VRM與2D-STI、3D-STI技術和RT-3DE在評價左室徑向非同步化的一致性研究*

劉 怡 董 云 陳 明 高雅琦 王堅鋒 吳明燁

心衰嚴重患者心室收縮存在不同步現狀，而心臟再同步化治療(cardiac resynchronization therapy，CRT)是改善此類患者預后重要方式[1]。雖然近些年CRT適應證擴展，但是仍有部分患者不能從CRT技術上獲益，因此正確判定患者心臟非同步化情況是提高CRT應答率的前提[2]。目前，CRT診斷技術如二維、三維斑點追蹤成像(two-dimensional，three dimensional speckle tracking imaging，2D-STI，3D-STI)技術和實時三維超聲心動圖(real time three-dimensional echocardiography，RT-3DE)等用于評估左室收縮情況準確性不佳以及數據穩定性不佳，需要尋找更為穩定、準確左室非同步化評估方式[3-5]。動態全景M型虛擬現實模式(virtual reality mode，VRM)以左室短軸二維灰階圖像為基礎，形成單心動周期的動態全景M型三維重建，其具有高幀頻、高圖像質量、無角度依賴和無信號脫失等優點，可用于指導最佳左室起膊部位。本研究對VRM與2D-STI、3D-STI和RT-3DE手段評估左室徑向非同步化的一致性進行比較，探討VRM評估左室徑向非同步化方面應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析上海中醫藥大學附屬曙光醫院及上海同濟大學附屬東方醫院超聲科2018年3月至2019年3月收治的73例CRT植入Ⅰ類適應證慢性心衰患者資料，將其納入觀察組，另選與同期在醫院進行體檢的65名健康者相關檢查資料，將其納入健康對照組。觀察組患者中男性41例，女性32例；年齡43～73歲，平均年齡(59.83±3.22)歲。健康對照組中男性35名，女性30名；年齡40～75歲，平均年齡(59.94±3.29)歲。兩組一般資料之間比較差異無統計學意義，存在可比意義。本研究獲得受試者知情同意，研究各項操作獲得醫院醫學倫理會批準。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準:①慢性心衰患者；②符合CRT植入Ⅰ類適應證；③患者接受VRM、2D-STI、3D-STI和RT-3DE影像學檢查以及相關數據分析；④各項資料完整。

(2)排除標準:①左室短軸超聲心動圖透聲極差；②射血分數＞50%；③心律失常、冠心病等其他心臟疾病；④血壓或者腎功能異常；⑤并發糖尿病以及高血壓等基礎疾病；⑥相關影像資料不全。

1.3 儀器設備

Toshiba SSH-880 CV超聲儀(日本東芝公司)；PhilipsIE33超聲儀三維全容積探頭(荷蘭飛利浦公司)。

1.4 檢查方法

患者檢查臥位選取右側臥位，隨后心電導線連接，記錄合適振幅心電門控信號。取左室心尖四腔和二腔觀，Simpson法分別測量3次左心室射血分數(left ventricular ejection fraction，LVEF)，獲取其平均值，分別測量胸骨旁左室長軸觀的左室舒張末期內徑和心尖四腔觀的左室舒張末期長徑與橫徑。將探頭固定，確定掃查深度、寬度與適當合適幀頻。取左室二尖瓣水平、乳頭肌水平和心尖水平短軸觀，各保存4個心動周期的二維灰階數字成像和通信醫學(digital imaging and communications in medicine，DICOM)動態圖像；應用型號為Toshiba SSH-880 CV超聲儀2D-STI和3D-STI軟件分析左室短軸非同步數據。應用PhilipsIE33超聲儀三維全容積探頭X5-1和3DQ軟件分析左室短軸非同步數據及生成容積-時間曲線，最后應用VRM軟件脫機分析各左室短軸非同步數據，重建三維應變圖。

1.5 觀察指標

比較心衰患者與健康者VRM、2D-STI、3D-STI以及RT-3DE相關參數360 °應變達峰時間標準差(360°time strain standard deviation，Ts360-SD)、360 °應變達峰時間最大差值(360°time strain difference，Ts360-dif)、應變達峰時間標準差(time strain standard deviation，Ts-SD)、應變達峰時間最大差值(time strain difference，Tsdif)、收縮不同步指數(systolic dyssynchrony index，SDI)、左心室16節段容積達到最小值時和R波之間的時間差的標準差(the minimum correction value of 16 segments up to minimum volume standard deviation，Tmsv-16SD%)以及節段容積達到最小值時和R波之間的時間差的最大差值(the minimum correction value of 16 segments up to minimum volume difference，Tmsv-16dif%)，評估VRM與2D-STI、3D-STI及RT-3DE對左室徑向非同步化定量評價的一致性。

1.6 統計學方法

所有數據均應用SPSS20.0軟件包分析與處理，計量數據均以均值±標準差表示，應用t檢驗進行差異比較，一致性分析應用Bland-Altman檢測，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組VRM、2D-STI、3D-STI和RT-3DE相關參數比較

觀察組心衰患者Ts360-SD、Ts360-dif、Ts-SD、Ts-dif、SDI、Tmsv-16SD%和Tmsv-16dif%均顯著高于健康對照組(t=79.871，t=17.862，t=16.758，t=9.532，t=17.893，t=24.505，t=13.050；P＜0.05)，見表1。

2.2 觀察組VRM與2D-STI評價左室徑向不同步一致性比較

Ts360-SD指標與Ts-SD指標比較，Ts360-dif指標與Ts-dif指標比較一致性較好，見表2。

2.3 觀察組VRM與3D-STI評價左室徑向不同步一致性比較

VRM測定Ts360-SD、Ts360-dif指標與3D-STI測定SDI指標比較一致性較好，見表3。

表1 兩組VRM、2D-STI、3D-STI及RT-3DE相關參數比較(±s)

表1 兩組VRM、2D-STI、3D-STI及RT-3DE相關參數比較(±s)

注：表中VRM為動態全景M型；2D-STI為二維斑點追蹤顯像技術；RT-STI為三維斑點追蹤顯像技術；RT-3DE為實時三維超聲心動圖

表2 觀察組VRM與2D-STI評價左室徑向不同步一致性比較(ms)

表3 觀察組VRM與3D-STI評價左室徑向不同步一致性比較(ms)

2.4 觀察組VRM與RT-3DE評價左室徑向不同步一致性比較

Ts360-SD指標與Tmsv-16SD%比較，Ts360-dif指標與Tmsv-16dif%指標比較一致性較好，見表4。

表4 觀察組VRM與RT-3DE評價左室徑向不同步一致性比較(ms)

3 討論

有研究顯示，單一影像學技術用于評估與定位左室機械收縮最晚區域準確性不佳，需要結合多種不同步參數才能改善其診斷準確性[6]。STI改善了普通M型幀頻過低、實施三維成像內膜清晰度不佳以及TDI技術對角度過度依賴等缺點，能夠有效區分缺血心肌組織被動與主動收縮，但該技術尚不能完全兼顧高灰階圖像質量與高幀頻兩個要求，同時2D-STI、3D-STI只能用于評估各心肌節段平均應變、平均應變率、平均位移和平均峰速度等情況，不能用于指導定位最佳起搏位置[7-9]。STI和RT-3DE技術數據分析對影像分析醫師要求較高，相關工作人員需要接受長期標準培訓以保證不同步數據分析穩定性。因此，尋找新型更可靠、更精細和更穩定的左室內非同步化分析方法對預測CRT有效性刻不容緩。

本研究中應用VRM、2D-STI、3D-STI、RT-3DE等技術評估心衰患者左室徑向情況，結果顯示心衰患者Ts360-SD、Ts360-dif、Ts-SD、Tsdif、SDI、Tmsv-16SD%以及Tmsv-16dif%均顯著高于對照組，Ts-SD、Ts-dif、SDI、Tmsv-SD以及Tmsv-dif均為反應患者節段心肌達峰時間離散程度，離散程度越大，表示患者心肌同步性越差。2D-STI技術擺脫了傳統技術對角度依賴性，可以從多角度評估心室運動，且其測定參數與MR標記成像技術測定相關參數相關性較好。梅丹娥等[10]在擴張型心肌病患者心室收縮情況評估中應用2D-STI發現其確實可以有效評價患者心室收縮不同步。孟湘等[11]王蓮玉等[12]研究顯示，應用SDI評估心臟疾病患者右心室收縮不同步情況時，其值越高，患者心室同步性越差，與本研究中相關結論基本一致。RT-3DE技術評估心臟情況主要通過患者心室16節段時間-容積曲線評估患者心臟容積情況，其檢測計算所得Tmsv-16SD%、Tmsv-16dif%參數能夠有效避免二維超聲測定缺陷，同時其還可以在相同心動周期對患者心室任意2個節段甚至所有心室節段同步情況[13-14]。本研究中RT-3DE測得Tmsv-16SD%、Tmsv-16dif%較健康者高，提示患者左室同步性較差，心室充盈增加，舒張功能不佳，從而導致患者左室心肌向心運動減少，患者心排量隨之減少，心臟功能存在障礙[15-16]。而VRM技術以左室短軸二維灰階圖像為基礎，從左室中心建立虛擬M線并饒中心旋轉360°，每隔角度1°記錄該M線上全部灰度信號，然后將360條灰度信號線并列，進行無縫拼接形成全景M型影像，進而逐幀重復上述過程，最后完成單心動周期的動態全景M型三維重建。與斑點追蹤、實時三維超聲等現有技術相比，VRM技術同樣立足于二維灰階圖像，具有高幀頻、高圖像質量、無角度依賴和無信號脫失，對非同步化可視性強，心肌運動信息近無損化，達到亞像素精度，可精確定位最晚左室機械收縮區域，對指導最佳左室起搏位置具有重要意義。本研究進行VRM與2D-STI、3D-STI以及RT-3DE測定參數Bland-Altman一致性檢驗結果顯示，VRM測定分析所得相關參數與另外3種技術測定左室徑向評估參數一致性較好，同時相對于2D-STI、3D-STI以及RT-3DE測定不同步評價參數存在穩定性不佳問題，VRM技術采用了內膜邊界識別和自動跟蹤、360°虛擬實境、復數重建亞像素灰度信號，左室中心點半自動定位、心肌被動運動校正、彩色編碼位移、動態三維重建等多種先進的圖像后處理和成像方法，能夠有效保證心肌運動信息細節化和精確性，提高了心臟同步化評估穩定性以及準確性，可為臨床發展和評估心臟同步化治療提供更可靠數據支持。

VRM可為左心室徑向非同步評估提供可靠參數，其所得參數與2D-STI、3D-STI以及RT-3DE測定不同步評估參數一致性較好，可為后期心臟同步化治療提供可靠數據支撐。