斑点追踪技术对心衰患者预后预测价值的研究

张 玲 陈晓旭 周欣彤 周鹏翔

斑点追踪技术对心衰患者预后预测价值的研究

张 玲 陈晓旭 周欣彤 周鹏翔

目的：探讨斑点追踪技术对心衰患者预后的预测价值。方法：选取心力衰竭患者86例，根据治疗3个月后左心室射血分数（LVEF）是否大于50%，分为恢复组（A组，56例）和未恢复组（B组，30例）。比较患者病程初诊时、3个月后常规二维超声心动图参数的差别，两组患者初诊时斑点追踪参数的差别，分别计算初诊时心底部、心尖部及左心室整体斑点追踪参数与治疗3个月后常规二维超声心动图参数LVEF的相关性。结果：治疗三个月后LVEF、SV、CO、E/A值高于初诊时(58.56%±4.18% vs 45.16%±3.35%；79.68±3.01ml/beat vs 65.70±3.10ml/beat； 4.06±0.22L/min vs 3.10±0.21L/min； 1.00±0.09 vs 0.65±0.07)，而 LVDd、LVDs值则低于初诊时 (52.10±5.51mm vs 58.77±6.27mm； 30.00±2.43mm vs 34.23±2.81mm)，差异具有统计学意义(P＜0.05)。恢复组心尖部旋转角度峰值、旋转达峰时间、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值以及整体旋转角度峰值、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值大于未恢复组 (6.38 °±1.21° vs 5.43 °±1.32 °； 84.17%±7.17% vs 70.98%±6.32%； 76.55±6.80 °/s vs 62.18±4.91 °/s ； -45.04±3.28 °/s vs -53.29±3.20° /s；17.56 °±2.14° vs 6.67 °±0.86 °；115.48±8.10 °/s vs 99.98±6.02 °/s；-77.83±5.29 °/s vs -83.48±7.17 °/s)，差异具有统计学 意义（P＜0.05）。LVEF与心尖部旋转角度峰值、旋转达峰时间、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值以及整体旋转角度峰值呈正相关（P＜0.05）。结论：斑点追踪技术参数对心衰患者的预后具有预测价值，其中以心尖部参数的预测价值更加明显。

斑点追踪成像；心力衰竭；预后

高血压、冠心病、心肌病、瓣膜病等均可导致心力衰竭（heart failure， HF），其主要表现为心室充盈功能或泵血功能的下降，临床症状主要有呼吸困难、乏力和体液潴留。心力衰竭可分为急性心力衰竭（acute heart failure，AHF）和慢性心力衰竭（chronic heart failure， CHF），CHF的病程易在稳定、恶化及失代偿中相互转换，具有高发病率、高住院率及高死亡率的特点[1-2]，因此一直是临床工作的难点并受到临床医生的高度重视。目前对CHF的诊断方法有心电图、胸部X线片、超声心动图及心衰标志物检测，但是除超声心动图外，其余方法均无确切量化指标对心功能做出客观判断[3-4]，斑点追踪成像技术(speckle tracking imaging，STI) ，在二维图像的基础上，在室壁选择一定的感兴趣区，通过区块匹配法和自相关搜索法追踪上述感兴趣区内不同像素的心肌组织在每一帧图像中的位置，并与上一帧图像中的位置相比较，计算整个感兴趣区内各节段心肌的变形[5]，并跟踪其在每一帧图像中的位置， 标测不同帧之间同一位置的心肌运动轨迹， 以此测算出心脏旋转的角度，并测算出旋转角度峰值、达峰时间、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值，从而准确识别存在局部收缩功能障碍的心肌。本研究应用STI分析慢性心衰患者左心室的斑点追踪参数，探讨其对心衰患者预后的预测价值，以期为临床治疗提供指导。

方 法

1.研究对象

选取2013年1月至2014年12月在本院住院治疗的CHF患者86例，男48例，女38例，平均年龄66.05±15.51岁，年龄范围50～85岁。患者的纳入标准采用2012 年欧洲心脏学会（ESC）对射血分数降低的心衰的诊断标准[6]。排除标准：合并有急性心肌梗塞、先天性心脏病、心律失常、严重肝肾功能不全及影响心功能的内分泌疾病（糖尿病、甲亢等）和免疫系统疾病的患者。所有患者均采用2012 ESC指南推荐的治疗并接受定期随访，于病程初诊时、3个月后行心脏彩超检查。根据3个月后复查心超左心室射血分数是否大于50%，将86例患者分为恢复组（56例）及未恢复组（30例）。

2.仪器与方法

2.1 超声心动图二维图像采集：使用PhilipsElite彩色多普勒超声诊断仪，S5-1探头，频率1～3 MHz，帧频＞60frames/s。患者左侧卧位，双手抱头暴露胸部皮肤，将探头置于心尖搏动处并指向右侧胸锁关节，采集左室长轴、左室短轴、心尖四腔、心尖两腔的二维超声心动图图像，并将图像刻录至DVD光盘保存以便于脱机分析。测量常规超声心动图参数，包括左心室射血分数（EF）、收缩期左心室内径（LVDs），舒张期左心室内径（LVDd），舒张期左心房内径（LAd），每搏量（SV）、心输出量（CO）、E/A。

2.2 斑点追踪显像技术分析：将超声心动图图像输入Echo PAC 7.0工作站。手动勾画心内膜，软件自动识别心外膜，如出现识别不准确的情况可手动调整使其与实际边界相符合，确保回声斑点位于心肌层内。根据斑点追踪原理，软件可获得以下参数：心底部旋转角度峰值、达峰时间、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值；心尖部旋转角度峰值，达峰时间、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值；左心室整体旋转角度峰值、达峰时间、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值。

比较患者病程初诊时、3个月后常规二维超声心动图参数的差别，两组患者初诊时斑点追踪参数的差别，分别计算初诊时心底部、心尖部及左心室整体斑点追踪参数与治疗3个月后常规二维超声心动图参数LVEF的相关性。

3.统计学分析

结 果

1.患者初诊时及治疗三个月后的常规二维超声参数比较

患者初诊时及治疗3个月后的常规二维超声参数比较见表1。结果表明，治疗3个月后LVEF、SV、CO、E/A值高于初诊时，而LVDd、LVDs值则低于初诊时，差异具有统计学意义(P＜0.05)；初诊时与治疗3个月后的LAd差异无统计学意义(P＞0.05)。

2.两组患者初诊时的斑点追踪参数比较

两组患者初诊时的斑点追踪参数比较如表2所示。结果表明，恢复组心尖部旋转角度峰值、旋转达峰时间、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值以及整体旋转角度峰值、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值大于未恢复组，差异具有统计学意义（P＜0.05）。两组患者心底部旋转角度峰值、旋转达峰时间、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值以及整体达峰时间相差无几，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表1 86例患者初诊时、治疗3个月后常规二维超声参数的比较（±s）

表1 86例患者初诊时、治疗3个月后常规二维超声参数的比较（±s）

初诊时 治疗3个月后 t P LVEF(%) 45.16±3.35 58.56±4.18 10.437 0.022 SV(ml/beat) 65.70±3.10 79.68±3.01 6.892 0.039 CO(L/min) 3.10±0.21 4.06±0.22 8.054 0.032 LVDd（mm） 58.77±6.27 52.10±5.51 -4.076 0.045 LVDs（mm） 34.23±2.81 30.00±2.43 -3.620 0.049 LAd（mm） 42.09±3.28 40.80±3.21 -2.100 0.063 E/A 0.65±0.07 1.00±0.09 12.655 0.020

表2 两组患者初诊时的斑点追踪参数比较（±s）

表2 两组患者初诊时的斑点追踪参数比较（±s）

参数 未恢复组 恢复组 t P心尖部旋转角度峰值 (° ) 5.43±1.32 6.38±1.21 7.700 0.019旋转达峰时间（%） 70.98±6.32 84.17±7.17 5.624 0.024旋转速度正向峰值（ /s） 62.18±4.91 76.55±6.80 8.567 0.017旋转速度负向峰值（ /s） -53.29±3.20 -45.04±3.28 6.303 0.021心底部旋转角度峰值 (° ) 5.22±1.20 5.86±1.09 2.786 0.070旋转达峰时间（%） 62.21±6.88 66.32±7.28 2.008 0.108旋转速度正向峰值（ /s） 49.27±3.11 53.48±4.00 2.534 0.072旋转速度负向峰值（ /s） -44.26±3.18 -50.82±2.59 3.003 0.066整体旋转角度峰值 (° ) 6.67±0.86 17.56±2.14 12.285 0.007旋转达峰时间（%） 65.34±5.33 68.27±5.89 1.458 0.115旋转速度正向峰值（ /s） 99.98±6.02 115.48±8.10 4.823 0.034旋转速度负向峰值（ /s） -83.48±7.17 -77.83±5.29 6.910 0.020° ° ° ° ° °

3.初诊时斑点追踪参数与治疗三个月后常规二维超声参数的相关

表3 初诊时斑点追踪参数与治疗三个月后LVEF的相关性分析

初诊时斑点追踪参数与治疗3个月后常规二维超声参数的相关性分析如表3所示。结果表明，LVEF与心尖部旋转角度峰值、旋转达峰时间、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值以及整体旋转角度峰值呈正相关（P＜0.05），与其余斑点追踪参数未见相关性 (P＞0.05)。

讨 论

心力衰竭是严重威胁人类健康的复杂的临床综合征群，心衰患者的生活质量受到显著影响[7]。有研究表明，心力衰竭总体预后较差，其心血管事件的发生率、再发生率、入院率以及再入院率均较高，且长期死亡率也居高不下[8]。因此对CHF患者进行早期诊断、有效治疗及准确判断预后尤为重要。2012年欧洲心脏学会（ESC）明确提出，影像检查对心衰的诊断和指导治疗起着中心作用，其中超声心动图因为其准确、实用、安全，对疑似心衰患者是首选的方法[6]。心肌的走行复杂，主要由斜行及环形纤维组成，即内、外层的螺旋形肌束和中层的环形肌束[9]，STI在高帧频二维超声图像上追踪心肌内声学斑点信号，标测连续不同帧之间同一位置的心肌运动轨迹，计算出心肌的运动速度和形变，从而可以精确反映心肌功能状态。因此本研究利用STI原理多参数的评估来评价斑点追踪参数对心衰患者预后的预测价值，希望能对临床工作有所帮助。

本研究结果显示经治疗3个月后，LVEF、SV、CO、E/A值显著高于初诊时，而LVDd、LVDs值则显著低于初诊时。说明心衰的治疗是有显著效果的。心衰患者治疗以增加心肌收缩力、利尿以及抑制心肌重构为主，特别是血管紧张素转化酶抑制剂(ACEI)、血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂(ARB)及B受体阻滞剂的广泛应用可有效改善患者左心室的重构，避免左心腔的增大，从而改善心功能[10-11]。基于左室重构的危险分层数据说明左室腔增大是心血管事件的重要预测因子[12]。经回顾性分析发现，初诊时恢复组患者心尖部旋转角度峰值、旋转达峰时间、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值以及整体旋转角度峰值、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值显著大于未恢复组。说明较大的心尖部旋转角度峰值、旋转达峰时间、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值以及整体旋转角度峰值、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值可提示患者预后较好，并且心尖部参数的提示作用更加明显。左心室心肌的运动方式为心外膜和心内膜下肌纤维向相反方向运动而形成的旋转运动[13]心脏在同一室壁形成一个纵向速度梯度，基底段速度最大，中间段次之，心尖段速度最小[14]。这主要与纵形和环形心肌在左室各部位的分布排列及血液供应、心电传导不同有关。而在本组研究中治疗恢复组中恢复较快的也是心尖部，导致以上结果的原因可能是由于未恢复组患者心功能受损和心肌重塑较恢复组严重，心室扩大和心肌的纤维化均更明显，限制了心肌纤维的收缩，导致心肌的旋转能力减低，旋转角度峰值以及旋转速度峰值较小[15]；其次未恢复组患者左心室心肌纤维在收缩期产生的压力小于恢复组患者，左心室心肌缩短不够充分，导致达峰时间提前[16]。斑点追踪技术能够通过测量左室各节段径向、纵向及环向整体峰值，从而得以直接并量化左室的整体应变及收缩功能[17]。初诊时心尖部旋转角度峰值、旋转达峰时间、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值和整体旋转角度峰值与治疗后的LVEF呈良好的相关性，提示初诊时心尖部旋转角度峰值、旋转达峰时间、旋转速度正向峰值、旋转速度负向峰值和整体旋转角度峰值可预测CHF患者的预后，其中心尖部参数的预测价值更好，可能是因为心尖在左心室旋转运动中占主要作用。有研究表明，心肌缩短15%时，基底环的射血分数仅为30%，而心尖环的射血分数则为60%[18]。

综上所述，斑点追踪技术对心衰患者的预后具有预测价值，其中以心尖部参数的预测价值更加明显，对临床判断心衰患者的预后有一定的指导意义。

[1]Ito T, Schaffer S, Azuma J, et al. The effect of taurine on chronic heart failure: actions of taurine against catecholamine and angiotensin II . Amino acids,2014, 46:111-119

[2]Habedank D, Meyer FJ, Hetzer R, et al Relation of respiratory muscle strength, cachexia and survival in severe chronic heart failure. Journal of Cachexia Sarcopenia and Muscle，2013, 4:277-285.

[3]Dogru A, Cabuk D, Sahin T, et al. Evaluation of cardiotoxicity via speckle-tracking echocardiography in patients treated with anthracyclines . Onkologie， 2013， 36: 712-716.

[4]Petersen JW, Nazir TF, Lee L, et al. Speckle tracking echocardiography-determined measures of global and regional left ventricular function correlate with functional capacity in patients with and without preserved ejection fraction. Cardiovasc Ultrasound,2013, 7:11-20.

[5]Artis NJ，Oxborough DL，Wiliam SG， et al.Two-dimensional strain imaging: a new echocardiographic advance with research and clinical applications.International Journal of Cardiology，2008，123 : 240-248.

[6]McMurray JJ, Adamopoulos S, Anker SD, et al. ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure 2012: The Task Force for the Diagnosis and Treatment of Acute and Chronic Heart Failure 2012 of the European Society of Cardiology.Developed in collaboration with the Heart Failure Association (HFA)of the ESC[J]. Eur Heart J， 2012, 33:1787-1847.

[7]Ma C, Chen J, Yang J, et al. Quantitative Assessment of Left Ventricular Function by 3-Dimensional Speckle-Tracking Echocardiography in Patients With Chronic Heart Failure: A Metaanalysis . J Ultrasound Med, 2014, 33:287-295.

[8]Toh N, Nishii N, Nakamura K, et al. Cardiac dysfunction and prolonged hemodynamic deterioration after implantable cardioverterdefibrillator shock in patients with systolic heart failure . Circ Arrhythm Electrophysiol, 2012, 5:898-905.

[9]Torrent-Guasp F，Kocica MJ，Corno A，et al.Towards new understanding of the heart structure and function.Eur J Cardiol Thorac Surg，2005，27:191-201.

[10]Motoki H, Borowski AG, Shrestha K, et al. Impact of Left Ventricular Diastolic Function on Left Atrial Mechanics in Systolic Heart Failure.American journal journal of caraiology, 2013, 112:821-826.

[11]Morris DA, Boldt LH, Eichstädt H, et al. Myocardial systolic and diastolic performance derived by 2-dimensional speckle tracking echocardiography in heart failure with normal left ventricular ejection fraction .Circ Heart Fail, 2012 S, 5:610-620.

[12]Koshizuka R, Ishizu T, Kameda Y, et al Longitudinal strain impairment as a marker of the progression of heart failure with preserved ejection fraction in a rat model . J Am Soc Echocardiogr,2013, 26:316-323.

[13]Morris DA, Vaz Pérez A, Blaschke F, et al Myocardial systolic and diastolic consequences of left ventricular mechanical dyssynchrony in heart failure with normal left ventricular ejection fraction . Eur Heart J Cardiovasc Imaging, 2012, 13:556-567.

[14]Baccouche H，Maunz M，Beck T，et al.Echocardiographic assessment and monitoring of the clinical course in a patient with Tako-Tsubo cardiomyopathy by a novel 3D-speckle-tracking-strain analysis .Eur J Echocardiogr，2009，10:729-731.

[15]Shanks M, Antoni ML, Hoke U, et al. The effect of cardiac resynchronization therapy on left ventricular diastolic function assessed with speckle-tracking echocardiography . Eur J Heart Fail,2011, 13:1133-1139.

[16]Imbalzano E, Zito C, Carerj S, et al. Left ventricular function in hypertension: new insight by speckle tracking echocardiography .Echocardiography, 2011, 28:649-657.

[17]Reant P，Barbot L，Touche C，et al.Evaluation of global left ventricular systolic function using three-dimensional echocardiography speckle-tracking strain parameters .J Am Soc Echocardiogr，2012，25: 68-79.

[18]Takano H, Fujii Y, Yugeta N, et al. Assessment of left ventricular regional function in affected and carrier dogs with Duchenne muscular dystrophy using speckle tracking echocardiography . BMC Cardiovasc Disord, 2011, 25:11-13.

Predictive Value of Speckle Tracking Technology for the Prognosis of Patients with Heart Failure

ZHANG Ling, CHEN Xiao-xu, ZHOU Xin-tong, ZHOU Peng-xiang

Purpose:To investigate the value of speckle tracking echocardiography (STE) for evaluating prognosis of chronic heart failure (CHF).Methods:Eighty-six patients with CHF were divided into 2 groups according to the LVEF after 3 months: Restored (LVEF≥ 50%, n= 56) and no restored (LVEF＜50%, n=30). The parameters of twodimensional echocardiography (TDE) of first visit and after 3 months were compared. The STE parameters were compared between these two groups. The correlations between the parameters of STE of first visit and LVEF after 3 months were analyzed.Results:The LVEF, SV, CO, E/A after 3 months was significantly higher than those of first visit (58.56%±4.18% vs 45.16%±3.35%; 79.68±3.01ml/beat vs 65.70±3.10 ml/beat; 4.06±0.22 L/min vs 3.10±0.21 L/min; 1.00±0.09 vs 0.65±0.07). The differences were with statistical significant (P＜0.05). The LVDd, LVDsafter 3 months were significantly lower than those of the first visit (52.10±5.51mm vs 58.77±6.27mm; 30.00±2.43mm vs 34.23±2.81mm) . The differences were with statistical significant (P＜0.05). Peak rotation on apical plane (APProt), time to AP-Prot, positive peak of rotation speed, negative peak of rotation speed and peak twist (Ptw),time to Ptw, positive peak of rotation speed, negative peak of rotation speed in restored group were higher than those in no restored group (6.38°±1.21°vs 5.43°±1.32°; 84.17%±7.17% vs 70.98%±6.32%; 76.55±6.80°/s vs 62.18±4.91°/s ; -45.04±3.28°/s vs -53.29±3.20°/s; 17.56°±2.14°vs 6.67°±0.86°; 115.48±8.10°/s vs 99.98±6.02°/s;-77.83±5.29°/s vs -83.48±7.17°/s). The differences were with statistical significant (P＜0.05). There were good correlations between AP-Prot, time to AP-Prot, positive peak of rotation speed, negative peak of rotation speed, peak twist (Ptw) and LVEF(P＜0.05).Conclusion:The parameters of speckle-tracking echocardiography parameters can be used to forecast the prognosis, particularly the parameters of apical plane.

Speckle tracking echocardiography; Heart failure; Prognosis

ZHANG Ling (E-mail: zhangling5400@126.com)

R445.1

A

1006-5741（2017）-03-0266-05

2016.05.19;修回时间：2017.01.20)

中国医学计算机成像杂志，2017，23：266-270

黑龙江省大庆龙南医院物理诊断科

通信地址 ：黑龙江省大庆市让胡路区爱国路35号,大庆市163453

张玲（电子邮箱：zhangling5400@126.com）

Chin Comput Med Imag，2017，23：266-270

Department of Physical Diagnosis, Daqing Longnan Hospital in Heilongjiang Province

Address: 35# Aiguo Road, Daqing 163453,P.R.C.