4DAutoVQ、3D-STI在老年慢性心力衰竭患者心功能評價中的應用研究

陳 婧， 張松濤

(1重慶大學附屬沙坪壩醫院重慶市沙坪壩區人民醫院心血管內科， 2重慶醫科大學附屬長壽區人民醫院心血管內科， 重慶 400030)

慢性心力衰竭(Chronic heart failure，CHF)為心肌功能、結構發生異常引起的心臟舒縮功能障礙，并引發呼吸困難、乏力、液體潴留等一系列癥狀，在老年群體中具有較高發病率，對其身心健康及生活質量威脅極大[1-2]。因此，早期對老年CHF患者進行準確的診斷評估具有重要意義，有助于指導臨床制定或調整干預方案[3]。三維斑點追蹤成像技術(Three-dimensional speckle tracking imaging technology，3D-STI)、四維超聲自動左心房定量技術(Automatic left atrial quantification with four-dimensional ultrasound，4DAutoVQ)均為臨床常用影像學診斷技術，其中3D-STI可在三維空間追蹤心肌運動信息，參照心室幾何形狀測定容量與心功能參數，其綜合了三維顯像及應變顯像優勢，有效呈現左心室心肌應變情況[4-5]。4DAutoVQ為左房功能重要無創檢查方式，可實時獲取左房立體結構狀況，且其不存在角度依賴性，能對左房容積與功能進行準確的定量評估[6]。基于此，本研究選取重慶大學附屬沙坪壩醫院重慶市沙坪壩區人民醫院心血管內科老年CHF患者167例作為研究對象進行分析研究，旨在明確4DAutoVQ、3D-STI在老年CHF患者心功能評價中的應用價值，從而為疾病的診療評估提供新的思路。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2020年1月-2022年4月重慶大學附屬沙坪壩醫院重慶市沙坪壩區人民醫院心血管內科收治的老年CHF患者167例設為研究組，納入標準：(1)符合《慢性心力衰竭基層診療指南(實踐版·2019)》[7]中CHF診斷標準；(2)年齡≥60歲；(3)知情同意本研究；(4)生命體征穩定，意識清晰，具有良好依從性及溝通能力；(5)血流動力學穩定；(6)美國紐約心臟病學會(New York Heart Association，NYHA)分級為Ⅰ～Ⅲ級。排除標準：(1)瓣膜性心臟病者；(2)既往采取心臟起搏器植入治療者；(3)存在惡性腫瘤者；(4)存在心包疾病者；(5)存在精神系統疾病者。另選取同期健康體檢者167例設為對照組，均知情同意本研究。本研究經重慶大學附屬沙坪壩醫院重慶市沙坪壩區人民醫院倫理委員會批準通過。

樣本量取決于：(1)假設檢驗的第Ⅰ類錯誤α及第Ⅱ類錯誤β，或檢驗效能1-β；(2)σ總體標準差；(3)兩總體均數之差δ。假設兩組樣本量相等，計算公式如下：

n1=n2=[2(uα+uβ)2σ2]÷δ2。

根據預試驗結果計算樣本量，考慮研究對象可能丟失，最終將每組研究對象確定為167例。

1.2 方法所有檢查工作均由科室負責人操作執行，并由至少2名工作年限≥10年的臨床經驗豐富的醫師一同進行結果評估。

1.2.1 資料收集 采集兩組受檢者性別、年齡、體質量指數(Body mass index，BMI)、舒張壓、收縮壓、研究組心功能分級。病情分級評估標準參照美國紐約心臟病協會NYHA分級[8]評定：日常活動量無受限，進行一般體力活動后不會出現過度疲勞、心悸、氣喘或心絞痛為Ⅰ級；體力活動輕度受限，休息時無自覺癥狀，進行一般體力活動后會出現過度疲勞、心悸、氣喘或心絞痛為Ⅱ級；體力活動明顯受限制，休息時無癥狀，但小于一般體力活動即可引起過度疲勞、心悸、氣喘或心絞痛為Ⅲ級。

1.2.2 3D-STI檢查 設備選取美國GE公司Vivid E95型彩色多普勒超聲診斷儀、V5矩陣探頭，選擇諧波與最佳優化模式，于受檢者心尖處明確最佳心尖四腔切面，幀頻為24幀/s，指導患者呼氣，隨后屏氣，調節為4D模式，連續采集心動周期(4個)三維動態圖像，通過三維應變斑點追蹤分析軟件勾畫左室內外膜曲線，手動調節心內膜邊緣曲線、感興趣區寬度與3個平面間距，且和室壁厚度維持一致，保證回聲斑點處于心肌中，啟動程序，通過程序自動獲取左心室整體徑向收縮期峰值應變(Global radial systolic peak strain of left ventricle，GRS)、整體環向收縮期峰值應變(Global circumferential peak systolic strain，GCS)、整體縱向收縮期峰值應變(Overall longitudinal peak systolic strain，GLS)。

1.2.3 4DAutoVQ檢查 設備選取美國GE公司Vivid E95型彩色多普勒超聲診斷儀、4Vc探頭(設定探頭頻率至1～5 MHz)、Echo PAC 203工作站；指導患者取左側臥位，連接心電圖，經常規超聲測定左房前后徑、左室舒張末內徑、左室射血分數；調節為全容積模式，參照心內膜呈現效果調節探頭頻率及增益、圖像大小，于心尖四腔心切面連續采集心動周期全容積圖像4個，幀頻為20～40幀/s，對圖像實施定量分析，進入4DAutoVQ系統，調節圖像至追蹤滿意，通過軟件自動追蹤心內膜緣改變，重建左心房四維動態圖像，采集左房容積、應變參數，包括：左房排空容積(Left atrial emptying volume，LAEV)、左房最大容積指數(Maximum left atrial volume index，LAVImax)、左房最小容積(Minimum left atrial volume，LAVmin)、左房收縮前容積(Left atrial pre systolic volume，LAVpreA)、左房最大容積(Maximum left atrial volume，LAVmax)、左房射血分數(Left atrial ejection fraction，LAEF)、左房通道期縱向應變(Longitudinal strain of left atrial passage，LAScd)、左房儲備期縱向應變(Longitudinal strain of left atrial reserve，LASr)、左房儲備期圓周應變(Peripheral strain of left atrial reserve period，LASr-c)、左房收縮期縱向應變(Longitudinal strain of left atrium during systole，LASct)、左房收縮期圓周應變(Left atrial systolic circumferential strain，LASct-c)、左房通道期圓周應變(Circumferential strain of left atrial passage，LAScd-c)、左房主動射血分數(Left atrial active ejection fraction，LAAEF)、左房被動射血分數(Left atrial passive ejection fraction，LAPEF)。部分指標計算方式：其中LAEF為(LAVmax-LAVmin)/LAVmax、LAAEF為(LAVpre-A-LAVmin)/LAVpre-A、LAPEF為(LAVmax-LAVpreA)/LAVmax。

1.3 觀察指標(1)比較兩組一般資料，包括性別、年齡、BMI、舒張壓、收縮壓、研究組NYHA分級。(2)比較研究組與對照組4DAutoVQ(LAEV、LAVImax、LAVmin、LAVpreA、LAVmax、LAEF、LAScd、LASr、LASr-c、LASct、LASct-c、LAScd-c、LAAEF、LAPEF)、3D-STI參數(GRS、GCS、GLS)。(3)比較研究組不同NYHA分級患者4DAutoVQ、3D-STI參數。(4)統計分析4DAutoVQ、3D-STI參數與研究組NYHA分級的關聯性。(5)基于Logistic分析4DAutoVQ、3D-STI參數與研究組NYHA分級的關聯性。

2 結果

2.1 研究組與對照組一般資料比較兩組受試者性別比、年齡、BMI、舒張壓、收縮壓比較，差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

2.2 研究組與對照組4DAutoVQ、3D-STI參數比較研究組GRS、GCS、GLS、LAEV、LAEF、LAPEF、LAAEF、LASr、LASr-c低于對照組，LAVImax、LAVmin、LAVpreA、LAVmax、LAScd、LASct、LASct-c、LAScd-c高于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表1 兩組一般資料比較

表2 研究組與對照組4DAutoVQ、3D-STI參數比較

2.3 研究組不同NYHA分級者4DAutoVQ、3D-STI參數比較研究組不同NYHA分級患者4DAutoVQ、3D-STI參數比較，差異有統計學意義(P<0.05)，且隨著NYHA分級增高，GRS、GCS、GLS、LAEV、LAEF、LAPEF、LAAEF、LASr、LASr-c呈降低趨勢，LAVImax、LAVmin、LAVpreA、LAVmax、LAScd、LASct、LASct-c、LAScd-c呈增高趨勢，差異有統計學意義(P<0.05)。見表3。

2.4 4DAutoVQ、3D-STI參數與CHF NYHA分級關聯性分析Spearman相關性分析顯示，GRS、GCS、GLS、LAEV、LAEF、LAPEF、LAAEF、LASr、LASr-c與CHF病情分級存在負相關關系，LAVImax、LAVmin、LAVpreA、LAVmax、LAScd、LASct、LASct-c、LAScd-c與CHF病情分級存在顯著正相關關系(P<0.05)。見表4。

2.5 4DAutoVQ、3D-STI參數與CHF間Logistic分析將表2中差異有統計學意義的數據納入Logistic方程進行分析，結果證實GRS、GCS、GLS、LAEV、LAEF、LAPEF、LAAEF、LASr、LASr-c、LAVImax、LAVmin、LAVpreA、LAVmax、LAScd、LASct、LASct-c、LAScd-c均是CHF重要影響因素(P<0.05)。見表5。

表3 研究組不同NYHA分級者4DAutoVQ、3D-STI參數比較

表4 4DAutoVQ、3D-STI參數與CHF分級關聯性分析

表5 4DAutoVQ、3D-STI參數與CHF間Logistic分析

3 討論

CHF為臨床多發心血管疾病，近年來隨人口老齡化形勢加劇等，導致其發病率持續增高，已成為嚴重威脅老年人群生活質量及身心健康的社會公共衛生問題，準確評估老年CHF病情及明確患者治療情況，對指導臨床制定或調整進一步干預方案具有重要意義[9-10]。

超聲心動圖在心功能評估中較常用，可客觀評價其功能狀態，傳統多采取常規超聲和M型超聲評估左心室功能，但其主觀性較強，難以準確定量評估室壁運動狀態，而2D-STI則因二維平面性而存在局限性[11-12]。相較于2D-STI、組織多普勒成像技術、二維M型超聲，3D-STI可于三維空間實施檢查評估，實現心臟心肌運動空間同步性，并三維斑點追蹤其運動軌跡，客觀、準確評估心肌力學狀態[13-14]。老年CHF患者多存在不同程度的心室內、心室間、房室間、心房內生物電傳導異常及電-機械運動不同步，呈現為心肌運動不同步。周娟等[15]研究指出，可采取3D-STI測定CHF患者相同心動周期左室16節段心內膜面積、環向、徑向、縱向峰值應變達峰時間標準差與左室任意2個節段心內膜面積、環向、徑向、縱向峰值應變達峰時間最大差值作為左室收縮運動不同步指標，以此客觀、全面反映CHF患者心肌機械運動情況，從而為疾病的診斷評估提供參考依據。Saidova等[16]研究表明，3D-STI可于同一心動周期中追蹤局部心內膜表面積，參照心內膜表面積形變量對局部室壁運動情況予以定量計算，同時，3D-STI可同時呈現左室心肌在環向與縱向上的應變，最大程度減小追蹤誤差，且可突出環向與縱向運動協同作用，能準確評估局部心肌形變及功能狀態。但3D-STI單獨應用存在一定局限性，若患者左心室顯著擴大，則實施三維數據采集時難以把左室壁完全包含于聲場范圍中，其空間與時間分辨率較低，且較依賴圖像質量，進而可影響評估結果[17]。

此外，左房在心動周期的收縮期主要接收肺靜脈回流血，使血液于舒張初期被動流向左心室，并于舒張末期把血液推向左心室，在左室充盈功能中具有重要的調節作用，左室舒張功能與左房功能具有顯著關聯性，隨左室舒張功能損傷加劇，左房后負荷增大，CHF患者左室充盈壓增大，致使左房重構，引起左房功能改變，故準確評估左房功能對CHF診斷及治療評估具有重要意義[18]。4DAutoVQ屬半自動容量測量工具，該診斷方式充分考慮了心臟運動在空間及時間方面的改變，無需對心室進行幾何假設，診斷準確性與磁共振標記成像高度接近，診斷費用低于磁共振標記成像，且避免了二維應變檢查技術僅可在一個平面觀察評估左室心肌的不足[19]。Guo等[20]研究指出，由于左心房與心室在空間上不同軸，故傳統以左心室為主要參考面獲取的心尖二/三/四腔心切面對應的心房切面為偏離心房軸線的，并非左房最佳研究切面，通過容積圖像得到的數據則能彌補傳統切面研究方法的缺陷，4DAutoVQ則是基于容積數據，依據斑點追蹤技術原理對左房內膜予以實時追蹤，獲取左房圓周方向、長軸、形態等改變，獲取左房容積參數，為疾病診斷評估提供客觀參考依據[21]。

本研究結果顯示，研究組GRS、GCS、GLS、LAEV、LAEF、LAPEF、LAAEF、LASr、LASr-c低于對照組，LAVImax、LAVmin、LAVpreA、LAVmax、LAScd、LASct、LASct-c、LAScd-c高于對照組，且不同NYHA分級患者上述指標水平間差異有統計學意義，兩者具有明顯關聯性(P<0.05)，表明通過實施4DAutoVQ、3D-STI檢查能有效明確老年CHF患者心功能、形態變化情況，可為臨床準確評估患者病情及心臟功能狀態提供重要的參考信息。

綜上所述，通過4DAutoVQ、3D-STI檢查可評估老年CHF患者心功能及結構狀態，相關參數增高或降低程度與疾病病情關系密切，可評估疾病NYHA分級，值得臨床推廣應用。