速度向量成像技术对扩张型心肌病左室扭转及解旋运动的评价作用观察

张晓娟，高素杰，智光

速度向量成像技术对扩张型心肌病左室扭转及解旋运动的评价作用观察

张晓娟，高素杰，智光

目的评价扩张型心肌病(DCM)患者的左室扭转及解旋特征。方法选取DCM患者19例，其中男17例，女2例，年龄50.5±17.5(18～82)岁；健康对照组21例，其中男16例，女5例，年龄49.1±16.9(18～80)岁。留取心底部、心尖部短轴切面二维灰阶图像，应用速度向量成像技术获得左室各节段及整体的旋转角度及旋转速度，计算左心室扭转角度、扭转速度、解旋速度和解旋率。结果DCM患者左室心底部及心尖部心肌旋转角度、旋转速度随心动周期变化曲线明显紊乱；与对照组比较，DCM患者收缩期左心室心底部和心尖部旋转角度、旋转速度均显著降低，DCM患者左室整体扭转角度为(6.5±1.8)°，扭转速度为(67.8±15.6)°/s，显著低于对照组(P<0.01)；DCM患者左室解旋率及解旋速度亦显著低于对照组(P<0.01)。结论DCM患者左室整体扭转角度、扭转速度显著减小，左室解旋速度显著降低，并且左室解旋率受前负荷的影响。

超声心动描记术；速度向量成像；扭转；解旋；心肌病，扩张型

速度向量成像技术(velocity vector imaging，VVI)是研究心肌力学、分析局部心功能的新技术[1-2]，该技术打破了通过测量组织位置变化评价心肌运动的限制。所有的测量能够在传统二维图像的基础上进行，不受多普勒角度依赖的限制。VVI采用多种跟踪技术确定心脏运动，比单一应用一种方法如斑点追踪技术更可靠，具有较高的时间与空间分辨率[3]。本研究旨在应用VVI技术测量扩张型心肌病患者左室扭转及解旋运动，分析病理状态下左室扭转及解旋运动的特征。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取解放军总医院2008年1月－2009年4月门诊及住院扩张型心肌病患者19例，其中男17例，女2例，年龄18～82岁(50.5±17.5岁)。经询问病史、体格检查、胸部X线检查、彩色多普勒超声心动图和实验室检查，除外冠心病、高血压、心肌炎、风心病、先心病、糖尿病等。全部病例符合WHO1995年及中华心血管病学会1995年扩张型心肌病诊断标准。对照组21例，为2008年6月－2009年4月解放军总医院的健康体检者，其中男16例，女5例，年龄18～80岁(49.1±16.9岁)，既往无心脏病史，体检心肺未见异常，心电图正常，超声心动图检查未见异常。

1.2 仪器 采用SIEMENS公司Sequoia512超声诊断仪，4V1c探头，探头频率2.00～4.25MHz，系统内置VVI技术。

1.3 方法

1.3.1 超声检查 受检者左侧卧位，同步记录心电图。行多普勒检查时，用脉冲多普勒成像模式于二尖瓣尖处测量二尖瓣瓣口E峰、A峰，测量E峰减速时间(DcT)，后启用组织多普勒模式(tissue doppler imaging，TDI)于室间隔二尖瓣基底段测量等容舒张时间(isovolumic relaxation time，IVRT)、E'值。

1.3.2 左室扭转及解旋运动特征的分析 启动速度向量成像(VVI)模式。在VVI条件下，以声学模式3 acoustic+3 beat状态取心底部、心尖部短轴切面，心尖四腔、心尖两腔和心尖左心长轴切面的动态图像，在短轴切面动态图上手动勾画左室内膜边界，按前间隔、前壁、侧壁、后壁、下壁及后间隔节段顺序选取9～12个点，然后系统自动对选取的心肌进行跟踪分析，系统将左室分为6个节段，追踪完成后自动显示左室各节段及整体的旋转角度及旋转速度随心动周期的变化。旋转角度及旋转速度于收缩期测量最大值，每个切面勾画3次，取平均值。心脏旋转方向规定：从心尖向心底部观察逆时针旋转为正方向，反之为负方向，左室收缩期心底与心尖共同构成心肌的正向扭转，舒张期心底与心尖共同构成心肌的负向扭转，即心肌的解旋。左心室扭转角度、扭转速度、解旋速度分别等于心底部与心尖部旋转角度、速度及解旋速度绝对值之和，计算扭转角度峰值(Ptw)、扭转速度峰值(PTV)、收缩末期左室扭转角度(主动脉关闭时左室扭转角度，AVCtw)、等容舒张末期左室扭转角度(二尖瓣开放时左室扭转角度，MVOtw)、解旋率(untwR)、解旋速度峰值(PUV)。左室解旋程度即解旋率用收缩末期左室扭转角度百分比表示：UntwR={[AVCtw-TWt]/AVCtw×100}/IVRT，TWt为舒张期持续时间段任意时间点上的扭转，考虑到不同个体间心IVRT间期的差异，将解旋率标化为：untwR={[AVCtw-MVOtw]/AVCtw×100}/IVRT。

1.4 统计学处理 采用SPSS 13.0统计软件进行分析。计量资料以表示，两组间比较采用成组设计t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 常规超声心动图测量结果 与对照组比较，DCM组LVDd值增大(P＜0.01)，EF值减小(P＜0.01)，差异有统计学意义，依据二尖瓣口血流多普勒超声E/A值将扩张型心肌病患者分为E/A>2与E/A<2两个亚组，这两组间EF差异也具有统计学意义(P＜0.05)。与对照组比较，DCM组的E/A<2亚组的等容舒张时间略延长，但差异无统计学意义，E/A>2亚组的等容舒张时间明显缩短，与对照组及E/A<2亚组的差异均有统计学意义(P＜0.01)；二尖瓣口E峰在E/A>2组中较对照组及E/A<2组明显增高(P＜0.05)，A峰在E/ A>2组中较对照组及E/A<2组明显减低(P＜0.01)；与对照组比较，E/A值在E/A>2组中显著增高，与对照组及E/A<2组比较差异有统计学意义(P＜0.01)，在E/A<2组中略减低，与对照组比较差异无统计学意义；E峰减速时间在DCM两个亚组中均明显减低，E/A>2组较E/A<2组进一步减低，差异均具有统计学意义(P<0.01，表1)。

2.2 扩张型心肌病患者左心室扭转及解旋运动的特征 DCM患者左室心底部与心尖部心肌旋转角度、旋转速度随心动周期变化的曲线明显紊乱。左室心肌旋转运动心底部主要表现为顺时针方向旋转，心尖部主要表现为逆时针方向旋转，因此左室整体心肌扭转运动从心尖方向看主要表现为逆时针方向扭转。在个别病例中发现心底与心尖旋转方向相同。与对照组比较，DCM患者收缩期左心室心底部和心尖部旋转角度、旋转速度均显著降低，左室整体扭转角度和速度分别为(6.49±1.82)°、(67.84±15.60)°/s，较对照组显著减低(P<0.01)；左室舒张末及收缩末扭转角度DCM患者较对照组显著减低(P<0.01)，左室舒张末及收缩末时间在DCM-E/A<2组较对照组及DCM-E/A>2组显著缩短(P<0.01)；DCM患者左室解旋率及解旋速度较对照组亦显著减低(P<0.01，表2)。

3 讨 论

心脏超声已广泛应用于临床评价心脏的舒张及收缩功能。近年来一些新的方法及指标在评价左室功能方面取得了较好的效果，如左房应变、左室舒张期应变率和左室解旋率用于评价左室舒张功能，左室扭转用于评价左室收缩功能[4-7]。本研究即采用VVI测量左室扭转及解旋来评价扩张型心肌病患者左室功能受损的特征[8]。

表1 正常人与扩张型心肌病患者常规超声心动图结果(±s)Tab.1 The routine echocardiography results of healthy subjects and DCM patients (±s)

表1 正常人与扩张型心肌病患者常规超声心动图结果(±s)Tab.1 The routine echocardiography results of healthy subjects and DCM patients (±s)

DCM. Dilated cardiomyopathy; LVDd. Left ventricular end-diastolic diameter; LVEF. Left ventricular ejection fraction; IVRT. Isovolumic relaxation time; DcT. Deceleration time. (1)P<0.05 compared with normal group; (2)P<0.05 compared with E/A<2 group; (3)P<0.01 compared with normal group; (4)P<0.01 compared with E/A<2 group

Item Normal group (n=21) DCM group F Pvalue E/A<2 (n=11) E/A>2 (n=8) Age (year) 49.05±16.94 54.00±16.98 45.75±18.23 1.02 0.32 LVDd (mm) 46.000±4.436 68.90±5.14(3) 68±4.53(3) 113.76 0.01 LVEF (%) 63.1±4.84 34.27±5.04(1) 29.62±4.06(1)(2) 205.92 0.05 IVRT (ms) 107.5±22.05 116.6±22.24 67.87±15.61(3)(4) 13.90 0.01 E peak (m/s) 0.79±0.19 0.72±0.25 1.03±0.15(1)(2) 5.21 0.05 A peak (m/s) 0.70±0.21 0.72±0.28 0.44±0.10(3)(4) 5.09 0.01 E/A 1.26±0.52 1.04±0.57 2.38±0.50(3)(4) 16.87 0.01 DcT(ms) 205.45±38.06 149.36±31.17(3) 101.62±28.54(3)(4) 28.12 0.01

表2 扩张型心肌病患者与正常人左室扭转及解旋变量(±s)Tab. 2 The variable of LV torsion and untwist in healthy subjects and DCM patients (±s)

表2 扩张型心肌病患者与正常人左室扭转及解旋变量(±s)Tab. 2 The variable of LV torsion and untwist in healthy subjects and DCM patients (±s)

Ptw. Peak of twisting; AVCtw. Twisting of aortic valve closure; MVOtw. Twisting of mitral valve opening; untwR. Untwisting rate; PTV. Peak of twisting velocity; PUV. Peak of untwisting velocity. (1)P<0.01 compared with normal group; (2)P<0.01 compared with E/A<2 group

Item Normal group (n=21) DCM group F Pvalue E/A<2(A) (n=8) E/A>2(B) (n=11) Ptw (°) 18.82±4.27 5.325±0.934(1) 7.07±1.60(1) 72.79 0.01 AVCtw (°) 15.97±3.84 3.99±1.30(1) 5.48±1.57(1) 68.87 0.01 Time at AVC (ms) 354.2±27.85 307.00±31.49(1) 370.63±43.05(2) 8.86 0.01 MVOtw (°) 10.03±2.67 3.23±1.05(1) 4.66±1.12(1) 34.32 0.01 Time at MVO 464.2±42.35 374.87±32.98(1) 482.27±33.85(2) 20.51 0.01 UntwR (%) 0.42±0.11 0.29±0.07(1) 0.63±0.35(1)(2) 5.09 0.01 PTV(°/S) 154.54±31.86 51.75±7.79(1) 74.63±21.60(1) 59.47 0.01 PUV(°/S) 174.33±39.69 62.81±6.198(1) 71.73±19.29(1) 58.84 0.01

正常人的心脏呈椭圆状，扩张型心肌病患者心脏明显扩大呈球形，左室心肌发生重构。正常心脏收缩和舒张整体运动协调，心脏降段和升段中的斜行纤维走行方向相反，心尖环处降段和升段纤维交叉角度达90°，能够使心肌纤维缩短和伸长达到最大，当其收缩时可以使心室发生强有力的旋转和解旋运动，从而有效地射出血液和抽吸血液。在扩张型心肌病患者，心肌纤维由斜行纤维方向变为水平，降段和升段中相互交叉的心肌纤维之间的交叉角度变小，心尖部变宽大，这些形态学的改变导致心室射血的旋转运动减弱，15%的纤维收缩只能产生30%的射血分数，心肌扭转功能的减弱，致使其扭转过程中存储的弹性势能也大大减低，从而使舒张期抽吸血液的解旋运动也减弱[8]。

本研究常规超声结果提示：扩张型心肌病患者左室内径显著扩大，为68.90±5.14mm，射血分数明显减低，为34.27%±5.04%，与对照组比较差异均有统计学意义(P<0.01)；左室扭转运动的研究结果也显示扩张型心肌病患者左室扭转角度及扭转速度较对照组显著减低，这种减低不仅体现在左室最大扭转角度减低，二尖瓣开放、主动脉关闭的时间在舒张功能重度减低时也延长，在等容舒张末左室扭转角度、收缩末左室扭转角度较对照组也显著减低，提示左室整体扭转运动明显受损，与传统的左室射血分数改变趋势是一致的，而且扭转运动紊乱，与VVI分析运动曲线紊乱相符，从而从机械力学上阐述了左室收缩功能受损的可能原因。

解旋率是反映左室舒张期解旋速度的一个新指标，因其评价的是等容舒张期内的左室功能变化，早于血流和组织运动的开始，被认为比传统的E峰、A峰及EPA指标更敏感[9]。目前关于扩张型心肌病解旋率的研究报道较少。本研究发现扩心病患者左室解旋率与舒张功能受损的程度有关，受左室等容舒张时间的影响较大，当左室舒张功能轻中度受损时，等容舒张时间略延长，左室解旋率显著减低，但当左室舒张功能重度受损时，左室等容舒张时间显著缩短，左室解旋率反而增高，因为左室解旋率的计算公式为Untwisting rate=[(AVCtw－MVOtw)/AVCtw]×100)/IVRT，其中AVCtw为收缩末最大扭转角度，MVOtw为二尖瓣开放时的扭转角度，IVRT为等容舒张时间，所以等容舒张时间的变化对解旋率有显著影响，因为在舒张功能重度减低的情况下左室等容舒张时间显著缩短，所以解旋率不是显著减低，反而是增加。等容舒张时间与左室功能受损程度有关，舒张功能轻中度受损时，与对照组比较等容舒张时间稍延长，但未见统计学差异，但当舒张功能重度减低时，等容舒张时间则显著缩短，因左室解旋率与等容舒张时间密切相关，所以舒张功能重度受损时对左室解旋率会产生一定的影响。

总之，扩张型心肌病患者左室旋转角度、速度和左室整体扭转角度、扭转速度显著减小，是从机械力学上解释扩张型心肌病患者整体收缩功能减低的机制之一；扩张型心肌病患者左室解旋速度较正常显著减低，左室解旋率受左室等容舒张时间的影响，当左室等容舒张时间延长、解旋率减少时，提示左室舒张功能轻中度受损；当左室等容舒张时间显著缩短、解旋率增加时，提示左室舒张功能重度减低，表明解旋率是一个可以较好地评价左室舒张功能的指标。

[1]Tian RX, Chen X, Wang C,et al. Assessment of left ventricular global and regional longitudinal function in fetus using velocity vector imaging[J]. Med J Chin PLA, 2013, 38(9): 760-763.[田瑞霞, 陈训, 王璨, 等. 应用速度向量成像技术评价胎儿左室纵向整体和节段功能[J]. 解放军医学杂志, 2013, 38(9): 760-763.]

[2]Wang LY, Xie MX, Ouyang SH,et al. Determination of left ventricular biomechanical parameters by using velocity vector imaging technology and its application in assessing coronary artery stenosis in coronary artery disease[J]. J Jilin Univ (Med Ed), 2014, 40(6): 1297-1302.[王良玉, 谢明星, 欧阳斯华, 等.速度向量成像技术对冠心病左心室生物力学参数的检测及其在冠状动脉狭窄评估中的应用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2014, 40(6): 1297-1302.]

[3]Wang L, Gao DM, Song J,et al. Determination of left ventricular short-axis views torsion in patients with heart failure by speckle tracking imaging and its clinical significance[J]. J Jilin Univ (Med Ed), 2011, 37(1): 159-162.[王丽, 高东梅, 宋军, 等. 斑点追踪成像技术对慢性心力衰竭患者左心室扭转运动角度的测量及其临床意义[J]. 吉林大学学报(医学版), 2011, 37(1): 159-162.]

[4]Maragiannis D, Nagueh SF. Echocardiographic evaluation of left ventricular diastolic function: an update[J]. Curr Cardiol Rep, 2015, 17(2): 561-568.

[5]Zhou W, Benharash P, Ho J,et al. Left ventricular twist and untwist rate provide reliable measures of ventricular function in myocardial ischemia and a wide range of hemodynamic states[J]. Physiol Rep, 2013, 1(5): e00110.

[6]Xie M, Zhang W, Cheng TO,et al. Left ventricular torsion abnormalities in patients after the arterial switch operation for transposition of the great arteries with intact ventricular septum[J]. Int J Cardiol, 2013, 168(5): 4631-4637.

[7]Lester SJ, Tajik AJ, Nishimura RA,et al. Unlocking the mysteries of diastolic function: deciphering the Rosetta Stone 10 years later[J]. J Am Coll Cardiol, 2008, 51(7): 679-689.

[8]Tian RX, Chen X, Wang C,et al. Assessment of left ventricular global and regional longitudinal function in fetus using velocity vector imaging[J]. Med J Chin PLA, 2013, 38(9): 760-763. [田瑞霞, 陈训, 王璨, 等. 应用速度向量成像技术评价胎儿左室纵向整体和节段功能[J]. 解放军医学杂志, 2013, 38(9): 760-763.]

[9]Buckberg GD, Coghlan HC, Hoffman JI,et al. The structure and function of the helical heart and its buttress wrapping. VII. Critical importance of septum for right ventricular function[J]. Semin Thorac Cardiovasc Surg, 2001, 13(4): 402-416.

Assessment of left ventricular torsion and untwisting in patients suffering from dilated cardiomyopathy by velocity vector imaging

ZHANG Xiao-juan1, GAO Su-jie2, ZHI Guang31Pediatric Intensive Care Unit, Bayi Children's Hospital Affiliated to the General Hospital of Beijing Command, Beijing 100070, China
2Department of Cardiac Function, Bohai Hospital, General Hospital of LiaoHe Oilfield, Panjin, Liaoning 124120, China
3Department of Cardiology, General Hospital of PLA, Beijing 100853, China
*< class="emphasis_italic">Corresponding author, E-mail: 13910994856@163.com

, E-mail: 13910994856@163.com

ObjectiveTo evaluate the characteristics of left ventricular twisting (LVtw) and untwisting (LVuntw) in patients with dilated cardiomyopathy (DCM).MethodsNineteen DCM patients (aged 18-82 years, mean 50.52±17.52 years, 2 females) and 21 normal controls (aged 18-80 years, mean 49.05±16.94 years, 5 females) were enrolled in present study. Basal and apical short axis view of two-dimensional images of left ventricle were obtained to analyze LV rotation, and the LV rotation velocity was detected by velocity vector imaging (VVI). LVtw, LVtw velocity, untwisting velocity and untwisting rate (untwR) were calculated.ResultsThe rotated degree and velocity of the basal and apical parts of LV myocardium were irregularly changed along with the cardiac cycle in the DCM group. The rotation degree and rotation velocity at the basal and apex axis decreased in DCM group compared with that in normal group, while the peak of twisting (Ptw) [(6.49±1.82)°] and the peak of twisting velocity (PTV) [(67.84±15.60)°/s] decreased significantly in DCM group. The untwR and peak of untwisting velocity (PUV) were also decreased significantly in DCM patients.ConclusionThe Ptw, PTV and PUV decrease significantly, and the LV untwR, impacted by the preload, is also decreased significantly in DCM patients.

echocardiography; velocity vector imaging; torsion; untwist; cardiomyopathy, dilated

R542.2

A

0577-7402(2015)09-0750-04

10.11855/j.issn.0577-7402.2015.09.13

2014-10-08：

2015-07-28)

(责任编辑：张小利，沈宁)

张晓娟，医学博士，主治医师。主要从事儿童先天性心脏病术后心肺功能监护方面的研究

100070 北京 北京军区总医院附属八一儿童医院儿童外科重症监护病房(张晓娟)；124120 辽宁盘锦 辽河油田第二职工医院功能科(高素杰)；100853 北京 解放军总医院心内科(智光)

智光，E-mail：13910994856@163.com