蔡雨琪，何健，林靜茹，陶瑾，趙瑩，陶佳，王浩，朱振輝，陸敏杰，吳偉春

隨著人口老齡化進(jìn)程，心力衰竭（心衰）發(fā)病率逐漸增加，其中超過(guò)50%的老年心衰為射血分?jǐn)?shù)保留的心衰（HFpEF），即左心室射血分?jǐn)?shù)≥50%的心衰，HFpEF 在老年女性心衰患者比例尤其高[1]。2020 年中國(guó)心衰醫(yī)療質(zhì)量控制報(bào)告對(duì)3.5 萬(wàn)例心衰患者的研究發(fā)現(xiàn)，38%的中國(guó)心衰患者為HFpEF[2]。目前臨床上無(wú)單一的無(wú)創(chuàng)指標(biāo)診斷HFpEF，2019 年歐洲心臟病學(xué)會(huì)（ESC）心衰協(xié)會(huì)發(fā)表的HFA-PEFF診斷算法通過(guò)對(duì)心臟功能、形態(tài)、標(biāo)志物水平綜合判斷以明確診斷，其中左心室質(zhì)量指數(shù)和左心房容積指數(shù)（LAVI）是評(píng)估心臟形態(tài)的重要參數(shù)[3]。準(zhǔn)確測(cè)量左心房容積有助于評(píng)估LAVI，為及早診治HFpEF 患者提供參考依據(jù)。2019 年ESC 評(píng)分指南推薦使用二維超聲心動(dòng)圖（2DE）或者三維超聲心動(dòng)圖評(píng)估左心房容積。然而，2DE 通過(guò)Simpson 法對(duì)左心房進(jìn)行幾何假設(shè)評(píng)估左心房容積，通常會(huì)低估[4]，而且測(cè)算過(guò)程繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)，無(wú)法很好滿足臨床需求，而三維動(dòng)態(tài)心臟模型（DHM）利用三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)、結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)模型，能從多個(gè)角度一鍵式獲取左心房的三維動(dòng)態(tài)容積和功能。本研究擬采用2DE、DHM 自動(dòng)定量技術(shù)測(cè)量HFpEF 患者的左心房容積及功能參數(shù)，并以心臟磁共振成像（CMR）測(cè)量結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估DHM 在HFpEF 患者左心房容積和功能的應(yīng)用價(jià)值和前景。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

前瞻性入選2020 年9 月至2021 年11 月因氣促、胸悶、乏力、運(yùn)動(dòng)耐量下降來(lái)中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院就診的患者96 例。根據(jù)2019 年ESC 心衰協(xié)會(huì)發(fā)布的共識(shí)[5]，HFA-PEFF 評(píng)分≥5 分診斷為HFpEF，納入HFpEF 組（n=36），HFA-PEFF 評(píng)分≤4 分納入對(duì)照組（n=60）。

納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡≥18 歲；有氣促、胸悶、乏力、運(yùn)動(dòng)耐量下降等可疑心衰癥狀；左心室射血分?jǐn)?shù)≥50%、所有患者在進(jìn)行CMR 檢查后24 h 內(nèi)進(jìn)行超聲心動(dòng)圖檢查。

排除標(biāo)準(zhǔn)：嚴(yán)重的心臟瓣膜病、室性心律不齊、心包縮窄；聲窗質(zhì)量差。對(duì)所有患者進(jìn)行二維和三維超聲心動(dòng)圖的采集。本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（項(xiàng)目編號(hào)：2020-1382），所有研究對(duì)象均知情同意。

1.2 影像學(xué)檢查與方法

CMR 檢查：所有患者都在3T GE（通用電氣醫(yī)療，美國(guó)）或飛利浦（飛利浦，荷蘭)磁共振掃描儀上完成檢查，檢查序列包括穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)梯度回波電影序列（兩腔、四腔）。

CMR 圖像分析：心功能采用圖像后處理軟件CVI 42（圓心血管影像有限公司,加拿大）進(jìn)行常規(guī)參數(shù)測(cè)量。雙平面面積-長(zhǎng)度法獲取左心房最大容積（LAVmax）、左心房最小容積（LAVmin）、左心房射血分?jǐn)?shù)（LAEF）[6]。

經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖檢查：使用Philips EPIC 7C 彩色多普勒超聲診斷儀（飛利浦，荷蘭)，S5-1 二維探頭，頻率1～5 MHz；X5-1 三維探頭，頻率1～3 MHz?；颊哂谄脚P位測(cè)量肱動(dòng)脈血壓，后取左側(cè)臥位，連接心電圖，于平靜呼吸下行常規(guī)超聲心動(dòng)圖檢查，采集心尖四腔心切面、心尖二腔心切面，獲得較滿意的二維圖像后，連續(xù)采集5 個(gè)以上心動(dòng)周期的圖像。切換至X5-1 探頭，獲取較滿意的心尖四腔心切面后，囑患者屏氣，啟動(dòng)DHM 模式，通過(guò)調(diào)節(jié)深度和扇角寬度將頻率調(diào)節(jié)至16 Hz 及以上，連續(xù)采集5 個(gè)心動(dòng)周期的圖像，將圖像儲(chǔ)存于硬盤。

超聲心動(dòng)圖圖像分析：運(yùn)用飛利浦配套分析軟件QLAB13 進(jìn)行圖像分析。2DE 左心房容積分析采用Simpson 法，計(jì)算得LAVmax、LAVmin、LAEF。進(jìn)入DHM 分析模式。分析單個(gè)心動(dòng)周期的圖像，軟件自動(dòng)追蹤心內(nèi)膜和心外膜邊界，一鍵獲取DHM單個(gè)心動(dòng)周期測(cè)值（DHM_s）：LAVmax、LAVmin、LAEF，選擇多心動(dòng)周期，分析5 個(gè)心動(dòng)周期，并取5 個(gè)心動(dòng)周期的均值，獲取DHM 自動(dòng)測(cè)量的多個(gè)心動(dòng)周期測(cè)值的均值（DHM_ave）：LAVmax、LAVmin、LAEF，上述過(guò)程機(jī)器對(duì)心內(nèi)膜輪廓自動(dòng)識(shí)別，未進(jìn)行手動(dòng)輪廓調(diào)整（圖1）。

圖1 DHM 測(cè)量左心房容積和功能示意圖

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 25.0 分析軟件進(jìn)行分析，運(yùn)用Shapiro-Wilk 檢驗(yàn)對(duì)連續(xù)變量進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，正態(tài)性連續(xù)變量以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或配對(duì)t檢驗(yàn)；非正態(tài)性資料以中位數(shù)（P25，P75）表示，兩組間比較采用 Mann-Whitney U 檢驗(yàn)或Wilcoxon 符號(hào)秩檢驗(yàn)；分類資料以例（%）表示，兩組間比較采用χ2檢驗(yàn)或Fisher確切概率法。采用Person 或Spearman 相關(guān)系數(shù)分析2DE 與CMR 以及DHM 與CMR 測(cè)量結(jié)果的相關(guān)性，r＜0.3 為無(wú)直線相關(guān)，0.3 ≤r＜0.5 為低度相關(guān)，0.5 ≤r＜0.8 為中等程度相關(guān)，r≥0.8 為高度相關(guān)。Bland-Altman 分 析2DE 與CMR 以 及DHM 與CMR測(cè)量方法的一致性。為檢驗(yàn)DHM 測(cè)量的可重復(fù)性，隨機(jī)選取15 例患者，由同一操作者對(duì)兩個(gè)不同心動(dòng)周期的三維圖像進(jìn)行分析，進(jìn)行參數(shù)再測(cè)的重復(fù)性檢驗(yàn)，以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）表示變異程度。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者臨床基線資料比較（表1）

表1 兩組患者臨床基線資料比較（±s）

表1 兩組患者臨床基線資料比較（±s）

注：HFpEF：射血分?jǐn)?shù)保留的心力衰竭。1 mmHg=0.133kPa

兩組患者年齡、性別、身高、體重、體表面積、體重指數(shù)、血壓、心率差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）。

2.2 兩組患者2DE、DHM、CMR 所測(cè)的左心房參數(shù)的組內(nèi)比較（表2）

表2 2DE 與CMR 及DHM 與CMR 測(cè)量患者左心房容積和功能的組內(nèi)比較（±s）

表2 2DE 與CMR 及DHM 與CMR 測(cè)量患者左心房容積和功能的組內(nèi)比較（±s）

注：DHM：動(dòng)態(tài)心臟模型；HFpEF：射血分?jǐn)?shù)保留的心力衰竭；CMR：心臟磁共振成像；2DE：二維超聲心動(dòng)圖；DHM_s：動(dòng)態(tài)心臟模型單個(gè)心動(dòng)周期測(cè)值；DHM_ave：動(dòng)態(tài)心臟模型自動(dòng)測(cè)量的多個(gè)心動(dòng)周期測(cè)值的均值；LAVmax：左心房最大容積；LAVmin：左心房最小容積；LAEF：左心房射血分?jǐn)?shù)。與同組CMR 所測(cè) LAVmax 比較*P＜0.01；與同組CMR 所測(cè)LAVmin 比較ΔP＜0.01；與同組CMR 所測(cè)LAEF 比較▲P＜0.01。#：以中位數(shù)（P25，P75）表示

2DE 與CMR 比較，HFpEF 組和對(duì)照組2DE的LAVmax、LAVmin 測(cè)值均低于同組CMR 的LAVmax、LAVmin 測(cè)值，2DE 的LAEF 測(cè)值均高于同組CMR 的LAEF 測(cè)值，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.01）。DHM 與CMR 比較，HFpEF 組和對(duì)照組DHM 的LAVmin 測(cè)值均低于同組CMR 的LAVmin 測(cè)值，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.01），在HFpEF 組，DHM 的LAEF測(cè)值與CMR 的LAEF 測(cè)值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在對(duì)照組，DHM的LAEF 測(cè)值均高于CMR 的LAEF 測(cè)值，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.01）；HFpEF 組和對(duì)照組DHM 與CMR 的LAVmax 測(cè)值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

2.3 2DE、DHM 與CMR 所測(cè)左心房參數(shù)相關(guān)性與一致性的比較（表3）

表3 2DE 與CMR 以及DHM 與CMR 測(cè)量各組受試者左心房容積和功能的相關(guān)性及一致性分析

HFpEF組和對(duì)照組2DE與CMR所測(cè)的LAVmax、LAVmin 中至高度相關(guān)，r值0.631～0.893（P均＜0.01）。2DE 與CMR 所測(cè)的LAEF，在對(duì)照組無(wú)明顯相關(guān)性，r值為0.122（P＞0.05），而在HFpEF組低度相關(guān)，r值為0.469（P＜0.01）。

HFpEF組DHM與CMR所測(cè)的LAVmax、LAVmin均高度相關(guān)，r值0.834～0.914（P均＜0.01）,DHM_s 與CMR 所測(cè)的LAEF 低度相關(guān)，r值為0.408（P＜0.05），而DHM_ave 與CMR 所測(cè)的LAEF 中度相關(guān)，r值為0.546（P＜0.01）。對(duì)照組DHM 與CMR 所測(cè)的LAVmax、LAVmin 均呈中度相關(guān)，r值0.706～0.764（P均＜0.01），而所測(cè)的LAEF無(wú)相關(guān)性，r值均＜0.3。

HFpEF 組DHM_s、DHM_ave 較CMR所測(cè)的LAVmax 平均低估3.67 ml 和2.94 ml，一致性界限分別為-35.14～42.47 ml 和-33.96～39.85 ml，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）；DHM_s、DHM_ave比CMR 所測(cè)的LAVmin平均低估5.25 ml和5.64 ml，一致性界限分別為-19.35～29.85 ml和-26.9～38.18 ml，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）；DHM_s、DHM_ave 比CMR 所測(cè)的LAEF測(cè)值平均高估1.61%和1.42%，一致性界限分別為-29.79%～26.54%和-24.22%～21.38%，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

2.4 DHM 評(píng)估左心房功能和容積的重復(fù)性分析

DHM 圖像不同心動(dòng)周期測(cè)值的重復(fù)性分析結(jié)果顯示，ICC 值為0.951～0.983（P均＜0.05）。

3 討論

左心房增大和功能障礙是預(yù)測(cè)發(fā)生不良心血管事件的因素[7]，左心房前后徑曾被用于評(píng)估左心房大小，但由于左心房的增大是不對(duì)稱的，左心房前后徑僅能識(shí)別出49%的左心房增大患者[8]，而左心房容積是評(píng)估左心房大小的更準(zhǔn)確的指標(biāo)。LAVmax 是預(yù)測(cè)發(fā)生心肌梗死、心力衰竭、腦卒中、二尖瓣反流、心房顫動(dòng)等心血管事件的生物標(biāo)志物[9]，左心房容積也是評(píng)估左心室舒張功能不全的重要指標(biāo)[10-11]，Aldo-DHF 研究發(fā)現(xiàn)HFpEF 患者的LAVI 增大與高齡、女性、心房顫動(dòng)、低靜息心率、左心房平均壓升高等因素顯著相關(guān)[12]。LAVmin 比LAVmax 更能反映左心室充盈壓力和肺動(dòng)脈楔壓升高，具有較大的預(yù)后預(yù)測(cè)價(jià)值[13]。由于HFpEF 患者左心房后負(fù)荷增加，左心房僵硬度增大，LAEF 隨著心房的擴(kuò)大而降低[10,14]，及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)患者左心房容積和功能的改變有助于盡早診治HFpEF。

二維雙平面Simpson 法和面積-長(zhǎng)度法是指南推薦的評(píng)估左心房容積常用方法，需對(duì)左心房進(jìn)行幾何假設(shè)，如左心房形狀不規(guī)則，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。而CMR 的時(shí)空分辨率高，是評(píng)估心腔容積的金標(biāo)準(zhǔn)，但CMR 檢查成本高、檢查時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法作為常規(guī)的檢查手段。DHM 能自動(dòng)識(shí)別心臟周期，追蹤心內(nèi)膜邊界，一鍵式自動(dòng)定量左心容積和功能，無(wú)需對(duì)左心房形狀進(jìn)行幾何假設(shè)，尤其對(duì)左心房形態(tài)不規(guī)則增大的患者，能更準(zhǔn)確地評(píng)估左心房的容積。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究表明，三維超聲心動(dòng)圖評(píng)估左心房容積具有較高準(zhǔn)確性，Narang 等[15]發(fā)現(xiàn)DHM 評(píng)估左心房容積與CMR 相比具有高度相關(guān)性和一致性，但大多數(shù)研究的樣本量小，且缺乏對(duì)HFpEF 患者左心房容積和功能的研究。

本研究對(duì)有舒張功能不全臨床癥狀的患者進(jìn)行研究，以驗(yàn)證在HFpEF 左心房變形情況下，DHM 對(duì)左心房容積測(cè)量的準(zhǔn)確性，共納入96 例患者，其中HFpEF 組平均LAVmax 為（92.00±33.38）ml，樣本量相對(duì)較大，且納入了左心房容積增大的病例進(jìn)行研究，與以往研究相比，是一項(xiàng)評(píng)估DHM 技術(shù)在HFpEF 左心房容積診斷效能的較為全面的研究。

本研究DHM 與CMR 測(cè)量的LAVmax 之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)意義，這與徐瑞等[16]的研究結(jié)果一致。超聲心動(dòng)圖在各組患者中的左心房容積測(cè)值與CMR 均具有中高度相關(guān)性，而超聲心動(dòng)圖測(cè)得的LAEF 值與CMR 的相關(guān)性均較弱，可能是由LAVmax、LAVmin測(cè)值復(fù)合誤差所導(dǎo)致的。超聲心動(dòng)圖對(duì)左心房容積均存在一定程度的低估，其中DHM 對(duì)左心房容積低估程度低于2DE，其DHM_ave 的均值最接近CMR，這是因?yàn)镈HM 在評(píng)估左心房容積時(shí)不基于幾何假設(shè)，更加接近CMR 測(cè)值，而通過(guò)測(cè)量DHM 自動(dòng)測(cè)量的多個(gè)心動(dòng)周期測(cè)值的均值，能減少DHM 技術(shù)誤差，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。在HFpEF 組，DHM 測(cè)量的LAVmax、LAVmin 和LAEF 準(zhǔn)確性好，相關(guān)性較對(duì)照組更好，說(shuō)明在心房明顯增大變形的人群中，DHM 能更準(zhǔn)確地追蹤心內(nèi)膜運(yùn)動(dòng)，評(píng)估左心房容積和功能。表明DHM 評(píng)估左心房具有廣泛用于臨床實(shí)踐的可能性，是評(píng)估左心房容積和左心房射血功能的有效指標(biāo)。

本研究的局限性：（1）本研究為一項(xiàng)單中心觀察性研究，樣本量相對(duì)較小，研究結(jié)果需要大樣本多中心研究驗(yàn)證；（2）CMR 采用雙平面法評(píng)估左心房容積，存在對(duì)左心房的二維假設(shè)，對(duì)左心房形態(tài)不規(guī)則患者的左心房容積評(píng)估不夠準(zhǔn)確；（3）本研究人群是可疑HFpEF 患者，DHM 技術(shù)在其他疾病患者中的應(yīng)用情況還需進(jìn)一步探究。

綜上所述，DHM 評(píng)估HFpEF 患者的左心房容積和功能與CMR 金標(biāo)準(zhǔn)具有較高的相關(guān)性和良好的一致性，分析多個(gè)心動(dòng)周期三維圖像并取均值能提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，DHM 有助于臨床對(duì)HFpEF 患者的左心房容積和功能進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的定量評(píng)估。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突