖主要用于評估心臟結構及功能狀況，在術前篩選、術中監測及術后隨訪中起重要作用。本研究的16例TAVI均為經股動脈腔內植入第3代Edward球擴式支架瓣膜(Edwards SAPIEN XT Transcatheter Heart Valve)(TBDAVI)。結果顯示，16例患者術前與術后各時間段3D-LVEF變化不明顯(術前為LVEF＞50%)。但縱向應變、圓周應變、面積應變以及徑向應變均較術前好轉，隨恢復時間的推移，呈上升趨勢，但仍低于正常對照組，差異有統計學意義。這一結果肯定了在臨床常規用于評估左室收縮功能的參數EF正常情況下，利用3D-STI技術能夠早期檢測左室心肌收縮功能變化。

心臟的心肌由內、外層螺旋形肌束和中層環形肌束構成，因此，心肌長軸的縱向運動及短軸方向的徑向及圓周向運動構成心臟的復雜運動[6]。主動脈瓣狹窄患者心肌肥厚、心室重構，心內膜下心肌所受應力最大，最易受冠脈血流灌注影響，血管周圍及間質纖維化，導致左室局部收縮形變能力下降[7]。本研究4個應變參數中，以縱向應變及圓周應變改善明顯，徑向應變改善幅度較小，這可能是因為長軸應變反映心臟縱向運動，主要由心內膜下縱行心肌纖維來實現。心內膜下心肌最薄，對微循環缺血敏感，術后冠脈灌注改善，縱行心肌最先受益且可能因為較薄能得到較快恢復，所以當后負荷減輕時，縱向應變的改善也更為明顯[8]。有研究發現，左室壓力負荷輕度增加時，縱向應變降低；隨著壓力逐漸增大，徑向應變才開始下降[9]。而面積應變是反映左室心肌運動全矢量和的參數，因此改善幅度明顯，并且與LVEF、心臟重構參數3D-LVEDMI密切相關。有研究表明，面積應變較其他應變參數更能全面有效評價心肌功能[10-11]。面積應變是3D-STI獨有的新參數，這一結果更體現了3D-STI的先進性。

本研究顯示，TAVI前后三維縱向應變與LVEF相關系數不高，這與Schueler等[12]的研究結果相似。考慮因為LVEF體現的是左室的整體射血指標，并且術前均在正常范圍而變化不明顯，而直接體現心肌某方向上收縮功能的應變指標均較術前改善。三維面積應變是反映左室心肌運動全矢量和的參數，其與LVEF，LVEDMI具有較好的相關性。術后隨著左室射血壓力負荷的降低，心臟重構，于術后3個月時左室心肌質量明顯下降，并進一步呈下降趨勢。因此，本研究結果顯示，LVEF正常的TAVI患者，可以應用長軸應變隨訪術后早期左室心肌收縮功能改善，而面積應變及3D-LVEDMI可以作為隨訪壓力負荷減輕后左室重構的可靠參數。

本研究的局限性為病例數較少，且未納入LVEF ＜50%的手術患者，隨訪時間不夠長，有待于今后積累病例進一步研究；3D-STI分析圖像質量要求高，幀頻要求＞40%心率，容積探頭角度較小，心室腔大，心室壁厚的患者有可能不能很好的包全在圖像中，造成部分節段數據缺失。

綜上所述，LVEF正常的重度主動脈瓣狹窄患者術前左室心肌收縮功能已經明顯下降，經TAVI術后LVEF變化不明顯，但左室心肌收縮功能已有所改善。故3D-STI能早期、準確及有效地評估左室心肌收縮功能。

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Assessment on left ventricular global systolic function of patients with normal left ventricular ejection fraction after transcatheter aortic valve implantation by three dimensional speckle tracking imaging

/ZHANG Min,JIN Xiu-cai,XU Fen,et al//China Medical Equipment,2016,13(3):73-77.

[Abstract]Objective:To evaluate left ventricular(LV)global systolic function in patients with normal left ventricular ejection fraction(LVEF)underwent transfemoral balloon dilated aortic valve implantation operation(TBDAVI)by three-dimensional speckle trackingimaging(3D-STI)technology.Methods:Sixteen patiens with severe aortic stenosiswereenrolledin this study,all of them with normal left ventricular ejection fraction(LVEF)underwent successful TAVI operation.20 normal subjects matched with age and sex were selected as control groups.The real-time 3D full–volume images of left ventricular on apical four-chamber view were acquired and analyzed by 3D-STI online software on before,3days,1 month,3 months,6 months after TAVI.Left ventricular global longitudinal strain(GLS),global circumferential strain(GCS),global area strain(GAS),global radial strain(GRS)were calculated and compared.Results:Compared with the pre-operation,aortic valve blood flow velocity(AV(max)),max aortic valve pressure gradient(maxPG)of 3 days after operation decreased significantly;LV-EF had no significant differences before and after operation;LV 3D-GLS,GCS,GAS,GRS were higher than pre-operation and each group afteroperation was on the the rise,but it was still lower than the normal control group.Left ventricular mass index at the end of diastole period decreased significantly 3 months after TAVI.Conclusion:LV 3D-strain calculation by 3D-STI could evaluate the early change of heart systolic function of TAVI patients whose LVEF had no significant differences before and after operation.

[Key words]3D speckle tracking;Strain;Aortic stenosis;Implantation of aortic valve;Left ventricular function

收稿日期：2015-10-10

作者簡介

*通訊作者：goldenxc@126.com

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.03.021

[文章編號]1672-8270(2016)03-0073-05

[中圖分類號]R654.2

[文獻標識碼]A