類風濕關節炎患者左室整體收縮功能的超聲三維斑點追蹤成像技術評價

張瑞芳，段會參，郭海燕，雷留彬，孫璐璐

鄭州大學第一附屬醫院超聲科 鄭州 450052

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類風濕關節炎患者左室整體收縮功能的超聲三維斑點追蹤成像技術評價

張瑞芳△，段會參，郭海燕，雷留彬，孫璐璐

鄭州大學第一附屬醫院超聲科 鄭州 450052

超聲心動描記術；三維；類風濕關節炎；左室功能；斑點追蹤成像；應變

目的：應用超聲三維斑點追蹤成像(3D-STI)技術分析類風濕關節炎(RA)患者左室心肌應變，評價其左室整體收縮功能。方法：選取RA患者30例(RA組)及年齡、性別相匹配的健康體檢者30例(對照組)，分別行經胸常規二維超聲心動圖獲取左室射血分數(LVEF)、左室舒張末期容積(LVEDV)、左室收縮末期容積(LVESV)等指標；采集左室三維全容積動態圖像并運用3D-STI分析軟件進行分析，獲得左室心肌整體縱向應變(GLS)、圓周應變(GCS)、徑向應變(GRS)、面積應變(GAS)；比較2組間上述指標的差異。結果：①與對照組比較，RA組GLS、GCS、GRS及GAS均減低，差異有統計學意義(P<0.05)。②GLS、GCS、GRS和GAS診斷RA患者左室收縮功能損傷的曲線下面積分別為0.83、0.74、0.67和0.86。③RA組左室GLS、GCS、GRS、GAS與病程有關(r=0.631、0.365、-0.325、0.680，P均<0.05)。結論：3D-STI能簡便、準確評價RA患者左室整體收縮功能的早期變化。

類風濕關節炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種慢性的累及全身多系統的自身免疫性疾病，可侵犯心包、心肌、心瓣膜、冠狀動脈等結構，引起一系列的心血管病變。近年來，RA導致的心臟損害越來越受到關注。三維斑點追蹤成像(three-dimensional speckle tracking imaging,3D-STI)技術作為評價心肌應變的一項新技術，克服了組織多普勒顯像的角度依賴性和二維斑點追蹤成像技術的空間局限性,其評估左室收縮功能的價值在動物實驗和臨床研究[1-2]中已經得到初步證實。該研究旨在探討應用3D-STI技術評價RA患者左室收縮功能的臨床價值，現將結果報道如下。

1　對象與方法

1.1研究對象選取鄭州大學第一附屬醫院收治的RA患者30例(RA組)，男8例，女22例，年齡20～65(49.11±11.29)歲,病程(7.49±5.68) a。入選標準：按照2009年美國風濕病學會和歐洲抗風濕病聯盟提出的RA分類標準確診的患者，無心臟病史、心血管事件家族史、高血壓病史、糖尿病史。排除標準：聲窗不滿意，患有其他影響心肌功能的疾病。對照組：年齡、性別與RA組相匹配的健康體檢者30例，男5例，女25例，年齡34～62(48.78±10.24)歲；所有受檢者常規測量肱動脈血壓(收縮壓/舒張壓)及體質指數(BMI),受檢者均獲知情同意。

1.2儀器與方法

1.2.1儀器采用日本Toshiba Artida彩色多普勒超聲診斷儀，配備PST-30SBT二維探頭(頻率2.5 MHz)、PST-25SX三維矩陣探頭(頻率3.0 MHz)，3DT圖像采集及處理軟件。

1.2.2方法常規超聲心動圖檢查：囑受檢者取左側臥位，平靜呼吸，連接心電圖，采用PST-30SBT二維探頭測量左室舒張末內徑(LVEDD)、左室收縮末內徑(LVESD)；采用雙平面Simpson法測量左室舒張末期容積(LVEDV)、左室收縮末期容積(LVESV)、左室短軸縮短率(LVFS)及左室射血分數(LVEF)；采用PW方法測定二尖瓣口舒張早期/舒張末期峰值流速(E/A)。

3D-STI圖像采集及分析：采用PST-25SX三維矩陣探頭，連續采集4個周期的動態三維全容積圖像，儲存并進行脫機分析。進入4D模式，分別選取心尖四腔和兩腔觀清晰圖像，將左室均分為三等份，選取二尖瓣環基底部2個點及心尖最遠端心內膜1個點。進入3DT狀態，軟件自動勾畫出左室心內膜和心外膜邊界，必要時可人工移動斑點，保證回聲斑點位于心肌內。啟動Start按鈕，軟件可自動得出左室各個方向整體應變曲線及左室整體縱向應變(GLS)、圓周應變(GCS)、徑向應變(GRS)和面積應變(GAS)，分析結束后將數據及圖像導出。

1.3統計學處理采用SPSS 17.0進行統計學處理。RA組與對照組間一般資料、常規超聲結果及3D-STI指標(GLS、GRS、GCS及GAS)結果的比較均采用兩獨立樣本的t檢驗；繪制3D-STI測量指標的受試者工作特征(ROC)曲線，分析各指標的檢測效能；RA組3D-STI測量指標與病程的關系采用Pearson相關進行分析。檢驗水準α=0.05。

2　結果

2.12組間一般資料及常規超聲測量結果比較見表1。2組間比較，差異均無統計學意義。

表1　2組間一般資料及常規超聲測量指標的比較

1 mmHg=0.133 kPa。

2.22組間3D-STI測量指標比較見表2。RA組左室GLS、GRS、GCS及GAS均較對照組減少，差異有統計學意義。

表2　2組間3D-STI測量指標比較　%

2.33D-STI測量指標檢測RA患者左室收縮功能損傷的價值ROC曲線見圖1。由圖1可知，左室GLS、GCS、GRS和GAS的曲線下面積分別為0.83、0.74、0.67和0.86，其中GAS曲線下面積最大。

圖1　3D-STI技術各應變參數的ROC曲線圖

2.4RA組3D-STI測量指標與病程的關系左室GLS、GCS、GRS、GAS與病程有關(r=0.631、0.365、-0.325、0.680，P均<0.05)。

3　討論

3D-STI是基于實時三維超聲心動圖和斑點追蹤技術的基本原理發展起來的在三維立體空間范圍內追蹤心肌運動軌跡的一種新技術。它采用實時三維超聲矩陣探頭，同時獲取一個錐體容積內的真實立體圖像而無需進行圖像重建，并獲得左室心肌16節段的應變和不同步參數，彌補了二維斑點追蹤成像技術“跨平面失追蹤”的缺陷，能在三維空間內真實全面地反映心肌的復雜運動，對于評價左室收縮功能有更多的優勢。初步研究[3]表明，該技術具有簡單可行且重復性好的優點，能夠對各個方向的心肌形變做出定量分析。

RA患者關節外的表現以心血管受累最為常見，RA病死者中約40%死于心血管疾病，其中缺血性心臟病和心力衰竭是死亡的主要原因[4]，早期發現RA患者左室收縮功能的損傷并及時干預對于預防不良心血管事件的發生具有一定的價值。該研究中30例RA患者常規超聲心動圖檢查結果與對照組比較顯示，2組間 LVEF、LVFS、E/A等參數差異均無統計學意義，可能因為RA患者心臟病變早期起病隱匿，常規超聲心動圖通過左室容積變化及室壁運動得出LVEF評價左室收縮功能，并不能直接檢出心肌損傷早期運動的微小變化。部分RA患者雖經2種或2種以上藥物聯合治療后病情仍有活動[5]，血液中炎癥因子的長期存在導致心肌的缺血性改變、心肌細胞膠原沉著、間質纖維化，甚至引起彌漫性壞死性或肉芽腫性心肌炎，這一系列病理生理改變可累及心肌內、外層縱行心肌及中層環形心肌，最終導致各層心肌不同方向上收縮形變能力下降。該研究中RA患者左室GLS、GRS、GCS及GAS均較對照組減低，證實3D-STI可以敏感檢測到心肌缺血引起的心肌功能改變，Seo等[1]亦在阻斷羊的冠狀動脈血流引發心肌缺血的實驗中證明了此觀點。3D-STI每單位采集容積可以產生幾千個追蹤點，并能在較小的組織運動位移范圍內(2 mm)獲得較高的測量精度(0.4 mm)[6]，因此3D-STI對于檢出心肌應變變化可能較傳統超聲評價指標有更高的敏感度。

該研究中ROC曲線顯示，左室GLS、GCS、GRS和GAS的曲線下面積分別為0.83、0.74、0.67和0.86，這表明各參數對于診斷RA患者左室收縮功能早期損傷均有一定價值，其中GAS更為敏感。GAS作為3D-STI技術評價左室收縮功能的新參數，通過追蹤心內膜邊界面積的變化反映心肌的應變，它綜合了GLS和GCS，能更真實、全面地反映室壁的運動[7]。RA患者心肌缺血及心肌炎癥累及內膜下或中層心肌，引起GLS及GCS減低，綜合表現為心內膜面積變化率減低。Kleijn等[8]認為GAS在評估正常及缺血心肌中的價值優于其他應變參數。另外，RA炎癥因子的長期作用引起的心臟功能損傷隨著病程的延長而加重，心肌形變能力隨之逐漸減低，該研究結果顯示GLS、GCS、GRS、GAS與病程均存在一定的相關性，這與以往研究[9]結果相似。

該研究的局限性：①該研究僅對反映左室整體心肌應變的3D-STI參數作了分析，未涉及各個節段的心肌應變參數。②3D-STI技術時間分辨率較低。③圖像質量欠佳時影響追蹤的準確性。

綜上所述，3D-STI技術能簡便、準確評價RA患者左室收縮功能的早期變化，為臨床采取干預措施預防不良心血管事件的發生提供參考。

[1]SEO Y,ISHIZU T,ENOMOTO Y,et al.Validation of 3-dimensional speckle tracking imaging to quantify regional myocardial deformation[J].Circ Cardiovasc Imaging,2009,2(6):451

[2]張瑞芳,秦石成,孫璐璐,等.三維斑點追蹤成像對擴張型心肌病患者再同步化治療后療效的評價[J].中華超聲影像學雜志,2011,20(10):838

[3]SAITO K,OKURA H,WATANABE N,et al.Comprehensive evaluation of left ventricular strain using speckle tracking echocardiography in normal adults: comparison of three-dimensional and two-dimensional approaches[J].J Am Soc Echocardiogr,2009,22(9):1025

[4]VAN DOORNUM S,MCCOLL G,WICKS IP.Accelerated atherosclerosis: an extraarticular feature of rheumatoid arthritis?[J].Arthritis Rheum,2002,46(4):862

[5]孫建,劉章鎖,劉東偉.血清C反應蛋白水平對難治性類風濕關節炎的預測價值[J].鄭州大學學報(醫學版),2012,47(3):382

[6]HARRIS EJ,MILLER NR,BAMBER JC,et al.Performance of ultrasound based measurement of 3D displacement using a curvilinear probe for organ motion tracking[J].Phys Med Biol,2007,52(18):5683

[7]SEO Y,ISHIZU T,ENOMOTO Y,et al.Endocardial surface area tracking for assessment of regional LV wall deformation with 3D speckle tracking imaging[J].JACC Cardiovasc Imaging,2011,4(4):358

[8]KLEIJN SA,ALY MF,TERWEE CB,et al.Three-dimensional speckle tracking echocardiography for automatic assessment of global and regional left ventricular function based on area strain[J].J Am Soc Echocardiogr,2011,24(3):314

[9]SITIA S,TOMASONI L,CICALA S,et al.Detection of preclinical impairment of myocardial function in rheumatoid arthritis patients with short disease duration by speckle tracking echocardiography[J].Int J Cardiol,2012,160(1):8

(2015-11-26收稿責任編輯姜春霞)

Assessment of left ventricular global systolic function in patients with rheumatoid arthritis by three-dimensional speckle tracking echocardiography

ZHANGRuifang,DUANHuican,GUOHaiyan,LEILiubin,SUNLulu

DepartmentofUltrasound,theFirstAffiliatedHospital,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450052

echocardiography;three-dimensional;rheumatoid arthritis;left ventricular function;speckle tracking imaging;strain

Aim: To investigate the diagnostic value of three-dimensional speckle tracking imaging(3D-STI) for estimating left ventricular global strains in patients with rheumatoid arthritis(RA). Methods: A total of 30 cases of RA(RA group) and 30 gender,age matched healthy volunteers(control group) were enrolled in this study. Left ventricular ejection fraction(LVEF), left ventricular end-diastolic volume(LVEDV), left ventricular end-systolic volume(LVESV) and others two-dimensional data by transthoracic conventional echocardiography were obtained in all subjects.Left ventricular real time three-dimensional dynamic imaging were acquired. Then the left ventricular global longitudinal strain(GLS), global circumferential strain(GCS), global radial strain(GRS) and global area strain(GAS) were analyzed by 3D-STI off-line analysis software. These values were compared between the two groups.Results: Compared with controls, GLS, GCS, GRS and GAS were significantly reduced in patients with RA(P<0.05). The area under receiver operating characteristics curve of GLS, GCS, GRS and GAS to diagnose left ventricular systolic dysfunction of patients with RA were 0.83, 0.74, 0.67 and 0.86. GLS, GCS, GRS and GAS were correlated with course of disease(r=0.631,0.365,-0.325,0.680,P<0.05).Conclusion: 3D-STI could early detect the changes of left ventricular global systolic function for RA patients.

10.13705/j.issn.1671-6825.2016.05.027

△女，1975年2月生，博士，副主任醫師，研究方向：心血管疾病的超聲診斷，E-mail:zhangruifang999@hotmail.com

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