三维斑点追踪技术对射血分数正常的重度主动脉瓣狭窄患者左室心肌收缩功能的评价效果

邓冰晴 王开权 李金国 杨兵 胡剑

主动脉瓣狭窄（aortic valve stenosis，AS）为常见主动脉瓣疾病之一。研究发现多种原因均可以引发AS，如风湿性心脏病、老年型退行性变、先天性畸形等[1]。在我国人群中，AS是导致慢性心衰和心源性猝死的主要原因之一。对于重度AS患者，进行主动脉瓣置换术是最终的治疗方法。而在手术之前对患者的心功能状态进行准确的评估，具有重要的意义，特别对于射血分数正常的AS患者，寻找能够对其左室心肌收缩功能进行正确评价的方法，已经成为临床上的一个焦点问题。尽管已经有了多种方法，但是利用超声心动图进行无创性检查一直占有重要的地位[2]。三维斑点追踪技术是在二维斑点追踪技术的基础上，与最新的实时三维技术进行结合所产生的一种新技术，能够在三维立体空间中客观而准确地对心肌声学斑点运动进行追踪[3-5]。随着三维斑点追踪技术在超声心动图中的应用，对AS的诊断水平又提升至一个新的高度。本研究通过三维斑点追踪技术对AS患者的左室心肌收缩功能评价效果进行探讨，为患者的相关诊治提供一定的参考依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选择2015年7月至2017年5月在恩施州中心医院诊断为射血分数正常的重度主动脉瓣狭窄的80例患者进行回顾性分析，另外选择同时间段内80例在同院进行健康体检者作为对照组。研究对象年龄为 32～79（54.27±21.03）岁。本研究已经经过我院医学伦理委员会的批准和通过。

1.2 纳入标准 ①患者依据2014年AHA/ACC瓣膜性心脏病治疗指南[6]中的诊断标准被确诊为重度主动脉瓣狭窄；②患者为窦性心律并且左心室射血分数（LVEF）＞50%；③患者未患有其他可能对检测结果造成影响的疾病。

1.3 排除标准 ①患者冠状动脉狭窄＞50%；②患者有中动脉瓣返流或者既往心脏病手术史；③患者有心房颤动、严重心律不齐。

1.4 研究方法 采用GE Vivid E9彩色多普勒超声诊断仪进行检测。所有受检者取左侧卧位，平稳呼吸，同时连接心电图。首先进行常规超声心动图检查，探头频率为 1.5～4.5 MHz，帧频＞90帧/min。记录以下参数：左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心室收缩末期内径（LVESD）、左心室射血分数（LVEF）、室间隔厚度（IVST）、左室后壁舒张末期厚度（LVPWd）。然后切换成三维探头，频率设定为1.5～4.0 MHz，在心尖四腔心切面获得满意的图像之后进入Full-4D模式，将图像自动转换成心尖四腔和两腔的切面，获得满意的三维全容积图像并进行存储。利用专业3D图像分析软件进行数据分析，调出获得的全容积三维动态图像，调节轴线的位置，使长轴的轴线位置保持在心腔的正中，要求短轴的轴线和长轴的轴线保持垂直，并且两条轴线的两端分别保持在基底段、中间段和心尖段的中部，软件自动描计出心内膜和心外膜，之后对以下参数进行分析：左心室整体长轴应变（GLS）、左心室整体径向应变（GRS）、左心室整体环向应变（GCS）、左心室整体面积应变（GAS）和三维应变（3D-strain）。分别利用以上数据进行常规超声心动图和三维斑点追踪技术下的判别分析。

1.5 统计学方法 采用SPSS 20.0软件进行数据分析。计量资料结果用±s表示，两组计量数据比较采用t检验；两组计数数据比较采用χ2检验；利用Bayes判别分析的方法计算判别函数。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般临床资料比较 两组年龄、性别、BMI等比较均未见统计学差异（P＞0.05），见表1。

表1 两组的一般临床资料比较（±s）

表1 两组的一般临床资料比较（±s）

组别例数男/女年龄（岁）BMI（kg/m2）对照组 80 51/29 52.16±20.15 24.72±3.08病例组 80 50/30 55.68±23.26 25.08±3.64 t/χ2值 0.027 1.023 0.675 P值 0.870 0.308 0.500

2.2 两组常规超声心动图参数比较 病例组和对照组的LVEDD、LVESD、LVEF比较均未见统计学差异（P＞0.05）；IVSD、LVPWd病例组高于对照组，差异均具有统计学意义（P＜0.01）。见表2。

2.3 两组三维斑点技术参数比较 病例组患者的GLS、GRS、3D-strain 低于对照组，GCS、GAS 高于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.01），见表3。

2.4 利用Bayes判别分析患者数据

2.4.1 常规心动图数据对受试者的判别分析 利用Bayes判别分析的方法对160例受试者的资料进行分析，因变量为是否是重度AS，赋值如下：0=否，1=是。相关因素变量：x1=LVEDD，x2=LVESD，x3=LVEF，x4=IVST，x5=LVPWd，得出标准化判别函数为：

通过对原始数据的计算，分类正确率为85.31%。

2.4.2 三维斑点追踪技术数据对受试者的判别分析 利用Bayes判别分析的方法，对160例受试者的资料进行分析，因变量为是否是重度AS，赋值如下：0=否，1=是，相关因素变量：x1=GLS，x2=GRS，x3=GCS，x4=GAS，x5=3D-strain，得出标准化判别函数为：

通过对原始数据的计算，分类正确率为100%。

3 讨论

超声斑点追踪技术是在应变和应变率的基础上发展起来的技术，可以捕捉在心动周期中同一个位置的心肌所产生的声学斑点运动轨迹，以此对心肌的三维运动信息进行描述[7-9]。三维超声斑点技术与传统的组织多普勒技术相比，没有角度依赖，而且相对于二维超声斑点追踪技术只能从二维平面内获得信息的局限，三维技术更能真实准确地反映心脏的运动信息[10]。有研究表明，利用三维斑点追踪技术对健康成年人心肌应变参数进行测量，相比于二维技术，所需要的时间更短而且重复性更好[11]。王丁等[12]的研究结果显示，利用三维超声斑点追踪技术对心肌梗死患者和健康成年人的左心室心肌应变参数进行测量，发现三维技术在评价心肌疾病患者的左心室特性和整体收缩功能方面的优势比较明显，并且在既往的研究中，已经有利用三维超声斑点追踪技术对主动脉瓣狭窄患者的左心室功能进行探测的报道[13,14]。

在本研究中，首先利用传统的常规超声对所有受试者的参数进行比较，结果显示，只有室间隔厚度（IVST）和左室后壁舒张末期厚度（LVPWd）差异具有统计学意义（P＜0.05）。此结果提示，利用常规超声数据对射血分数正常的重度AS患者进行左室收缩功能评价的价值可能不高，利用这些指标进行鉴别诊断的价值也有待提高，其主要原因在于二维超声技术自身固有的某些缺陷。虽然在近些年的研究中，二维斑点追踪技术已经被应用到AS患者的左心室收缩功能评价中，但所取得的结果却不大相同[15,16]，这可能是因为二维斑点追踪技术在跨平面的情况下，依旧有一定局限性。所以本研究利用三维斑点追踪技术对AS患者进行评价。

表2 两组的常规超声心动图参数对比（±s）

表2 两组的常规超声心动图参数对比（±s）

注：LVEDD：左心室舒张末期内径；LVESD：左心室收缩末期内径；LVEF：左心室射血分数；IVST：室间隔厚度；LVPWd：左室后壁舒张末期厚度

组别 例数 LVEDD（mm） LVESD（mm） LVEF（%） IVST（mm） LVPWd（mm）对照组 80 47.73±2.59 26.87±2.13 60.57±2.02 7.83±0.84 7.17±0.69病例组 80 47.78±3.19 27.05±2.15 60.49±1.96 12.70±0.85 10.56±0.73 t值 0.117 0.523 0.266 36.466 30.309 P值 0.907 0.602 0.791 ＜0.01 ＜0.01

表3 两组的三维斑点技术参数对比（±s，%）

表3 两组的三维斑点技术参数对比（±s，%）

注：GLS：左心室整体长轴应变；GRS：左心室整体径向应变；GCS：左心室整体环向应变；GAS：左心室整体面积应变；3D-strain：三维应变

组别 例数 GLS GRS GCS GAS 3D-strain对照组 80 20.15±1.17 38.05±5.40 24.81±1.66 41.47±1.46 41.97±4.50病例组 80 15.17±1.21 27.49±4.73 30.24±1.72 45.27±1.91 32.55±4.77 t值 26.410 13.157 20.336 14.180 12.848 P值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

AS的发病机制如下：左心室压力负荷增加，且随着病情的加重，狭窄程度上升，人体只能通过左心室的代偿性增厚维持心室收缩功能正常，保障左心室壁的应力最小。但是如果狭窄程度进一步增加，左心室肥厚也无法代偿，心室压力过大的情况下，最终会导致心脏前后负荷失衡，心脏收缩功能不全，左心室容量增加，射血分数下降[17]。数据统计结果显示，超过30%以上的重度主动脉瓣狭窄患者会出现显著的临床症状，因为不可逆的心肌损伤引发心力衰竭甚至猝死[18]，也有部分AS患者可以长期无明显临床症状，并且在进行常规超声心动图检查时，射血分数也在正常范围之内，造成其结果的原因可能是目前对于AS患者左心室收缩功能监测手段的灵敏度有欠缺，无法真实反映左心室收缩功能[19]。AS患者心脏压力负荷上升，在疾病的早期阶段，可以通过左心室纵向、径向和环向多方向的运动改变，代偿这种后负荷增加的影响，维持左心室射血分数的正常，这也可以解释在AS患者中存在射血分数正常的患者的现象。有研究表明，在患者左心室射血分数正常的情况下，左室纵向和环向的运动功能已经出现了显著的下降。本研究结果显示，病例组患者左心室整体长轴应变、左心室整体径向应变及三维应变的数据均显著低于对照组。此结果提示，重度AS患者的左心室射血后负荷增大，导致室壁出现增厚，射血上升，而心肌的血供又相对不足，尤其心内膜下的心肌供血缺乏最显著，心肌的收缩功能已经出现改变。由于心肌的组成主要为横行肌纤维和纵行肌纤维，所以心脏的运动主要为长轴方向的纵向运动、短轴方向的向心运动和环形运动三种运动形式。AS患者左心室整体长轴应变、左心室整体径向应变一旦降低，就会代偿性地引发环形运动的增强，以此来保持心肌运动的正常，其结果就是左心室整体环向应变的增加，这可能也与心内膜下心肌缺血使左心室跨壁旋转增强有一定关系。这种补偿机制在其他射血分数正常的心脏病患者中也有类似的结果，如高血压和肥厚型心肌病等。但本研究并没有对扭转运动进行分析，这种运动模式也有可能与左心室整体环向应变一起维持左心室功能的正常。左心室整体面积应变是以上三种指标的综合，也对左心室的整体情况有着全面的反映。本研究分别利用二维超声和三维斑点追踪技术的数据对患者进行了判别分析，结果表明尽管两种方法均可以形成判定计算方程，但利用三维斑点技术的判定方法，分类准确率更高。由于本研究所纳入的病例数比较少，所以无法进行病例组内按照病变程度分成亚组的数据比较，希望将来可以进行更大规模人群的研究，对本研究的结果进行深入探讨。

综上所述，三维超声斑点追踪技术已经成为临床辅助检查手段中一种很有价值的方法，在对射血分数正常的重度主动脉瓣狭窄患者左室心肌收缩功能的评价上有着独特的优势，可以将这部分患者和健康人进行区分，这对该类患者的诊治有着重大的意义，值得在临床范围内推广。

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