实时三维超声心动图（RT3DE）评价正常比格犬右心室节段容积和收缩功能的价值

孔德红 舒先红 陈永乐 程蕾蕾 董丽莉 陈丹丹 周达新

（1复旦大学附属中山医院心超室，2心内科 上海 200032；3上海市心血管病研究所 上海 200032；4上海市影像医学研究所 上海 200032）

右心室在维持正常的体循环和肺循环中发挥着重要作用［1］，对准确快速地评价右心室容积和收缩功能具有重要的临床意义［1－3］。实时三维超声心动图 （real－time three－dimensional echocardiography，RT3DE）是近年来发展起来的新技术，其评价右心室整体容积和收缩功能的准确性已得到多项研究证实［4－5］，新近研究显示 RT3DE在对右心室节段容积和收缩功能的分析中有潜在的应用价值［6－7］。比格犬（Beagle）是国际公认的实验用犬，已有研究者使用二维超声心动图技术研究了正常犬右心室节段收缩功能特点［8－9］，然而鲜见使用 RT3DE评价正常比格犬右心室节段容积和收缩功能的报道。因此本研究的目的为使用RT3DE技术，定量分析正常比格犬右心室节段容积及收缩功能，探讨RT3DE在评价比格犬右心室节段容积及收缩功能中的应用价值。

材料和方法

实验动物 健康雄性比格犬10条，3月龄，体质量10～13kg，平均（12．0±1．1）kg。

实验方法 采用戊巴比妥30mg／kg经腹腔注射麻醉，动物自主呼吸，连接心电图，记录心率（heart rate，HR）。实验犬取左侧卧位，使用PHILIPS－iE33超声显像仪及匹配的S5探头和X3－1探头，于静息状态下行超声心动图图像采集和定量分析。

常规超声心动图图像采集及定量分析 使用S5探头（频率1～5MHz），于心尖四腔观测量舒张末期左心室长轴径（left ventricular longitudinal diameter，LVLD）及基底径（left ventricular basal diameter，LVBD）、左心室舒张末期面积（left ventricular end diastolic area，LVAd）及收缩末期面积（left ventricular end systolic area，LVAs）、左心室每搏输出量（left ventricular stroke volume，LVSV）；使用双平面法测量左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）、舒张末期（d）及收缩末期（s）右心室长轴径（right ventricular longitudinal diameter，RVLD）及中部内径 （right ventricular mid cavity diameter，RVMD）；使用面积长度法测量右心室舒张末期面积（right ventricular end diastolic area，RVAd）和收缩末期面积（right ventricular end systolic area，RVAs）。计算右心室面积变化分数（right ventricular fractional area change，FAC），计算公式为FAC＝（RVAd－RVAs）／RVAd。

右心室RT3DE图像采集及定量分析 使用X3－1探头（频率1～3MHz），于心尖四腔观得到理想的右心室图像后，启动全容积（full volume）显像方式。经连续7个心动周期采集金字塔形全容积右心室实时三维图像，从右心室长轴、短轴及流出道等平面切割并定性观察右心室内膜缘，对显示情况满意则保存该幅图像（图1），每只犬均保存3幅图像并拷贝到光盘。

图1 正常比格犬右心室RT3DE图像Fig 1 Right ventricular RT3DE image of a healthy Beagle dog

图2 右心室RT3DE图像软件分析结果报告Fig 2 Report sheet automatically generated by RT3DE analysis software

使用德国TomTec公司的TomTec 4D－RV软件对右心室实时三维图像进行定量分析。首先在软件中打开右心室三维全容积图像文件，调整图像并确定三尖瓣环中心、二尖瓣环中心及左室心尖等标志点，于右心室长轴、短轴及流出道3个平面内手工描绘舒张末期及收缩末期右心室心内膜缘轮廓。随后软件自动识别并跟踪整个心动周期内的右室心内膜缘，结合手工调节，软件能够自动生成右心室腔的动态立体图像并计算出右心室整体（global）的容积和收缩功能参数（图2），包括舒张末容积（enddiastolic volume，EDV）、收缩末容积（end－systolic volume，ESV）、每搏输出量（stoke volume，SV）和射血分数（ejection fraction，EF）。同时TomTec软件自动将右心室分为流入道（inflow）、体部（body）和流出道（outflow）3个节段［2］，其中流入道节段起自三尖瓣环延伸至心尖小梁部起始处，体部节段为心尖小梁部，流出道节段起自心尖小梁部终止处延伸至肺动脉瓣环处。软件以表格的形式储存一个心动周期内多个时间点右心室整体及3个节段的容积值，由此可以绘制右心室整体和各节段的容积－时间曲线（图3）。其中各节段容积的最大值与最小值分别表示相应的节段EDV和ESV，进一步计算获得该节段的SV（SV＝EDV－ESV）和 EF（EF＝SV／EDV）。从TomTec软件储存的数据表格中提取各节段容积达最小值时间（time to minimum systolic volume，Tmsv）及其所占心动周期的百分率（Tmsv%），从而计算右心室收缩同步性参数，包括各节段Tmsv的标准差（Tmsv－SD）及其所占心动周期的百分率（Tmsv%－SD）、各节段之间的最大差值（Tmsv－dif）及其所占心动周期的百分率（Tmsv%－dif）。

图3 正常比格犬右心室整体和3个节段的容积－时间曲线Fig 3 Regional and global volume－time curve of the right ventricle according to RT3DE data in a healthy Beagle dog

对8例正常比格犬的RT3DE图像的测量结果进行重复性检验。测试间差异（test－retest variability）以同一观察者对同一动物两幅不同RT3DE图像测量的绝对差值表示，观察者内差异以同一观察者对同一幅RT3DE图像间隔24h的两次重复测量结果的绝对差值表示。使用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）分析测试间及观察者内测量值间的一致性。

统计学分析 采用SPSS 11．5分析软件，所有计量数据用±s表示，计量数据组间比较采用独立样本t检验，多个样本均数间两两比较采用ANOVA分析，相关性分析采用Pearson相关性分析。P＜0．05为差异有统计学意义。

结 果

常规超声心动图参数分析结果 10例正常比格犬均获得满意的常规超声心动图图像，相关参数测量结果：RVLDd为（41．0±3．4）mm，RVMDd为（17．2±3．8）mm，RVAd 为（5．9±0．9）cm2，RVLDs为（33．6±2．9）mm，RVMDs为（13．4±2．2）mm，RVAs为（3．3±0．5）cm2，FAC为43．7%±2．9%，HR为（115±26）bpm，LVLD为（45．7±27．2）mm，LVBD为（29．9±5．4）mm，LVAs 为（29．8±7．7）cm2，LVAs为（10．3±4．1）cm2，LVSV 为（18．3．3±4．6）mL，LVEF为66．3%±5．9%。

右心室RT3DE整体和节段容积和收缩功能参数的比较 8例正常比格犬取得满意的右心室RT3DE图像并成功运用TomTec软件进行分析，2例正常比格犬RT3DE图像右心室内膜缘显示欠清，软件跟踪失败，未能获得完整的分析结果。

正常比格犬流入道EDV、ESV和SV均大于流出道和体部（P均＜0．05，图4），后两个节段EDV、ESV和SV的差异无统计学意义。正常比格犬右心室整体及3个节段EF、Tmsv及Tmsv%之间的差异均无统计学意义。正常比格犬右心室3个节段的Tmsv%－SD、Tmsv－SD、Tmsv%－dif及 Tmsv－dif分别为0．2%±0．2%、（1．1±1．2）ms、0．3%±0．4%及（1．9±2．1）ms（表1）。

表1 正常比格犬右心室整体及节段RT3DE参数Tab 1 Regional and global volume and systolic function of the right ventricle in healthy Beagle dogs measured by RT3DE（±s）

表1 正常比格犬右心室整体及节段RT3DE参数Tab 1 Regional and global volume and systolic function of the right ventricle in healthy Beagle dogs measured by RT3DE（±s）

vs．inflow，（1）P＜0．05．

Body Outflow Inflow Global26．6±6．51．0±2．316．6±4．662．0±5．146．2±7．6254．6±66．4

图4 正常比格犬右心室3个节段RT3DE容积相关参数比较Fig 4 Comparison of regional volume of the right ventricle measured by RT3DE in healthy Beagle dogs

右心室RT3DE参数与普通超声心动图参数的相关性分析 正常比格犬右心室整体EDV与普通超声心动图参数RVLDd、RVMDd及RVAd正相关（r＝0．518、0．442、0．310，P 均＜0．05），右心室整体ESV与普通超声心动图参数RVLDs、RVMDs及RVAs正相关（r＝0．391、0．334、0．307，P 均＜0．05）；右心室整体和节段的SV与普通超声心动图所测定的LVSV无显著相关性，但是右心室整体SV与LVSV比较结果显示以上两个参数之间的差异无统计学意义（P＝0．425）；右心室整体及流入道节段的EF与 FAC正相关（r＝0．656、0．757，P＜0．05），余节段EF与FAC之间无显著相关性。

正常比格犬右心室RT3DE参数的可重复性检验 正常比格犬右心室整体EDV、ESV、SV、EF观察者内差异分别为（3．1±2．9）mL、（1．6±1．7）mL、（1．8±1．8）mL、2．2%±2．9%，其ICC值分别为0．769、0．798、0．898、0．913；测试间差异分别为（4．7±7．7）mL、（2．4±2．3）mL、（2．4±1．6）mL、4．3%±2．8%，其ICC 值分别为 0．715、0．605、0．878、0．864。

讨 论

右心室在提供足够的肺血流灌注和维持正常的体循环静脉压中发挥着重要作用［1］，对于准确快速地评价右心室容积和收缩功能具有重要的临床意义［1－3］。RT3DE是近年来发展起来的超声心动图新技术，能够动态显示右心室立体空间内的解剖和运动。目前已有多项研究证实RT3DE能够准确评价右心室整体容积和收缩功能［4－5］，新近有研究显示RT3DE也能够成功实现对右心室节段容积和收缩功能的分析［6－7］。犬类是研究急性及慢性右心室容量及压力负荷增加状态下右心室功能损伤机制的良好模型［10－11］，而对正常犬右心室形态和功能的研究是探索病理状态下右心室变化特征的基础。已有研究者使用组织多普勒和斑点追踪显像等超声心动图技术研究了正常犬右心室节段收缩功能特点［8－9］，然而鲜见使用 RT3DE评价正常比格犬右心室节段容积及收缩功能的报道。

在本研究中我们使用RT3DE及定量分析技术评价正常比格犬右心室整体和节段容积及收缩功能，结果显示正常比格犬右心室整体EDV和ESV与普通超声心动图测定的右心室内径及面积参数之间有较好的相关性（P均＜0．05），右心室整体SV与左心室每搏输出量SV之间的差异无统计学意义（P＜0．05），右心室整体及流入道节段的EF与FAC正相关（P＜0．05），右心室RT3DE整体容积及收缩功能参数观察者内及测试间测量值有较好的一致性，提示RT3DE分析正常比格犬右心室容积和收缩功能有一定的准确性和可重复性。

对正常比格犬节段容积和收缩功能的分析结果显示，右心室流入道EDV、ESV和SV均大于流出道和体部（P均＜0．05），后两个节段EDV、ESV和SV之间的差异无统计学意义，提示流入道在右心室整体容纳功能中占主要地位。我们的研究显示右心室3个节段的EF差异无统计学意义，而Chetboul等［8］使用组织多普勒技术在64条健康犬中的研究显示正常犬右心室基底段的收缩峰值速度大于心尖段，与我们的研究结果不尽一致。由于Chetboul等研究的健康犬包括了14个品系的犬种，而本研究中均为比格犬，我们推测不同品系的实验用犬右心室节段收缩功能特点可能有所差别。Voeller等［10］使用主肺动脉绑扎方法制作犬慢性压力负荷增加模型，通过磁共振和核素显像技术测定右室游离壁分为三节段的圆周应变，结果显示重度后负荷增加时右心室中间段的前壁、下壁和室间隔及基底段的前壁应变峰值下降，提示后负荷增加可能导致右心室节段性收缩功能改变。我们对生理状态下比格犬右心室节段容积和收缩功能的研究可能为进一步探讨病理状态下右心室结构和功能的变化特点提供基础信息。

我们还使用RT3DE技术分析了正常比格犬右心室收缩同步性，发现正常比格犬右心室3个节段EF、Tmsv及Tmsv%之间的差异均无统计学意义，右心室收缩同步性参数 Tmsv%－SD、Tmsv－SD、Tmsv%－dif及Tmsv－dif值分别为0．2%±0．2%、（1．1±1．2）ms、0．3%±0．4%及（1．9±2）ms，提示正常比格犬右心室节段收缩有较高的同步性。既往研究也显示生理状态下犬右心室收缩同步性较高，Griffiths等［9］使用组织多普勒和斑点追踪技术研究了10只健康犬，结果显示犬心室内同步性较高，与人相似。Lin等［11］研究显示左心室心肌收缩同步性与局部蛋白表达水平有一定关系，然而右心室同步性的生理机制尚有待进一步研究。我们的研究结果显示RT3DE技术可能为右心室收缩同步性机制的动物实验研究提供有力的辅助检查手段。

RT3DE作为一项新技术尚存在一定的局限性，其成像角度有限，对透声条件要求较高，相关定量分析软件的操作性能有待完善。本研究未使用磁共振技术测定右心室形态和功能作为参考标准，且研究样本量较小，以上不足之处我们将在后续研究中加以改进。

综上所述，本研究结果显示正常比格犬右心室节段容积具有不同的特点，右心室收缩具有较高的同步性，RT3DE技术在评价正常比格犬右心室节段容积及收缩功能中可能具有潜在的应用价值。

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