二維斑點追蹤成像技術(shù)評價舒張性心力衰竭患者左心室局部收縮功能

陳玉媛CHEN Yuyuan

謝明星2XIE Mingxing

王 靜2WANG Jing

段利科2DUAN Like

李薇玢2LI Weifen

作者單位

1.岳陽市一人民醫(yī)院超聲科 湖南岳陽414000

2.華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬協(xié)和醫(yī)院超聲科 湖北武漢 430022

論著 Original Research

二維斑點追蹤成像技術(shù)評價舒張性心力衰竭患者左心室局部收縮功能

陳玉媛1CHEN Yuyuan

謝明星2XIE Mingxing

王 靜2WANG Jing

段利科2DUAN Like

李薇玢2LI Weifen

作者單位

1.岳陽市一人民醫(yī)院超聲科 湖南岳陽414000

2.華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬協(xié)和醫(yī)院超聲科 湖北武漢 430022

中國醫(yī)學影像學雜志

2012年 第20卷 第8期：614-617，621

Chinese Journal of Medical Imaging 2012 Volume 20(8): 614-617, 621

目的 應(yīng)用二維斑點追蹤成像技術(shù)評價舒張性心力衰竭患者左心室局部心肌收縮功能。 資料與方法 應(yīng)用二維超聲心動圖分別對臨床確診的射血分數(shù)正常的32例舒張性心力衰竭患者、20例收縮性心力衰竭患者及32名正常受檢者進行檢查，存儲胸骨旁左心室短軸二尖瓣水平、乳頭肌水平及心尖水平連續(xù)3個心動周期的二維灰階圖像進行斑點追蹤分析，記錄左心室上述3個短軸切面共18個節(jié)段徑向收縮期峰值應(yīng)變率。結(jié)果 左心室舒張性心力衰竭及收縮性心力衰竭患者各節(jié)段徑向應(yīng)變率曲線形態(tài)與正常受檢者相似，且舒張性心力衰竭患者同一水平不同節(jié)段間徑向收縮期峰值應(yīng)變率差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。但舒張性心力衰竭患者所有節(jié)段徑向收縮期峰值應(yīng)變率均較正常受檢者相應(yīng)室壁節(jié)段減低，其中部分節(jié)段差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。而收縮性心力衰竭患者所有節(jié)段徑向收縮期峰值應(yīng)變率均顯著低于正常受檢者及舒張性心力衰竭患者（P＜0.05）。結(jié)論 左心室舒張性心力衰竭患者存在節(jié)段性室壁徑向應(yīng)變率減低，提示射血分數(shù)正常的舒張性心力衰竭患者存在局部收縮功能受損。

超聲心動描記術(shù)；心力衰竭，舒張性；斑點追蹤技術(shù)；心室功能，左；心肌收縮

舒張性心力衰竭（diastolic heart failure, DHF）是一組具有心力衰竭癥狀和體征而左心室射血分數(shù)正常，以舒張功能異常為特征的臨床綜合征[1]。DHF發(fā)病率占心力衰竭的38%～50%，病死率與收縮性心力衰竭（systolic heart failure, SHF）相似，但預(yù)后優(yōu)于SHF[2-4]。在靜息狀態(tài)下DHF患者左心室射血分數(shù)及每搏輸出量正常，但是其心肌收縮性能是否受損仍存在爭議，左心室射血分數(shù)正常的機制尚不明了。心肌應(yīng)變及扭轉(zhuǎn)是衡量左心室功能的重要指標，近期發(fā)展的二維斑點追蹤技術(shù)（twodimensional speckle tracking imaging, 2D-STI）可以無角度依賴地追蹤、測量心肌形變及扭轉(zhuǎn)運動，是定量評價左心室局部及整體心肌舒縮功能的新手段。本研究旨在應(yīng)用2D-STI技術(shù)觀察DHF患者左心室局部心肌收縮功能的變化。

1 資料與方法

1.1 研究對象 DHF組：根據(jù)2007年中華醫(yī)學會心血管病學DHF診斷標準[3]，選取2008-11～2009-03于協(xié)和醫(yī)院確診的32例DHF患者，其中男13例，女19例；年齡46～83歲，平均（63±8）歲。所有患者均為竇性心律。其中糖尿病患者10例，高血壓患者24例。排除慢性肺部疾病、肺動脈高壓者；全身性疾病，如甲亢、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、肝腎功能減低者；嚴重瓣膜病者；有節(jié)段性室壁運動異常者。

SHF組：選取同期協(xié)和醫(yī)院確診的20例SHF患者，其中男13例，女7例；年齡24～46歲，平均（55±11）歲。所有患者均符合1971年Framingham心力衰竭診斷標準[5]，NYHA分級≥Ⅱ級。

正常組：健康志愿者32名，其中男15名，女17名；年齡48～78歲，平均（67±11）歲，經(jīng)詢問病史、體檢、實驗室檢查、心電圖及常規(guī)超聲心動圖檢查未見異常，排除糖尿病、冠心病等器質(zhì)性心血管疾病及心律失常者，除外各種原因引起的圖像質(zhì)量欠清晰者。

所有受檢者均清楚檢查流程及目的，并同意接受檢查。

1.2 儀器與方法 采用 Philips IE33彩色多普勒超聲診斷儀，S5-1探頭，頻率為1.7～3.4MHz；QLAB超聲工作站，配備TMQadvanced 7.0圖像分析軟件。受檢者取左側(cè)臥位，平靜呼吸，同步記錄心電圖。行常規(guī)超聲心動圖檢查：標準左心室長軸切面測量收縮末期左心房內(nèi)徑、舒張末期室間隔厚度、左心室后壁厚度及左心室短軸縮短率；顯示心尖四腔觀，脈沖多普勒測量二尖瓣口舒張期血流峰速E值，雙平面Simpson法測量左心室射血分數(shù)。組織多普勒條件下測量二尖瓣環(huán)室間隔側(cè)舒張早期運動速度e，并計算E/e值。待圖像顯示清晰穩(wěn)定后，分別采集心率一致的左心室短軸二尖瓣水平、乳頭肌水平及心尖水平二維灰階動態(tài)圖（50～60幀/s）各3個心動周期，存儲于光盤，以供脫機處理。使用Qlab工作站TMQadvanced 7.0斑點追蹤軟件程序處理分析。選取心律穩(wěn)定且不受呼吸影響的連續(xù)3個心動周期的圖像進行分析，軟件將左心室短軸二尖瓣、乳頭肌、心尖3個水平分別自動均分為前間壁、前壁、側(cè)壁、后壁、下壁及后間壁6段，共計18個節(jié)段，對每一段的斑點信息進行追蹤分析，軟件將輸出各節(jié)段心肌隨心動周期變化的收縮期徑向應(yīng)變率（systolic radial strain rate, SRs）曲線。選擇軟件“平均數(shù)據(jù)”功能選項，自動輸出3個心動周期平均值。

1.3 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 13.0軟件，計量資料數(shù)據(jù)以±s 表示，正態(tài)分布的多組計量數(shù)據(jù)間比較采用單因素方差分析，組內(nèi)兩兩比較采用SNK法，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 各組受試者臨床特征及常規(guī)超聲測量結(jié)果比較DHF患者體重指數(shù)較正常組及SHF組患者明顯增高，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。與正常組相比，DHF組左心房內(nèi)徑及E/e值明顯增大（P＜0.05），而左心室射血分數(shù)、短軸縮短率、左心室舒張末期內(nèi)徑與正常組差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。SHF患者較DHF患者及正常受檢者左心房內(nèi)徑、左心室舒張末期內(nèi)徑、E/e值增加，射血分數(shù)、短軸縮短率減小，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表1。

2.2 正常組左心室壁各節(jié)段收縮期徑向應(yīng)變率峰值比較 正常受檢者左心室各節(jié)段徑向應(yīng)變率曲線均包括SRs峰值，舒張早期應(yīng)變率（SRe）峰值，舒張晚期應(yīng)變率（SRa）峰值3個主波，收縮期一正向波及舒張早期、晚期各一負向波，舒張晚期負向波SRa峰值明顯小于舒張早期負向波SRe峰值，見圖1。室壁同一水平不同節(jié)段間SRs分布較一致，各節(jié)段峰值比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

2.3 心力衰竭患者左心室壁各節(jié)段SRs比較 DHF及大部分SHF患者左心室壁各節(jié)段心肌徑向應(yīng)變率曲線變化特征與正常人相似，DHF患者同一水平不同室壁節(jié)段間SRs差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），SHF患者徑向應(yīng)變率曲線幅度明顯低平，部分患者部分室壁節(jié)段曲線失去正常3主波形態(tài)（圖1）。與正常組相比，DHF組和SHF組左心室所有節(jié)段SRs均減低，DHF患者以心尖水平前間隔、側(cè)壁、后壁、下壁，乳頭肌水平后壁、后間隔、基底水平后壁、下壁及后間壁SRs明顯減低（P＜0.05），但下降幅度較SHF組小，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表2。

3 討論

表1 各組受檢者臨床資料及常規(guī)超聲測量結(jié)果比較(±s )

表1 各組受檢者臨床資料及常規(guī)超聲測量結(jié)果比較(±s )

注：（1）與正常組比較，P＜0.05；（2）與SHF組比較，P＜0.05。BMI：體重指數(shù)；LA：左心房內(nèi)徑；LV：左心室內(nèi)徑；IVSd：室間隔厚度；LVPWd：左心室后壁厚度；FS：左心室短軸縮短率；EF：射血分數(shù)；E：二尖瓣口舒張早期血流峰值速度；e：二尖瓣環(huán)室間隔側(cè)舒張期早期運動速度

分組 BMI(kg/m2) 心率(次/min) LA(cm) LV(cm) IVSd(cm) LVPWd(cm) FS(%) EF(%) E/e DHF組(n＝32) 25.23±2.40(1)(2)69±9 3.94±0.53(1)(2)4.67±0.35(1)(2)0.95±0.10(2)0.86±0.14 37.79±3.31(2)66.46±4.11(2)15.60±8.28(1)(2)SHF組(n＝20) 22.95±2.74 75±13 4.66±0.62(1)6.88±1.37(1)1.05±0.17 0.89±0.20 18.55±4.24(1)34.60±8.27(1)22.50±8.13(1)正常組(n＝32) 23.81±2.79 70±12 3.49±0.43 4.56±0.36 0.91±0.10 0.82±0.12 36.59±4.56 66.33±4.87 9.72±1.63 F值 6.26 2.71 45.60 118.72 11.17 2.09 196.63 307.24 32.00 P值 ＜0.05 ＞0.05 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＞0.05 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

表2 各組受檢者左心室各節(jié)段收縮期徑向應(yīng)變率峰值比較(±s , s-1)

表2 各組受檢者左心室各節(jié)段收縮期徑向應(yīng)變率峰值比較(±s , s-1)

注：（1）與正常組比較，P＜0.05；（2）與SHF組比較 ，P＜0.05

組別前間隔前壁前側(cè)壁后側(cè)壁下壁后間隔心尖水平DHF組(n＝32) 1.20±0.49(1)(2)1.24±0.56(2)1.20±0.74(1)(2)1.11±0.49(1)(2)1.14±0.55(1)(2)1.36±0.54(2)SHF組(n＝20) 0.83±0.38(1)0.74±0.41(1)0.66±0.31(1)0.60±0.45(1)0.70±0.35(1)0.77±0.39(1)正常組(n＝32) 1.47±0.76 1.35±0.61 1.54±0.81 1.37±0.70 1.39±0.59 1.50±0.80 F值 8.45 8.78 11.02 13.11 11.97 9.76 P值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01乳頭肌水平DHF組(n＝32) 1.43±0.77(2)1.38±0.59(2)1.34±0.46(2)1.36±0.54(2)1.16±0.48(1)(2)1.37±0.62(1)(2)SHF組(n＝20) 0.84±0.44(1)0.93±0.61(1)0.92±0.39(1)0.59±0.15(1)0.66±0.35(1)0.72±0.44(1)正常組(n＝32) 1.61±0.80 1.52±0.88 1.55±0.69 1.63±0.54 1.44±0.53 1.74±0.53 F值 6.02 4.00 7.36 23.49 15.26 19.09 P值 ＜0.01 0.22 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01基底水平DHF組(n＝32) 1.27±0.46(2)1.45±0.44(2)1.43±0.65(2)1.39±0.52(1)(2)1.21±0.48(1)(2)1.21±0.45(1)(2)SHF組(n＝20) 0.40±0.26(1)0.85±0.48(1)0.90±0.30(1)0.86±0.49(1)0.51±0.26(1)0.50±0.28(1)正常組(n＝32) 1.41±0.33 1.65±0.67 1.64±0.54 1.65±0.48 1.46±0.42 1.57±0.60 F值 45.60 13.94 12.72 15.02 38.58 27.77 P值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

圖1 胸骨旁短軸切面乳頭肌水平左心室徑向應(yīng)變率曲線圖。A.正常組；B.DHF組；C.SHF組；三組患者各節(jié)段曲線形態(tài)呈規(guī)律變化，趨勢一致，DHF患者左心室部分節(jié)段收縮期應(yīng)變率峰值低于正常受檢者

舒張性心力衰竭是因左心室順應(yīng)性減低、僵硬度增加所致充血性心力衰竭[6]，高發(fā)于肥胖的老年女性，多伴有高血壓、糖尿病史，并常有冠狀動脈疾病或房顫[3,4]，可與收縮功能障礙同時出現(xiàn)，亦可單獨出現(xiàn)。收縮功能正常與否影響治療方案的選擇，因此早期、準確地評價DHF患者的收縮功能，可避免其向收縮性心力衰竭發(fā)展，并降低其住院率，提高生活質(zhì)量。目前2D-STI技術(shù)已較成功地應(yīng)用于心臟臨床及實驗室研究，為從機械力學角度評價局部左心室舒縮功能提供了有效手段。

3.1 技術(shù)方法 心肌應(yīng)變和應(yīng)變率是評價局部心肌功能的量化指標。已有研究證明心肌形變程度可以評價局部心肌的收縮與舒張功能、血供情況、心肌活力[7]。STI技術(shù)是通過逐幀追蹤心肌散射斑點，獲得心肌組織運動信息，可排除周圍組織牽拉對心肌運動速度的影響，且無角度依賴性，能更準確、客觀地從多角度評價局部及整體心肌功能。

3.2 正常左心室節(jié)段SRs特征 本研究應(yīng)用STI技術(shù)觀察左心室節(jié)段心肌的應(yīng)變運動，結(jié)果顯示，正常受檢者同一水平不同節(jié)段間SRs無顯著差異，表明SRs在同一水平不同室壁節(jié)段分布比較一致。Edvardsen等[8]應(yīng)用MRI觀察正常人及冠狀動脈疾病患者左心室節(jié)段心肌應(yīng)變及應(yīng)變率，結(jié)果顯示，不同節(jié)段室壁心肌應(yīng)變及應(yīng)變率具有一致性。左心室壁各節(jié)段心肌收縮運動的均衡性，使左心室壁收縮時呈協(xié)同作用，有利于心臟做功的有效性達到最大。同時，心肌運動這一特征也有利于辨別節(jié)段心肌收縮異常與否。

3.3 心力衰竭患者SRs變化 DHF患者左心室壁各節(jié)段徑向應(yīng)變率曲線特征與正常受檢者相似。盡管DHF患者左心室壁所有節(jié)段SRs均較正常組有不同程度減低，但同一水平不同節(jié)段室壁間SRs無顯著差異，即同一水平室壁各節(jié)段的均衡性尚未破壞。相對于DHF患者，SHF患者所有節(jié)段心肌SRs減低更顯著。

心力衰竭患者節(jié)段心肌收縮性能異?？赡芘c其基礎(chǔ)病變有關(guān)。DHF患者絕大多數(shù)為糖尿病、高血壓及冠心病患者，動物實驗及臨床研究顯示高血壓、糖尿病及冠心病都有不同程度的心肌缺血和（或）心肌纖維化。Schneider等[9]發(fā)現(xiàn)局部心肌缺血心肌纖維化下降程度與應(yīng)變率峰值相關(guān)。此外，DHF患者體重指數(shù)偏大，臨床研究顯示肥胖患者左心室心肌校正的背向散射積分值增加，心肌纖維含量增加[10]。因此，DHF患者節(jié)段心肌收縮功能異常與局部心肌血流灌注減少及心肌構(gòu)成的改變密切相關(guān)。

隨著病情的進展，心肌纖維化和（或）心肌缺血程度加重、范圍擴大，內(nèi)外層心肌均受累，最終出現(xiàn)SHF。不同節(jié)段心肌缺血和（或）纖維化嚴重程度的差異性可能是DHF患者出現(xiàn)節(jié)段性SRs減低程度不一致的原因。Becker等[11]對不同程度心肌梗死患者進行研究，結(jié)果顯示，所有心肌梗死節(jié)段徑向應(yīng)變及應(yīng)變率減低，非透壁性減低較透壁性程度輕。DHF患者心肌雖然存在心肌纖維化和（或）非透壁性心肌缺血，但由于左心室壁各節(jié)段及各層次之間存在復(fù)雜的相互作用及影響，視覺上仍可表現(xiàn)為收縮運動正常。靜息狀態(tài)下，盡管DHF患者左心室收縮泵功能正常，但其心肌實際有效收縮力減弱，心肌儲備能力下降，在應(yīng)激或運動加大狀態(tài)下出現(xiàn)心力衰竭癥狀。

本研究從徑向應(yīng)變力學角度初步探討DHF患者左心室收縮功能，結(jié)果顯示其左心室壁SRs減低，部分節(jié)段顯著，說明DHF患者盡管整體收縮泵功能正常，但已存在局部心肌收縮功能受損。

3.4 本研究的局限性 2D-STI技術(shù)從灰階圖像中提取心肌的運動與形變信息，可進一步增加常規(guī)超聲檢查的信息量，其局限性在于對二維圖像質(zhì)量和幀頻要求較高。此外，本研究只對小樣本量的DHF患者的徑向SRs進行了初步觀察，其他方向應(yīng)變及應(yīng)變率有無變化有待進一步研究。

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（責任編輯 張春輝）

Evaluation of Left Ventricular Regional Systolic Function in Diastolic Heart Failure Patients by Two-dimensional Speckle Tracking Imaging

Purpose To observe the left ventricular (LV) twist and segment peak systolic radial strain rate (SRr) by two-dimensional speckle tracking imaging (2D-STI), and to evaluate the systolic function in diastolic heart failure (DHF) patients with a normal left ventricular ejection fraction.Materials and Methods Eighty-four consecutive clinically stable patients were enrolled in this study (32 healthy controls, 32 patients with diastolic heart failure, and 20 patients with systolic heart failure). High frame rate dynamic two-dimensional images were obtained from the left ventricular short-axis views, including basal, papillary muscle and apical planes. Segmental SRr was measured.Results ① The curve character of SRr of all the patients was similar to that of the healthy controls. ②There was no signifcant difference in SRr between different segments at the same level in both DHF patients and healthy subjects. ③All segments SRr were lower in both heart failure groups than in controls. Several segments SRr were decreased to a larger extent in DHF patients, and all segments SRr of SHF patients were reduced significantly than that of DHF patients.Conclusion All segments SRr are reduced in SHF patients. Segmental LV SRr is reduced in the DHF patients, even in the patients with normal ejection fraction, which means the systolic function of DHF patients is impaired.

Echocardiography; Heart failure, diastolic; Speckle tracking imaging; Ventricular function, left; Myocardial contraction

謝明星

遼寧省自然科學基金項目（201003540）。

2011-12-21

10.3969/j.issn.1005-5185.2012.08.016

2012-02-29

Department of Ultrasonography, Union Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430022

Address Correspondence to: XIE Mingxing E-mail: xiemx64@126.com

中國圖書資料分類法分類號

R541.6+1；R445.1