实时三维超声心动图联合二维斑点追踪在老年心力衰竭诊断中的应用

苗玉珠 廖玉苹

(苏州大学附属第一医院心超室，江苏 苏州 215000)

心力衰竭主要由于心肌病、心肌梗死、血流动力学负荷过重等因素导致心脏结构和功能发生改变〔1,2〕。老年人群是心力衰竭的主要发病人群。左心房结构和功能变化是心力衰竭进展的标志性变化，左心房结构和功能检测对于慢性心力衰竭的临床防治具有重要意义〔3〕。以往测量左心房大小或测量二尖瓣、肺静脉血流频谱对左心房功能进行评价，受测量角度、左心房几何形态、符合状态及房室间压力梯度等因素的影响，左心房功能评价结果与实际情况存在偏差〔4〕。实时三维超声心动图(RT-3DE)和二维斑点追踪(2D-STI)技术作为目前研究心肌运动的主要手段，二者可分别从容积变化和心肌应变的角度对左心房结构和功能变化进行定量评估〔5,6〕。本研究采用上述两项技术从不同角度对老年心力衰竭患者左心房形态结构和功能进行综合评价。

1 资料与方法

1.1一般资料 选择2019年1～11月苏州大学附属第一医院心内科住院的50例老年心力衰竭患者为观察组，其中男29例，女21例，年龄62～71岁，平均年龄(67.29±5.81)岁。入选标准：(1)符合中华医学会心血管病学分会心力衰竭学组制定的《中国心力衰竭诊断和治疗指南2018》〔7〕中关于慢性心力衰竭的相关诊治标准，并经冠状动脉造影或超声心动图明确证实；(2)年龄60周岁以上，病史3个月以上，左心室射血分数(LVEF)≤50%。排除标准：(1)因瓣膜重度狭窄、瓣膜脱垂、发绀型先天性心脏病、心包疾病等所致的心力衰竭；(2)就诊前14 d内发生急性心肌梗死、重度心肌炎等；(3)恶性肿瘤、严重肝肾功能不全。同一时期的50例健康志愿者为对照组，男31例，女19例，年龄61～72岁，平均年龄(67.41±5.77)岁。患者均经询问病史、体格检查、心电图、血液生化及超声心动图等明确证实无心血管疾病或高危因素。本研究经医院伦理委员会审核，受检者均签署知情同意书。两组一般资料差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

1.2检查仪器 选择GE Vivid E95彩色多普勒超声诊断仪，探头为M5S二维心脏探头(频率2.0～3.5 MHz)，4 V全容积探头(频率1.0～3.0 MHz)，配有GE超声工作站和Echo PAC软件。

1.3常规超声心动图检查及相关参数测定 受检者取左侧卧位，连接同步心电图监护后在标准心前位置行常规超声心动图检查，从心尖四腔切面、三腔切面和两腔切面分别连续采集3个心动周期的动态图像，图像采集期间叮嘱受检者保持呼吸平稳，必要时可屏气以保证采集图像的稳定性。采用M5S二维心脏探头对左心房前后径(LAD)、左心室舒张末期内径(LVDd)、收缩末期内径(LVDs)、室间隔舒张末期厚度(IVST)、左心室后壁厚度(LPWT)进行测量；采用Simpson法测量LVEF；测量、记录二尖瓣舒张早期和晚期血流速度E峰、A峰及二尖瓣环舒张早期室间隔侧运动速度e'，计算E/A、E/e'。

1.4RT-3DE检查及相关参数测定 完成常规超声心动图检查后切换至4 V探头，连续采集3个心动周期的全容积动态图像，保存至工作站用于后期分析。采用Echo PAC软件对采集的全容积动态图像进行处理，进入4 V LAQ模式，在左心室舒张末期、收缩末期分别标记二尖瓣环中点、左心房心内膜顶点，系统自动勾画左心房心内膜轮廓，必要时可对局部进行手动调节，使其余实际心内膜边界贴合，自动生成容积曲线，测定左心房最大容积(LAVmax)、最小容积(LAVmin)和收缩前容积(LAV preA)。经体表面积(BSA)矫正后计算出LAV指数(LAVImax)、最小容积指数(LAVImin)和收缩前容积指数(LAVI preA)。同时计算左心房被动射血分数(LAPEF)、主动射血分数(LAAEF)、整体射血分数(LAEF)和每搏量(LASV)。计算公式如下：LAPEF=(LAVmax -LAVpreA) / LAVmax×100%；LAAEF=(LAVpreA- LAVmin) / LAVpreA×100%；LASV=LAVmax- LAVmin；LAEF=(LAVmax-LAVmin) / LAV max×100%。

1.52D-STI检查及相关参数测定 将二维动态图像导入至EchoPacPC软件中并进入系统，从心尖四腔、三腔和两腔三个切面分别选择显示左心房心内膜最清晰的心动周期，由系统自动定义心内、外膜间的斑点追踪感兴趣区(ROI)，将ROI宽度手动调整至与左心房壁厚度相符。选择3个切面中的房间隔及距离二尖瓣环6～8 mm处的左心房前壁、后壁、侧壁、下壁等6个房壁，每个房壁各分为基底段、中间段和房顶三个节段，共计15个节段。由系统自动追踪心肌斑点的运动轨迹，获得左心房各壁的应变率-时间曲线。测定左心室收缩期左心房各壁的纵向应变(Ss)、舒张早期纵向应变(Se)、舒张晚期纵向应变(Sa)及各自的峰值应变率(SRs、SRe、SRa)，计算平均纵向应变(mSs、mSe、mSa)和平均峰值应变率(mSRs、mSRe、mSRa)作为左心房整体的纵向应变和应变率。

1.6统计学分析 采用SPSS22.0软件进行t检验、χ2检验、Pearson相关性分析。

2 结 果

2.1两组常规超声心动图测量结果 两组IVST、LPWT、E/A和E/e'水平无统计学差异(P>0.05)；观察组LAD、LVDd、LVDs水平均明显高于对照组，LVEF水平明显低于对照组(P<0.001)，见表1。

表1 两组常规超声心动图参数比较

2.2两组RT-3DE测量结果 观察组LVAImax、LAVImin、LAVIpreA和LASV水平均明显高于对照组，LAPEF、LAAEF和LAEF水平均明显低于对照组(P<0.001)，见表2。

表2 两组RT-3DE检查参数水平比较

2.3两组2D-STI测量结果 观察组mSs、mSe、mSa及mSRs、mSRe、mSRa水平均明显低于对照组(P<0.05)，见表3。

表3 两组2D-STI检查参数水平对比

2.4老年心力衰竭患者2D-STI参数与RT-3DE参数的相关性 mSRs与LAEF、msRe与LAPEF和mSRa与LAAEF之间均呈正相关(均P<0.01)，见图1。

图1 老年心力衰竭患者2D-STI参数与RT-3DE参数相关性

3 讨 论

心肌梗死、心肌病、血流动力学负荷过重、炎症等可导致心脏结构和功能发生改变，心室充盈和泵血功能明显下降，长此以往可发展为心力衰竭〔8，9〕。左心房可在不同心动周期阶段发挥储存、管道和辅泵的作用〔10,11〕，在调节左心室充盈、维持心输出量方面具有重要意义。因此，尽早发现老年慢性心力衰竭患者的左心房功能异常对于指导其早期诊治和病情控制都具有重要意义。

常规超声心动图是临床评价左心房功能的常用手段。本研究结果在一定程度上体现了老年心力衰竭患者左心房结构和功能的异常变化。然而常规超声心动图无法获得完整的心脏立体形态，在测量各种容积时都需要借助相应的几何假设模型。当心室重构形态偏离假设模型时，利用假设模型计算得出的心功能参数与实际值存在一定偏差，对其心功能评估造成一定影响。

RT-3DE、2D-STI技术是近年来不断发展并逐步应用于临床评价心功能的新的诊断技术，其中RT-3DE在不依赖假设的情况下，能够实时显示左心房的空间几何形态、运动变化及邻近关系，通过实时测量的左心房容积可直观展示左心房在心动周期的变化情况〔12〕。2D-STI技术通过二维斑点对ROI心肌组织的运动情况进行逐帧追踪，客观、直接地反映出心肌组织的运动轨迹和形态改变，从而准确计算心肌组织的运动位移、速度、应变及应变率等心肌力学参数〔13〕，实现对心肌组织运动进行定量评价。2D-STI技术不仅消除了组织多普勒对声束角度的依赖，且不受周围心肌牵引和心脏整体运动的干扰，能够从整体和局部对心肌功能进行全面评价〔14〕。本研究RT-3DE、2D-STI结果均提示，老年心力衰竭患者左心房结构形态、功能已发生明显改变，其储存、管道、辅泵功能均下降明显。

RT-3DE能够从容积变化角度在单个心动周期反映左心房功能状态，2D-STI则从局部应变角度反映多个心动周期左心房功能状态的动态变化〔15〕，RT-3DE联合2D-STI能够更全面体现左心房形态结构和功能的细微变化。本研究提示左心房容积变化是影响心肌收缩和舒张功能的外在因素，而心肌内部功能为决定心肌收缩和舒张功能的内在因素〔16〕。