超声斑点追踪成像技术评价生长激素型垂体瘤患者的左心室收缩功能

黄文燕，何文

首都医科大学附属北京天坛医院，北京 100050；

垂体瘤是颅内常见的肿瘤之一，在普通人群中的发病率约为16.7%，其中生长激素（growth hormone，GH）型垂体瘤约占10%～15%[1-2]。由于GH型垂体瘤患者分泌过多的GH，常引起心脏结构和功能上的变化[3]，而心脏功能损伤是引起患者死亡的主要原因[4]。传统M型超声和Simpson法仅通过测量左心室内径和面积而估测左心室收缩功能，但忽略了心肌本身的做功能力，因而不能准确反映GH型垂体瘤患者的左心室收缩功能情况[5]。本研究拟探讨应用超声斑点追踪成像（speckle tracking imaging，STI）技术评价GH型垂体瘤患者的左心室收缩功能。

1 资料与方法

1.1 研究对象 病例组：选取2015年10月－2017年11月于北京天坛医院就诊的GH型垂体瘤患者56例。纳入标准：年龄≥25岁，排除高血压、糖尿病、高脂血症及器官严重疾病患者。根据GH水平将患者分为：GH轻度升高组41例，男23例，女18例；年龄25～45岁，平均（42.0±8.8）岁；GH 8.95～14.80 μg/L（参考值0.000～8.000 μg/L）。GH显著升高组15例，男8例，女7例；年龄25～52岁，平均（42.5±10.8）岁；GH 16.18～86.01 μg/L。对照组选取健康志愿者30例，男16例，女14例；年龄27～55岁，平均（45.9±9.4）岁，GH 0.2～4.5 μg/L。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器 采用 GE Vivid 7型彩色多普勒超声诊断仪，配备M4S探头，频率2～4 MHz；STI分析采用GE EchoPac PC超声工作站。

1.2.2 方法 所有受检者连接心电图，嘱患者左侧卧位并平静呼吸。常规超声心动图参数测量：左心室长轴切面测量左心室舒张末期内径、左心房收缩末期内径、室间隔和左心室后壁舒张末期厚度；评估左心室收缩功能：Simpson单平面法测量左心室射血分数；评估左心室舒张功能：组织多普勒超声测量舒张早期二尖瓣环运动速度峰值（Ea）、舒张晚期二尖瓣环运动速度峰值（Aa）及Ea/Aa比值。

1.2.3 STI评估左心室心肌纵向应变和心肌扭转 嘱患者平静呼吸，获取呼气末患者屏气状态下连续3个心动周期的左心室长轴切面、心尖四腔心切面、二腔心切面、左心室心底短轴和心尖短轴切面的二维动态图像。帧频40～60帧/s，储存图像。

1.2.3.1 左心室心肌纵向应变分析 对储存的左心室长轴切面、心尖四腔心切面、二腔心切面的二维动态图像应用GE EchoPac PC工作站2D-strain模式进行追踪分析，逐帧自动追踪各切面左心室心肌组织的运动轨迹，获得左心室17节段的纵向应变。记录各切面收缩期峰值纵向应变，并取各切面纵向应变的平均值作为左心室整体纵向应变。

1.2.3.2 左心室心肌扭转分析 对存储的左心室心底短轴和心尖短轴二维动态图像应用 GE EchoPac PC工作站进行脱机分析，获得左心室心肌各平面的扭转相关曲线图，并测算扭转相关参数，包括收缩期扭转角度峰值（peak twist，Ptw）、扭转速度达峰时间（time to peak untwisting velocity，TPUV）、解旋率（untwisting rate，untw R）、左心室解旋速度峰值（peak untwisting velocity，PUV）、解旋减半时间（half time of untwisting，HTU）。

untw R=[（舒张期心尖旋转角度-舒张期心底旋转角度）/舒张期心尖旋转角度]/等容舒张时间×100% （1）1.3 统计学方法 采用SPSS 19.0软件，本研究所有计量资料均符合正态分布，以表示，多组间比较采用单因素方差分析，计数资料比较采用χ2检验，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组研究对象临床资料比较 3组研究对象的性别、年龄比较，差异无统计学意义（P>0.05）；与对照组相比，两组病例组生长激素水平明显升高，差异均有统计学意义（P<0.01）；与GH轻度升高组相比，GH显著升高组生长激素水平明显升高，差异有统计学意义（P<0.01）。见表1。

表1 3组研究对象临床资料比较

2.2 常规超声心动图结果比较

2.2.1 左心腔大小 2个病例组患者的左心房和左心室均大于对照组，差异均有统计学意义，其中GH显著升高组增大更为明显（P<0.05，P<0.01）；而2个病例组比较，差异无统计学意义（P>0.05）。见表2。

2.2.2 左心室室壁厚度 与对照组比较，2个病例组患者的室间隔厚度和左心室后壁厚度均明显增加，差异均有统计学意义（均P<0.01）；而两组病例组比较，差异无统计学意义（P>0.05）。见表2。

2.2.3 左心室收缩和舒张功能 3组研究对象左心室射血分数比较，差异无统计学意义（P>0.05）；3组Ea/Aa比值比较，差异无统计学意义（P>0.05）。见表2。

表2 3组研究对象常规超声心动图参数比较（ ±s）

表2 3组研究对象常规超声心动图参数比较（ ±s）

注：与对照组比较，*P<0.05，#P<0.01。GH：生长激素；LVEDd：左心室舒张末期内径；LADs：左心房收缩末期内径；IVSd：室间隔舒张末期厚度；LVPWd：左心室后壁舒张末期厚度；LVEF：左心室射血分数；Ea/Aa：舒张早期二尖瓣环运动速度峰值（Ea）与舒张晚期二尖瓣环运动速度峰值（Aa）的比值

2.3 左心室心肌纵向应变参数比较 与对照组相比，GH轻度升高组左心室各切面的纵向应变和整体纵向应变略升高，但差异无统计学意义（P>0.05）；GH显著升高组左心室心肌各切面的纵向应变和整体纵向应变均明显减低，差异均有统计学意义（P<0.01）；与GH轻度升高组相比，GH显著升高组左心室心肌各切面的纵向应变和整体纵向应变均明显减低，差异有统计学意义（P<0.01），见表3、图1。

表3 3组研究对象左心室心肌各切面纵向应变和整体纵向应变参数比较（ ±s）

表3 3组研究对象左心室心肌各切面纵向应变和整体纵向应变参数比较（ ±s）

注：与对照组比较，*P<0.01；与GH轻度升高组比较，#P<0.01。GLPS-LAX：左心室长轴切面心肌纵向应变；GLPS-A4C：心尖四腔心切面心肌纵向应变；GLPS-A2C：二腔心切面心肌纵向应变；GLPS：左心室心肌整体纵向应变

图1 GH型垂体瘤患者与正常人左心室心肌的纵向应变。A示GH轻度升高患者纵向应变增强，B示GH显著升高患者纵向应变减弱、杂乱，C示正常人纵向应变正常、分布均匀

2.4 左心室心肌扭转参数比较 3组研究对象左心室心肌扭转角度曲线和扭转速度曲线形态基本一致。①左心室心肌Ptw：GH轻度升高组患者的Ptw明显高于对照组和GH显著升高组，差异均有统计学意义（P<0.01）；GH显著升高组Ptw低于对照组，差异有统计学意义（P<0.01）。②左心室心肌TPUV：3组TPUV差异无统计学意义（P>0.05），见表4、图2。

2.5 左心室心肌解旋参数比较 ①左心室untw R：2个病例组的untw R均明显低于对照组，差异均有统计学意义（P均<0.01）；GH显著升高组untw R低于GH轻度升高组，差异有统计学意义（P<0.01）。②左心室PUV：2个病例组的PUV均明显低于对照组，差异均有统计学意义（P<0.01）；而2个病例组间比较，差异无统计学意义（P>0.05）。③HTU：与对照组比较，2个病例组的 HTU延迟，差异均有统计学意义（P<0.01）；而 2个病例组间差异无统计学意义（P>0.05），见表4、图3。

表4 3组研究对象左心室心肌扭转参数比较（ ±s）

表4 3组研究对象左心室心肌扭转参数比较（ ±s）

注：与对照组比较，*P<0.01；与GH轻度升高组比较，#P<0.01。Ptw：左心室心肌扭转角度峰值；TPUV：左心室心肌扭转速度达峰时间；untw R：左心室解旋率；PUV：左心室解旋速度峰值；HTU：解旋减半时间

图2 GH型垂体瘤患者与正常人左心室心肌的扭转曲线。A示GH轻度升高患者扭转角度峰值升高，B示GH显著升高患者扭转角度峰值降低，C示正常人左心室心肌扭转曲线

图3 GH型垂体瘤患者与正常人的左心室心肌解旋曲线。A、B示GH轻度、显著升高患者解旋速度峰值均减低，C示正常人左心室心肌的解旋曲线

3 讨论

心脏的收缩和舒张运动包括径向运动、纵向运动和扭转运动。形成心脏复杂运动的解剖学基础[6]是胚胎在进化和发育过程中单块的心肌纤维带不断扭转和包绕，从而形成双螺旋结构，即心底环和心尖环。心底环肌纤维呈横向走行，从而导致心脏短轴方向的运动；心尖环心肌分两部分，一部分肌纤维从心底走向心尖，而另一部分肌纤维从心尖走向心底，但肌纤维在走行过程中并非平行排列，而是成一定的角度，从而形成心脏的纵向运动和扭转运动，并随着心室肌的收缩和松弛形成心室收缩期扭转和舒张期解旋运动。由此可见心肌的收缩和扭转运动是心脏局部和整体功能中的组成部分[7]。然而，传统 M 型超声和Simpson法仅通过一维和二维超声测量左心室内径和面积而估测左心室收缩功能，并未直接分析左心室心肌做功能力，因而不能全面评估受检者的心功能状况。

STI将心肌组织分成若干小矩阵，通过自动匹配和追踪技术描述和记录心肌的运动轨迹，定性和定量分析心肌的应变能力和扭转特征，无角度依赖性[8-10]。已有研究表明，在评估心肌收缩功能方面STI与MRI具有高度一致性，且STI价格低廉、方便快捷，是评估左心室功能的一种新的有效方法[11]。通过STI测量的心肌应变和扭转参数可以较敏感地反映各种病理状态下的心功能情况。本研究即通过STI评估垂体瘤患者左心室功能的变化情况。

本研究显示，GH轻度升高组垂体瘤患者的左心房和左心室大小均较对照组增大，室间隔和左心室后壁厚度增加，提示GH轻度升高时左心的结构变化以左心室壁增厚为主，左心系统呈现向心性肥大。随着GH水平的升高，左心重构明显，左心腔进一步扩大，而尽管左心室壁厚度仍高于对照组，但与GH轻度升高组比较相对变薄，心脏逐渐呈现离心性扩大。此时，应用传统超声测量的GH型垂体瘤患者的左心室收缩功能和舒张功能与对照组比较并未出现明显差别。而应用STI测量的左心室心肌应变和扭转参数发现，与对照组比较，GH轻度升高的垂体瘤患者左心室心肌的长轴应变有增加趋势、左心室心肌Ptw明显升高；而GH显著升高型垂体瘤患者与对照组相比，左心室心肌的长轴应变和Ptw则明显下降。GH型垂体瘤患者心脏的这种结构和功能的变化与既往研究一致：相关研究表明在GH型垂体瘤发病初期，GH水平较低时，GH作用于心肌细胞的受体，提高心肌纤维对钙离子的敏感性，可增强心肌收缩能力[12]，同时能促进心肌蛋白合成，导致心肌厚度增加[13]；随着GH水平逐渐升高，患病时间逐渐延长，GH会导致心肌间质胶原积聚与纤维化，造成心肌坏死、僵硬，收缩能力减低[14]。

本研究发现，两组垂体瘤患者untw R和PUV与对照组相比均明显降低，HTU明显延迟，且左心室心肌的解旋功能随着GH水平的升高而逐步降低，提示垂体瘤患者的左心室心肌解旋功能受损较左心室心肌的应变能力和扭转功能受损更早出现，这可能成为早期发现GH型垂体瘤患者心脏功能受损的一项敏感指标。

总之，应用STI能更为敏感地评估GH型垂体瘤患者左心室心肌收缩功能的变化情况：①垂体瘤患者GH水平轻度升高时，左心室心肌的收缩功能增强；随着GH水平升高，左心室心肌的收缩功能最终将明显减低；②GH型垂体瘤患者在疾病早期，左心室心肌的解旋功能已受损，且随着GH水平升高，解旋运动受损亦逐渐加重。因此，STI能够早期评估GH型垂体瘤患者左心室收缩功能的变化情况，可为临床早期及时提供心功能受累的影像依据。