快速準(zhǔn)確地評估左心室收縮功能對心血管疾病的早期診斷、治療決策、判斷預(yù)后及療效評價等具有重要臨床意義。左心室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume，LVEDV)、左心室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume，LVESV)及左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)是評價左心室收縮功能指標(biāo)，二維超聲心動圖是目前臨床常用的測量方法，已作為指南指導(dǎo)臨床決策[1]，由于其依賴于超聲圖像質(zhì)量、檢查醫(yī)師的個人經(jīng)驗(yàn)、幾何形態(tài)假設(shè)、容積計算及負(fù)荷狀態(tài)等，圖像易截短切面及心內(nèi)膜表面勾畫的主觀性，影響測量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。核素顯影、心導(dǎo)管左心室造影可準(zhǔn)確測量左心室容積和射血分?jǐn)?shù)，但這些方法具有創(chuàng)傷性、價格昂貴、操作費(fèi)時等局限性，難以在臨床廣泛應(yīng)用。磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)對軟組織解剖形態(tài)學(xué)及組織特征顯示有較高的空間分辨力，可立體顯示心臟結(jié)構(gòu)，對心室容積測量具有較高的準(zhǔn)確性，是無創(chuàng)測量心室容積的“金標(biāo)準(zhǔn)”[2]，但成本較高、操作復(fù)雜、耗時，體內(nèi)有金屬置入物及患有幽閉癥、心律失常等病人應(yīng)用受限。三維超聲心動圖(three-dimensional echocardiography，3DE)測量左心室容積無須幾何學(xué)假設(shè)，主觀依賴性小[3]。但以往3DE需要心電門控多心動周期采集亞容積進(jìn)行拼接，由專業(yè)醫(yī)師操作，采集時探頭必須穩(wěn)定，要求病人心律齊并屏氣配合，否則易造成拼接錯位。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，新型單心動周期全容積實(shí)時三維超聲心動圖(single-beat full-volume real-time three-dimensional echocardiographic，sRT-3DE)可在單個心動周期內(nèi)采集完整的心臟三維立體結(jié)構(gòu)圖像，全自動識別并勾畫左心室心內(nèi)膜表面計算左心室容積。本研究以MRI心室容積測量做參考標(biāo)準(zhǔn)，評價sRT-3DE測量左心室容積與射血分?jǐn)?shù)的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2014年3月—2016年2月山西醫(yī)科大學(xué)附屬太鋼總醫(yī)院收治的住院病人86例，男51例，女35例，年齡31～84(60±14)歲，均為竇性心律。排除帶有心臟起搏器、神經(jīng)刺激器、人工心臟瓣膜、眼球異物及動脈瘤夾等置入物病人；妊娠期婦女；危重病人需要采用生命支持系統(tǒng)病人；癲癇病人；幽閉恐懼癥病人[4]。于同一天內(nèi)完成MRI及sRT-3DE檢查。經(jīng)臨床診斷及常規(guī)超聲檢查將病人分為心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)正常組(A組)37例和心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)異常組(B組)49例，其中高血壓性心臟病16例，冠心病20例及肺源性心臟病13例；2例病人因超聲圖像質(zhì)量差分析失敗排除。本研究經(jīng)本院倫理委員會審核通過，所有病人均簽署知情同意書。

1.2 研究儀器與方法

1.2.1 儀器 超聲心動圖檢查采用Siemens Acuson SC2000型超聲診斷儀，配置4V1c及4Z1c超聲探頭，探頭頻率分別為1～4 MHz、1.75～4.25 MHz，儀器配有LVA自動分析軟件。心臟磁共振成像(cardiac magnetic resonance imaging，cMRI)檢查采用GE 1.5T超導(dǎo)型MRI，梯度場強(qiáng)40 mT/m，梯度切換率150 T/ms，采用GE ADW4.1工作站，Argus軟件及Mass Analysis軟件進(jìn)行測量與計算。

1.2.2 超聲心動圖檢查 由專業(yè)超聲醫(yī)師進(jìn)行超聲心動圖檢查，受檢者取平臥位或左側(cè)臥位，連接心電圖。以心電圖R波峰頂點(diǎn)確定為舒張末幀(二尖瓣關(guān)閉的第一幀圖像)，T波降支確定為收縮末幀(緊接著二尖瓣開放之前的一幀圖像)。首先常規(guī)采集二維及頻譜多普勒圖像，采用4V1c探頭分別采集標(biāo)準(zhǔn)心尖四腔和兩腔切面，采用雙平面Simpson’s法測量LVEDV、LVESV及LVEF，并對采集和分析過程分別計時。采用4Z1c探頭心尖部獲得標(biāo)準(zhǔn)心尖四腔心切面，調(diào)節(jié)探頭頻率、圖像對比度、掃描深度及角度等顯示左心室最佳圖像，之后啟動三維成像，即獲得實(shí)時三維全容積數(shù)據(jù)，連續(xù)采集3個心動周期并儲存。點(diǎn)擊“LVA”，系統(tǒng)自動分析左心室容積，自動分析識別不滿意手動調(diào)整使輪廓線與心內(nèi)膜吻合。分析完成得到LVEDV、LVESV及LVEF(見圖1)，取3次平均值，并對采集與分析過程分別計時。

1.2.3 CMRI檢查 心臟專用8通道相控陣線圈，指脈心電門控和呼吸門控技術(shù)，首先實(shí)時定位確定四腔心層面，再以標(biāo)準(zhǔn)四腔心層面為定位像，確定垂直于左心室長軸(二尖瓣中點(diǎn)至心尖的連線)和左心室短軸層面，范圍覆蓋心底至心尖，于呼氣末屏氣進(jìn)行掃描，每次屏氣9～15 s，獲得8～12層短軸位電影圖像。每個心動周期采集20幀電影圖像。將圖像傳輸至工作站進(jìn)行分析。采用GE ADW 4.1工作站，Argus軟件及Mass Analysis軟件進(jìn)行測量及計算。應(yīng)用半自動描繪短軸位左心室心內(nèi)膜和心外膜輪廓。得出左心室容積-時間變化曲線，計算出左心室心功能參數(shù)：LVEDV、LVESV及LVEF(見圖2)。

1.2.4 重復(fù)性檢驗(yàn) 隨機(jī)抽取30例病人，間隔4周后由同一位超聲醫(yī)師再次分析圖像，觀察病人的重復(fù)性檢驗(yàn)。由另一位醫(yī)師在不明分析結(jié)果情況下，分析相同圖像，用于觀察者之間的重復(fù)性檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

2.1 Simpson’s、sRT-3DE及MRI 3種方法測量LVEDV、LVESV及LVEF指標(biāo)比較 Simpson’s法測量LVEDV和LVESV低于MRI，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。詳見表1。

方法 LVEDV(mL)LVESV(mL)LVEF(%)MRI 96.45±32.5242.65±26.1957.95±9.93sRT-3DE 94.38±29.8141.18±21.1357.68±8.07Simpson’s法90.68±24.771)38.08±16.881)59.01±7.59F值0.8600.9950.579P0.4240.3710.561

與MRI比較，1)P<0.01

2.2 sRT-3DE和Simpson’s法測值與MRI的相關(guān)性分析和一致性檢驗(yàn) sRT-3DE測量LVEDV、LVESV和LVEF與MRI的相關(guān)性均高于Simpson’s法(見圖3～圖8)；Bland-Altman一致性檢驗(yàn)分析結(jié)果顯示：sRT-3DE測量左心室容積和射血分?jǐn)?shù)與MRI測值之間一致性高于Simpson’s法(見表2、表3，圖9～圖14)。

圖3 Simpson’s法與MRI測量LVEDV的相關(guān)性分析 圖4 sRT-3DE與MRI測量LVEDV的相關(guān)性分析

圖5 Simpson’s法與MRI測量LVESV的相關(guān)性分析 圖6 sRT-3DE與MRI測量LVESV的相關(guān)性分析

圖7 Simpson’s法與MRI測量LVEF的相關(guān)性分析 圖8 sRT-3DE與MRI測量LVEF的相關(guān)性分析

表2 sRT-3DE和Simpson’s法與MRI的相關(guān)性分析

表3 sRT-3DE和Simpson’s法與MRI的一致性檢驗(yàn)

圖9 Simpson’s法與MRI測量LVEDV的一致性檢驗(yàn) 圖10 sRT-3DE與MRI測量LVEDV的一致性檢驗(yàn)

圖11 Simpson’s法與MRI測量LVESV的一致性檢驗(yàn) 圖12 sRT-3DE與MRI測量LVESV的一致性檢驗(yàn)

圖13 Simpson’s法與MRI測量LVEF的一致性檢驗(yàn) 圖14 sRT-3DE與MRI測量LVEF的一致性檢驗(yàn)

2.3 A組和B組sRT-3DE和Simpson’s法測量結(jié)果與MRI的相關(guān)性分析 A組Simpson’s法和sRT-3DE所測各值與MRI比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。B組Simpson’s法LVEDV與LVESV低于MRI，LVEF高于MRI，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。A組和B組sRT-3DE所測各值與MRI相關(guān)性和一致性均高于Simpson’s法。A組和B組sRT-3DE所測各值與MRI相近，B組Simpson’s法所測各值與MRI相關(guān)性略低于A組。B組sRT-3DE和Simpson’s法所測各值與MRI一致性均低于A組，且Simpson’s法明顯降低。詳見表4、表5。

表4 A組和B組sRT-3DE和Simpson’s法測值與MRI的相關(guān)性分析(r值)

組別 sRT-3DE LVEDVLVESVLVEF Simpson’s法 LVEDVLVESVLVEFA組0.9390.9360.8990.8750.8370.797B組0.9250.9520.9120.8050.9070.726

注：P均<0.01

表5 A組和B組sRT-3DE和Simpson’s法測值與MRI的一致性檢驗(yàn)

2.4 采用sRT-3DE測量的重復(fù)性檢驗(yàn) 采用sRT-3DE兩次測量和兩位不同醫(yī)師采用sRT-3DE測量的LVEDV、LVESV和LVEF比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，且均有較好的相關(guān)性和一致性。詳見表6～表9。

項(xiàng)目第1次第2次t值PLVEDV(mL)95.43±25.2997.24±22.15-1.4090.170LVESV(mL)43.93±17.4544.88±16.28-1.5200.139LVEF(%)55.12±7.49 54.90±7.59 0.8120.424

項(xiàng)目甲醫(yī)師乙醫(yī)師t值PLVEDV(mL)95.43±25.2997.33±21.35-1.4090.170LVESV(mL)43.93±17.4544.86±15.02-1.5200.139LVEF(%)55.12±7.49 54.81±6.96 0.8120.424

表8 采用sRT-3DE兩次測量和兩位不同醫(yī)師采用sRT-3DE測量的相關(guān)性分析

表9 采用sRT-3DE兩次測量和兩位不同醫(yī)師采用sRT-3DE測量的一致性檢驗(yàn)

2.5 sRT-3DE和Simpson’s法采集時間、分析時間和總時長比較 sRT-3DE采集時間、分析時間和總時長均少于Simpson’s法，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義[(24.50±1.84)s與(39.47±3.82)s、(90.26±47.46)s與(127.94±8.19)s、(114.76±47.25)s與(167.41±8.68)s，P<0.01]。

3 討 論

傳統(tǒng)二維超聲心動圖(two-dimensional echocardiography，2DE)測量心臟功能方便快捷，具有一定的準(zhǔn)確性，已在臨床廣泛應(yīng)用，但2DE測量具有局限性：測量依賴于幾何學(xué)假設(shè)，假設(shè)與實(shí)際心腔形態(tài)存在差異，如心室腔形態(tài)發(fā)生改變、室壁運(yùn)動異常等情況，實(shí)際心腔形態(tài)與2DE用于計算而假設(shè)的心腔幾何學(xué)形態(tài)存在較大差異，測量誤差較大；所測兩個平面不是同一心動周期所得；易造成截短切面低估左心室容積；依賴醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)。因此難以準(zhǔn)確評估心室實(shí)際容積。sRT-3DE可在一個心動周期獲取心臟的三維立體容積數(shù)據(jù)，無須拼接，避免截短切面，測量無須幾何學(xué)假設(shè)，在線軟件自動測量左心室容積與射血分?jǐn)?shù)[5-8]。

本研究結(jié)果顯示：sRT-3DE所測左心室容積和射血分?jǐn)?shù)與MRI測值具有良好的相關(guān)性和一致性，均高于Simpson’s法，且sRT-3DE測量具有較高的觀察者間與觀察者內(nèi)的重復(fù)性，與相關(guān)實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)研究[9-13]結(jié)果一致。

心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)異常組sRT-3DE和Simpson’s法測值與MRI測值一致性均降低，且Simpson’s法降低更明顯，說明依賴幾何學(xué)假設(shè)測量的Simpson’s法測量心腔變形時準(zhǔn)確性下降。本研究結(jié)果顯示，sRT-3DE采集和分析時間明顯短于Simpson’s法。

sRT-3DE具有超聲心動圖檢查優(yōu)點(diǎn)：方便、快捷、無創(chuàng)傷、無輻射，可用于床旁檢查危急重病人、重復(fù)檢查隨訪、適用范圍廣。sRT-3DE可快速準(zhǔn)確測量左心室容積和射血分?jǐn)?shù)，準(zhǔn)確性高于傳統(tǒng)Simpson’s法。對臨床心血管病病人心臟功能的及時評估和多次重復(fù)檢測具有重要意義。

sRT-3DE具有特定優(yōu)勢，但仍有局限性：sRT-3DE可采集一個心動周期內(nèi)完成心臟全容積，速度較快，無須拼接，因此受呼吸心搏運(yùn)動影響小，尤其心律不齊病人[14]。由于采集幀頻偏低，本研究所用幀頻(8±2)容積/s，因此采集一幀容積數(shù)據(jù)時間(約125 ms)長于等容收縮或舒張時間，圖像時間分辨率較低，采集時可能漏掉容積最大和最小的左心室運(yùn)動狀態(tài)[15]。sRT-3DE可全自動完成分析，用時(15.00±0.75)s，簡單省時。本研究中17例病人全自動分析滿意，其余需手動調(diào)節(jié)，尤其圖像質(zhì)量差和心腔變形嚴(yán)重時候心內(nèi)膜識別準(zhǔn)確性差，手動調(diào)節(jié)相對費(fèi)時，且一定程度上依賴于醫(yī)師主觀經(jīng)驗(yàn)；sRT-3DE圖像分析依賴于圖像質(zhì)量。雖然本研究選取病人均為竇性心律，仍有部分病人心電圖識別標(biāo)記的舒張末期和收縮末期不是左心室容積最大和最小狀態(tài)，需要手動調(diào)節(jié)，此現(xiàn)象在心律不齊病人中更嚴(yán)重。本研究結(jié)果顯示，心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)異常時，sRT-3DE測量左心室容積準(zhǔn)確性有一定程度降低，且sRT-3DE法所測左心室容積略低于MRI測值，可能是由于sRT-3DE法對部分心內(nèi)膜邊界尤其是向外突出或向內(nèi)突入等不規(guī)則形室壁及乳頭肌和肌小梁難以識別，左心室流入道和流出道界面難以確定[16-19]。MRI采集時需要心律齊且較好的屏氣配合，分析時自動識別心內(nèi)膜表面及對左心室流入道和流出道的界面判斷均不佳，需逐幀手動調(diào)節(jié)，具有一定的主觀性，因此對左心室容積測量存在誤差。

隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，sRT-3DE可在時間和空間分辨力及分析技術(shù)等方面進(jìn)一步提高，有望成為臨床評價心功能的常規(guī)工具。由于本研究樣本量有限，關(guān)于sRT-3DE的臨床適用性評價，仍需擴(kuò)大樣本量進(jìn)行深入廣泛研究。