实时三维超声心动图评价心房颤动患者射频消融术前后左心房功能及二尖瓣构型的变化

吴治胜，史琪，武洋，唐琪

新疆医科大学第一附属医院心脏超声诊断科，新疆乌鲁木齐 830054；*通讯作者 唐琪 737357605@qq.com

心房颤动根据发病原因可分为非瓣膜病性心房颤动（nonvalvular atrial fibrillation，NVAF）和瓣膜病性心房颤动[1]。长期心房颤动可导致左心房扩大和二尖瓣反流，会增加血栓栓塞、卒中和死亡的风险[2-3]。对于药物治疗无效的心房颤动，经导管射频消融术（radiofrequency catheter ablation，RFCA）是极为有效的侵入性治疗方法[4]。目前，已有研究对NVAF 患者RFCA 术后左心房大小及功能的变化进行分析[5]，但左心房的变化与二尖瓣构型之间的相互影响[6]报道较少。因此，NVAF 患者二尖瓣构型变化能否用于RFCA 术后评估，需要进一步研究。本研究拟采用实时三维超声心动图（real-time threedimensional echocardiography，RT-3DE）定量评估RFCA 手术前后左心房功能和二尖瓣结构参数，进一步分析NVAF 患者二尖瓣构型、左心房功能的变化及相关关系。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2017年1月—2018年12月在新疆医科大学第一附属医院经临床评估、常规心电图、24 h 动态心电图以及超声心动图检查诊断为阵发性NVAF 并计划行RFCA 手术患者133例，要求继续药物治疗随访82例，除外病例随访资料不全及超声图像采集困难23例，最终纳入62例。排除标准：缺血性心肌病、心脏瓣膜病、人工瓣膜置换、结构性心脏病、纽约心脏协会（NYHA）心功能分级 Ⅲ～Ⅳ级、其他类型的心律失常、电解质紊乱、肝肾疾病。所有研究对象均签署知情同意书。

在RFCA 术前及术后3 d、1个月、3个月进行RT-3DE 检查，以评估手术成功者左心房功能及二尖瓣构型的改变。手术成功依据：RFCA 术后3个月停用抗心律失常药物，心电图检查未发现持续30 s 以上的AF 发作[7]。

1.2 仪器与方法 应用GE Vivid E9 型超声诊断仪，探头：M5S（频率1.5～4.5 MHz）、4 V（频率1.5～4.5 MHz）。后处理工作站：Echo PAC。所有患者在RFCA 术前24 h 内、术后3 d、1个月和3个月时进行图像采集。使用4V 心脏实时三维容积探头，患者深呼气后屏气，存储3个心动周期心尖三平面动态图像及全容积图像。

使用Echo PAC 工作站，通过三平面动态图像手动描记左心房内径轮廓，排除左心耳和肺静脉开口，在心动周期的3个时间点测量左心房容积：①左心房最大容积（maximum left atrial volume，LAVmax），在收缩末期二尖瓣开放前；②左心房最小容积（minimum left atrial volume，LAVmin），在舒张末期二尖瓣关闭前；③左心房主动收缩前容积（volume before left atrial active contraction，LAVpreA），二尖瓣再次开放前的最后一帧，或体表心电图的P 波之前。进入4D MV-Assessment（TT）界面，通过三维动态图像定位设置后，系统自动分析二尖瓣结构参数（图1）：瓣环前后直径（anterior-posterior，AP）、瓣环前外侧至后内侧直径（anterolateral-posteromedial，AL-PM）、瓣环周长（annular circumference，AC）、瓣环联合处直径（commissural diameter，CD）、瓣环高度（annual height，AH）、球形指数（sphericity index，SPI）、瓣环三维面积（three-dimensional annular area，AA3D）、瓣环二维面积（two-dimensional annular area，AA2D）、幕状区容积（tenting volume，TV）、幕状区高度（tenting height，TH）、非平面角度（nonplanarity angle，NPA），以及动态参数：瓣环最大位移（maximum annular displacement，ADmax）、最大位移速率（maximum annular displacement velocity，ADVmax）。左心房功能来自于左心房容积和以下公式[8]：左心房整体射血分数（LAEF）=（LAVmax－LAVmin）/LAVmax×100%；左心房主动射血分数（LAactive）=（LAVpreALAVmin）/LAVpreA×100%，为左心房主动收缩指数；左心房被动射血分数（LApassive）=（LAVmax－LAVpreA）/LAVmax×100%，为左心房导管功能指数；左心房扩张指数（LAreservor）=（LAVmax－LAVmin）/LAVmin×100%。

图1 通过Echo PAC 工作站中4D MV-Assessment（TT）进行二尖瓣结构分析。上图为在3个不同切面对二尖瓣结构进行描绘，下图为三维图例及结构参数

1.3 图像分析 所有图像由同一位高年资主治医师进行采集，由2位同级别医师采用盲法进行分析。

1.4 重复性检验 由2名观察者随机抽取10例研究对象，测量RFCA 术前部分左心房容积和二尖瓣环构型参数，测定不同观察者间的重复性。1周后再次进行第2次测量，测定同一观察者不同时间的重复性。

1.5 统计学方法 采用SPSS 21.0 软件，正态分布的计量资料以±s表示，各组间手术前后均数比较采用配对t检验。左心房容积、功能与二尖瓣构型参数之间的相关性采用Pearson 相关分析。观察者自身和不同观察者间的一致性采用Bland-Altman 检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 RFCA后患者基本数据 纳入随访手术成功患者62例，首次发病到RFCA 手术时间（5.3±1.4）个月，其中，男43例，女19例；年龄31～79岁，平均（58±12）岁。AF 复发5例，其中，男3例，女2例，由于复发者样本量过少，本研究仅纳入57例手术成功者的资料进行分析。

2.2 RFCA 前后左心房容积及功能参数比较 随访过程中，随着时间推移，左心房容积有逐渐减小的趋势，术后3 d 及术后1个月各指标变化与术前比较，差异均无统计学意义（P＜0.05）；术后3个月与术前比较，容积参数LAVmax 和LAVpreA 减小（P＜0.05，图2），LAVmin 变化差异无统计学意义（P＞0.05）。功能参数LAactive、LAreservoir 及LAEF 均明显增加（P＜0.05），LApassive变化差异无统计学意义（P＞0.05，表1）。

表1 RFCA 前后左心房容积超声检测指标比较（n=57，±s）

表1 RFCA 前后左心房容积超声检测指标比较（n=57，±s）

注：与术前比较，*P＜0.05。LAVmax为左心房最大容积，LAVpreA为左心房收缩前容积，LAVmin为左心房最小容积，LAEF为左心房整体射血分数，LAactive为左心房主动射血分数，LAreservoir为左心房扩张指数，LApassive为左心房被动射血分数

指标术前术后3 d 术后1个月术后3个月LAVmax（ml） 46.00±6.68 48.86±10.58 41.64±9.79 35.58±8.72*24.93±5.55*LAVmin（ml） 29.20±3.13 26.86±6.60 25.20±5.44 25.67±5.26 LAVpreA（ml）28.62±7.15 33.16±7.49 31.51±7.63 57.37±5.14*LAactive（%） 26.67±4.79 26.85±6.32 26.35±6.58 34.89±7.53*LAEF（%）46.57±8.32 53.05±9.28 52.60±10.76 1.60±0.37*LApassive（%） 35.13±8.78 31.25±7.25 32.24±8.36 31.27±6.08 LAreservoir（%）1.21±0.29 1.08±0.21 1.07±0.25

图2 通过三维图像计算左心房容积。A为术前容积，B为术后3个月时的容积

2.3 RFCA前后二尖瓣参数比较 各参数在RFCA术后3 d及术后1个月与术前比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。术后3个月，结构参数AH大于术前及术后3 d（P＜0.05）；结构参数AP、AL-PM、AC、CD、AA3D、AA2D、NPA、TV小于术前及术后3 d（P＜0.05，图3）；结构参数TH、SPI及动态参数ADmax、ADVmax与术前及术后3 d比较，差异均无统计学意义（P＞0.05，表2）。

图3 二尖瓣结构在三维上的改变。A为术前，B为术后3个月

表2 RFCA 前后二尖瓣结构超声检测结果比较（n=57，±s）

表2 RFCA 前后二尖瓣结构超声检测结果比较（n=57，±s）

注：与术前及术后3 d比较，*P＜0.05。AP为瓣环前后直径，AL-PM为瓣环前外侧至后内侧直径，NPA为非平面角度，AC为瓣环周长，AA2D为瓣环二维面积，AA3D为瓣环三维面积，TV为幕状区容积，CD为瓣环联合处直径，AH为瓣环高度，SPI为球形指数，TH为幕状区高度，ADmax为瓣环最大位移，ADVmax为最大位移速率

指标术前术后3 d 术后1个月术后3个月AP（cm） 3.40±0.57 3.54±0.56 3.15±0.49 3.07±0.56*3.30±0.37*NPA（°） 148.35±12.72 150.90±9.80 144.43±8.18 137.24±9.52*AL-PM（cm）3.68±0.46 3.81±0.37 3.67±0.68 10.04±1.39*AA2D（cm2） 10.18±3.10 10.39±1.87 9.81±2.08 8.84±1.85*AC（cm）12.04±1.25 11.99±1.75 11.64±1.09 9.19±1.44*TV（cm3） 2.46±0.71 2.58±0.67 2.25±0.45 1.76±0.42*AA3D（cm2）10.91±2.70 11.10±2.14 10.41±1.97 3.17±0.58*AH（cm） 0.75±0.18 0.80±0.16 0.87±0.16 0.94±0.23*CD（cm）3.54±0.50 3.72±0.44 3.48±0.69 0.96±0.10 TH（mm） 11.38±3.38 10.44±3.08 8.73±2.20 8.87±1.81 SPI（cm/cm）0.88±0.08 0.90±0.12 0.95±0.08 3.77±0.66 ADVmax（mm/s） 22.48±4.23 26.46±5.70 25.15±5.67 25.76±4.75 ADmax（mm）4.50±0.97 4.58±0.99 4.30±1.04

2.4 左心房容积、功能参数与二尖瓣构型参数的相关性 ①左心房容积与二尖瓣参数之间的相关性：LAVmax 与AP、AL-PM、AC、CD、AA3D、AA2D、NPA、TV 均呈正相关（r=0.302、0.348、0.334、0.301、0.216、0.467、0.397、0.603，P均＜0.01），与AH、TH 呈负相关（r=-0.339、-0.298，P均＜0.01）。②左心房功能与二尖瓣参数之间的相关性：LAEF 与AP、AL-PM、AC、CD、AA3D、AA2D、NPA、TV 呈负相关（r=-0.387、-0.264、-0.225、-0.145、-0.334、-0.204、-0.336、-0.238，P＜0.05），与AH、TH 呈正相关（r=0.267、0.175，P＜0.05）。③左心房容积和功能之间的关系：LAVmax 与LAactive、LAreservoir、LApassive 及LAEF 呈负相关（r=-0.508、-0.173、-0.375、-0.508，P＜0.05；图4）。

2.5 重复性检验 不同观察者间重复测量LAVmax、AP、AL-PM的差异分别为0.42±1.77、0.01±0.06、0.00±0.07，同一观察者在不同时间重复测量LAVmax、AP、AL-PM的差异分别为0.03±2.02、0.03±0.04、0.02±0.06。Bland-Altman分析结果显示，观察者间及观察者自身均有较好的一致性（P＞0.05）。

3 讨论

NVAF是临床最常见的心律失常，不但可以引起心房的血流动力学异常，还会进一步影响整个心脏功能[9]。目前，二维超声心动图普遍用于RFCA 术前评估NVAF 患者的左心房功能和预后评价，传统方法利用几何模型对左心房进行计算，在原理上存在一定的局限性，使其临床应用受到一定的限制。二尖瓣作为左心房的组成部分，其构型可受左心房体积变化影响。RT-3DE 不需要以二维超声心动图所依赖的假定几何图形为前提，具备实时采集、快速成像和同步显示立体影像等优点，可以准确地评估左心房容积及二尖瓣参数[10-11]，能够更加精准地评估左心房功能和二尖瓣结构，可进一步评价RFCA 患者的预后。因此，本研究应用RT-3DE评价NVAF 患者行RFCA 治疗后二尖瓣构型及左心房功能的变化。

图4 左心房功能参数与二尖瓣结构参数的相关性。A.LAVmax与AP呈正相关；B.LAVmax与AH呈负相关；C.LAEF与AP呈负相关；D.LAEF与AH呈正相关；E.LAVmax与LAEF呈负相关；F.LAVmax与LAactive呈负相关

本研究结果显示，左心房容积参数LAVmax 与二尖瓣参数AP、AL-PM、AC、CD、AA3D、AA2D、NPA、TV 呈正相关，与二尖瓣参数AH、TH 呈负相关；左心房功能指标LAEF 与二尖瓣参数AP、AL-PM、AC、CD、AA3D、AA2D、NPA、TV 呈负相关，与二尖瓣参数AH、TH 呈正相关；左心房容积参数LAVmax 与左心房功能指标LAactive、LAreservoir、LApassive 及LAEF 呈负相关。因此推测左心房容积减小与二尖瓣结构之间具有相关性。NVAF 可导致左心房扩大，而左心房后壁与二尖瓣后叶相延续，因而左心房扩大可进一步导致二尖瓣后叶向后下方移位，进而引起瓣膜关闭不全，来自心室的反流增加导致心房压增加，使得左心房进一步增大。房颤转复后心律恢复正常，二尖瓣闭合完全，左心室有足够的充盈时间接受来自左心房内的血液，使左心房容积减小，左心房内压力减小也使得二尖瓣所承受的压力减小，二尖瓣后叶向前上方恢复，二尖瓣瓣环构型各参数开始向正常恢复，“鞍型”结构慢慢缩小，使得瓣膜关闭不全程度减轻，左心房内容量减小，左心房压力减小，而进一步正常的二尖瓣构型也使得左心房压减小，两者相互影响。本研究中，术后3个月与术前比较，左心房容积与二尖瓣构型参数的变化时间相同，表明两者的变化同步。

Luo 等[12]比较NVAF 患者与正常人发现，NVAF患者AH 及垂直位移减小，NPA 增加均提示“鞍型”结构扩大。本研究中，二尖瓣结构随着RFCA 术后时间的变化发生改变：AP、AL-PM、AC、CD、AA3D、AA2D、NPA、TV 从术后开始减小，AH 从术后开始增加，在术后3个月更加明显，提示不论是RFCA 引起的心房瘢痕和纤维化或转复心律导致的心房逆向重构，均使二尖瓣瓣环构型改变，“鞍型”结构缩小，使患者的二尖瓣结构向正常恢复。

本研究纳入的研究对象均为恢复窦性心律的转复成功者。RFCA 术后3 d 患者各左心房容积参数变化不大，从术后1个月开始，容积参数开始减小，术后3个月时左心房容积明显减小。对于反映左心房功能的各指标的检测，术前反映左心房主动收缩功能的LAactive 和反映左心房储蓄功能的LAreservoir 较正常水平偏低，术后3个月时，LAactive 和LAreservoir明显提高，可能与RFCA 术后心律的成功转复对左心房心肌修复并促进左心房的逆向重构作用有关[13]，而这一逆重构的时间可能是3个月。反映左心房导管功能（主要受左心室舒张功能影响[14]）的LApassive 未见明显变化，与其他研究结果基本一致[4-5]。

由于本研究纳入的研究对象均为3个月内恢复窦性心率者，且样本量较小，而关于RFCA 术后NVAF左心房功能及二尖瓣参数变化的研究仍存在争议，因此本研究结果仍需要大样本长期临床及超声心动图随访验证。

总之，RT-3DE 能快速定量评估NVAF 患者RFCA 手术前后左心房功能和二尖瓣构型参数随左心房容积的变化规律，且一致性较好，可为预后评估提供基础。