趙新鑫

姜志榮JIANG Zhirong

王小凡WANG Xiaofan

呂啟鳳LU Qifeng

宋曉霞SONG Xiaoxia

田 雨TIAN Yu

實時三維超聲評價骨關節(jié)退變患者左心室重構指數(shù)

趙新鑫ZHAO Xinxin

姜志榮JIANG Zhirong

王小凡WANG Xiaofan

呂啟鳳LU Qifeng

宋曉霞SONG Xiaoxia

田 雨TIAN Yu

目的近年來骨關節(jié)退變發(fā)病率增加，合并心血管疾病日益增多。本研究采用實時三維超聲心動圖（RT-3DE）準確評估左心室重構指數(shù)（LVRI），以期指導臨床治療，提高患者生存率。資料與方法回顧性分析2015年7月－2016年4月于青島大學附屬醫(yī)院57例健康志愿者（正常對照組）以及67例骨關節(jié)退變患者（研究組），根據(jù)年齡各分成兩個亞組。兩組均行常規(guī)超聲及RT-3DE檢查，比較不同方法所測得的LVRI、左心室舒張末期容積指數(shù)（LVEDVI）、左心室質量指數(shù)（LVMI）、左心室收縮末期容積指數(shù)（LVESVI）、左心室射血分數(shù)（LVEF）在各組間及各組內的差異及相關性。結果研究組與正常對照組年齡差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；研究組LVRI、LVMI明顯高于同年齡段正常對照組（P＜0.05）；M型超聲和二維超聲所測LVEDVI、LVMI、LVRI均高于RT-3DE，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；經Bland-Altman一致性檢驗，RT-3DE和二維超聲測量LVRI具有較好的一致性。結論骨關節(jié)退變患者出現(xiàn)左心室重構，RT-3DE能夠較為準確地測量LVRI，且操作方便、無放射性損傷，可廣泛應用于臨床。

骨關節(jié)炎；超聲心動描記術，三維；心室重構；心室功能，左

骨關節(jié)退變又稱為退行性骨關節(jié)炎，是一種以骨關節(jié)軟骨退行性變和繼發(fā)周圍骨質增生為特點的全身性、慢性關節(jié)疾病，臨床表現(xiàn)為關節(jié)疼痛、腫脹、活動障礙。近年來研究發(fā)現(xiàn)，手部骨關節(jié)炎與心血管疾病發(fā)病率和死亡率有關[1]。骨關節(jié)退變與左心室結構改變存在相關性，且可導致左心室重構[2]。超聲心動圖是評估心臟的重要方法之一。常規(guī)超聲心動圖需事先將左心室假設為某種規(guī)則的幾何形態(tài)，具有一定的局限性。本研究采用實時三維超聲心動圖（real-time threedimensional echocardiography，RT-3DE）技術，通過比較骨關節(jié)退變患者和健康志愿者的左心室重構指數(shù)（left ventricular remodeling index，LVRI），探討RT-3DE評價骨關節(jié)退變患者左心室功能的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2015年7月—2016年4月于青島大學附屬醫(yī)院就診的57例健康志愿者（正常對照組）和67例骨關節(jié)退變患者（研究組）隨著年齡增長，骨關節(jié)炎發(fā)病率不斷增加，膝關節(jié)炎和髖關節(jié)炎在70～75歲發(fā)病率最高，手關節(jié)炎在60～64歲發(fā)病率最高[3]。正常對照組分為2個亞組，A亞組：25例，男10例、女15例；年齡54～65歲，平均（60.57±4.15）歲；B亞組：32例，男22例、女10例；年齡66～84歲，平均（74.33±7.39）歲。研究組分為2個亞組，C亞組：36例，男16例、女20例；年齡52～64歲，平均（58.66±4.29）歲；D亞組：31例，男18例、女13例；年齡66～76歲，平均（69.90±3.21）歲。根據(jù)中華醫(yī)學會2007年骨關節(jié)炎疾病診斷指南[4]，按照患者的臨床表現(xiàn)、X線檢查及實驗室檢查診斷骨關節(jié)炎。納入標準：①近1個月內反復關節(jié)疼痛；②X線片（站立或負重位）示關節(jié)間隙變窄、軟骨下骨硬化和（或）囊性變、關節(jié)緣骨贅形成；③關節(jié)液（至少2次）清亮、黏稠；④年齡≥40歲。排除高血壓、冠心病、先天性心臟病、心瓣膜病、心肌病等器質性心臟病及心律不齊、心臟過大、圖像質量差者。全部入選者均接受RT-3DE、M型超聲以及二維超聲檢查。

1.2 儀器與方法 采用Philips iE33型彩色多普勒超聲診斷儀，S5-1及X5-1探頭，機器系統(tǒng)自帶Qlab8.1定量分析軟件。

1.2.1 M型及二維超聲圖像采集及數(shù)據(jù)處理 受檢者取左側臥位，同步記錄心電圖，以確定心動周期時相。采用S5-1探頭，選取胸骨旁左心室長軸觀和心尖四腔觀清晰圖像，進行M型超聲心動圖和二維超聲心動圖的采集，M型超聲測量舒張末期室間隔厚度（interventricular septal depth，IVSd）、左心室后壁厚度（left ventricular posterior wall depth，LVPWd）及舒張末期左心室內徑（left ventri-cular internal diameter，LVIDd），并計算相對室壁厚度（即室壁厚度與左心室舒張末期內徑的比值，IVSd/LVIDd，LVPWd/LVIDd），見圖1。

圖1 M型超聲測量IVSd、LVPWd及LVIDd

1.2.2 RT-3DE數(shù)據(jù)采集和分析 切換X5-1探頭，將探頭置于心尖部，調節(jié)聲束方向，使圖像達到最佳顯示，囑患者屏住呼吸，心律整齊時，連續(xù)采集4個心動周期全容積圖像。采用Qlab8.1 3DQ插件分析圖像，選擇舒張末期和收縮末期心尖四腔心觀和兩腔心觀，確定左心室舒張末期，分別在兩觀上標定二尖瓣環(huán)位置，自動勾畫心內、外膜邊界，局部調節(jié)使其與實際相吻合。自動測量左心室舒張末期容積（left ventricular enddiastolic volume，LVEDV）、左心室心肌質量（left ventricular mass，LVM），見圖2。為降低身高、體重等因素的影響，以受檢者的體表面積（body surface area，BSA）加以校正，再計算LVRI、左心室舒張末期容積指數(shù)（left ventricular end diastolic volume index，LVEDVI）、LVMI。

圖2 女，63歲，退行性膝關節(jié)炎，RT-3DE勾畫心內、外膜，自動測量左心室質量。左心室質量增加，LVMI增加

1.3 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 17.0軟件，研究組和正常對照組年齡、BSA、心率、血壓比較采用獨立樣本t檢驗；性別比較采用χ2檢驗；M型超聲、二維超聲和三維超聲間測值比較采用配對t檢驗；研究組和正常對照組組間比較采用單因素方差分析；連續(xù)性變量相關性采用Pearson相關分析。采用MedCalc16.4.3統(tǒng)計軟件，一致性檢驗采用Bland-Altman分析法。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 研究組與正常對照組臨床資料比較 A亞組與C亞組相比、B亞組與D亞組相比，年齡、性別、BSA、心率、收縮壓及舒張壓比較，差異均無統(tǒng)計學意義（年齡t=0.943、1.679，性別χ2=0.119、0.480，BSAt=0.706，0.385，心率t=0.294，0.410，收縮壓t=1.048、0.080，舒張壓t=0.692、1.062，P＞0.05）。見表1。

2.2 兩組年齡、體重指數(shù)及病程長短與LVRI的相關性正常對照組、研究組年齡與LVRI相關系數(shù)分別是R2=0.568、0.711，正常對照組、研究組體重指數(shù)與LVRI相關系數(shù)分別是R2=0.620、0.787，病程長短與LVRI相關系數(shù)是R2=0.655。見圖3。

表1 4組受檢者臨床資料比較

圖3 兩組年齡、體重指數(shù)、病程長短與LVRI的相關性

2.3 RT-3DE檢測左心室重構參數(shù)比較 骨關節(jié)退變患者與同年齡段健康志愿者相比，LVMI、LVRI大體呈增加趨勢。骨關節(jié)退變患者LVMI、LVRI均大于同年齡段健康志愿者，差異有統(tǒng)計學意義（F=14.517、 4.318，P＜0.05）；而LVEDVI、左心室收縮末期容積指數(shù)（left ventricular end systolic volume index，LVESVI）、LVEF差異無統(tǒng)計學意義（F=2.156、2.150、2.070，P＞0.05）。見表2。

表2 4組RT-3DE測量指標比較（±s）

表2 4組RT-3DE測量指標比較（±s）

注：與C亞組相比，*P＜0.05；與D亞組相比，#P＜0.05

分組 例數(shù)LVEDVI（ml/m2）LVMI（g/m2）LVRI（g/ml）LVESVI（ml/m2）LVEF（%）A亞組 2549.46±2.74#87.42±5.64*1.74±0.03*15.37±1.66#68.99±2.40#B亞組 3250.17±3.7990.35±3.58#1.75±0.03#16.08±1.9568.03±2.66 C亞組 3651.39±5.691 08.29±9.992.01±0.0617.30±2.3866.47±3.15 D亞組 3152.16±8.31125.3±10.152.05±0.0818.07±2.8865.53±3.58

2.4 3種超聲方法測得的左心室重構參數(shù) M型超聲和二維超聲所測LVEDVI、LVMI、LVRI均高于RT-3DE，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。RT-3DE與M型超聲所測得的LVEDVI、LVMI、LVRI差異均有統(tǒng)計學意義（t=15.024、3.126、11.376，P＜0.05）。RT-3DE與二維超聲所測得的LVEDVI、LVMI、LVRI差異均有統(tǒng)計學意義（t=12.805、3.862、5.861，P＜0.05），見表3。

2.5 一致性檢驗結果 3種超聲方法測量的LVRI差值均在95%一致性界限內，M型超聲和RT-3DE測量LVRI的差值為（0.24±0.12） g/ml，95%CI：0.0048～0.4752 g/ml；二維超聲和RT-3DE測量LVRI的差值為（0.06±0.09）g/ml，95%CI：－0.1164～0.2364 g/ml，表明RT-3DE和二維超聲測量LVRI的一致性更好。見圖4、5。

表3 RT-3DE與常規(guī)超聲測量左心室重構參數(shù)的比較（±s）

表3 RT-3DE與常規(guī)超聲測量左心室重構參數(shù)的比較（±s）

注：與RT-3DE比較，*P＜0.05

方法LVEDVI（ml/m2）LVMI（g/m2）LVRI（g/ml）RT-3DE 51.01±6.14 105.92±23.391 .92±0.07二維超聲54.67±9.49*107.13±23.69*1.99±0.08*M型超聲55.79±9.79*108.48±28.20*2.16±0.11*

圖4 M型超聲和三維超聲測量LVRI的一致性

圖5 二維超聲和三維超聲測量LVRI的一致性

3 討論

在60歲以上人群中，約50%影像學檢查顯示骨性關節(jié)炎，其中35%～50%有臨床癥狀[5]。左心室重構指各種損傷使心臟原來存在的物質和形態(tài)發(fā)生變化，是機體適應性反應[6]。骨關節(jié)退變好發(fā)于中老年肥胖患者，隨著年齡增長，骨關節(jié)軟骨細胞隨之衰老，細胞因子合成和分解代謝失平衡，關節(jié)軟骨細胞外基質分解代謝增加將導致關節(jié)退變。中老年人主動脈順應性下降，左心室后負荷增加導致LVMI增加；心肌細胞外基質減少，心肌膠原蛋白和富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白增加引起LVEDVI下降，自身調節(jié)收縮功能增強維持心臟輸出量，最終導致左心室重構[7]。肥胖導致關節(jié)機械負荷增加，伴隨軟骨和韌帶破壞。脂肪組織能分泌產生脂聯(lián)素、瘦素、抵抗素等脂肪因子會引起軟骨退化[8]；同時肥胖激活炎癥反應，釋放白細胞介素-6、心房利鈉肽、腫瘤壞死因子-α等炎癥因子參與心肌細胞肥大、凋亡和心臟重構[9]。骨關節(jié)退變病程進展，關節(jié)疼痛加劇，活動受限，降低骨骼肌血流量和胰島素敏感性，心肌脂肪酸攝取過度可導致脂肪酸和三酰甘油積聚于心肌細胞使心肌細胞肥大。使用非甾體類抗炎藥，抑制前列腺素的合成和收縮血管作用，增加心臟負荷，引起LVMI、LVRI增加。因此，骨關節(jié)退變影響左心室重構，早期發(fā)現(xiàn)左心室重構對疾病診療和預后有重要意義。

本研究結果顯示，研究組年齡、體重指數(shù)與LVRI相關性較正常對照組更好。隨著年齡、體重指數(shù)增加，LVRI增大，研究組LVRI增大更顯著，與Myasoedova等[2]大規(guī)模人口調查結果一致，退行性關節(jié)炎與左心室重構有關，尤其是向心性重構，其原因可能是自身免疫炎癥介質介導心臟重塑。研究組病程長短與LVRI具有良好的相關性，并隨著病程延長LVRI增大。既往研究顯示，病程延長會激活交感神經系統(tǒng)和腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)，心肌細胞肥厚伴有長寬比例的增加，結果導致左心室質量增加和左心室重構[10]。心肌膠原蛋白含量增加，左心室容積下降，為了維持心搏出量心臟收縮功能增強，因此LVEDVI、LVESVI和LVEF未明顯下降時，左心室質量和左心室重構已經開始增大，這種左心室重構的亞臨床表現(xiàn)可以通過實時三維超聲技術簡便、快速地檢測出來。

以往臨床常在骨關節(jié)退變患者術前行常規(guī)超聲心動圖進行心臟評估，而其均建立在左心室對稱和假想的幾何模型基礎上，如Devereux校正公式假設左心室是球形，這與真實形狀明顯不同[11]。二維超聲采用面積-長度方法，是更好的假設，因此RT-3DE與二維超聲的相關性高于其與M型超聲的相關性[12]。本研究還顯示M型超聲和二維超聲測量LVMI存在不同程度的高估，與Muraru等[13]的研究一致。RT-3DE無需幾何假設，能真實再現(xiàn)心室內、外膜輪廓，展現(xiàn)心室心肌的實際形狀，重建左心室的整體結構，迅速獲得全部左心室容積信息，直接測量左心室整體容積和功能[14]。二維超聲和RT-3DE均基于心尖四腔觀和兩腔觀，測量的LVRI一致性較好。

心臟是一個具有復雜三維形態(tài)的動態(tài)器官。在二維超聲檢查過程中，操作者必須從多觀圖像中推想其三維結構，因而具有一定的主觀性。實時三維超聲進行檢查時，將探頭放置在檢查部位后，屏幕上可立即出現(xiàn)探查區(qū)的實時快速活動的立體超聲圖像。實時三維成像技術和超聲聲學定量技術、彩色室壁運動技術相結合，自動識別心內、外膜邊緣，快速勾畫心臟輪廓，即可計算心肌質量，在臨床上有很大的潛在應用價值。MRI是目前公認的非創(chuàng)傷性測量心室容積和心肌質量的“金標準”。RT-3DE不僅與MRI測量的LVEDV和LVM非常接近，而且其觀察者間一致性及觀察者內的重復性較二維超聲好[15-16]。RT-3DE測量左心室質量和容積，計算LVRI的臨床可行性和更高的準確性具有重要臨床意義。

總之，骨關節(jié)退變患者LVEDVI、LVESVI、LVEF未明顯改變時，LVMI、LVRI已經增加，應用RT-3DE可以在骨關節(jié)退變患者出現(xiàn)心血管相關臨床癥狀前的早期階段發(fā)現(xiàn)左心室功能改變，做好充分準備，減少心血管并發(fā)癥。本研究的局限性在于三維圖像對圖像質量要求高，而骨關節(jié)退變患者多為老年、肥胖者，圖像采集時需盡量保持圖像清晰，以保證結果準確。此外，本研究樣本量有限，需進一步探索骨關節(jié)退變與心臟重構的關系。

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（本文編輯 張曉舟）

Evaluation of Left Ventricular Remodeling Index in Patients with Bone and Joint Degeneration Using Real-time Three-dimensional Echocardiography

PurposeRecently the incidence of bone and joint degeneration is increased, with the increasing of cardiovascular disease complication. This study aims to utilize realtime three-dimensional echocardiography (RT-3DE) in evaluating left ventricular remodeling index (LVRI), to guide treatment and improve the survival rate.Materials and MethodsFifty-seven cases of healthy volunteers (normal control group) and sixty-seven patients with bone and joint degeneration (research group) were respectively divided into two subgroups according to the age. Both groups underwent conventional echocardiography and RT-3DE. The LVRI, left ventricular end diastolic volume index (LVEDVI), left ventricular mass index (LVMI), left ventricular end systolic volume index (LVESVI) and left ventricular ejection fraction (LVEF) measured by different methods were analyzed, and the differences and correlations between groups and within each group were compared.ResultsThe age of normal control group and research group was not signi fi cantly different (P＞0.05). The LVMI and LVRI in research group were significantly higher than those in the normal control group with same age (P＜0.05). The LVEDVI, LVMI and LVRI measured by twodimensional echocardiography and M-mode echocardiography were higher than those measured by RT-3DE, and the difference was statistically significant (P＜0.05). Bland-Altman agreement analysis showed good agreement of measured LVRI using 2D echocardiography and RT-3DE.ConclusionPatients with bone and joint degeneration have left ventricular remodeling. RT-3DE can accurately assess LVRI with the advantages of convenience and lack of radiation, which can be widely used in clinic.

Osteoarthritis; Echocardiography, three-dimensional; Ventricular remodeling; Ventricular function, left

青島大學附屬醫(yī)院心臟超聲科 山東青島266000

姜志榮

Department of Cardiac Ultrasound, the Af fi liated Hospital of Qingdao University, Qingdao 266000, China

Address Correspondence to:JIANG Zhirong

E-mail: jiangzhirong2@163.com

R445.1；R541.9

2016-12-10

修回日期：2017-03-22

中國醫(yī)學影像學雜志

2017年 第25卷 第5期：383-387

Chinese Journal of Medical Imaging

2017 Volume 25 (5): 383-387

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.05.014