基于三维斑点追踪成像技术评价风湿性心脏病患者二尖瓣置换术后左心室功能研究

赵亚西，曹礼庭，顾鹏，汪海飞，谭雄，赖应龙

风湿性心脏病（rheumatic heart disease，RHD）是心脏瓣膜病变，主要表现为气促、乏力、咳粉红色泡沫痰等心功能失代偿表现［1］，以二尖瓣病变最为常见［2］。目前，二尖瓣置换术（mitral valve replacement，MVR）是RHD患者的首选治疗方法［3］，但部分患者术后心功能无明显改善，甚至出现恶化倾向，故如何有效评估MVR效果及术后患者临床预后至关重要［4］。目前，评价左心室功能的传统方法为半定量法，但其在准确性和可重复性方面存在局限［5］。斑点追踪成像（speckle tracking imaging，STI）技术是近年发展起来的新型技术，其是通过测量组织位移而获得心肌组织运动的速度、应变及心脏旋转角度等指标，从而评价心肌局部和整体运动［6］。目前虽有不少研究应用三维斑点追踪成像（three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）技术评价不同类型心脏病患者左心功能，但均存在随访时间较短、样本量较小、研究人群多为非手术患者或术前患者的情况［7-8］。本研究基于3D-STI技术评价RHD患者MVR后左心室功能，现报道如下。

1 对象与方法

1.1 纳入与排除标准 纳入标准：（1）年龄23～75岁；（2）同意参加本研究并签署知情同意书者。排除标准：（1）伴有主动脉瓣狭窄和/或关闭不全者；（2）合并心房颤动、心动过速等其他类型心律失常者；（3）严重RHD伴瓣膜损伤者；（4）合并冠心病、先天性心脏病、扩张型心肌病、限制型心肌病、肥厚型心肌病者；（5）合并严重的肝、肺、肾脏疾病者；（6）既往有心脏手术史者。

1.2 研究对象 选取2017年11月至2020年11月川北医学院附属医院心脏外科收治的103例行MVR治疗的RHD患者作为观察组，另选取同期80例健康志愿者作为对照组。两组受试者性别、年龄、高血压发生率、糖尿病发生率及纽约心脏病协会（New York Heart Association，NYHA）分级比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 两组受试者一般资料比较Table 1 Comparison of general information between the two groups

1.3 研究方法

1.3.1 仪器及软件 采用GE Vivid E9彩色多普勒超声诊断仪，选择M5S探头（探头频率为3.5 MHz）及4V探头（探头频率为1.5～4.0 MHz）；四维自动左心室定量分析技术、实时三维自动定量分析软件（EchoPAC PC2011）及HDF5数据处理软件。

1.3.2 3D-STI技术检查方法 将三维探头置于患者心尖，调整扇角、深度、增益等参数以清晰显示心内膜，获取心尖四腔心图像后启动四维模式，以获取左心室三维超声图像。

1.3.3 软件分析 应用四维自动左心室定量分析技术分析图像，分别在三腔、二腔和四腔心尖切片上手动选择二尖瓣环中点及心内膜顶点，软件可自动追踪心内膜和心外膜边界。自动得出左心室心肌17节段应变牛眼图及应变-时间曲线，记录左心室整体心肌应变峰值〔包括整体纵向应变（globle longitudinal strain，GLS）、整体圆周应变（globle ircumferential strain，GCS）、整体径向应变（global radial strain，GRS）、整体面积应变（global area strain，GAS）〕及左心室17个节段的应变值〔包括纵向应变（longitudinal strain，LS）、面积应变（area strain，AS）、圆周应变（circumferential strain，CS）及径向应变（radial strain，RS）〕。

1.4 统计学方法 采用SPSS 20.0统计学软件进行数据处理。符合正态分布及近似正态分布的计量资料以（±s）表示，组间比较采用成组t检验，组内比较采用配对t检验；计数资料以相对数表示，组间比较采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 左心室整体心肌应变峰值 观察组术前GLS、GCS、GRS、GAS低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；观察组术后3个月GLS、GCS、GRS、GAS高于术前，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 两组左心室整体心肌应变峰值比较（±s，%）Table 2 Comparison of left ventricular global myocardial strain peak between the two groups

表2 两组左心室整体心肌应变峰值比较（±s，%）Table 2 Comparison of left ventricular global myocardial strain peak between the two groups

注：GLS=整体纵向应变，GCS=整体圆周应变，GRS=整体径向应变，GAS=整体面积应变；t1、P1值为对照组与观察组术前比较结果，t2、P2值为观察组术前与术后3个月比较结果

images/BZ_43_1274_1002_2281_1061.png对照组 80 24.63±7.22 27.65±8.09 42.15±10.28 37.61±9.77观察组术前 103 14.40±3.02 14.21±4.22 26.80±4.22 16.92±4.20观察组术后3个月 103 20.26±5.16 23.71±6.80 35.77±7.24 28.30±7.45 t1值 12.998 14.516 13.745 19.327 P1值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 t2值 4.772 3.577 4.922 7.315 P2值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.2 左心室17个节段的应变值

2.2.1 左心室17个节段的LS 对照组与观察组术前、观察组术后3个月与术前基底段前侧壁、下侧壁、下壁和中间段下壁及心尖段侧壁、下壁的LS比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；观察组术前基底段前间壁、前壁、下间壁和中间段前间壁、前壁、前侧壁、下侧壁、下间壁及心尖段前壁、间壁、心尖的LS高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；观察组术后3个月基底段前间壁、前壁、下间壁和中间段前间壁、前壁、前侧壁、下侧壁、下间壁及心尖段前壁、间壁、心尖的LS低于术前，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 两组左心室17个节段的LS比较（±s）Table 3 Comparison of LS of 17 segments of left ventricle between the two groups

表3 两组左心室17个节段的LS比较（±s）Table 3 Comparison of LS of 17 segments of left ventricle between the two groups

注：t1、P1值为对照组与观察组术前比较结果，t2、P2值为观察组术前与术后3个月比较结果

节段 对照组（n=80）观察组术前（n=103）观察组术后3个月（n=103） t1值 P1值 t2值 P2值基底段前间壁 -17.31±5.60 -10.27±3.17 -14.38±4.30 10.739 ＜0.001 7.808 ＜0.001前壁 -19.35±6.47 -12.24±4.05 -16.27±5.28 9.096 ＜0.001 6.146 ＜0.001前侧壁 -18.26±6.32 -17.33±5.80 -17.65±5.87 1.034 0.302 0.394 0.694下侧壁 -17.34±6.19 -16.57±5.92 -17.11±6.08 0.856 0.393 0.646 0.519下壁 -16.35±6.04 -16.10±5.94 -16.37±5.99 0.280 0.780 0.325 0.746下间壁 -17.30±6.21 -11.26±5.92 -14.80±6.05 6.701 ＜0.001 3.974 ＜0.001中间段前间壁 -17.92±6.35 -12.23±3.34 -14.83±5.04 7.812 ＜0.001 4.364 ＜0.001前壁 -15.90±5.12 -11.12±2.80 -13.46±4.22 8.054 ＜0.001 4.689 ＜0.001前侧壁 -16.53±5.77 -10.04±2.55 -15.92±5.14 10.209 ＜0.001 10.400 ＜0.001下侧壁 -17.48±6.03 -15.63±4.29 -17.13±5.87 2.423 0.016 2.094 0.038下壁 -17.72±6.14 -16.50±5.93 -17.36±6.10 1.359 0.176 1.026 0.306下间壁 -18.16±6.40 -12.04±3.37 -15.08±5.22 8.335 ＜0.001 4.966 ＜0.001心尖段前壁 -14.52±4.28 -8.43±2.36 -11.43±4.36 12.247 ＜0.001 6.141 ＜0.001侧壁 -15.46±6.27 -14.90±6.20 -15.33±6.25 0.603 0.547 0.464 0.643下壁 -16.28±6.41 -15.83±6.30 -16.18±6.36 0.581 0.562 0.397 0.692间壁 -17.85±6.78 -11.27±4.30 -14.08±4.41 7.960 ＜0.001 4.630 ＜0.001心尖 -15.52±6.20 -8.22±2.40 -12.45±4.36 10.947 ＜0.001 8.626 ＜0.001

2.2.2 左心室17个节段的AS、CS 对照组与观察组术前、观察组术后3个月与术前基底段前侧壁、下侧壁、下壁和中间段前侧壁、下侧壁、下壁及心尖段侧壁、下壁、心尖的AS、CS比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；观察组术前基底段前间壁、前壁、下间壁和中间段前间壁、前壁、下间壁及心尖段前壁、间壁的AS、CS高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；观察组术后3个月基底段前间壁、前壁、下间壁和中间段前间壁、前壁、下间壁及心尖段前壁、间壁的AS、CS低于术前，差异有统计学意义（P＜0.05），见表4～5。

表4 两组左心室17个节段的AS比较（±s）Table 4 Comparison of AS of 17 segments of left ventricle between the two groups

表4 两组左心室17个节段的AS比较（±s）Table 4 Comparison of AS of 17 segments of left ventricle between the two groups

注：t1、P1值为对照组与观察组术前比较结果，t2、P2值为观察组术前与术后3个月比较结果

节段 对照组（n=80）观察组术前（n=103）观察组术后3个月（n=103）t1值 P1值 t2值 P2值基底段前间壁 -26.81±8.45 -18.32±5.21 -22.19±7.10 8.358 ＜0.001 4.460 ＜0.001前壁 -27.84±8.60 -9.04±6.02 -23.45±7.50 17.377 ＜0.001 15.207 ＜0.001前侧壁 -27.56±8.35 -26.55±8.24 -26.34±8.16 1.611 0.109 0.184 0.854下侧壁 -23.64±6.22 -22.37±5.80 -23.51±6.19 1.457 0.147 1.400 0.163下壁 -29.58±9.37 -28.64±9.26 -28.84±9.33 0.677 0.499 0.154 0.877下间壁 -29.63±9.42 -20.07±6.83 -25.18±8.11 7.141 ＜0.001 4.379 ＜0.001中间段前间壁 -28.81±7.54 -20.42±5.19 -24.95±6.80 4.009 ＜0.001 5.112 ＜0.001前壁 -29.42±9.55 -20.40±4.77 -24.76±7.30 8.343 ＜0.001 4.871 ＜0.001前侧壁 -35.90±11.28 -34.37±10.28-34.45±10.33 0.957 0.340 0.052 0.959下侧壁 -33.27±10.24 -32.30±9.60 -32.78±10.20 0.726 0.469 0.420 0.675下壁 -32.57±9.60 -31.15±8.74 -32.42±9.49 1.044 0.298 0.999 0.319下间壁 -27.71±8.40 -19.52±5.33 -23.35±6.38 8.033 ＜0.001 4.676 ＜0.001心尖段前壁 -26.34±6.85 -17.90±5.12 -22.08±6.40 9.539 ＜0.001 5.176 ＜0.001侧壁 -22.73±5.70 -21.30±5.46 -21.65±5.63 1.424 0.086 0.423 0.651下壁 -20.53±4.19 -19.37±4.10 -20.17±4.18 1.880 0.062 1.387 0.167间壁 -27.63±6.90 -18.75±3.26 -24.56±5.08 11.517 ＜0.001 9.386 ＜0.001心尖 -19.65±4.10 -18.62±3.77 -19.16±3.86 1.877 0.062 1.016 0.311

表5 两组左心室17个节段的CS比较（±s）Table 5 Comparison of CS of 17 segments of left ventricle between the two groups

表5 两组左心室17个节段的CS比较（±s）Table 5 Comparison of CS of 17 segments of left ventricle between the two groups

注：t1、P1值为对照组与观察组术前比较结果，t2、P2值为观察组术前与术后3个月比较结果

节段 对照组（n=80）观察组术前（n=103）观察组术后3个月（n=103） t1值 P1值 t2值 P2值基底段前间壁 -16.45±5.28 -8.64±2.29 -12.62±3.37 13.528 ＜0.001 9.988 ＜0.001前壁 -20.77±6.41 -11.55±3.27-15.77±5.28 12.640 ＜0.001 6.896 ＜0.001前侧壁 -15.79±5.11 -14.56±4.34-15.24±5.02 1.759 0.080 1.040 0.300下侧壁 -14.46±4.70 -13.75±3.51-14.36±3.84 0.676 0.500 1.119 0.265下壁 -19.56±6.38 -18.07±4.21-19.55±5.30 1.898 0.059 1.944 0.053下间壁 -18.35±5.22 -11.27±2.76-14.72±4.28 11.809 ＜0.001 6.875 ＜0.001中间段前间壁 -14.72±4.26 -8.62±2.44 -11.24±3.36 12.190 ＜0.001 6.403 ＜0.001前壁 -16.65±5.30 -9.05±3.02 -12.58±5.19 12.226 ＜0.001 5.966 ＜0.001前侧壁 -23.57±6.80 -22.08±6.12-22.14±6.18 1.556 0.122 0.070 0.944下侧壁 -16.42±6.18 -15.24±5.83-15.90±5.93 1.323 0.188 0.805 0.422下壁 -14.45±3.38 -13.56±3.17-14.48±3.45 1.830 0.069 1.343 0.181下间壁 -12.80±2.39 -7.11±1.56 -9.16±2.05 19.422 ＜0.001 8.076 ＜0.001心尖段前壁 -12.95±3.40 -6.93±2.04 -9.53±3.42 14.859 ＜0.001 6.626 ＜0.001侧壁 -15.17±5.28 -14.55±5.29-14.62±5.17 0.787 0.432 0.096 0.923下壁 -14.76±5.12 -13.70±4.66-14.46±5.04 1.462 0.146 1.056 0.292间壁 -15.78±6.70 -8.82±2.19 -12.55±4.33 9.890 ＜0.001 7.586 ＜0.001心尖 -15.87±6.76 -14.45±6.70-14.92±5.16 1.417 0.158 0.564 0.573

2.2.3 左心室17个节段的RS 对照组与观察组术前、观察组术后3个月与术前基底段前侧壁、下侧壁、下壁、下间壁和中间段前侧壁、下侧壁、下壁、下间壁及心尖段侧壁、下壁、间壁的RS比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；观察组术前基底段前间壁、前壁和中间段前间壁、前壁及心尖段前壁、心尖的RS高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；观察组术后3个月基底段前间壁、前壁和中间段前间壁、前壁及心尖段前壁、心尖的RS低于术前，差异有统计学意义（P＜0.05），见表6。

表6 两组左心室17个节段的RS比较（±s）Table 6 Comparison of RS of 17 segments of left ventricle between the two groups

表6 两组左心室17个节段的RS比较（±s）Table 6 Comparison of RS of 17 segments of left ventricle between the two groups

注：t1、P1值为对照组与观察组术前比较结果，t2、P2值为观察组术前与术后3个月比较结果

节段 对照组（n=80）观察组术前（n=103）观察组术后3个月（n=103） t1值 P1值 t2值 P2值基底段前间壁 39.53±11.27 27.36±8.11 33.26±10.05 8.491 ＜0.001 4.637 ＜0.001前壁 39.80±11.42 23.40±6.52 32.35±9.56 12.237 ＜0.001 8.060 ＜0.001前侧壁 41.45±12.39 38.92±10.71 39.80±11.15 1.480 0.141 0.578 0.564下侧壁 32.55±7.52 30.63±5.70 32.27±6.65 1.965 0.051 1.794 0.074下壁 40.16±12.24 38.62±11.07 40.06±12.11 0.891 0.374 0.891 0.374下间壁 39.54±11.36 38.22±10.17 38.45±10.26 0.827 0.409 0.151 0.880中间段前间壁 41.92±12.35 26.32±8.05 32.53±10.47 10.310 ＜0.001 4.772 ＜0.001前壁 41.83±12.25 30.24±9.43 36.14±10.52 7.233 ＜0.001 4.238 ＜0.001前侧壁 40.36±11.21 38.53±10.06 39.42±10.53 1.161 0.247 0.620 0.536下侧壁 41.15±12.08 39.22±10.69 39.45±10.80 1.144 0.254 0.154 0.878下壁 40.63±11.30 38.24±10.04 39.36±10.19 1.451 0.149 0.763 0.446下间壁 39.85±11.07 38.05±10.86 39.75±10.03 1.103 0.272 1.167 0.245心尖段前壁 37.42±10.28 27.14±6.80 32.41±8.44 8.119 ＜0.001 4.935 ＜0.001前侧壁 29.80±7.16 28.63±6.03 28.94±6.12 1.199 0.232 0.366 0.715下壁 30.32±8.05 28.31±5.76 29.24±6.03 1.968 0.051 1.132 0.259间壁 39.62±12.06 38.34±12.01 38.60±12.04 0.714 0.476 0.155 0.878心尖 29.42±9.05 18.62±6.55 25.27±8.03 9.362 ＜0.001 6.513 ＜0.001

3 讨论

RHD是我国常见的心脏病类型，由于人口老龄化进程加剧，近年来RHD发生率呈逐年增长趋势。临床常采用MVR治疗RHD，其可有效促使心肌细胞激活、恢复左心室功能［9-11］。但在临床实践中发现，部分RHD患者MVR后仍存在心功能恶化倾向，故有效评估MVR治疗效果具有重要的临床意义［11］。

3D-STI技术是基于三维超声和二维STI技术发展的新型技术，其是通过采集左心室容积图像，并在三维空间跟踪心肌回声点轨迹和心内膜边界，进而建立心肌三维运动信息，计算相应截面应变值，以评价左心室局部和整体收缩功能［12-13］。此外，3D-STI技术相关软件还可以计算心肌的扭转和旋转运动，并利用内部分析软件在相互垂直的两幅断层图像上识别心室最大直径，避免低估左心室值，有效评价左心室各节段功能［14-15］。本研究结果显示，观察组术前GLS、GCS、GRS、GAS低于对照组，与矫妮等［16］研究结果相一致，其原因可能如下：RHD患者心肌氧合血流量减少，心肌细胞和心肌收缩蛋白受损，心肌代谢紊乱，因此左心室整体心肌应变能力下降。本研究结果还显示，观察组术后3个月GLS、GCS、GRS、GAS高于术前，表明基于3D-STI技术发现，MVR可有效改善RHD患者左心室整体心肌应变峰值，分析其原因可能如下：心肌血流再灌注后其收缩功能有所恢复，从而使左心功能进一步改善。本研究还分析了左心室17个节段的应变值，结果显示，观察组术后3个月基底段前间壁、前壁、下间壁和中间段前间壁、前壁、前侧壁、下侧壁、下间壁及心尖段前壁、间壁、心尖的LS低于术前，基底段前间壁、前壁、下间壁和中间段前间壁、前壁、下间壁及心尖段前壁、间壁的AS、CS低于术前，基底段前间壁、前壁和中间段前间壁、前壁及心尖段前壁、心尖的RS低于术前，表明基于3D-STI技术发现，MVR可有效改善RHD患者左心室部分节段的应变值，尤其是基底段、中间段及心尖段前壁的应变值，与李浩［17］研究结果一致。

综上所述，基于3D-STI技术发现，MVR可有效改善RHD患者左心室整体心肌应变峰值及左心室部分节段的应变值，对RHD患者MVR治疗效果具有一定判断价值。

作者贡献：赵亚西进行文章的构思与设计，研究的实施与可行性分析，结果分析与解释，负责撰写、修订论文，负责文章的质量控制及审校，并对文章整体负责、监督管理；曹礼庭、顾鹏、汪海飞、谭雄、赖应龙进行数据收集、整理、分析。

本文无利益冲突。