三维斑点追踪成像对慢性心力衰竭患者左心室功能的评估价值

(南京大学医学院附属鼓楼医院1.心功能室，2.心脏科，江苏省南京市210008)

慢性心力衰竭(chronic heart failure，CHF)是指心肌结构和功能改变所致的心脏舒缩功能减退，并由此引发一系列临床症候，包括液体潴留、乏力和呼吸困难等[1-2]，老年CHF患者病死率约11%[3]，因此临床上准确评估患者左心功能具有重要意义。尽管血流动力学指标在左心功能评价中具有较高的准确性，但其有创性限制了临床应用范围。基于三维斑点追踪成像(3-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI)技术发展的超声诊断手段，由于克服了以往组织多普勒超声的角度依赖问题以及二维斑点追踪成像(2-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI)的二维平面局限性问题，能在三维空间内对心肌运动信息进行追踪，从而能更好地反映左心室的心肌应变[4-5]。本研究旨在探讨超声心动图3D-STI技术在CHF患者左心室收缩功能评估中的应用价值，现报道如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料

选取本院2018年7月—2019年7月CHF患者64例为CHF组，其中男41例，女23例，年龄46～78岁，平均(61.68±7.23)岁，体质量指数(22.63±2.75) kg/m2；高血压心脏病31例，扩张性心肌病28例，酒精性心肌病5例。同期健康体检者42例为对照组，其中男27例，女15例，年龄45～79岁，平均(63.15±7.80)岁，体质量指数(22.17±3.19) kg/m2。两组性别、年龄、体质量指数比较差异无显著性(P>0.05)，具有可比性。本研究经本院伦理委员会批准，所有研究对象均知情同意。

CHF组入选标准：①按照美国纽约心脏病协会(NYHA)心功能分级Ⅱ～Ⅳ级，左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)≤45%；②年龄45～79岁。排除标准：①非窦性心律及频发心律失常；②先天性心脏病及瓣膜病。

1.2 左心室射血分数的测定

采用GE Vivid E95彩色多普勒超声诊断仪进行心功能检查，同步连接心电图。先在二维超声下用双平面Simpson法[6]测量左心室舒张期末容积(left ventricular end-diastolic volume，LVEDV)、左心室收缩期末容积(left ventricular end-systolic volume，LVESV)，计算出LVEF<45%(改良Simpson法[6])为左心室收缩功能不全。

1.3 三维斑点追踪成像

彩色多普勒超声诊断仪更换为V5矩阵探头，开启谐波及最佳优化模式，在患者心尖部位寻找最佳的心尖四腔切面，帧频>24 帧/s。患者呼气后屏住呼吸，启动4D模式，机器连续采集4个心动周期的三维动态图像。采用三维应变斑点追踪分析软件自动勾画左心室内外膜曲线，对心内膜边缘曲线及感兴趣区域的宽度以及3个平面的间距进行手动调节，并且与室壁的厚度保持一致，确保回声的斑点在心肌内，运行程序，由程序自动计算出左心室整体纵向收缩期峰值应变(global longitudinal strain，GLS)、整体环向收缩期峰值应变(global circumferencial strain，GCS)和整体径向收缩期峰值应变(global radial strain，GRS)。GLS、GCS和GRS均取绝对值。

1.4 统计学方法

2 结 果

2.1 两组二维超声心动图测量指标的比较

CHF组二维超声参数LVEF显著低于对照组，LVEDV、LVESV和E/Ea显著高于对照组(P<0.05；表1)。

表1 两组二维超声心动图测量指标的比较

2.2 两组左心室三维应变参数的比较

CHF组左心室三维应变参数GLS、GCS和GRS显著高于对照组(P<0.05；表2)。

表2 两组左心室三维应变参数的比较 单位：%

2.3 左心室三维应变参数与LVEF、LVEDV的相关性

GLS、GCS和GRS均与LVEF呈正相关(P<0.05)；GLS、GCS和GRS均与LVEDV呈负相关(P<0.05；表3)。两组三维斑点追踪成像超声心动图见图1。

表3 左心室三维应变参数与LVEF、LVEDV的相关性

2.4 GLS、GCS和GRS诊断左心室收缩功能不全的ROC曲线分析

ROC曲线分析显示，GLS诊断左心室收缩功能不全AUC高于GCS(Z=1.976，P=0.048)和GRS(Z=2.504，P=0.012)，GCS与GRS比较差异无显著性(Z=0.420，P=0.674)。以尤登指数最大点作为最佳诊断截点，GLS、GCS和GRS最佳临界值分别为11.81%、10.94%和28.85%(图2，表4)。

图2 GLS、GCS和GRS诊断左心室收缩功能不全的ROC曲线图

表4 GLS、GCS和GRS诊断左心室收缩功能不全的诊断效能

3 讨 论

CHF患者心脏收缩功能的评估至关重要，其准确评估直接影响诊疗方案的制定。CHF病理特征为明显的心肌间质纤维化改变，并进一步引起心肌形变能力降低[7]。文献[8]报道，心肌细胞在心肌损伤后不断进行重构，引起心肌纤维排列紊乱和心室重构，形变能力降低，从而造成心肌收缩功能下降，在常规二维超声心动图测量中表现为LVEDV明显增大，而LVEF则明显减低[9]。超声是临床评估左心室收缩功能的常用手段，常规二维超声依赖于血流动力学状态，无法准确定量地对室壁运动进行评估，而组织多普勒成像技术则具有角度依赖性，仅能对局部心肌运动功能进行评估。近年来随着3D-STI技术在超声中的应用，同时克服了频谱多普勒角度依赖性问题和2D-STI二维平面性的局限，能在三维空间内对心肌运动轨迹进行追踪，获取心肌运动信息，能更客观、准确地反映心肌力学功能状态[10-11]。左心室纵向走行和环形走形心肌通过协同作用共同实现心室收缩功能，心肌功能受损与不同走行的心肌损伤相一致，因此对左心室收缩期各方向应变进行测量能更准确地对左心室整体收缩功能进行评价[12]。

本研究发现，CHF组左心室三维应变参数GLS、GCS和GRS显著低于对照组，与覃小娟等[13]研究结果一致，其研究运用3D-STI分析发现CHF患者左心室收缩期峰值应变功能较正常人显著减低，此外该研究还通过Pearson相关性分析发现了左心室收缩期峰值GLS、GCS、GRS与LVEF相关性良好，本研究也得出了相似的结果，文献[14]对扩张型心肌病的患者运用3D-STI技术对左心室整体应变进行研究发现，左心室三维应变参数GLS、GCS和GRS与LVEF有较好的相关性，提示3D-STI三维应变参数是反映左心室形变能力和收缩功能的可靠指标。此外，本研究中GLS、GCS和GRS与LVEDV呈负相关，LVEDV的变化是心肌纵向、径向和环状运动综合效应的最终反映，其与LVEF同为评估左心室收缩功能的良好参数。为了进一步明确左心室三维应变参数GLS、GCS和GRS的诊断效能，本研究通过ROC曲线分析发现，GLS、GCS和GRS在诊断左心室收缩功能不全方面具有较好的诊断效能，AUC都在0.7以上，且GLS显著优于GCS和GRS，分析其原因可能为左心室心肌由纵行纤维和环行纤维组成，分别占70%和30%左右，因此心肌长轴方向和环向形变能力降低应是左心室收缩功能减退的主要原因，而心肌纤维的构成特点决定了心肌长轴方向运动在左心室收缩功能中发挥主要作用[15-16]。

综上，3D-STI三维整体应变的参数是评价左心室心肌收缩功能的可靠指标，可以从多维角度来评估左心室心肌功能的状态改变。另外，3D-STI也存在一定局限性，如对图像质量要求高，分辨力不如二维超声，而且对于心房颤动或者频发室性期前收缩等心律不齐的患者并不适用。