实时三维超声心动图及斑点追踪技术评价原发性肺动脉高压患者右心功能的研究

张拓伟，李成祥

(1.西安市中医医院心血管病科，陕西 西安 710021；2.第四军医大学西京医院心内科，陕西 西安 710033)

实时三维超声心动图及斑点追踪技术评价原发性肺动脉高压患者右心功能的研究

张拓伟1，李成祥2

(1.西安市中医医院心血管病科，陕西 西安 710021；2.第四军医大学西京医院心内科，陕西 西安 710033)

目的 探讨三维超声心动图及斑点追踪技术评价原发性肺动脉高压患者右心功能的价值。方法 选取2013年10月至2014年6月在西安市中医医院确诊的60例原发性肺动脉高压患者，根据肺动脉收缩压(PASP)的高低分为轻度(PASP=35～50 mmHg)、中度(PASP=50～70 mmHg)和重度组(PASP≥70 mmHg)组，每组20例。另纳入20例年龄、性别匹配的健康人作为正常对照组。所有患者均行实时三维超声心动图检查。采集心尖四腔切面的二维及三维图像，连续采集三个心动周期。根据二维图像采用斑点追踪技术分析右室游离壁三尖瓣环收缩期峰值位移(T1)、室间隔三尖瓣环收缩期峰值位移(T2)、三尖瓣环连线中点收缩期峰值位移(Tm)和右室纵向缩短率(Tm%)。由三维图像分析右室舒张末期容积(RVEDV)、右室收缩末期容积(RVESV)、右室每搏输出量(RVSV)、右室射血分数(RVEF)等参数。结果 肺动脉高压各组RVEDV和RVESV均高于正常组，而RVSV和RVEF均低于正常组，且均随病情严重程度呈逐渐恶化，组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05)。肺动脉高压各组的T1、T2、Tm和Tm%均低于正常组，且均表现为随病情加重而逐渐下降的趋势，组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05)。T1、T2、Tm和Tm%等三尖瓣环位移参数与RVEF呈明显正相关，相关系数分别为0.69、0.73、0.76和0.88(P＜0.01)。结论 实时三维超声心动图联合斑点追踪成像技术能有效评价原发性肺动脉高压患者右心室整体和局部的收缩舒张功能。

实时三维超声心动图；斑点追踪显像；原发性肺动脉高压；三尖瓣环位移；右心室功能

右心功能及右心容量变化的评价在心血管及呼吸系统疾病的治疗及预后评估中起着非常重要的作用，它能为肺动脉高压等多种心肺系统疾病的诊疗提供重要信息。但目前对右心功能的评价手段非常局限。右心导管检查是目前多用的检查方法，其诊断精度高，干扰因素少，是心功能检查的金标准，但因其有创、操作复杂，且不能对右室壁的机械收缩和舒张运动进行分析，不能长期动态监测等，导致其不便于临床广泛推广应用。而传统的二维超声心动图、MRI等技术虽然可以对右心功能进行测定，但是由于右心室复杂的几何结构、对后负荷影响的敏感性以及与左心室之间的相互作用关系等原因，造成对右心功能评价的准确性和实用性欠佳[1-2]。因此，寻找一种行之有效的无创性、准确性、易操作的评价右心系统功能的方法是非常有必要的。

实时三维超声心动图技术是近年来心脏超声领域的一项新生技术，能够显示心腔的三维立体结构，准确地反映右心系统容量和功能的变化，特别是对形态不规则的心腔测量较二维超声具有明显优势。斑点追踪技术通过追踪瓣环相对于心室尖部的运动，获得瓣环位移参数，并以此评价心室功能[3]；不仅可以了解心肌整体的收缩与舒张功能，还能获知局部心肌的复杂变形及功能的相关信息[4-5]。

因此，本研究将实时三维超声心动图和斑点追踪技术联用，对原发性肺动脉高压患者右室功能进行评价，以期为临床推广应用该技术评价心肺系统疾病患者右心室整体及局部收缩与舒张功能提供佐证。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2013年10月至2014年6月在我院心血管病科确诊的原发性肺动脉高压患者60例。按照2010年美国超声心动图学会(ASE)指南[1]中推荐的方法推算肺动脉收缩压(PASP)，即PASP=三尖瓣反流峰值压差+右房压；右房压从下腔静脉内径及吸气相塌陷程度估测。依据PASP的高低将患者分为三组，轻度组20例(PASP=35～50 mmHg)(1 mmHg=0.133 kPa)，其中男性12例，女性8例；年龄21～73岁，平均(54.4± 16.7)岁。中度组20例(PASP=50～70 mmHg)，其中男性10例，女性10例；年龄25～75岁，平均(58.2±19.0)岁。重度组20例(PASP≥70 mmHg)，其中男性13例，女性7例；年龄22～69岁，平均(56.3±17.8)岁。同时，纳入20例年龄、性别匹配，且无心肺疾病、无肺动脉高压的健康人作为正常对照组。所有受检者入组前均被详细告知检查的步骤、检查方法的优缺点等信息，并签署知情同意书。

1.2 纳入标准 PASP≥30 mmHg，左心室收缩功能＞50%，心电图显示为窦性心律者。

1.3 排除标准 排除肺动脉狭窄、右心室流出道梗阻、三尖瓣器质病变、右心室心肌病、右心室心肌梗死、右心室安置起搏器、凝血障碍及因肺内大量气体影响显像效果，无法准确测量右心室容积的患者。

1.4 研究方法

1.4.1 实时三维超声心动图图像采集 所有患者均给予实时三维超声心动图的检查。采用Philips IE33彩色超声诊断仪进行检查，包括S5-1二维超声探头和X3-1实时三维心脏超声探头；频率分别为1～3 MHz，帧频50～70帧/s；1～3 MHz，帧频大于60帧/s。(1)常规指标采集：患者采取左侧卧位，在平静呼吸状态下进行测量。常规方法连接肢体导联心电图，采用S5-1二维超声探头扫描，采集超声切面和心尖四腔切面各三个心动周期。(2)三维图像采集：患者采取左侧卧位，常规方法连接肢体导联心电图。经肘静脉注射Sonovue造影剂2 mL，扫查心脏切面，掌握注射Sonovue造影剂后最佳显像时间窗，将X3-1矩阵探头置于患者的心尖部进行扫描，获得满意的心尖四腔切面后，调整增益，使成像清晰，此时患者屏住呼吸，启动全容积成像模式，使右心室在取样框内完整成像，连续采集三个心动周期的图像。

1.4.2 数据分析 根据二维图像，采用斑点追踪技术于三尖瓣环右心室游离壁处、室间隔处及右室心尖处标记取样点，半自动法追踪三尖瓣环两个点相对于心尖部的运动，并分别计算出右心室游离壁三尖瓣环收缩期峰值位移(T1)、室间隔瓣环收缩期峰值位移(T2)、三尖瓣环连线中点收缩期峰值位移(Tm)和右室纵向缩短率(Tm%)。根据全容积图像，分别于舒张末期和收缩末期手动描记心室心内膜面，计算右室舒张末期容积(RVEDV)、右室收缩末期容积(RVESV)、右室每搏量(RVSV)、右室射血分数(RVEF)等参数。以上参数均测量三次，取均值进行比较。

1.5 统计学方法 应用SPSS17.0统计软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差(±s)表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用t检验，采用Person相关检验进行相关性分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 各组受检者三维超声心动图各测量参数比较 正常组RVEDV和RVESV最低，轻度、中度和重度肺动脉高压组RVEDV和RVESV均高于正常组，且随病情加重呈逐渐升高趋势，组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05)。正常组RVSV与轻度组差异无统计学意义，但明显高于中度组和重度组，组间比较差异有统计学意义(P＜0.05)。正常组RVEF最高，轻度组和中度组次之，重度组最低，组间比较差异有统计学意义(P＜0.05)，见表1。

表1 各组受检者三维超声心动图各参数比较(±s)

表1 各组受检者三维超声心动图各参数比较(±s)

注：与正常组比较，aP＜0.05，bP＜0.01；与轻度组比较，bP＜0.05，dP＜0.01；与中度组比较，eP＜0.05，fP＜0.01。

组别正常组轻度组中度组重度组F值P值例数20 20 20 20 RVEDV(mL) 96.37±22.18 97.62±29.23 112.89±30.32bd131.31±37.11bdf4.061 0.000 RVESV(mL) 49.32±5.69 48.66±7.19 64.10±7.59bd80.45±8.96bdf4.573 0.000 RVSV(mL) 45.03±3.67 43.22±3.71 38.65±4.03a#30.92±4.72bdf3.779 0.001 RVEF(%) 46.73±10.38 44.27±8.14 34.23±10.16bd23.54±7.46bdf8.352 0.000

2.2 各组受检者三尖瓣环位移参数比较 正常组T1最高，轻度、中度和重度肺动脉高压组T1均低于正常组，随病情严重程度呈逐渐降低趋势，组间比较差异有统计学意义(P＜0.05)。肺动脉高压各组的其他指标如T2、Tm和Tm%也均低于正常组，且均表现为随病情加重而逐渐下降的趋势，组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05)，见表2。

表2 各组受检者三尖瓣环位移参数比较(±s)

表2 各组受检者三尖瓣环位移参数比较(±s)

注：与正常组比较，aP＜0.05，bP＜0.01；与轻度组比较，#P＜0.05，dP＜0.01；与中度组比较，eP＜0.05，fP＜0.01。

组别 例数T1(mm)T2(mm)Tm(mm)Tm(%)正常组轻度组中度组重度组F值P值20 20 20 20 21.56±3.13 19.46±2.48 14.14±1.96bd10.59±2.71bdf4.687 0.000 13.21±1.93 12.03±2.20 10.15±1.67a#7.74±2.35bdf2.532 0.001 17.73±2.85 16.15±3.01 12.58±2.24bd7.87±2.29bdf5.641 0.000 21.64±3.63 19.12±2.69 13.86±2.22bd9.96±1.61bdf5.795 0.000

2.3 三尖瓣环位移参数与RVEF的相关性 Person分析结果显示，T1、T2、Tm和Tm%等三尖瓣环位移参数与RVEF相关性良好，均为显著正相关(P＜0.01)，相关系数分别为0.69、0.73、0.76和0.88。

3 讨 论

近年来，右心功能对晚期右心衰竭、肺动脉血栓、肺动脉高压以及先天性心脏病等疾病的临床评价和预测意义逐渐突显[3-5]。右心功能及右心容量变化的检查在心血管及呼吸系统疾病的病情监测、治疗效果及预后评估等方面都具有重要的临床意义。

由于右心室位置特殊且解剖结构复杂，其功能检测的手段非常局限。右心导管检查是评价右心功能的金标准，但其具有只能对血流动力学参数进行估测、不能对右室壁的机械收缩和舒张运动进行分析，无法进行长时间连续监测，且为介入性操作，临床应用时有一定禁忌证及危险性，对操作人员要求高等局限；限制了其在临床的广泛应用[1-2]。实时三维超声心动图是近年来心脏超声技术发展的一个里程碑。三维超声方法能对心腔的解剖学形态进行更为真实的体现和估测，使得对心脏疾患的诊断精确性得到进一步提高。借助三维探头发出的矩阵超声束，在进行二维图像采集的同时可获得三维动态超声图像。由于不受心室几何形态限制，不依靠形态学假设来估测心室容积，而是根据实际形状进行心室容积计算，继而得出各项心功能参数，因而即使在心腔变形等病理状态下也能获得准确结果[6]。三维超声心动图较传统二维超声技术具有明显优势，是无创测量右心室容积、评价右心室功能的理想方法。研究显示，实时三维超声心动图不但能够很好的评价左心容量及功能变化，也能够比较准确的反映右心系统容量和功能的变化。一项关于成人右心室容积的大型研究结果显示，使用三维超声心动图测量右室容积和射血分数，其结果与MRI结果具有良好的相关性[7]。Lang等[8]也证实三维超声心动图所测的右心室容积与MRI的测定值及模型实际值相关性良好。本研究结果显示肺动脉高压患者右心室舒张末期容积(RVEDV)和右心室收缩末期容积(RVESV)随病情严重程度而升高；而右心室每搏量(RVSV)和右心室射血分数(RVEF)随病情严重程度而降低，提示患者随病情加重，右心室的压力负荷加大，右心室的收缩舒张功能逐渐减退。

仅通过计算容积和估计射血分数评估右心室功能并不够理想，整体和节段性的室壁运动分析对临床也具有重要意义。心肌发生舒缩运动时会发生多种方向上的应变和扭转。右心室以纵行的浅层螺旋状肌为主，纵向运动对维持右室收缩功能最为重要[9]。T1、T2、Tm和Tm%等参数是右心室长轴方向功能的体现，因此可用三尖瓣环收缩期向心尖方向的位移评估右心室的收缩功能。斑点追踪技术是一个较新的技术，通过高帧频的二维超声图像中辨认并自动追踪心动周期内声学斑点的运动轨迹，获得心肌的运动信息，没有角度依赖性，能获得包括纵向、径向、旋转等多方向的心肌组织运动参数，充分反映心肌在各个角度的运动速度、应变和心室扭转变形情况。斑点追踪技术不仅能对整体心肌的收缩和舒张功能进行定量评价，还能对心肌各节段的运动速度、位移和形变评价等进行评估，对深入了解心脏机械运动的机制有较高的应用价值[4-5]。通过对左右心室收缩功能进行评价，发现应变成像受心肌被动运动影响较小；因此斑点追踪技术更适宜对局部室壁缺血和运动不协调进行定位诊断[10]。斑点追踪技术在早期就可发现大动脉转位患者右室局部及整体功能的减低。患者接受心房转位术后，其右室纵向应变、应变率与右室等容收缩期心肌加速度呈正相关，而与右室心肌工作指数呈负相关[11]；右室纵向应变率和右室射血分数也存在正相关性。本研究发现肺动脉高压患者右室T1、T2、Tm和Tm%均较正常值低，且随病情严重程度呈逐渐降低趋势。说明肺动脉高压患者基底向心尖的运动减弱，右心收缩功能受损。而肺动脉高压患者右室三尖瓣环位移各参数均与右室射血分数(RVEF)呈正相关，说明利用斑点追踪成像技术测量三尖瓣环位移能够反映右室收缩功能。

临床超声显像过程中，因受患者肥胖、肺气肿、胸廓畸形等因素影响，心内膜面往往显示欠佳，导致整体功能评价比较困难。本研究选用超声造影剂Sonovue，其经外周静脉注射后快速到达心腔，可清楚显示收缩期和舒张期的心内膜缘，有助于心腔显影，且信号强度高，基本可以消除来自组织信号的干扰[12-13]。

综上所述，实时三维超声心动图联合斑点追踪成像技术对评价原发性肺动脉高压患者右心室整体和局部收缩舒张功能方面具有独特的优势，其具有准确、灵敏、方便、易于操作等特点。临床应用中通过选用适宜的超声造影剂，可以避免患者自身因素对影像质量的影响，使之在心肺系统疾病的鉴别诊断中发挥更大的作用。

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Assessment of right ventricular systolic function in patients with pulmonary hypertension using real-timethree-dimensional echocardiography combined with speckle tracking imaging technology.

ZHANG Tuo-wei1,LI Cheng-xiang2.1.Department of Cardiovascular Diseases,Xi'an Hospital of Traditional Chinese Medicine,Xi'an 710021, Shaanxi,CHINA;2.Department of Cardiology,Xijing Hospital,the Fourth Military Medical University,Xi'an 710033, Shaanxi,CHINA

Objective To explore the value of real-time three-dimensional echocardiography combined with speckle tracking imaging technology in the evaluation of right ventricular systolic function of patients with pulmonaryhypertension.Methods A total of 60 patients confirmed as primary pulmonary hypertension from October 2013 to June 2014 in Xi’an Hospital of Traditional Chinese Medicine were assigned into three groups according to pulmonary artery systolic pressure(PASP):mild group(PASP=35～50 mmHg),moderate group(PASP=50～70 mmHg)and severe group(PASP≥70 mmHg),with 20 cases in each group.Twenty age-and sex-matched healthy individuals were enrolled as control group.All patients underwent real-time three-dimensional echocardiography.The two-dimensional and three-dimensional images of apical four-chamber view were collected for three consecutive cardiac cycles.Right ventricular free wall peak systolic displacement of the tricuspid annulus(T1),ventricular septal annulus peak systolic displacement(T2),tricuspid annular peak systolic displacement midpoint(Tm)and the right longitudinal ventricular shortening fraction(Tm%)were calculated form two-dimensional images by speckle tracking imaging technology;and right ventricular end-diastolic volume(RVEDV),right ventricular end-systolic volume(RVESV),right ventricular stroke volume (RVSV),right ventricular ejection fraction(RVEF)were analyzed from three-dimensional images.Results The value of RVEDV and RVESV gradually increased with progression of pulmonary hypertension,which were significantly higher than those of the control group(P＜0.05).The RVSV and RVEF gradually decreased with progression of pulmonary hypertension,which were significantly lower than those of the control group(P＜0.05).The level of T1,T2,Tm and Tm%gradually declined with progression of pulmonary hypertension,which were significantly lower than those of the control group(P＜0.05).There were positive correlation between the tricuspid annulus displacement parameters (T1,T2,Tm and Tm%)and RVEF(P＜0.01),and the correlation coefficient was 0.69,0.73,0.76 and 0.88,respectively. Conclusion Real-time three-dimensional echocardiography combined with speckle tracking imaging technology was an effective method to evaluate right ventricular systolic and diastolic function of cardiopulmonary system disease.

Real-time three-dimensional echocardiography;Speckle tracking imaging;Primary pulmonary hypertension;Tricuspid annular displacement;Right ventricular function

R543.2

A

1003—6350（2016）17—2811—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.17.020

2016-04-08)

张拓伟。E-mail：ztw201603@126.com