应用三维斑点追踪技术评价肥厚型心肌病患者左室功能的价值

陈文琴

福州市第八医院，福建福州 350013

肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy）是临床常见的主要以左室壁肥厚为特点的心肌疾病，多由基因突变引起，具有遗传特性，它在一般人群中的发病率大约为0.2%左右，而大部分人无明显症状，一部分人在健康体检超声心动图检查时才被发现。HCM是由7个编码收缩蛋白基因突变引起的[1]，一部分HCM是由非肌节基因突变引起，肌小节内存在突变基因表达的功能缺陷蛋白，导致异常的心肌纤维结构与功能[2]；肥厚的心肌由于长期处于缺血状态，导致心肌变性、纤维化及萎缩，心室收缩功能损害导致后期可出现心力衰竭，危及生命。三维斑点追踪技术（3-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）是近年发展起来的一种新的定量分析软件，通过三维平面更准确地评估心肌结构及功能，弥补了二维斑点追踪技术的不足[3]，本研究应用3D-STI评价HCM患者左室整体和局部收缩功能以及其临床价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取我院2016年12月～2017年5月心内科住院患者肥厚型心肌病36例，男20例，女16例，年龄28～65岁，平均（42 ±14）岁，根据国际肥厚型心肌病诊断的标准：超声心动图测量左心室最大室壁厚度≥15mm，主要以室间隔中上段及左室前壁增厚为主；左心室壁非对称性肥厚，室问隔与左心室后壁厚度之比≥1.3；左心室流出道压差≤20mm Hg，左室射血分数＞50%。排除标准：（1）高血压引起的继发性心室肥厚；（2）心肌淀粉样变；（3）主动脉瓣狭窄、主动脉缩窄等其它疾病引起左室壁肥厚者。选取25例健康志愿者作为对照组，年龄21～64岁，平均（44±16）岁，纳入标准：经体检、实验室指标检查、X线检查、心电图及超声心动图检查均无明显异常的健康志愿者。病例组（HCM组）与对照组一般资料比较：HCM组与对照组中的LVEDV、LVESV、LVEF等传统心室功能指标差异无统计学意义（P＞0.05）；与对照组相比较，HCM组的IVSd、LVPWT显著增厚，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 正常组与HCM组一般资料比较（x ± s）

1.2 仪器

彩超机选用美国GE公司生产的Vivid E9型彩色超声诊断仪，该机器配置M5S探头和4V探头，探头频率为2～3.3MHz，选择仪器内置心脏探查模式。图像分析应用美国GE公司的EchoPAC（11.2版本）工作站。

1.3 方法

受检者采取平卧或左侧卧位，检查时始终同步连接肢体导联心电图，嘱患者呼气末屏气，以便获得最佳图像。首先采集二维图像，包括胸骨旁左心室长轴、心尖水平、乳头肌水平、基底水平切面的大动脉短轴切面以及心尖四腔切面、两腔切面、三腔切面的二维灰阶动态图像并存储。采用同步心电图确定准确心室舒张末期和收缩末期时相，在胸骨旁左心室长轴水平分别测量心室舒张末期的左室前后径（1eft ventricle end-diastolic diameter，LVDd）、室间隔厚度 （interventricu1ar septum enddiastolic thickness，IVSd）以及左室后壁厚度（1eft ventricular posterior wall end-diastolic thickness，LV PWd）。3D-STE测量：探头置于心尖部，调整探头方位与声束方向，获得标准心尖四腔心切面，调节图像，使左心室心内膜及心外膜在心脏舒缩活动时均能清晰显示。启动4D模式，选择Multi Beat模式，帧频不低于30帧/s，按要求记录6个连续心动周期的动态心脏三维图像，系统软件可自动整合拼接，最后可组成一幅完整的左室三维全容积图像，将该图像数据存于硬盘，以便进行脱机分析。

1.4 图像分析

启动Echo PAC（版本11.2）工作站，进入“4DAuto LVQ”模式，将所采集的上述左室三维全容积图像导入该程序。分别于心室舒张末期和收缩末期两次勾画心内膜边界，然后启用组织斑点追踪软件，该软件可自动勾画出动态三维心肌轮廓，若软件勾画的心肌轮廓与实际吻合不佳，可手动逐帧进行局部调整，使其达到最佳吻合状态。生成的三维模型可自动分成17个节段（左室心肌17节段分法按照美国心脏病协会推荐的17节段模型划分），软件可自动生成每个节段的应变和应变率曲线，记录的数据包括：左心室整体收缩期纵向峰值应 变（global peak longitudinal strain，GPLS）、圆 周峰值应变（global peak circumferential strain，GPCS）、面积峰值应变 （global peak area strain，GPAS）、径向峰值应变（global peak radial strain，GPRS），同时记录三维左心室舒张末期容积（left ventricular enddiastolic volume，LVEDV）、左心室收缩末期容积（left ventricular end-systolic volume，LVESV）、左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）。

1.5 统计学处理

采用统计学软件SPSS21.0版对数据进行统计分析，计量资料采用（x±s）表示，病例组（HCM组）与对照组间比较采用t检验比较各参数差异。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组整体应变值比较

与对照组比较，HCM组的各个左室整体应变值 GLS、GRS、GCS、GAS 显著减低，见表 2。

2.2 HCM组应变值与IVSd的相关性

HCM组的GLS、GCS、GRS及GAS与IVSd具有相关性，相关系数分别为（r=0.82、0.55、-0.62、0.78，P ＜ 0.05）。

表2 两组各整体应变值比较（x ± s，%）

3 讨论

肥厚型心肌病被认为是肌小节蛋白的基因突变而导致的家族性疾病，HMY7基因R403Q突变是第一个在β-肌球蛋白重链中被发现的突变基因[4]，目前大约超过1400个突变基因在有11个编码肌节蛋白基因中被发现，不同的突变基因所引起的HCM临床症状及其预后不完全相同，一部分患者无任何临床表现或者临床症状轻微。大约有50%～55%的患者有家族遗传史，每年的死亡率大约1%～5%[5]，肥厚性心肌病患者主要的死亡原因是由心律失常导致的猝死，猝死多见于儿童及青年人。其病理生理改变为室壁肥厚，主要以室间隔肥厚尤为显著，导致左室血流充盈受，舒张期顺应性下降；心肌细胞表现为不同程度的肥大，形态各异，纤维化程度逐渐加重，细胞内糖原含量增多，同时病人的儿茶酚胺活性增强，胞浆内的钙离子调节机制异常，心肌负荷增加，肌纤维的收缩能力代偿性增强[6]。

超声心动图是诊断HCM的常用方法，心肌应变成像技术较传统二维检查技术能够早期更加敏感地发现左心室收缩和舒张功能障碍，比测量射血分数更加敏感，从而能够指导临床对HCM进行早期干预，预防猝死。3D-STI是在三维灰阶的技术基础之上，通过对心脏结构进行立体三维再现，实时追踪感兴趣区的心肌内膜的运动变化[7]，该技术不受声束方向与心肌运动方向之间角度的限制，不受心肌牵拉和心脏整体运动的干扰，能够更加准确地定量评估心室扭转变形，并且较早地检测心肌局部功能的改变[8]。正常心内膜心肌呈左手螺旋走向，心肌的收缩运动是内外两层螺旋形肌束缩短引起心室的旋转和扭转，收缩期左室基底部向顺时针方向旋转运动，而心尖朝向逆时针方向旋转运动，而舒张期呈解旋转运动，促使心室舒张[9]。心肌的整体运动十分复杂，在空间上可分解为纵向、径向、环形及旋转等运动。不同位置的心肌的运动方式也不同。心肌的纵向应变主要受心内膜下心肌纤维的收缩影响，圆周应变和径向应变主要受中层的环形心肌影响[10]。

在本研究中，和对照组相比，HCM组的LVEDV、LVESV、LVEF无明显差别，而 HCM组的纵向、径向、面积、圆周整体应变值均降低，其中GAS下降更明显，而圆周应变下降不明显，这表明其应变值能够更加敏感的反映心脏收缩功能。GAS和整体应变是3D-STI所特有的参数，GAS是追踪心内膜面积的变化，是相对面积的变化，它综合了纵向应变及圆周应变，通过加权得出，并由GLS和GCS共同决定，能够更加全面、综合的反映心肌的形变能力。同时HCM组的GLS、GCS、GRS及GAS值与室间隔厚度具有相关性，说明肥厚型心肌病患者的心肌受损，导致各应变值减低，GLS与IVSd的相关性最好，说明左室整体纵向应变最能够反映心肌受损程度。于欢等[11]研究也表明HCM组的各个应变值均降低，与本研究结果一致。同时与Young等[12]运用MRI研究的结果也是一致的；这可能是由于心肌细胞肥大、坏死、凋亡，间质纤维化，肌小节的长度减少、缩短率下降，收缩功能降低；同时肥厚心肌缺血症状加重及心肌点状坏死后形成瘢痕组织，肌小节的收缩功能明显降低，导致左室扩大及充血性心力衰竭，而常规评价左室收缩功能的指标是左室射血分数，而肥厚型心肌病患者LVEF通常是正常或者增强，这与本文研究结果一致，也表明LVEF正常的HCM患者早期左室心肌整体及局部功能已经降低；Miriam等[13]发现携带不同HCM的突变基因患者在尚未出现心肌肥厚时，而其局部心肌功能已经有不同程度改变。Keren等[14]研究发现肥厚型心肌病最常见的致病基因是MYH7基因，约25%～35%HCM是由MYH7基因突变所致。MYBPC3基因是我国肥厚型心肌病的最主要的致病基因之一；研究表明[15]携带MYBPC3-P1208fs基因的肥厚型心肌病患者左室整体三维应变均明显减低对比未携带MYBPC-P1208fs基因者，说明不同基因突变导致左室的整体与局部功能改变不尽相同，3D-STI能够较早发现肥厚型心肌病左室整体与局部功能损害程度。

综上所述，3D-STI根据斑点追踪及三维超声原理从三维空间上对患者的多节段、多方式运动进行检查、显像，能够全面反映患者左室的运动、收缩信息，能够早期发现HCM患者心肌损害程度[16]，以及其收缩运动的不同步，具有较高的临床价值。

[1] Maron BJ.Hypertrophic cardiomyopathy：a systematic review[J].Jama the Journal of the American Medical Association，2002，287（10）：1308-1320.

[2] 宋艳瑞，刘忠，顾淑莲，等.肥厚型心肌病的致病分子机制研究进展 [J].遗传，2011，33（6）：549-557.

[3] 刘国文，杨娅.三维超声心动图斑点追踪技术[J].心血管外科杂志：电子版，2016，5（1）：26-30.

[4] 张音佳，陈悦，黄国英.应用斑点追踪成像技术评价肥厚型心肌病患者的左室节段径向应变及圆周应变[J].临床超声医学杂志，2010，12（5）：297-300.

[5] Jacoby DL，Depasquale EC，Mckenna WJ.Hypertrophic cardiomyopathy：diagnosis，risk stratification and treatment[J].Canadian Medical Association Journal，2013，185（2）：127-134.

[6] 林薿，李春梅，尹立雪，等.三维斑点追踪超声心动图对肥厚型心肌病患者左心室心肌力学研究[J].西部医学，2014，26（4）：458-463.

[7] 李秀昌，刘燕，张家君，等.三维斑点追踪技术评价正常成人左室三维扭转功能的初步研究[J].中国超声医学杂志，2012，28（12）：1093-1096.

[8] 李亚飞，张瑞芳，武丽娜，等.三维斑点追踪成像技术评价肥厚型心肌病左室收缩功能和室壁运动同步性[J].郑州大学学报（医学版），2015，50（3）：344-346.

[9] 彭源，杨军，孙丹丹，等.三维斑点追踪成像评价肥厚型心肌病患者左心室整体和局部收缩功能[J].中国医学影像技术，2014，30（11）：1645-1649.

[10] 江添，刘明辉.实时三平面斑点追踪技术评价肥厚型心肌病左心室整体及节段收缩期纵向应变的研究[J].新医学，2016，47（2）：113-116.

[11] 于欢，姜克新，孙璐，等.三维斑点追踪成像技术评价肥厚型心肌病左心室心肌功能[J].中国医学影像学杂志，2015，23（5）：329-333.

[12] Young AA，Kramer CM，Ferrari VA，et al.Threedimensional left ventricular deformation in hypertrophic cardiomyopathy[J].Circulation，1994，90（2）：854-67.

[13] Miriam Revera，Merwe LD，Marshall Heradien，et al.Troponin T and β-myosin mutations have distinct cardiac functional effects in hypertrophic cardiomyopathy patients without hypertrophy[J].Cardiovascular Research，2008，77（4）：687-694.

[14] Keren A，Syrris P，Mckenna WJ.Hypertrophic cardiomyopathy：the genetic determinants of clinical disease expression[J].Nature Clinical Practice Cardiovascular Medicine，2008，5（3）：158-168

[15] 李静，刘丽文，纳丽莎，等.三维斑点追踪技术评价MYBPC3基因突变所致家族性肥厚型心肌病患者左室收缩功能的早期改变[J].中国超声医学杂志，2016，32（8）：707-710.

[16] 杨锦.三维斑点追踪技术在肥厚型心肌病心功能评价中的应用 [J].现代诊断与治疗，2015，25（8）：1748-1750.