实时三维超声心动图Heart Model模式定量评价左室容量及左室射血分数

万野

[摘要] 目的 探討三维超声心动图全自动左心定量技术（three-dimensional echocardiography Heart Model，3D-HM）在左室收缩功能评估中的应用价值。 方法 选取我院2018年1月～2019年5月健康体检的正常成年人58例，男24例，女34例。均采用常规M型超声、双平面辛普森法、二维心功能定量（2DQ）、三维自动化心功能定量（3DQA）、3D-HM分别测量左室舒张末期容积（LVEDV）、收缩末期容积（LVESV）、射血分数（LVEF），对比分析3D-HM与其他方法测量的差异性和相关性。 结果 ESV：3D-HM组较M型超声、Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA组ESV值偏高，差异具有显著统计学意义（P<0.01）;EDV：3D-HM组较Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA组EDV值偏高，差异具有显著统计学意义（P<0.01），较M型超声组EDV值差异无统计学意义（P>0.05）;EF：3D-HM组较M型超声、Bi-plane、2DQ组EF值偏低，差异具有显著统计学意义（P<0.01），较X-plane、3DQA组EF值差异无统计学意义（P>0.05）。相关性分析：ESV：3D-HM组与M型超声、Bi-plane、2DQ、X-plane、3DQA组ESV值呈正相关关系（P<0.05）;EDV：3D-HM组与M型超声、Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA组EDV值呈正相关关系（P<0.05）;EF：3D-HM组与M型超声、Bi-plane、2DQ、3DQA组EF值呈正相关（P<0.05），与X-plane组EF值无直线相关关系。 结论 3D-HM可以准确、快速量化左室容量及射血分数，在左心收缩功能评价中具有较高的临床价值。

[关键词] 左室容量;左室射血分数;Heart Model;超声心动描记术

[中图分类号] R540.45          [文献标识码] B          [文章编号] 1673-9701（2020）12-0132-04

[Abstract] Objective To investigate the application value of three-dimensional echocardiography Heart Model（3D-HM） in the assessment of left ventricular systolic function. Methods A total of 58 normal adults in our hospital from January 2018 to May 2019 were selected， including 24 males and 34 females. Left ventricular end-diastolic volume（LVEDV）， end-systolic volume（LVESV） and ejection fraction（LVEF） were measured by conventional M-mode ultrasound， biplane Simpson method， two-dimensional cardiac function quantification（2DQ）， three-dimensional automated cardiac function quantification（3DQA）， and 3D-HM. The differences and correlations between 3D-HM and other methods were compared and analyzed. Results ESV： 3D-HM group had higher ESV value than the M-mode ultrasound， Bi-plane， X-plane， 2DQ， and 3DQA group， and the difference was statistically significant（P<0.01）. The EDV： The EDV value in the 3D-HM group was higher than that in the Bi-plane， X-plane， 2DQ， and 3DQA group， and the difference was statistically significant（P<0.01）; and there was no significant difference in EDV value between the 3D-HM group and the M ultrasound group（P>0.05）. EF： 3D-HM group had lower EF value than M-mode ultrasound， Bi-plane， and 2DQ groups， and the difference was statistically significant（P<0.01）. There was no significant difference in the EF value between 3D-HM group and X-plane， 3DQA group（P>0.05）. Correlation analysis： ESV： 3D-HM group had positive correlation with ESV value of M-mode ultrasound， Bi-plane， 2DQ， X-plane， and 3DQA group（P<0.05）; EDV： 3D-HM group was positively correlatedwith the EDV value of M-mode ultrasound， Bi-plane， X-plane， 2DQ， and 3DQA group（P<0.05）. EF： 3D-HM group was positively correlated with the M-mode ultrasound， Bi-plane， 2DQ， and 3DQA group（P<0.05）， and there was no linear correlation in the EF values between the 3D-HM group and the X-plane group. Conclusion 3D-HM can accurately and quickly quantify left ventricular volume and ejection fraction， and has high clinical value in the evaluation of left ventricular systolic function.

[Key words] Left ventricular volume; Left ventricular ejection fraction; Heart Model; Echocardiography

左心整体功能的评估在心脏疾病的诊治以及预后评估中起重要指导作用。在心肌梗死、瓣膜疾病和心力衰竭等疾病中，评估左室容积和射血分数（LVEF）是非常重要的。M型超声由于操作简便，是目前临床使用最多的方法，但其仅能显示左室局部的心肌运动，不能准确评估左室整体容量[1]。二维双平面辛普森法（Two-dimensional Simpsons biplane）是指南推荐的首选方法，该方法是通过圆盘叠加的方法计算左室容量，同时该方法受心脏平面短缩的影响，容易出现低估心腔容积等问题[2-3];实时三维超声（real-time three-dimensionale chocardiography，RT-3DE）的自动化心功能定量技术3DQA，对腔室体积的测量不依赖几何假设，同时不受心脏平面短缩的影响，与心脏磁共振相比，三维超声心动图测量左室容积的准确性更高[4]。但是由于3DQA费时等因素，限制了三维超声的临床应用。3D-HM技术是一种全自动化三维量化软件，它能够在短时间内从实时三维容积中量化左室容量及计算左室射血分数[5]，本研究旨在探讨一种全新的自动定量软件3D-HM与M型超声、二维辛普森法（two-dimensional Simpson）、二维心功能定量（two-dimensional quantification，2DQ）及3DQA等技术在测量左室容量及左室射血分数的差异性及相关性，为临床上测量左室容积及射血分数寻求更准确、有效的方法。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取本院2018年1月～2019年5月健康体检的正常成年人58例，男24例，女34例，平均年龄（32.56±14.15）岁，以上志愿者均排除高血压、心脏器质性病变等相关疾病。本研究经我院医学伦理委员会批准，入选者均知情同意。

1.2 研究方法

采用超声检查仪Philips EPIQ 7C，探头选用X5-1三维探头，2DQ及3DQA分析采用脱机QLAB软件。

所有志愿者图像采集由同一名从事超声心动图工作且经验丰富的医生完成。患者取左侧卧位，分别采集胸骨旁左室长轴图像、左室长轴腱索水平M型超声图像、心尖四腔心、两腔心的动态图像、三维模式心尖双平面动态图像、3D-HM在标准心尖四腔心切面点击HM按钮（调节参数为60/40）采集图像。

图像的分析由两名医生分别对所有志愿者图像进行分析。均采用常规M型超声测量左室舒张末期容积（EDV）、收缩末期容积（ESV）、射血分数（EF）;2DE下分别使用双平面辛普森法（Bi-plane、X-plane）及2DQ模式测量EDV、ESV、EF;在RT-3DE下进入HM模式，设定心内膜边界值HM60/40，完成EDV、ESV、EF的测量;应用QLAB软件在3DQA模式下分析心脏三维图像，测量EDV、ESV、EF。

1.3 统计学分析

所有数据均采用SPSS 21.0统计软件进行分析。各种方法测量的ESV、EDV、EF均行正态性检验及方差同质性检验，均服从正态分布（P>0.05），方差齐（P>0.05）。各组变量均为连续性变量，均以均数±标准差（x±s）表示，兩两间比较采用t检验，P<0.05为差异具有统计学意义。应用Pearson相关分析评价3D-HM组与其他组别ESV、EDV、EF值的相关性。

2 结果

2.1 3D-HM组与其他组别ESV、EDV、EF值比较

ESV值：3D-HM组较M型超声、Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA组ESV值偏高，差异具有显著统计学意义（P<0.01）。EDV值：3D-HM组较Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA组EDV值偏高，差异具有显著统计学意义（P<0.01），较M型超声组EDV值差异无统计学意义（P>0.05）。EF值：3D-HM组较M型超声、Bi-plane、2DQ组EF值偏低，差异具有显著统计学意义（P<0.01），较X-plane、3DQA组EF值差异无统计学意义（P>0.05）（表1）。

2.2 3D-HM组与其他组别相关性分析

ESV值：3D-HM组与M型超声、Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA组ESV值呈正相关关系（P<0.05）;EDV值：3D-HM组与M型超声、Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA 组EDV值呈正相关关系（P<0.05）;EF值：3D-HM组与M型超声、Bi-plane、2DQ、3DQA组EF值呈正相关（P<0.05），与X-plane组EF值无直线相关关系（表2）。

3讨论

左室容量及左室射血分数是评估左室收缩功能的重要指标，由于超声心动图具有无创、简便、可重复等优点，已成为临床首选的检查方法[6]。目前临床常用的超声测量M型超声是将取样线置于胸骨旁左室长轴腱索水平，观察室间隔和左室后壁的位移，大致估算左心室的容量及射血分数，不能准确评价左室整体功能[1]，对左室壁节段性运动异常的患者左室功能的评价具有较大的误差。双平面Simpson法是基于圆盘叠加的方法计算左室容量及射血分数，尽管较M型超声更加准确，但仍有其局限，第一，仅仅通过两个平面的显示，不能完整显示左室全貌，对于某些室壁节段性运动异常的患者，仍然存在一定的误差[7-9];第二，图像质量要求高，需要对心内膜清晰显示，对于部分图像显示不清的患者，其测量存在困难;第三，对心室短缩的图像可能低估其容量，造成EF值的不准确[10]。2DQ虽然能提高室壁运动异常患者测值的准确性，但对于心室短缩的图像，同样存在容量的低估[11-12]。3DQA是通过三维超声图像自动数字化重建，真实反映心室各壁的运动及功能状态，对左室形态及功能的评价优于二维超声心动图，但目前3DQA在临床应用上存在一定的局限，首先，相对于二维超声，三维超声的时间分辨率较低，其识别真正的收缩末期和舒张末期帧有一定误差[13-16];其次，由于3DQA需要三维技术分析且耗时长等弊端，很难在临床上推广应用。

近年來，随着三维超声心动图的飞速发展，Philips公司推出了一项全新的技术Heart Model用于测量左室容量及射血分数。该项技术是基于常规超声心动图检查基础上，通过仪器自身的三维模型与测量得到的三维图像，利用人工智能匹配，实现一键自动化测量左室容量及左室射血分数。

3D-HM作为全自动定量软件，仅需数秒就可以得出左室容量及EF值，很大程度上提高了工作的效率;同时3D-HM技术提高了空间和时间的分辨率，能有效降低人为的随机误差和仪器的系统误差[17-19]，真实地反映左室壁各部位的实际运动及心肌的功能状态。

本研究数据表明，全自动定量软件3D-HM测量左室容积、EF值与其他方法对比，左室收缩末期及舒张末期的容量高于其他方法测量数值，EF值低于其他测量数值。EF值测量中3D-HM组与3DQA组测值无明显差异，相关性检验中3D-HM与M型超声、Bi-plane Simpson法、2DQ、3DQA法测量显著相关，证实其准确性。3D-HM测量时间较其他方法明显缩短且重复性高，有助于临床推广应用，同时二维测量常出现心尖透视短缩和几何形态假设的问题，3D-HM能有效避免这一问题。但是3D-HM受图像质量和不同左室形态的影响，对于不规则心腔形态识别的准确性需进一步研究确定。

心脏三维定量技术Heart Model模式，可以准确、快速量化左室容量及左室射血分数，对容量的测量较传统M型超声、Simpson法、二维心功能定量、3D分析技术测值偏高，射血分数较传统M型超声、Simpson法、二维心功能定量测值偏低。与3DQA组对比EF值测量无明显差异，同时与传统测量方法的相关性好，具有较高的临床应用价值。

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（收稿日期：2020-02-19）