三维斑点追踪成像评价原发性高血压患者左心室整体收缩功能

2013-05-05李春艳朱文晖刘稳刚

中国医学影像学杂志 2013年3期

李春艳朱文晖刘稳刚

李春艳1朱文晖2刘稳刚2

目的探讨三维斑点追踪成像（3D-STI）技术评价左心室不同构型原发性高血压（EH）患者左心室整体收缩功能的价值。资料与方法 60例原发性高血压患者按照左心室不同构型分为左心室正常构型（LVN组，30例）和左心室重构型（LVR组，30例），选取30例健康志愿者作为对照。采用3D-STI技术获取各组左心室整体纵向收缩期峰值应变（GLS）、左心室整体径向收缩期峰值应变（GRS）、左心室整体圆周收缩期峰值应变（GCS）、左心室射血分数（LVEF），比较三组指标间的差异。结果与正常对照组比较，LVN组GLS减低（P<0.05），GCS、GRS无明显变化（P>0.05），LVR组GLS、GCS、GRS均减低（P<0.05）；与LVN组比较，LVR组GLS、GCS、GRS均减低（P<0.05）。三组LVEF比较无显著差异（P>0.05）。结论3D-STI技术通过评估EH患者左心室的三维整体应变，可敏感地反映左心室收缩功能的改变。EH患者在LVEF正常时已发生收缩功能改变，为临床治疗与疗效评价提供了参考依据。

高血压；心室功能，左；超声心动描记术，多普勒，彩色；斑点追踪成像

高血压是危害人类健康的多发病，大部分高血压患者即使发展为左心室肥厚，甚至充血性心力衰竭，其左心室射血分数（LVEF）仍正常。因此，早期发现高血压患者左心室收缩功能改变，及时进行临床干预，可显著降低充血性心力衰竭的发生率和病死率。常规超声心动图检查可早期发现高血压患者的左心室舒张功能异常，而很难早期检测收缩功能异常。本研究拟应用三维斑点追踪成像（3D-STI）技术，通过比较LVEF正常的不同构型的原发性高血压（EH）患者和健康志愿者的左心室三维应变，探讨3D-STI技术评价EH患者早期左心室收缩功能的临床价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2011-05~2012-03中南大学湘雅三医院收治60例门诊及住院原发性高血压患者，其中男35例，女25例；年龄32~54岁，平均（46.6±7.2）岁。纳入标准：①符合2005年WHO/ISH对原发性高血压的诊断标准[1]；②无心律失常或心脏传导异常；③无轻度以上二尖瓣和（或）主动脉瓣反流；④左心室射血分数（LVEF）≥55%，且彩色多普勒超声图像清晰。排除继发性高血压、冠心病、糖尿病、心肌病、肺源性心脏病、严重肝肾功能损害者。根据Ganau[2]分型法，即根据左心室质量指数（LVMI）和相对室壁厚度（RWT）将原发性高血压患者分为两组：①左心室构型正常（LVN）组：LVMI和RWT均在正常范围内[LVMI≤116 g/m2（男）或LVMI≤109 g/m2（女），RWT≤0.42，30例]；②左心室重构（LVR）组，包括向心性重构（LVMI在正常范围内，RWT>0.42，19例）和向心性肥厚[LVMI>116 g/m2（男）或LVMI>109 g/m2（女），RWT>0.42，11例]。

选择中南大学湘雅三医院30例健康体检者作为对照（正常对照组），其中男17例，女13例；年龄29~51岁，平均（43.9±7.6）岁，血压<140/90 mmHg，均无高血压、冠心病史，血糖、血脂均正常，经体格检查、心电图、二维超声心动图等均未见异常。所有受试者均知情同意。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器采用Toshiba Artida S880CV彩色多普勒超声诊断仪，配备PST-30SBT二维探头（频率2.5~5.0 MHz）及PST-25SX三维矩阵探头（频率1~3 MHz），配备3DT分析软件。

1.2.2 二维超声心动图检查受检者取左侧卧位，嘱平静呼吸，连接同步心电图。使用PST-30SBT二维探头，测量舒张末期室间隔厚度（IVSd）、左心室后壁厚度（LVPWT）和左心室舒张末期内径（LVEDd）。计算左心室重量（LVM）、左心室质量指数（LVMI）、左心室相对室壁厚度（RWT）：LVM=1.04×[(LVEDd+LVPWT+IVSd)3―LVEDd3]―13.6；LVMI=LVM/体表面积（BSA）；RWT=(LVPWT+IVSd)/LVEDd。

1.2.3 3D-STI技术切换成矩阵PST-25SX探头，将探头置于心尖部，在显示心尖四腔心切面后，适当调节扇角与深度，启用谐波及最佳优化模式，直至显示最佳心尖四腔图。嘱患者屏住呼吸，启动“4D”，仪器自动收集连续2个心动周期的15°×60°的窄角“蛋糕块”立体图像，形成60°×60°的宽角“金字塔”样实时全容积成像三维数据库，获取满意的左心室全容积图像。

1.3 图像分析利用Toshiba Artida彩色多普勒超声诊断仪在线对图像进行分析。将左心室全容积图像在“layout”模式下启动3D-STI，图像自动转换为左心室心尖四腔（A）、心尖两腔切面（B）及3个水平的短轴切面（基底水平C3、乳头肌水平C5、心尖水平C7），在心尖四腔及两腔切面上手动确定2个二尖瓣环点及1个心尖点，程序自动勾画出左心室内外膜曲线，然后手动调节心内膜边缘的曲线、感兴趣区的宽度及3个平面间的间距，使感兴趣区的宽度与室壁厚度一致，保证回声斑点位于心肌内，然后运行程序，仪器自动计算左心室整体纵向收缩期峰值应变（global longitudinal strain, GLS）、左心室整体圆周收缩期峰值应变（global circumferential strain, GCS）、左心室整体径向收缩期峰值应变（global radial strain, GRS）及LVEF。

1.4 统计学方法采用SPSS 16.0软件，多组间计量资料比较采用单因素方差分析，两两比较采用q检验，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 正常对照组与不同构型高血压组临床资料比较三组患者年龄、身高、体表面积、心率比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。LVN组、LVR组收缩压及舒张压较正常对照组升高，差异有统计学意义（P<0.05）；LVN组与LVR组间收缩压及舒张压比较，差异无统计学意义（P>0.05），见表1。

表1 正常对照组与不同构型高血压组患者临床资料比较

2.2 正常对照组与不同构型高血压组的常规超声心动图指标比较与正常对照组比较，LVN组和LVR组IVSd、LVPWT、RWT、LVMI升高，差异均有统计学意义（P<0.05）；与LVN组比较，LVR组IVSd、LVPWT、RWT、LVMI升高，差异均有统计学意义（P<0.05），见表2。

2.3 正常对照组与不同构型高血压组三维整体应变参数比较与正常对照组比较，LVN组GLS减低，差异有统计学意义（P<0.05），GCS、GRS无明显减低（P>0.05）；LVR组GLS、GCS、GRS均减低，差异有统计学意义（P<0.05）。与LVN组比较，LVR组GLS、GCS、GRS均减低，差异有统计学意义（P<0.05）。三组LVEF比较，

差异均无统计学意义（P>0.05），见表3、图1~3。

表2 正常对照组与不同构型高血压组超声指标比较

表3 正常对照组与不同构型高血压组三维整体应变参数比较

图1 正常对照组（A）、LVN组（B）和LVR组（C）三维纵向应变比较

图2 正常对照组（A）、LVN组（B）和LVR组（C）三维圆周应变比较

图3 正常对照组（A）、LVN组（B）和LVR组（C）三维径向应变比较

3 讨论

左心室的收缩功能是通过纵向走行和环形走行心肌交合协同作用实现的，心内膜下的右手螺旋心肌及心外膜下的左手螺旋心肌主要产生纵向的收缩功能；中层的环形走行心肌主要决定心脏短轴方向的环形运动；径向应变表示心脏短轴方向的运动，主要反映室壁收缩期的增厚程度，心脏收缩时并非简单的心肌缩短，而是心肌层相互滑行交错，心肌纤维重新排列的复杂过程。心肌功能受损与不同走向的心肌受损一致，因此，分别测量纵向、径向、圆周收缩期应变有助于更好地评价左心室整体收缩功能[3,4]。

心肌应变是反映心肌收缩性的直接客观指标[5]，STI技术建立在斑点位移基础上，无角度依赖性[6]，操作简便，重复性高，能准确地反映心肌的运动和评价心肌纵向、径向、圆周方向上的收缩功能[7]。2D-STI技术只是在二维平面内追踪斑点[8]，实际上心脏的收缩运动是三维空间内的一系列旋转、扭转、缩短和增厚所构成的复杂运动，而新近推出的3D-STI是在三维超声和斑点追踪原理的基础上发展起来的，其不受心肌运动方向限制，可以在三维容积内客观、准确地追踪心肌的运动轨迹，弥补了2D-STI局限于所扫描的平面内追踪心肌运动斑点的不足，与左心室壁的三维位移和二维应变参数相比，三维应变更能反映左心室壁心肌力的学状态，较2D-STI更能准确地评价心肌功能[9]。

本研究结果显示，左心室构型正常时，左心室整体纵向应变减低，而整体圆周应变和整体径向应变无明显减低。左心室正常构型向向心性构型发展后，左心室整体纵向应变、整体圆周应变、整体径向应变均减低。纵向应变首先减低，可能是由于在压力超负荷状态下，左心室心内膜下心肌所受应力最大，最易发生微血管功能障碍、心肌纤维化等改变，心内膜下的心肌纤维主要为纵向心肌，当心脏负荷增加时，纵向心肌最容易受到损伤，因此整体纵向应变首先减低。发生左心室心肌肥厚时，心内膜下心肌需氧量增加，血供相对不足，纵向功能受损进一步加重，故整体纵向应变首先减低。

EH患者左心室构型正常时，左心室中层心肌较少受累，其主要作用是左心室短轴圆周方向的收缩，因此左心室圆周应变无显著变化[10]。径向应变反映的是局部心肌在短轴方向上室壁增厚的程度，而室壁增厚的程度是心肌不同板层相互作用的结果，当EH患者发展为向心性重构后，左心室心内膜下心肌病变范围及程度相对较重，而且肥厚的心肌纤维重排，导致左心室径向功能下降。

LVEF作为评价左心室整体收缩功能的常用指标，受到后负荷和心率的影响，难以反映早期高血压心肌局部收缩功能的改变，而心肌应变是反映心肌收缩性的直接和客观指标，能够准确地评价局部心肌功能情况，在反映EH早期心肌收缩功能异常上敏感性更高。本研究中左心室不同构型的EH患者，常规超声均显示左心室收缩功能正常，应用3D-STI技术对其GLS、GCS、GRS进行分析，发现在构型正常时LVN组GLS峰值明显低于对照组，在向向心性构型发展后，GLS、GCS、GRS均减低，说明EH患者在左心室射血分数正常时已有收缩功能减低。

总之，3D-STI技术通过评估不同构型原发性高血压患者左心室的三维整体应变、旋转及扭转特征，可敏感地反映左心室收缩功能的改变。高血压患者早期射血分数正常时已发生收缩功能改变，为临床治疗与疗效评价提供了参考依据。本研究样本量较小，只能得出初步结论，需进一步增加样本量来验证，以便得出更准确的结论，对心脏疾病的基础研究、病情评估及疗效评价作出更大的贡献。目前三维超声心动图的时间及空间分辨力还不理想，随着技术的发展，将会研发出高分辨力的三维超声心动图仪，基于三维的斑点追踪技术能提高时间分辨力，真正达到时间与空间一致，成为临床无创、准确评价心肌功能的新方法。

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（责任编辑张春辉）

Assessment of Left Ventricular Systolic Function by Three-dimensional Speckle Tracking Imaging in Patients with Essential Hypertension

LI Chunyan ZHU Wenhui LIU Wengang

Purpose To explore the value of three-dimensional speckle tracking imaging (3D-STI) in evaluating systolic function in patients with essential hypertension of different left ventricular configurations.Materials and Methods Sixty patients with essential hypertension were divided into two subgroups based on left ventricular configuration including left ventricular normal group (LVN group, n=30) and left ventricular remodeling group (LVR group, n=30). Thirty healthy volunteers were enrolled as controls. 3D-STI was used to obtain global left ventricular longitudinal peak systolic strain (GLS), global left ventricular radial systolic peak strain (GRS), global left ventricular circumferential peak systolic strain (GCS) and left ventricular ejection fraction (LVEF) of each group. Difference of each parameter among three groups was compared.Results Compared with the control group, GLS decreased in LVN group (P<0.05), GCS and GRS showed no significant change (P>0.05). GLS, GCS and GRS of LVR group decreased (P<0.05). Compared with LVN group, GLS, GCS and GRS decreased in LVR group (P<0.05). No significant difference in LVEF was seen among three groups (P>0.05).Conclusion 3D-STI technique can sensitively reflect the change of left ventricular systolic function in patients with EH by assessing global response of left ventricle. EH patients may have systolic function change with normal LVEF. 3D-STI technique provides a reference for clinical treatment and efficacy evaluation.

Hypertension; Ventricular function, left; Echocardiography, Doppler, color; Speckle tracking imaging

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.03.012

1. 南华大学附属南华医院超声室湖南衡阳 421002

2. 中南大学湘雅三医院超声科湖南长沙410013

朱文晖

Department of Ultrasound, the Third Xiangya Hospital of Central South University, Changsha 410013, China

Address Correspondence to: ZHU Wenhui

E-mail: zhu0423@xy3yy.com

中国图书资料分类法分类号R544.1；R445.1

2012-09-10

修回日期：2013-03-05

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