三维超声心动图及斑点追踪成像评价左心房不同构型阵发性房颤患者左心房功能的临床研究

牛海燕，田国祥，张敏郁，张薇

心房颤动（AF，房颤），是严重的心房异常的活动形式，也是临床常见的心律失常之一。阵发性房颤（PAF）可进展为持续性或永久性房颤，引起血流动力学异常，可以导致血栓栓塞、卒中、甚至心力衰竭等疾病，严重危害患者的生命健康[1]。我国60岁以上人群患病率约为1.6%~2.0%，随着患者年龄增加发病率呈上升趋势[2]。左心房的结构和功能在房颤的发生、发展中起到重要的作用[3]，因此对房颤患者左心房结构和功能的评估成为国内外学者研究的重点。目前常规二维超声对左心房的容积和功能评价存在一定局限性。实时三维超声心动图（RT-3DE）和二维斑点追踪成像（2D-STI）是超声诊断的新技术。本研究用RT-3DE及应变显像评估PAF患者的左心房结构和功能改变，为临床早期评价PAF患者左心房结构和功能异常提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象和分组连续入选2017年1月至2018年12月于解放军总医院第七医学中心收治的PAF患者98例，年龄46~78（63.2±10.1）岁。根据二维超声心动图测量左心房容积指数（LAVI）（LAVI-2D）值将房颤患者分为左心房容积正常组（LAN组，LAVI＜34 ml/m2，50例）和左心房容积扩大组（LAE组，LAVI≥34 ml/m2，48例）。连续入选同期入院体检的38例与房颤组年龄、性别及临床资料构成相匹配者为对照组，年龄45~75岁，平均年龄（62.3±13.2）岁。研究对象的纳入标准：①PAF患者心电结果均符合《2014年美国心房颤动管理治疗指南概要》[4]的PAF的诊断分类；②二维超声心动图图像清晰；③检查时均为窦性心律；④超声心动图检查左室收缩功能正常（左室射血分数≥55%）；⑤患者知情同意并签署知情同意书。排除标准：①心脏瓣膜病；②先天性心脏病；③心肌病；④心包疾病；⑤心率＞85 次/min；⑥严重肝、肾功能障碍；⑦房颤已采用射频消融术治疗。

1.2 方法

1.2.1 二维超声心动图信息采集用Philips-iE33彩

色多普勒超声诊断仪，二维探头频率1~5 MHz。二维超声取心尖两腔、四腔切面，连接心电图。超声成像和测量标准均按2015年美国超声心动图学会（ASE）超声心动图腔室测量指南[5]进行，Simpson双平面法收缩末期获取左心房最大容积（LAVmax），得出LAVI=LAVmax/体表面积。Simpson双平面法测量左室射血分数（LVEF）。

1.2.2 三维超声心动图信息采集三维探头（X3-1）频率为1~3 MHz，配矩阵换能器。在心尖四腔心切面上调整探头声束方向及仪器的横向增益，清晰显示心内膜后，嘱患者屏气采集图像，获取心腔容积的三维数据。应用QLAB6.0 3DQ软件自动勾画出左心房心内膜面，得出左心房容积-时间曲线，获取以下指标：收缩末期（T波结束）的左心房最大容积（LAVmax），舒张末期（R波顶点）左心房最小容积（LAVmin）和左心房总排空分数（LATEF）。LATEF（%）=（LAVmax-LAVmin）/LAVmax×100%。得出左心房容积指数（LAVI）。上述所有指标均测量3次取平均值。

1.2.2 二维应变图像采集及分析于帧频50~80帧/s条件下采集心尖四腔切面和心尖两腔切面的二维灰阶动态图像，至少3个心动周期。QLAB超声图像处理软件系统自动勾画描记左心房壁的心内膜和心外膜，将心尖四腔切面左心房的房间隔和侧壁及心尖两腔切面左心房的前壁和下壁等分为基底段、中间段和顶部段共计12节段。对每一节段的室壁进行斑点追踪分析，自动显示左心房各节段心肌的收缩期纵向应变（SSL）曲线和应变率曲线。分别取各节段峰值的平均值得出左心房平均峰值应变（mSSL），收缩期平均应变率（mSRs）、舒张早期平均应变率（mSRe）和舒张晚期平均应变率（mSRa）。

1.3 统计学方法统计学处理采用SPSS 16.0软件。计量资料以（±s）表示，多组间均数比较采用单因素方差分析，两组间均数比较采用成对t检验；计数资料以例数（%）表示，两组间率的比较采用χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床资料和二维超声心动图参数比较左心房容积正常组（LAN组）、左心房容积扩大组（LAE组）和对照组三组受检者年龄、性别比例、体重指数（BMI）和冠心病、糖尿病的患病比例等差异无统计学意义（P均＞0.05）。LAE组高血压患病率高于对照组和LAN组（P＜0.05）。二维超声心动图显示，三组LVEF比较无差异。与对照组比较，LAN组LVMI、LAV和LAVI增高，差异无统计学意义。与对照组和LAN组比较，LAE组LVMI、LAV和LAVI升高，差异有统计学意义（P＜0.05）（表1）。

2.2 三维超声心动图参数比较与对照组比较，PAF患者LAVmax、LAVI和LAVmin平均水平均增高，LATEF水平减低，差异均有统计学意义（P均＜0.05）。与LAN组比较，LAE组LAVI水平升高，LATEF水平减低，差异有统计学意义（P均＜0.05）。三维超声心动图测量左心房容积较二维超声测量值高，LAVI-3D较LAVI-2D值高（P＜0.05）（表2）。

2.3 左心房应变及应变率平均值的比较左心房纵向应变曲线分析得出：与对照组比较，LAN组和LAE组mSSL减低；与LAN组比较，LAE组mSSL减低。差异有统计学意义（P＜0.05）。左心房应变率（SR）峰值曲线分析得出：与对照组比较，LAN组和LAE组mSRs，mSRe和 mSRa较对照组减低，差异有统计学意义（P＜0.05）。与LAN组比较，LAE组mSRs，mSRe和mSRa减低，差异有统计学意义（P＜0.05）（表3）。

3 讨论

表1 三组人群临床和二维超声心动图资料比较

表2 三组人群三维超声心动图左心房参数比较

表3 三组人群左心房平均应变和平均应变率比较

据报道房颤患者约占同期心血管病住院患者的6.7%~10.2%[6]。近年来房颤相关的发病率和死亡率逐年增高，与人均寿命延长所致高血压、冠心病和糖尿病的发病率增加相关。房颤的机制被认为是相关疾病造成左心室舒张功能障碍，左室舒张末期压力增高，导致左心房容量负荷过重，压力逐渐增高，从而导致左心房出现病理生理学的形态改变，左心房扩大和纤维化，导致电重构，引发房颤。房颤同时也能引起心肌的缺血与重构，进而形成恶性循环[7]。多项研究表明，左心房扩大是心力衰竭、脑梗死、心肌梗死、心源性死亡等事件的独立预测因子[8]。因此，评估房颤患者左心房容积及功能变化对评价其危险性、指导治疗及预后具有重要的临床价值。临床常用评价左心房功能的指标包括左心房内径、二尖瓣及肺静脉血流频谱以及组织多普勒等，这些方法都存在一定局限性。本研究联合应用实时三维超声心动图（RT-3D）和应变显像（STI）等技术为评估房颤患者左心房功能提供新的角度和指标。

二维超声心动图是通过Simpson's面积长度法获取心房的容积，由于心房并非标准的几何形状，使得根据公式计算心房容积存在误差[9]。实时三维超声心动图（RT-3DE）应用矩阵排列的全信号探头扫描，实时采集、整合三维信息，能够直观、全面地显示出心脏整体构型。文献研究显示，RT-3DE能获取真实立体的左心房形态，直接显示左心房容积及其在心动周期中的变化，测值准确可靠，与心脏CT和MRI的相关性好[10]。本研究显示三维超声心动图测量左心房容积较二维常规测量值大，与文献研究结果一致，三维超声心动图较二维超声能更可靠评估左心房容积。二维超声测量房颤LAN组与对照组左心房容积无明显差异，但RT-3DE测值显示LAN组较对照组左心房容积增大。房颤患者LATEF较对照组减低。LAE组较LAN组左房容积增大，LATEF减低。多项研究显示RT-3DE检测房颤患者左心房容积增加及功能减低[11，12]。本研究显示阵发性房颤患者即使与对照组有相似的心血管基础病变，依然较对照组出现左心房扩大及左心房功能减低，心房出现扩大时左心房结构及功能改变更显著。

斑点追踪成像技术（STI）是通过追踪心肌斑点的运动轨迹测量心房肌在心动周期中形变的能力，周边组织牵拉与心脏整体运动对心房应变无影响，具有其他指标不能替代的优势，为评价左心房功能提供了一个相对客观的指标[13，14]。房颤是由于心房扩大和纤维化，造成心房内不同部位非均质性电生理活动，导致电重构的发生，这种变化使心房肌细胞收缩、心房活动受限[15]。本研究显示房颤患者mSSL和mSRs减小，即左心房储备功能下降。是由于心房肌纤维化导致心房肌形变能力减低，排空能力受损使得左心房容积增大，存储功能减低。房颤患者mSRe减低反映舒张早期左心室快速充盈时左心房肌的被动缩短减小，与左心室舒张功能异常有关。房颤患者较对照组mSRa绝对值减低，即左心房辅泵功能降低。考虑由于心房不能有效规则地协调收缩，导致舒张晚期心房收缩功能下降。Migrino的研究也证实了应变率技术能检测到毫米级的定量改变，能灵敏反映心肌发生形变的程度[16]。本研究中房颤患者左心房容积无明显扩大时，二维斑点追踪成像已提示应变及应变率较对照组下降，表明在左心房结构发生明显改变以前，房颤患者左心房功能已下降。 LAE组较LAN组应变及应变率明显减小，说明随着房颤病程的发展，左心房容积逐渐增大，左心房心肌纤维变性更严重，左心房壁僵硬度进一步增加，形变能力进一步减低，左心房功能损害较左心房容积正常时更严重。

三维超声心动图结合斑点追踪成像能检测出房颤患者左心房扩大，左心房功能减低。可以早期反映左心房容积无明显扩大的房颤患者左心房功能的改变，这种改变随着左心房扩大进一步加剧。二维应变显像对评估心肌的三维空间运动价值评估有限[17]。