三維斑點追蹤成像技術(shù)評價房間隔缺損患者封堵前后左心室整體應(yīng)變

蔣海波，陳愷蓓，孫 麗，熊文峰，蔣 棟，趙寶珍，金修才

(第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院超聲科，上海 200433)

DOI：10.13929/j.1003-3289.201708008

目前經(jīng)皮介入封堵術(shù)是治療房間隔缺損(atrial septal defect， ASD)的主要方法[1]。消除分流后ASD患者左心室充盈壓增加[2]，左心室結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生適應(yīng)性重構(gòu)[3]，心肌形變能力也隨之發(fā)生改變。既往研究[4]主要采用組織多普勒成像(tissue Doppler imaging, TDI)和二維斑點追蹤成像(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI)技術(shù)評價ASD患者的心肌形變能力。TDI技術(shù)具有“角度依賴”，僅能評價心肌組織縱向應(yīng)變。2D-STI技術(shù)受追蹤平面的限制，所追蹤心肌斑點會出現(xiàn)“斑點逃逸”的可能，兩者均不可全面、準(zhǔn)確地評價心肌形變。本研究旨在采用三維斑點追蹤成像(three-dimensional speckle tracking imaging， 3D-STI)技術(shù)定量評價ASD患者封堵前后左心室的整體應(yīng)變，以反映左心室收縮功能變化。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2015年10月—2016年12月本院心內(nèi)科介入封堵成功的繼發(fā)孔型ASD患者35例，其中男14例，女21例，年齡14～67歲，平均(37.1±13.6)歲。ASD直徑0.70～3.30 cm，平均(1.89±0.73)cm；肺動脈壓力22.00～38.00 mmHg，平均(29.06±4.21)mmHg。納入標(biāo)準(zhǔn)：①二維超聲劍突下雙心房切面示房間隔中部回聲缺失，CDFI示紅色為主五彩鑲嵌的垂直穿隔血流，明確診斷為中央繼發(fā)孔型ASD；②心房水平左向右分流；③上殘端和下殘端均為硬邊，符合經(jīng)皮介入封堵治療的手術(shù)指證；④術(shù)中封堵前肺動脈導(dǎo)管測壓≤40 mmHg。排除標(biāo)準(zhǔn)：①心房水平右向左分流；②原發(fā)孔型ASD；③合并有其他心內(nèi)畸形；④合并有高血壓、冠心病、心肌病、心律失常、瓣膜反流及其他引起心肌應(yīng)變改變的疾病；⑤圖像質(zhì)量差，無法獲取峰值應(yīng)變值。對所有患者分別于術(shù)前、術(shù)后2天和1、3、6個月接受常規(guī)超聲心動圖檢查和3D-STI檢查。

1.2 儀器與方法 采用GE Vivid E9彩色多普勒超聲診斷儀，V4矩陣探頭(頻率1.7～3.3 MHz)及M5Sc探頭(頻率1.7～3.3 MHz)。

所有檢查均由同一檢查者完成，被檢查者取左側(cè)臥位，連接同步心電圖，采用M5Sc探頭行常規(guī)檢查，獲取左心室舒張末期內(nèi)徑(left ventricular end-diastolic dimension, LVEDD)、左心室收縮末期內(nèi)徑(left ventricular end-systolic dimension, LVEDS)、左心室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume, LVEDV)、左心室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume, LVESV)、每搏量(stroke volume, SV)、左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction, LVEF)。切換至V4矩陣探頭，于心尖部獲取四腔心圖像，啟動4D模式，設(shè)置Num Cycles為4個心動周期，調(diào)節(jié)幀頻大于心率的40%，并囑患者呼氣后屏氣，待心律平穩(wěn)，存儲圖像。

采用在機4D Auto-LVQ圖像分析軟件進行分析，測量左心室整體縱向峰值應(yīng)變(global peak longitudinal strain, GPLS)、左心室整體圓周峰值應(yīng)變(global peak circumferential strain, GPCS)、左心室整體徑向峰值應(yīng)變(global peak radial strain, GPRS)和左心室整體面積峰值應(yīng)變(global peak area strain, GPAS)。各參數(shù)由同一檢查者測量3次，取均值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 21.0統(tǒng)計分析軟件，正態(tài)分布的計量資料以±s表示。不同時間各超聲參數(shù)間比較采用重復(fù)測量方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 常規(guī)超聲心動圖檢查 與術(shù)前比較，術(shù)后2天、1個月、3個月、6個月LVEDD、LVEDS、LVEDV、LVESV、SV增加(P均<0.05)，術(shù)后2天、1個月、3個月、6個月間兩兩比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。術(shù)后2天、1個月LVEF與術(shù)前比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，術(shù)后3、6個月較術(shù)前增大(P均<0.05)，但均在正常范圍內(nèi)，術(shù)后各時間節(jié)點兩兩比較LVEF差異無統(tǒng)計學(xué)意義(表1)。

2.2 3D-STI檢查 與術(shù)前比較，術(shù)后左心室GPLS、GPCS、GPRS、GPAS均增加(P均<0.05)，其中以術(shù)后2天增加最為明顯，與術(shù)后其余時間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，與術(shù)后1個月比較，術(shù)后3個月GPRS降低(P均<0.05)，術(shù)后6個月GPLS、GPCS升高(P均<0.05)；術(shù)后6個月GPLS、GPCS、GPAS較術(shù)后3個月增加(P均<0.05)，GPRS未見明顯變化(表2、圖1)。

表1 ASD患者常規(guī)超聲心動圖結(jié)果(±s)

表1 ASD患者常規(guī)超聲心動圖結(jié)果(±s)

時間點LVEDD(cm)LVEDS(cm)LVEDV(ml)LVESV(ml)SV(ml)LVEF(%)術(shù)前3.83±0.222.08±0.1963.43±12.1225.81±6.1237.62±6.7559.47±3.62術(shù)后 2天4.28±0.25*2.53±0.19*79.16±12.24*31.34±5.90*47.81±7.55*60.42±3.58 1個月4.29±0.16*2.54±0.17*79.85±10.14*31.14±5.93*48.71±6.38*61.08±4.32 3個月4.31±0.21*2.56±0.17*80.77±10.55*31.26±6.25*49.51±6.01*61.47±3.99* 6個月4.35±0.15*2.55±0.14*80.59±10.31*31.29±6.11*49.30±6.12*61.30±4.21*F值159.29116.1361.1132.8351.005.36P值<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01

注：*：與術(shù)前比較，P<0.05

表2 ASD患者三維應(yīng)變值比較(%，±s)

表2 ASD患者三維應(yīng)變值比較(%，±s)

時間點GPLSGPCSGPRSGPAS術(shù)前10.46±2.8910.47±2.9624.02±5.2816.89±2.70術(shù)后 2天19.36±1.20*20.29±0.97*41.88±6.17*29.67±4.18* 1個月16.73±1.31*&17.28±1.42*&37.03±4.90*&26.09±3.80*& 3個月16.76±1.23*&17.15±1.12*&36.61±4.51*.61±3.24*& 6個月17.31±1.20*&#Δ17.90±1.24*&#Δ37.00±4.83*&26.18±3.12*&ΔF值86.2486.24127.14107.44P值<0.01<0.01<0.01<0.01

注：*：與術(shù)前比較，P<0.05；&：與術(shù)后2天比較，P<0.05；#：與術(shù)后1個月比較，P<0.05；Δ：與術(shù)后3個月比較，P<0.05

圖1 患者男，38歲，ASD封堵術(shù)前后面積應(yīng)變 A.術(shù)前； B.術(shù)后2天

3 討論

左心室收縮功能主要受前負荷、后負荷和心肌收縮能力的影響。ASD患者由于左向右分流致右心室負荷增加，并壓迫室間隔致左心室不能有效舒張，前負荷下降，左心室心肌形變能力減低[5-6]。ASD患者接受封堵術(shù)后，消除了右心室對室間隔的壓迫，左心室舒張功能明顯改善，LVEDV和壓力增加，心肌應(yīng)變也發(fā)生相應(yīng)改變。2D-STI和TDI技術(shù)分別受“角度依賴”和“斑點逃逸”的局限，不能全面、有效地評價ASD患者術(shù)后心肌應(yīng)變。3D-STI技術(shù)是于三維空間對心肌“聲學(xué)斑點”進行追蹤，可有效避免上述局限性[7]，通過獲取左心室縱向、徑向、圓周峰值應(yīng)變，以及面積峰值應(yīng)變，綜合反映心內(nèi)膜立體結(jié)構(gòu)和功能的變化。另外， 3D-STI技術(shù)評價左心室心功能與MRI技術(shù)具有很好的相關(guān)性[8-9]，在肥厚性心肌病、冠心病等方面的應(yīng)用均已得到證實。

本研究中常規(guī)超聲心動圖結(jié)果顯示，ASD患者封堵后2天LVEDD、LVEDS、LVEDV、LVESV、SV較術(shù)前增加。這是由于ASD患者術(shù)前左心室充盈減少，左心室輸出量下降[10]，經(jīng)封堵消除分流后，左心室充盈迅速增加。根據(jù)Frank-Starling調(diào)節(jié)機制，心肌收縮能力不變的前提下，隨著心肌初長度的增加，心肌收縮力增強[11-12]，心輸出量增加。但本研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后1、3、6個月上述指標(biāo)與術(shù)后2天比較并未出現(xiàn)明顯變化(P均>0.05)。

3D-STI技術(shù)對心肌聲學(xué)斑點進行追蹤，獲取的指標(biāo)有GPLS、GPCS和GPRS。GPLS反映心臟長軸心肌形變能力，舒張期心肌變長，收縮期心肌變短。GPCS和GPRS反映心臟短軸心肌形變能力，收縮期心肌圓周變短，徑向變厚；舒張期心肌圓周變長，徑向變薄。本研究3D-STI結(jié)果顯示，ASD患者術(shù)后2天左心室心肌GPLS、GPCS、GPRS和GPAS均較術(shù)前明顯增加。ASD患者異常分流致左心室?guī)缀涡螒B(tài)發(fā)生改變[13]，室間隔和左心室后壁心肌也發(fā)生不同程度的重構(gòu)。術(shù)后2天左心室充盈增加，心肌初始長度變長，根據(jù)公式S=|L-L0|/L0(其中L為心肌收縮末期長度，L0為心肌初始長度)和Frank-Starling調(diào)節(jié)機制可知，3個方向的峰值應(yīng)變值均增加。ASD患者術(shù)后1個月左心室心肌應(yīng)變值稍有下降，可能與室間隔運動幅度逐漸恢復(fù)，致舒張末期壓力下降，造成心肌前負荷下降有關(guān)。本研究術(shù)后6個月左心室心肌GPLS、GPCS較術(shù)后1、3個月有所增加，可能與左心室心肌因容量負荷改變發(fā)生動態(tài)逆行重構(gòu)[6]，心肌初長度逐漸恢復(fù)至最佳初長度有關(guān)。另外，本研究還發(fā)現(xiàn)，左心室GPRS術(shù)后3個月較術(shù)后1個月下降，術(shù)后6個月較術(shù)后1、3個月無明顯變化，原因可能為ASD患者經(jīng)封堵消除分流后，左心室容量負荷增加，右心室容量負荷減低，室間隔運動幅度逐漸恢復(fù)，但進程較慢，有待延長隨訪時間進一步研究。

3D-STI技術(shù)所測的面積峰值應(yīng)變指標(biāo)GPAS，由GPLS、GPCS共同決定，反映左心室心內(nèi)膜于心動周期中的立體結(jié)構(gòu)變化，是評價左心室心肌形變的有效參數(shù)[14]，較GPLS、GPCS和GPRS更能代表左心室整體收縮功能。本研究中ASD患者術(shù)后6個月左心室GPAS較術(shù)后1個月略有增加，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義，可能與左心室心肌逆行重構(gòu)，尤其是室間隔面未完全達到最佳收縮狀態(tài)，或樣本量較小等有關(guān)。

本研究的局限性：①3D-STI技術(shù)對圖像質(zhì)量要求較高，雖然軟件能自動識別心內(nèi)膜界線，但部分仍需手動微調(diào)，存在人為誤差；②樣本量較小，仍需擴大樣本量并延長隨訪時間。

綜上所述，3D-STI技術(shù)可全面、準(zhǔn)確地評價ASD患者封堵前后左心室心肌應(yīng)變變化，較常規(guī)超聲心動圖可以更客觀、有效地評價術(shù)后左心室收縮功能變化。

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