三維斑點追蹤成像技術對化療藥物治療后肺癌患者左室心肌毒性的效能評價

徐中亞 鄭慧 劉貝 周旺 (安徽醫科大學第一附屬醫院超聲科，安徽 合肥 230022)

培美曲塞+順鉑是一種廣泛使用的化學抗癌藥物，但由于其具有劑量依賴性的心臟毒性〔1〕，因此臨床應用受到阻礙〔2〕。以往研究表明，約57%的化療藥物治療的患者會出現不同程度的心肌功能損害，16%～20%的患者預后不良，最終發生充血性心力衰竭〔3〕。因此，早期檢測化療藥物導致的心肌毒性是必要的，并可早期提供藥物保護以預防充血性心力衰竭的發生。實時三維斑點追蹤成像技術結合了三維成像和斑點跟蹤技術，三維成像可以從任何空間角度提供心臟結構的實時三維圖像，并評估心臟的體積和質量，從而避免了幾何假設。斑點追蹤通過跟蹤超聲窗口內的自然聲反射和干涉圖樣來分析運動的圖像處理算法，它解決了組織多普勒成像的角度依賴性。兩者結合可用于分析心肌的三維空間運動，并可提供新的變形參數(應變、旋轉、扭曲等)，檢測心肌的功能更為準確，可作為一種測量亞臨床心臟毒性的工具〔4〕。因此，本研究旨在用三維斑點追蹤成像技術評估化療藥物治療的肺癌患者左室心肌的應變及扭轉的改變，為臨床早期藥物干預提供依據。

1 資料與方法

1.1研究對象 選擇2017年12月至2019 年4月入住安徽醫科大學第一附屬醫院呼吸內科的50例非小細胞肺癌(NSCLC)患者隨訪觀察，其中女28例，男22例，年齡44～76〔平均(58.2±6.2)〕歲。化療方案為培美曲塞(500 mg/m2)+順鉑(75 mg/m2)，治療6個周期，每個周期21 d。患者均未接受其他心肌毒性藥物、放療或心臟保護措施。并排除以下患者：①瓣膜性心臟病史；②嚴重心律失常；③先天性心臟病史；④嚴重高血壓；⑤既往有心力衰竭和(或)冠狀動脈疾病史;⑥超聲圖像不清晰的患者。

1.2研究內容

1.2.1儀器與方法 使用GE ViVid E9彩色多普勒超聲和2.5 MHz M5S探頭，頻率1.7～3.3 MHz的4V-D 容積探頭。配備 Echo PAC 110在線分析軟件。患者左側臥位，心電監護，平靜呼吸，采用M5S探頭常規超聲掃查。采用4V-D容積探頭采集三維數據。分別在化療前、化療中(3個周期后)和化療后(6個周期后)時測定患者常規超聲參數及三維斑點追蹤成像參數。

1.2.2常規超聲參數 在左心室的長軸上測量舒張末期左心室內徑(LVIDd)，室間隔厚度(IVSd)，舒張末期左心室后壁厚度(LVPWd)，使用改進的雙平面Simpson方法測量患者的左室射血分數(LVEF)。每個參數測量3次并取平均值。

1.2.3左心室三維斑點追蹤參數 將圖像幀頻調整為大于40%心率，并在心尖四腔心切面采集圖像，讓患者屏住呼吸并開啟“4D”，在圖像清晰的情況下，儲存3個心動周期的超聲圖像。啟動機上分析軟件，通過軟件自動分析，計算出左心室整體面積應變(GAS)、左心室整體縱向應變(GLS)、扭轉角度峰值(TWIST)、心肌運動指數(MPI)及隨之得到的17節段牛眼圖〔5〕。

1.3統計分析 使用SPSS23.0軟件進行單因素方差分析、LSD-t檢驗、多個獨立樣本非參數檢驗；繪制受試者工作特征(ROC)曲線。

2 結 果

2.1化療前、中、后患者常規參數比較 化療不同時間患者LVIDd、IVSd、LVPWd差異無統計學意義(P>0.05)。患者化療后LVEF顯著低于化療前及化療中(P<0.05)。見表1。

2.2化療不同時間患者三維斑點追蹤成像參數比較 與化療前相比，患者化療中及化療后GAS、TWIST、GLS、MPI明顯降低(P<0.05)。見表1。

時間常規參數LVIDd(mm)IVSd(mm)LVPWd(mm)LVEF(%)三維斑點追蹤成像參數GAS(%)TWIST(°)GLS(%)MPI(%×°)化療前43.64±1.578.64±0.857.56±0.5864.96±1.951)35.20±3.081)13.11±1.251)20.10±1.911)261.89±19.761)化療中43.24±1.428.72±0.837.58±0.6164.42±1.8731.00±3.0811.58±1.0218.40±1.39213.09±23.70化療后43.60±1.408.66±0.807.58±0.6463.36±1.8425.46±3.2810.37±0.2316.30±1.92171.20±40.38F值1.1270.1260.0189.300120.2868.8358.53119.63P值0.3270.8810.982<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

2.3三維斑點追蹤成像參數 ROC 曲線下面積(AUC)比較 MPI、GAS、TWIST、GLS AUC分別為0.953、0.837、0.812、0.758，MPI曲線下面積最大，診斷的準確性較高。以Yoden指數計算每個應變參數的截斷值，GAS 的截斷值為-31.50%，敏感性為90%，特異性為68%;TWIST 的截斷值為13.10%，敏感性為62%，特異性為94%; GLS的截斷值為-19.50%，敏感性為58%，特異性為80%; MPI的截斷值為-235.75%，敏感性為96%，特異性為90%。

圖1 三維斑點追蹤成像參數ROC曲線

3 討 論

超聲心動圖已成為評價心肌功能障礙的首選方法。LVEF評價左室收縮功能在臨床上廣泛應用，然而LVEF的降低不能反映亞臨床心臟收縮功能變化，參數的降低具有遲發性〔6〕。所以當LVEF在正常范圍內時，心肌功能也可能已經受到影響。因此在化療藥物治療后心臟功能障礙，LVEF在早期監測中的敏感性較低，需要新的超聲技術檢測早期化療藥物對心臟的毒性作用。組織多普勒成像具有角度依賴性〔7〕，所以其只能測量縱向應變及應變率即聲束平行方向上的應變及應變率。三維斑點追蹤成像技術無角度依賴性并且可以檢測心肌各個方向上的運動。因此可使用三維斑點追蹤技術，根據三維斑點追蹤成像參數觀察肺癌患者化療后左室心肌運動及應變的變化。

由于心肌纖維具有多層螺旋狀排列的結構特點，心肌運動具有復雜的螺旋扭轉特性。同時心肌活動可以在三個方向發生：縱向、徑向、環向。肌節的收縮沿著肌纖維發生，由于心肌纖維排列的結構特點，所以主動收縮只是縱向和環向的，而徑向增厚不是主要現象。

由于MPI=TWIST×GLS，可同時反映心肌的扭轉和縱向應變。心內膜下心肌纖維與心外膜下心肌纖維主要是縱向排列，因此主要與心臟的縱向運動相關。由于化療藥物在心肌內膜毛細血管網處的濃度較高且停留時間較長，分解產生自由基對血管內皮細胞及心肌細胞損傷較大。同時心內膜下心肌纖維對心肌缺血更敏感和脆弱，因此易受早期缺血的影響〔8〕。Wang等〔9〕的研究也表明，在臨床癥狀和LVEF下降之前，縱向功能會早期惡化。根據螺旋心肌帶理論〔10〕及既往研究結果和模型認為左心室扭轉作為評價左心功能的良好指標〔11〕，也是反映收縮期功能變化的敏感指標〔12〕。心臟的扭轉運動是在各層心肌纖維共同作用下產生的。左心室扭轉同時受到肌節牽拉的形變程度、心肌纖維的運動角度和縮短程度及心肌收縮力和順應性等因素的共同影響〔13〕。同時心臟扭轉運動也可引起軸向和環向變形。扭轉運動在心內膜下比在心外膜下更為明顯〔14〕。所以心內膜下心肌纖維對扭轉運動影響較大。因此，MPI檢測化療藥物導致的心臟早期應變和運動的改變準確性較高、較敏感。研究的局限性：隨訪的樣本量少，隨訪周期不長。沒有對肺癌患者化療藥物治療可能導致左心室局部室壁運動異常和機械不同步進一步研究。

綜上所述，三維斑點追蹤成像及其產生的參數可重復性強，方便、省時，可很好地了解心肌運動和應變的亞臨床改變，預測肺癌患者化療后的早期心肌損害和左心室毒性。