三维斑点追踪成像结合二维超声评价不同程度肺动脉高压患者左心功能

谭羽莹 TAN Yuying

王小丛 WANG Xiaocong

徐 晶 XU Jing

徐 卉 XU Hui

三维斑点追踪成像结合二维超声评价不同程度肺动脉高压患者左心功能

谭羽莹 TAN Yuying

王小丛 WANG Xiaocong

徐 晶 XU Jing

徐 卉 XU Hui

作者单位吉林大学第一医院心脏超声科 吉林长春130012

目的 应用三维斑点追踪成像（3D-STI）结合二维超声定量评价肺动脉高压（PH）患者左心室收缩及舒张功能，探讨不同程度PH对左心室功能的影响。资料与方法 回顾性分析2011年9月－2015年11月在吉林大学第一医院52例诊断为PH患者的临床资料，并根据肺动脉收缩压（PASP）分为轻度组（PASP 36～49 mmHg，n=20）、中度组（PASP 50～70 mmHg，n=18）、重度组（PASP＞70 mmHg，n=14）；同时选取健康志愿者作为对照组（n=30）。所有研究对象均留取二维及三维图像，利用二维超声获取左心室内径（LVDd）、左心室射血分数（LVEF）、左心房最大容积指数（LAVI）、PASP、e'及E/e'等指标；利用3D-STI获取左心室整体纵向应变（GLS）、左心室整体径向应变（GRS）、左心室整体圆周应变（GCS）及左心室整体面积应变（GAS）等指标。对比不同组间参数，分析PASP与左心收缩及舒张功能指标的相关性。结果 E/e'及LAVI在中度组、重度组较对照组均明显升高，差异有统计学意义（P＜0.05）；GLS及GAS在中度组绝对值较对照组减低，差异有统计学意义（P＜0.05）；重度组GLS、GRS、GCS及GAS绝对值均较对照组减低，差异有统计学意义（P＜0.05）。相关性分析显示，二维参数中LAVI和PASP相关性较好（r=0.56，P＜0.01）；三维应变数值中GLS绝对值与PASP相关性较好（r=0.60，P＜0.01）。结论 3D-STI结合二维超声能够有效评估PH患者左心收缩及舒张功能受损情况，为临床早期干预治疗提供理论支持。

高血压，肺性；心室功能，左；超声心动描记术，多普勒，彩色；超声心动描记术，三维；斑点追踪成像

肺动脉高压（pulmonary hypenension，PH）影响患者右心功能，最终可导致右心衰竭的病理过程已受到广泛关注；但PH对左心功能的影响却研究较少。一侧心室功能受损所致血流动力学变化可依次递推引起对侧心室的血流动力学变化[1]。既往研究表明，由于双心室的相互依存关系，当右心室功能发生障碍时，左心室功能也会受到损伤；当肺动脉压力显著增高时，右心室后负荷明显增加，右心室扩张[2]。由于心包限制，造成左心室舒张空间减小，进而影响左心功能，但此时左心室尚可维持一定的心排血量，受损情况容易被忽视。当左心室收缩功能失代偿，发生左心衰竭时，病情多数已不可逆，故明确PH对左心功能的影响十分重要。本研究利用3D-STI结合二维超声获取与左心室功能相关的各项指标，分析不同程度PH患者的左心室收缩及舒张功能变化情况。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2011年9月－2015年11月在吉林大学第一医院诊断为PH患者52例，其中男21例、女31例，平均（46.3±27.0）岁，依据肺动脉收缩压（pulmonary arterial systolic pressure，PASP）将患者分为3组：轻度组（PASP 36～49 mmHg ）20例，中度组（PASP 50～70 mmHg）18 例，重度组（PASP＞70 mmHg）14例[3]；同时期选取正常志愿者30例，男17例、女13例，平均（42.1±24.7）岁。排除标准：胸骨旁透声条件差、心律失常、影响左心功能的其他疾病（冠心病、高血压等）、先天性心脏病、瓣膜病患者。

1.2 仪器与方法 采用Philips iE33彩色多普勒超声诊断仪，探头S5-1，频率3.5～5.0 MHz，采集二维常规测量数据，包括左心室内径（left ventricular diastolic diameter，LVDd）、双平面Simpson法测量左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）、左心房最大容积指数（left atrial maximum volume index，LAVI）、利用三尖瓣反流频谱测算PASP、e'及E/e'等数值。

使用配有3-DT分析软件的Toshiba Artida 880彩色多普勒超声诊断仪，探头PST-25SBT，频率2.5 MHz，连接心电图，在显示心尖四腔心切面后，启动PRE4D键，图像自动转换为四腔心及两腔心切面；调节至图像显示最佳时，启动FULL4D键，保存动态图像以备分析。

调取保存的全容积图像，进入分析程序，调节垂直及水平径线，使两者保持垂直关系，水平径线间距尽可能一致，手动标记3点：二尖瓣瓣环内、外侧及左心室心尖部内膜最低点，系统自动描记心内膜、外膜两条边界，手动调节四腔心及两腔心边界至满意即可启动软件自动追踪功能，得出以下数据：左心室整体长轴应变（global longitudinal strain，GLS）、左心室整体径向应变（global radial strain，GRS）、左心室整体圆周应变（global circumferential strain，GCS）及左心室整体面积应变（global area strain，GAS）。

1.3 统计学方法 应用SPSS 13.0软件，计量资料以x±s表示，组间比较采用方差分析，两两比较采用SNK检验，相关性分析采用Pearson法。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 常规二维超声数值比较 PH轻度组LVDd、LVEF、E/e'、e'及 LAVI与对照组差异无统计学意义（P＞0.05）；PH中度组LAVI明显较对照组升高，且相关性优于其他二维参数（r=0.56，P＜0.01）；PH重度组中除LVEF以外，各参数对比其他3组差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表1、2。

表1 各组间二维超声测量数值比较（x±s）

表2 二维参数与PASP的相关性

2.2 PH组与对照组3D-STI数值比较 PH轻度组各指标与对照组比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）；PH中度组仅GLS和GAS较对照组差异有统计学意义（P＜0.05）；PH重度组GLS、GRS、GCS和 GAS绝对值均减低，与对照组比较，差异有统计学意义（P＜0.05），且GLS绝对值与PASP相关性较好（r=0.60，P＜0.01），见表3、4及图1。

表3 对照组与PH各组三维应变比较（x±s）

表4 三维应变参数与PASP的相关性

3 讨论

既往利用二维斑点追踪成像分析左心室心肌运动，但心脏是一个动态三维立体结构，二维斑点追踪成像可反映心肌局部及二维平面参数，无法对心肌运动进行实时三维分析，3D-STI弥补了这种不足，能够在三维空间内同步追踪心肌运动轨迹，完整地反映心肌收缩情况。

图1 对照组与PH重度组三维应变曲线比较。A～D：白色曲线分别为正常人GLS、GRS、GCS及GAS，整体曲线形态规则，达峰时间一致；E～H：白色曲线分别为PH重度组GLS、GRS、GCS及GAS，整体曲线形态紊乱，峰值明显较正常人减低，达峰时间错乱不一致，部分节段出现反常运动

本研究中将e'、E/e'及LAVI作为评估左心室舒张功能的指标，既往利用E/A判定左心室舒张功能，但E/A存在许多不足，如受患者年龄、心率、呼吸变化等影响。LAVI是将左心房容量比体表面积所得，排除了受检者身高和体重等因素的影响。根据欧洲心脏病学会指南，LAVI是评价左心室舒张功能的主要参考指标。本研究结果显示，E/e'及LAVI在PH中度组及重度组中较对照组升高；e'则相反，数值较对照组减低，差异均有统计学意义。相关性分析中LAVI相关性优于E/e'及e'，其原因为肺动脉压力增高时，右心室扩张，室间隔受压力传导向左心室侧偏移，左心室舒张需克服右心室后负荷增加的影响，使得舒张期左心室容量减小，左心房对左心室的充盈量减少，血液瘀滞，引起左心房增大，继而左心室松弛能力开始减低，顺应性下降。既往研究表明，左心房大小、形态及功能的改变可早于二尖瓣及肺静脉频谱的变化[4]。国内学者也已证实，PH患者左心房内径及容积均较正常人增大[5]。这与本研究结果相符，提示在中度PH时，左心室舒张功能已经受到影响。

本研究利用3D-STI参数评价左心室收缩功能。三维应变数值在PH轻度组与对照组比较差异无统计学意义，PH中度组GLS和GAS较对照组减低，且GLS相关性高于其他三维参数，分析可能是由于肺动脉压力增高影响冠状动脉及静脉回流，而左心室心内膜对冠状动脉血供较敏感，纵向心肌主要分布在心内膜中，故GLS减低早于GCS及GRS。GAS综合了心肌纵向、径向和圆周方向的运动。在肺动脉压力增高至中度时，左心室中层环形心肌形变能力受损，虽然单一变量减低不明显，但GAS整合3个方向应变从而更全面地反映左心室整体收缩情况，故GAS在肺动脉压力增高时数值有所减低。在重度组，GLS、GRS、GCS及GAS峰值均较对照组明显减低，且左心室心肌整体曲线紊乱，各节段达峰时间明显不一致，部分节段在收缩期出现反向运动，说明此时左心室心肌整体收缩能力已受损，虽然此时LVEF测值仍在正常范围，推测由于在重度PH时，右心室压力超过左心室，室间隔向左心室侧偏移，引起左心室形态改变；而Simpson法测量LVEF是依赖左心室几何形态的假设，在左心室形态发生改变时，所测数值有所偏差。既往研究指出PH发生时双侧心室运动不同步，在左心室开始舒张期时，右心室游离壁仍在收缩，这种不同步性加重了室间隔偏移和心室舒张期的缩短[6-8]。

本研究的局限性在于研究样本量较少，病例的收集主要来源于继发性肺动脉压力增高的患者，对先天性心脏病或瓣膜病所致的PH缺乏理论支持；对于三维应变的分析是将左心室整体作为研究对象，并未细化至各个节段间对比，如双侧心室的不同步性等多种影响因素尚待进一步研究。

总之，当肺动脉压力升高至中度时，LAVI、GLS及GAS等数值已明显较对照组发生变化；至PH重度时，以上数值持续恶化，表明左心室舒张及收缩功能随肺动脉压力增高而减低。

[1] 张梅青, 李越, 王秋霜, 等. 超声心动图评价左心室收缩功能减退患者的右心功能. 中国医学影像学杂志, 2016, 24(10):766-770.

[2] von Siebenthal C, Aubert JD, Mitsakis P, et al. Pulmonary hypertension and indicators of right ventricular function. Front Med, 2016, 3(5): 23.

[3] 张贵灿. 现代超声心动图学. 福州: 福建科学技术出版社,2009.

[4] Mu Y, Qin C, Wang C, et al. Two-dimensional ultrasound speckle tracking imaging in evaluation of early changes in left ventricular diastolic function in patients with essential hypertension. Echocardiography, 2010, 27(2): 146-154.

[5] 庄磊, 王伟娟, 张霞, 等. 二维斑点追踪成像技术评价肺动脉高压患者左房功能的研究. 临床超声医学杂志, 2016, 18(8):521-524.

[6] Calcutteea A, Lindqvist P, Soderberg S, et al. Global and regional right ventricular dysfunction in pulmonary hypertension.Echocardiography, 2014, 31(2): 164-171.

[7] Vonk-Noordegraaf A, Haddad F, Chin KM, et al. Right heart adaptation to pulmonary arterial hypertension: physiology and pathobiology. J Am Coll Cardiol, 2013, 62(25 Suppl): D22-D33.

[8] López-Candales A, Dohi K, Rajagopalan N, et al. Right ventricular dyssynchrony in patients with pulmonary hypertension is associated with disease severity and functional class.Cardiovasc Ultrasound, 2005, 3(1): 23.

（本文编辑 闻 浩）

Evaluation of Left Ventricular Function in Patients with Different-stage Pulmonary Hypertension Using Three-dimensional Speckle Tracking Imaging Combined with Two-dimensional Ultrasound

Purpose To evaluate the left ventricular systolic and diastolic function in patients with pulmonary hypertension (PH) using three-dimensional speckle tracking imaging (3D-STI) combined with two-dimensional ultrasound (2D ultrasound), and to investigate the effects of different-degree PH on left ventricular function. Materials and Methods Fifty-two patients who were diagnosed as PH in the First Hospital of Jilin University from September 2011 to November 2015 were retrospectively analyzed, and based on pulmonary artery systolic pressure (PASP), they were assigned into mild group(PASP 36-49 mmHg, n=20), moderate group (PASP 50-70 mmHg, n=18) and severe group(PASP＞70 mmHg, n=14). Besides, healthy volunteers were selected as control group(n=30). All the subjects accepted 2D and 3D imaging, their left ventricular diastolic diameter (LVDd), left ventricular ejection fraction (LVEF), left atrial maximum volume index (LAVI), PASP, e', E/e', etc., were obtained by 2D ultrasound, and their left ventricular global longitudinal strain (GLS), left ventricular global radial strain (GRS), left ventricular global circumferential strain (GCS), left ventricular global area strain (GAS), etc., were obtained by 3D-STI. The data of different groups were compared, and the correlation between PASP with left ventricular systolic and diastolic function was analyzed. Results E/e'and LAVI in moderate group and severe group were significantly higher than those in control group, and the differences were statistically significant (P＜0.05); the absolute values of GLS and GAS in moderate group were lower than those in control group(P＜0.05); the absolute values of GLS, GRS, GCS and GAS in severe group were all lower than those in control group, and the differences were statistically significant (P＜0.05). The correlation analysis showed that among 2D parameters, the correlation between LAVI and PASP was better (r=0.56, P＜0.01); among 3D strain values, the correlation between GLS absolute value and PASP was better (r=0.60, P＜0.01). Conclusion 3D-STI combined with 2D ultrasound can effectively assess the left ventricular systolic and diastolic dysfunction in patients with PH, which provides theoretical support for early clinical intervention.

Hypertension, pulmonary; Ventricular function, left; Echocardiography,Doppler, color; Echocardiography, three-dimensional; Speckle tracking imaging

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.09.012

徐 卉

Department of Echocardiography, the First Hospital of Jilin University, Changchun 130012, China

Address Correspondence to: XU Hui E-mail: xuhuixhxh@sohu.com

吉林省科技发展计划项目（2015Y034-4）。

R445.1；R541

2017-04-03

修回日期： 2017-07-21

中国医学影像学杂志

2017年 第25卷 第9期：678-681

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (9): 678-681