三維斑點追蹤成像對慢性心力衰竭患者左心室功能的評估價值

(南京大學醫學院附屬鼓樓醫院1.心功能室，2.心臟科，江蘇省南京市210008)

慢性心力衰竭(chronic heart failure，CHF)是指心肌結構和功能改變所致的心臟舒縮功能減退，并由此引發一系列臨床癥候，包括液體潴留、乏力和呼吸困難等[1-2]，老年CHF患者病死率約11%[3]，因此臨床上準確評估患者左心功能具有重要意義。盡管血流動力學指標在左心功能評價中具有較高的準確性，但其有創性限制了臨床應用范圍。基于三維斑點追蹤成像(3-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI)技術發展的超聲診斷手段，由于克服了以往組織多普勒超聲的角度依賴問題以及二維斑點追蹤成像(2-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI)的二維平面局限性問題，能在三維空間內對心肌運動信息進行追蹤，從而能更好地反映左心室的心肌應變[4-5]。本研究旨在探討超聲心動圖3D-STI技術在CHF患者左心室收縮功能評估中的應用價值，現報道如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選取本院2018年7月—2019年7月CHF患者64例為CHF組，其中男41例，女23例，年齡46～78歲，平均(61.68±7.23)歲，體質量指數(22.63±2.75) kg/m2；高血壓心臟病31例，擴張性心肌病28例，酒精性心肌病5例。同期健康體檢者42例為對照組，其中男27例，女15例，年齡45～79歲，平均(63.15±7.80)歲，體質量指數(22.17±3.19) kg/m2。兩組性別、年齡、體質量指數比較差異無顯著性(P>0.05)，具有可比性。本研究經本院倫理委員會批準，所有研究對象均知情同意。

CHF組入選標準：①按照美國紐約心臟病協會(NYHA)心功能分級Ⅱ～Ⅳ級，左心室射血分數(left ventricular ejection fraction，LVEF)≤45%；②年齡45～79歲。排除標準：①非竇性心律及頻發心律失常；②先天性心臟病及瓣膜病。

1.2 左心室射血分數的測定

采用GE Vivid E95彩色多普勒超聲診斷儀進行心功能檢查，同步連接心電圖。先在二維超聲下用雙平面Simpson法[6]測量左心室舒張期末容積(left ventricular end-diastolic volume，LVEDV)、左心室收縮期末容積(left ventricular end-systolic volume，LVESV)，計算出LVEF<45%(改良Simpson法[6])為左心室收縮功能不全。

1.3 三維斑點追蹤成像

彩色多普勒超聲診斷儀更換為V5矩陣探頭，開啟諧波及最佳優化模式，在患者心尖部位尋找最佳的心尖四腔切面，幀頻>24 幀/s。患者呼氣后屏住呼吸，啟動4D模式，機器連續采集4個心動周期的三維動態圖像。采用三維應變斑點追蹤分析軟件自動勾畫左心室內外膜曲線，對心內膜邊緣曲線及感興趣區域的寬度以及3個平面的間距進行手動調節，并且與室壁的厚度保持一致，確保回聲的斑點在心肌內，運行程序，由程序自動計算出左心室整體縱向收縮期峰值應變(global longitudinal strain，GLS)、整體環向收縮期峰值應變(global circumferencial strain，GCS)和整體徑向收縮期峰值應變(global radial strain，GRS)。GLS、GCS和GRS均取絕對值。

1.4 統計學方法

2 結 果

2.1 兩組二維超聲心動圖測量指標的比較

CHF組二維超聲參數LVEF顯著低于對照組，LVEDV、LVESV和E/Ea顯著高于對照組(P<0.05；表1)。

表1 兩組二維超聲心動圖測量指標的比較

2.2 兩組左心室三維應變參數的比較

CHF組左心室三維應變參數GLS、GCS和GRS顯著高于對照組(P<0.05；表2)。

表2 兩組左心室三維應變參數的比較 單位：%

2.3 左心室三維應變參數與LVEF、LVEDV的相關性

GLS、GCS和GRS均與LVEF呈正相關(P<0.05)；GLS、GCS和GRS均與LVEDV呈負相關(P<0.05；表3)。兩組三維斑點追蹤成像超聲心動圖見圖1。

表3 左心室三維應變參數與LVEF、LVEDV的相關性

2.4 GLS、GCS和GRS診斷左心室收縮功能不全的ROC曲線分析

ROC曲線分析顯示，GLS診斷左心室收縮功能不全AUC高于GCS(Z=1.976，P=0.048)和GRS(Z=2.504，P=0.012)，GCS與GRS比較差異無顯著性(Z=0.420，P=0.674)。以尤登指數最大點作為最佳診斷截點，GLS、GCS和GRS最佳臨界值分別為11.81%、10.94%和28.85%(圖2，表4)。

圖2 GLS、GCS和GRS診斷左心室收縮功能不全的ROC曲線圖

表4 GLS、GCS和GRS診斷左心室收縮功能不全的診斷效能

3 討 論

CHF患者心臟收縮功能的評估至關重要，其準確評估直接影響診療方案的制定。CHF病理特征為明顯的心肌間質纖維化改變，并進一步引起心肌形變能力降低[7]。文獻[8]報道，心肌細胞在心肌損傷后不斷進行重構，引起心肌纖維排列紊亂和心室重構，形變能力降低，從而造成心肌收縮功能下降，在常規二維超聲心動圖測量中表現為LVEDV明顯增大，而LVEF則明顯減低[9]。超聲是臨床評估左心室收縮功能的常用手段，常規二維超聲依賴于血流動力學狀態，無法準確定量地對室壁運動進行評估，而組織多普勒成像技術則具有角度依賴性，僅能對局部心肌運動功能進行評估。近年來隨著3D-STI技術在超聲中的應用，同時克服了頻譜多普勒角度依賴性問題和2D-STI二維平面性的局限，能在三維空間內對心肌運動軌跡進行追蹤，獲取心肌運動信息，能更客觀、準確地反映心肌力學功能狀態[10-11]。左心室縱向走行和環形走形心肌通過協同作用共同實現心室收縮功能，心肌功能受損與不同走行的心肌損傷相一致，因此對左心室收縮期各方向應變進行測量能更準確地對左心室整體收縮功能進行評價[12]。

本研究發現，CHF組左心室三維應變參數GLS、GCS和GRS顯著低于對照組，與覃小娟等[13]研究結果一致，其研究運用3D-STI分析發現CHF患者左心室收縮期峰值應變功能較正常人顯著減低，此外該研究還通過Pearson相關性分析發現了左心室收縮期峰值GLS、GCS、GRS與LVEF相關性良好，本研究也得出了相似的結果，文獻[14]對擴張型心肌病的患者運用3D-STI技術對左心室整體應變進行研究發現，左心室三維應變參數GLS、GCS和GRS與LVEF有較好的相關性，提示3D-STI三維應變參數是反映左心室形變能力和收縮功能的可靠指標。此外，本研究中GLS、GCS和GRS與LVEDV呈負相關，LVEDV的變化是心肌縱向、徑向和環狀運動綜合效應的最終反映，其與LVEF同為評估左心室收縮功能的良好參數。為了進一步明確左心室三維應變參數GLS、GCS和GRS的診斷效能，本研究通過ROC曲線分析發現，GLS、GCS和GRS在診斷左心室收縮功能不全方面具有較好的診斷效能，AUC都在0.7以上，且GLS顯著優于GCS和GRS，分析其原因可能為左心室心肌由縱行纖維和環行纖維組成，分別占70%和30%左右，因此心肌長軸方向和環向形變能力降低應是左心室收縮功能減退的主要原因，而心肌纖維的構成特點決定了心肌長軸方向運動在左心室收縮功能中發揮主要作用[15-16]。

綜上，3D-STI三維整體應變的參數是評價左心室心肌收縮功能的可靠指標，可以從多維角度來評估左心室心肌功能的狀態改變。另外，3D-STI也存在一定局限性，如對圖像質量要求高，分辨力不如二維超聲，而且對于心房顫動或者頻發室性期前收縮等心律不齊的患者并不適用。