二维及实时三维超声心动图在评价老年持续性心房颤动患者心脏结构和心室功能中的应用

杨赟 张文华 刘莉红 丁彦春 吴双 宋昕殊

·临床研究·

二维及实时三维超声心动图在评价老年持续性心房颤动患者心脏结构和心室功能中的应用

杨赟 张文华 刘莉红 丁彦春 吴双 宋昕殊

目的应用二维及实时三维超声心动图技术评价老年持续性心房颤动患者的心脏结构和心室功能。方法选取2015年1月至2016年12月于大连医科大学附属第二医院就诊的持续性心房颤动病史大于15年的老年患者50例作为病例组，同期健康体检老年人50名作为对照组。采用常规超声测量两组左心房舒张末期面积(LAA)、右心房舒张末期面积(RAA)、左心室舒张末期内径(LVDd)、左心室收缩末期内径(LVDs)、室间隔厚度(IVSTd)、左心室后壁厚度(LVPWd)、二尖瓣反流(MR)、右心室舒张末期前后径(RVDd)、三尖瓣反流(TR)、下腔静脉塌陷率(ΔIVC)。应用频谱多普勒测定二、三尖瓣口舒张期血流频谱，组织多普勒测定二、三尖瓣环运动频谱，计算左、右心室舒张功能指标E/E′；实时三维超声心动图分别测量左右心室收缩末期容积(ESV)、左右心室舒张末期容积(EDV)、左右心室射血分数(EF)。结果常规二维超声测量结果：与对照组比较，病例组LVDd、LVDs、IVSTd和LVPWd均无明显变化(均为P>0.05)；LAA、MR、RAA、RVDd、TR和E/E′升高，ΔIVC减低，差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。三维超声参数测量结果：与对照组比较，病例组RVEDV、RVESV增大，RVEF减低，差异均有统计学意义(均为P<0.05)，LVEDV、LVESV有增大趋势，LVEF有减低趋势，但差异无统计学意义(均为P>0.05)。结论实时三维超声心动图不依赖于心室的几何形状，能够准确直观测量左右心室的容积和射血分数。长期心室律控制不佳的老年心房颤动患者心脏结构及功能发生变化，双心房及右心室增大，心功能减低，尤其右心功能减低较左心功能减低明显，三尖瓣反流较二尖瓣反流明显。

超声心动描记术，三维； 老年人； 心房颤动； 心脏结构和功能

【Keywords】 Echocardiography，three-dimensional； Aged； Atrial fibrillation； Cardiac structure and function

心房颤动(atrial fibrillation，AF)是指心房无序除极的过程，正常生理电活动消失，导致心房不能有效收缩，是比较严重的心房电活动异常，长期AF导致心脏结构和功能改变[1]。随着生活质量的提高及生活方式的改变，人口老龄化加剧，老年AF患者越来越多。AF对人体的影响一方面表现为心律失常所导致的黑矇、心慌、心律失常性心肌病甚至心力衰竭；另一方面表现为AF并发症：血栓和栓塞。三维超声心动图技术可以重建左右心室的形态和结构，能够对老年AF患者左右心室容积及泵血功能进行评估，在临床诊断、治疗、判断病情进展及预后中有一定的价值[2]。

1 对象和方法

1.1 研究对象

选取2015年1月至2016年12月于大连医科大学附属第二医院就诊的持续性AF病史大于15年的老年患者50例作为病例组，男性23例，女性27例，年龄70～90岁，平均(81.2±4.4)岁；同期选取健康体检老年人50名作为对照组，男性24名，女性26名，年龄70～90岁，平均(79.9±5.3)岁。AF患者心电图具备以下特征：(1)P波消失；(2)出现大小不一、间期不均匀、形状不规则的f波，频率约为350～600 次/分；(3)心室搏动(QRS波)完全不规则。病例组需排除高血压、冠心病、心脏瓣膜病、原发性和继发性心肌病、肺源性心脏病、结缔组织疾病、原发性肺动脉高压和甲状腺功能亢进等。两组患者均无吸烟史、饮酒史及其他不良嗜好，分别对两组患者的性别、年龄、身高、体重、血压等资料进行对比，差异均无统计学意义，具有可比性，见表1。

1.2 仪器与方法

采用GE公司Vivid E9心脏超声诊断仪，配备频率1.5～4.5 MHz的二维超声探头M5S和频率1.7～3.3 MHz的三维超声探头4V。经胸二维超声心动图检查，根据美国超声心动图协会标准测量相关指标，测量左心室舒张末期最大内径(left ventricular end-diastolic dimension，LVDd)、室间隔厚度(interventricular septal end-diastolic thickness，IVSTd)、左心室收缩末期最小内径(left ventricular end-systolic dimension，LVDs)和左心室后壁厚度(left ventricular posterior wall thickness in diastole，LVPWd)，右心室舒张末期前后径(right ventricular end-diastolic dimension，RVDd)；频谱多普勒超声测量二、三尖瓣口舒张早期前向血流峰值速度(E)；应用组织多普勒技术测量二、三尖瓣环舒张早期峰值速度(E′)，分别计算E/E′。于心尖四腔切面描记左心房舒张末期面积(left atria area，LAA)、二尖瓣反流(mitral regurgitation，MR)、右心房舒张末期面积(right atria area，RAA)、三尖瓣反流(tricuspid regurgitation，TR)，应用M型超声测量下腔静脉塌陷率(ΔIVC)。其中，下腔静脉塌陷率(ΔIVC)=(呼气末下腔静脉内径-吸气末下腔静脉内径)/呼气末下腔静脉内径×100%。

表1 两组基线资料比较

在“4D”模式下，获得清晰的心尖四腔切面，将左心室置于图像中央并完整清晰显示其内膜，存储多个心动周期动态图像并计算分析舒张末期最大容积(left ventricular end-diastolic volume，LVEDV)、左心室收缩末期最小容积(left ventricular end-systolic volume，LVESV)、左心室射血分数(left ventricular ejection fractions，LVEF)。将右心室置于图像中央并完整清晰显示其内膜，存储多个心动周期动态图像。将图像拷贝至Echo PAC离线分析软件后脱机分析，启动TomTec RV Volume分析软件，勾画右心室内外膜曲线。程序自动计算出右心室舒张末期最大容积(right ventricular end-diastolic volume，RVEDV)、右心室收缩末期最小容积(right ventricular end-systolic，RVESV)、右心室射血分数(right ventricular ejection fractions，RVEF)，所有数值均测量5个心动周期，取平均值。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 常规二维超声心动图测量结果

反映心房、心室结构的指标：两组LVDd、LVDs、IVSTd和LVPWd比较，差异均无统计学意义(均为P>0.05)；与对照组比较，病例组的LAA、RAA和RVDd增大，ΔIVC减低，差异均有统计学意义(均为P<0.05)。反映左、右心室舒张功能的指标：与对照组比较，病例组E/E′增大，差异有统计学意义(P<0.01)。与对照组比较，病例组MR、TR增大，差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)；病例组内比较，三尖瓣的反流面积大于二尖瓣的反流面积，见表2、图1。

2.2 实时三维超声图测量结果

反映心室容积的指标：与对照组比较，病例组的RVEDV、RVESV增大，差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01)；LVEDV、LVESV有增大趋势，但差异无统计学意义(均为P>0.05)。反映心室收缩功能的指标：与对照组比较，病例组的RVEF减低，差异有统计学意义(P<0.05)；LVEF有减低趋势，但差异无统计学意义(P>0.05)。见表3、图2。

表2 两组常规二维超声心动图测量结果±s)

表3 两组实时三维超声心动图测量结果±s)

A：心尖四腔切面左右心房大小；B：心尖四腔切面三尖瓣大量反流；C：心尖四腔切面三尖瓣环位移；D：剑下切面测量下腔静脉内径及呼吸塌陷率图1 右心二维超声心动图

图2 实时三维超声心动图右心室心腔形态

3 讨论

AF对患者心脏的影响主要表现为心房的扩大和纤维化[3]，本研究结果显示长期持续性AF患者左右心房均增大。早已证实，左心房肺静脉入口处心房肌与AF发生密切相关，成为AF射频消融治疗的理论和实践依据。在右心房内下腔静脉开口、冠状静脉口和三尖瓣环之间不光滑的心肌结构称为右心房峡部，此结构是多种房性心律失常的关键传导部位及起搏点，右心房峡部与AF的形成和发展存在一定关联[4]。AF可引起心房扩大，而心房扩大又导致和加重AF。同时本研究结果显示，长期持续性AF患者的右心室增大较左心室增大出现早，并且三尖瓣反流程度较二尖瓣重，分析其原因：AF导致心房增大，瓣环扩张，由于三尖瓣环与二尖瓣环解剖形态不同，三尖瓣环为略呈三角形的纤维环，有三个不在同一平面的交界点，三尖瓣环的扩大在三个瓣叶中不均等，使瓣叶收到不均衡的牵拉力以致瓣叶对合点发生迁移，而二尖瓣环呈马鞍状，有两个瓣叶，并且其瓣叶对合缘较长，所以当左右心房增大差异不明显的情况下，三尖瓣环扩张导致瓣膜反流较二尖瓣环扩张引起瓣膜反流程度重。有研究显示，瓣环直径指数及瓣叶闭合高度与继发性三尖瓣反流密切相关[5]。三尖瓣中到大量反流导致右心容量负荷增加，右心室增大，扩大右心室同时又加重瓣环扩张，反流又加重。

由于AF患者心房失去有效收缩，二、三尖瓣口舒张期血流A峰消失，出现单峰，而瓣口舒张期血流E峰与瓣环组织多普勒舒张期运动峰值E′比值成为监测AF患者心室舒张功能的一个良好指标[6]。既往研究证实，AF患者心室功能改变首先是舒张功能减低，因为AF患者心房主动泵血功能减低，心房容积及储备功能增加，心房充盈压升高，引起心室顺应性下降，心室舒张功能减低[7-8]。

三维超声心动图技术日益成熟[9-13]，成为评价心脏功能的准确指标之一。本文应用三维超声心动图测定左、右心室收缩功能，结果显示长期AF患者左右心室收缩功能减低，但右心室收缩功能减低更明显，表现为右心室增大、三尖瓣大量反流、下腔静脉增宽、下腔静脉呼吸塌陷率小于50%。老年AF患者，肾素血管紧张素系统被激活[14]，心室肌细胞受损并发生重构，心室肌细胞功能下降，导致心室扩张，心室容积增加，同时AF患者心房失去主动收缩功能，心排出量减低，心室收缩功能亦减低。当瓣膜出现中到大量反流时，收缩期心室向动脉的有效射血量减少，部分血液成为无效循环，而对于AF患者舒张功能减低出现早，更减少心室有效射血量，由于右室心肌较左室心肌薄，其代偿能力较弱，所以右心室收缩功能减低较左心室明显，同时由于右心功能减低，三尖瓣大量反流，下腔静脉血液回流不畅，导致下腔静脉增宽，呼吸塌陷率下降。AF患者房室腔的结构、功能变化会影响其血流动力学改变，血流动力学改变又反过来影响房室腔的结构和功能，心脏的结构、功能和血流动力学之间相互影响，密不可分。

由于长期AF患者心房增大、右心室增大，应注意与先天性心脏病房间隔缺损造成右心增大相鉴别，以及AF与先天性心脏病合并存在的情况，本研究中有1例患者即合并房间隔缺损。总之长期持续性AF患者心房结构、功能改变导致心室结构、功能发生变化，心房心室结构功能相互影响、相互作用，三维超声心动图能够评估老年AF患者左右心室容积及泵血功能，在临床诊断、治疗、判断病情进展及预后中有一定的价值。

本研究中联合运用了多种超声心动图测量方法，评价老年持续性AF患者心脏结构、血流及功能的变化情况。这些超声技术具备简单方便、可多次重复操作、对患者及操作者均无创伤等优点，具有较强的临床应用价值。但仍存在缺点，例如三维超声探头体积大，增加了寻找良好透声窗的难度；并且实时三维超声心动图是多心动周期采集，其时间及空间分辨率仍较低，需操作者熟练掌握操作手法及技巧，以减少数据测量的误差。

利益冲突：无

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(本文编辑：谭潇)

Evaluationofcardiacstructureandfunctioninelderlypatientswithpersistentatrialfibrillationbytwo-dimensionalandreal-timethree-dimensionalechocardiography

YangYun，ZhangWenhua，LiuLihong，DingYanchun，WuShuang，SongXinshu

DepartmentofUltrasoundImaging，theSecondAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity，Dalian116027，China(YangY，ZhangWH，WuS，SongXS)；DepartmentofCardiology，theSecondAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity，Dalian116027，China(DingYC)；DepartmentofUltrasoundImaging，theAffiliatedHospitalofBinzhouMedicalUniversity，Binzhou256600，China(LiuLH)

Correspondingauthor：ZhangWenhua，Email：zhangwenhua686@163.com

ObjectiveTo evaluate the cardiac structure and ventricular function in elderly patients with persistent atrial fibrillation(PAF)by two-dimensional and real time three-dimensional echocardiography.MethodsFrom January 2015 to December 2016，50 patients with PAF more than 15 years in the Second Affiliated Hospital of Dalian Medical University were enrolled as experimental group；50 healthy subjects in the same period were selected as control group. The parameters of the conventional two-dimensional echocardiography were obtained respectively for experimental group and control group：the area of left atrial end-diastolic(LAA)；the area of right atrial end-diastolic(RAA)；left ventricular end-diastolic dimension(LVDd)；left ventricular end-systolic dimension(LVDs)；end-diastolic thickness of ventricular septum(IVSTd)；end-diastolic thickness of LV posterior wall(LVPWd)；mitral regurgitation(MR)；right ventricular end-diastolic dimension(RVDd)；tricuspid regurgitation(TR)；the rate change of inferior vena cava(ΔIVC)；diastolic flow velocity of mitral valve diastolic and tricuspid valve were measured by spectral Doppler，and diastolic velocity of mitral and tricuspid annular plane by tissue Doppler imaging，then E/E’ were calculated. The parameters of the three-dimensional echocardiography parameters were obtained for experimental group and control group：end-systolic volume(ESV)；end-diastolic volume(EDV)；ejection fractions of Simpson(EF).ResultsConventional parameters：there were no significant differences between experimental group and control group of LVDd，LVDs，IVSTdand LVPWd(allP>0.05)；The LAA，MR，RAA，RVDd，E/E’，TR of experimental group were significantly higher than those in the control group(allP< 0.05)，The ΔIVC of experimental group was decreased significantly than those in the control group(P<0.05 orP<0.01). Three-dimensional parameters：the RVEDV，RVESV were significantly higher and RT-RVEF significantly lower in the experimental group than in the control group(allP<0.05). LVEDV，LVESV were higher than control groups，and LVEF was lower than control groups，but without statistical significance(allP>0.05).ConclusionsReal-time Three-Dimensional echocardiography is independent of the ventricular geometry and can accurately evaluate left ventricular volume and ejection fraction.In elderly patients with atrial fibrillation and long-term poorly controlled ventricular rate,double atrium and right ventricle are enlarged and heart function，especially right ventricular function decreased.

张文华，电子信箱：zhangwenhua686@163.com

10.3969/j.issn.1007-5410.2017.04.006

2017-03-31)

116027 大连，大连医科大学附属第二医院超声科(杨赟、张文华、吴双、宋昕殊)，心内科(丁彦春)；256600 滨州，滨州医学院附属医院超声科(刘莉红)