定量組織速度成像和應變率顯像對重型β-地中海貧血兒童心功能的研究

劉麟　歐振恒　劉琮　李長鋼　曾少穎　王樹水

【摘要】 目的：分別探討定量組織速度成像技術和應變率顯像技術評估重型β-地中海貧血兒童心臟整體和局部功能的價值。方法：選取2010年3月-2017年3月在深圳兒童醫(yī)院確診為重型β-地中海貧血且長期輸血的兒童42例為地貧組，以年齡、體重相匹配的正常兒童42例為對照組。分別用定量組織速度成像（QTVI）和應變率顯像技術（SRI）檢測兩組心功能。定量組織速度成像測量各心肌節(jié)段的收縮期心肌運動峰值速度Sw。應變率顯像技術測量各心肌節(jié)段的收縮期應變率SRs，行敏感指標與累積輸血量相關性分析。結(jié)果：常規(guī)超聲心動圖指標中，地貧組LVEF、FS與對照組比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P>0.05），地貧組CI高于對照組（P<0.05）;QTVI測定的局部收縮功能指標示地貧組左室側(cè)壁基底段心肌運動峰值速度LV-Sw為（5.19±0.36）cm/s顯著低于對照組（P<0.05）;SRI測定的左室側(cè)壁基底段收縮期應變率LV-SRs為（-1.40±0.35）s-1，絕對值顯著低于對照組（P<0.05），LV-SRs與輸血累積單位呈負相關（r=-0.672，P<0.05）。結(jié)論：重型β-地中海貧血患者心功能損傷以左室側(cè)壁局部收縮障礙為主，QTVI和SRI指標都能定量檢測到重型β-地中海貧血患者早期局部收縮功能障礙，左室側(cè)壁基底段收縮期應變率LV-SRs較好反映左室側(cè)壁心肌變形速率，與輸血累積量呈負相關，是反映重型

β-地中海貧血患者早期心功能損害的理想指標。

【關鍵詞】 定量組織速度成像; 應變率顯像; 超聲心動圖; β-地中海貧血; 心臟功能

Assessment of Cardiac Function in Children with β-thalassemia Major by Quantitative Tissue Velocity Imaging and Strain Rate Imaging/LIU Lin，OU Zhenheng，LIU Cong，et al.//Medical Innovation of China，2019，16（19）：00-005

【Abstract】 Objective：To evaluate global and regional systolic cardiac function by quantitive tissue velocity imaging（QTVI）and strain rate imaging（SRI）in transfusion-dependent β-thalassemia patients，and investige the early diagnostic value of cardiac dysfunction.Method：42 patients of transfusion-dependent β-thalssemia with presevered ejection fraction were enrolled as thalassemia major group from March 2010 to March 2017，the age and weight matched healthy children of 42 cases were enrolled as control group.Conventional echocardiography，QTVI and SRI were performed respectively to evaluate systolic function of all subjects.QTVI measurements included systolic peak velocity（Sw）of all myocardial segments.SRI measurements included systolic strain rates（SRs）of myocardial segments.The correlation analysis was made between sensitive parameters and blood transfusion accumulation doses.Result：The LVEF and FS in the thalassemia major group and control group did not show significant difference（P<0.05），but the CI in thalassemia group was higher than that of control group（P<0.05）.The QTVI parameters of the LV-Sw in the basal segments of LV lateral wall of thalassemia major group was（5.19±0.36）cm/s significantly lower than that of the control group（P<0.05）.The SRI parameters of the systolic LV-SRs in basal segment of LV lateral wall in thalassemia major group was（-1.40±0.35）s-1 significantly lower than that of the control group（P<0.05）.The systolic

LV-SRs in basal segment of LV lateral wall had a good negative correlation with the blood transfusion accumulation dose

（r=-0.672，P<0.05）.Conclusion：The regional cardiac dysfunction mainly takes place in the left lateral wall prior to the onset of global cardiac dysfunction in β-thalassemia major patients.QTVI and SRI both can detect regional systolic dysfunction in the early stage.The systolic strain rate in basal segment of LV lateral wall（LV-SRs）has a good correlation with blood transfusion accumulation dose.It is a valuable parameter in early diagnosis of cardiac systolic dysfunction in β-thalassemia major patients.

【Key words】 Quantitative tissue velocity imaging; Strain rate imaging; Echocardiography; β-thalassemia; Cardiac function

First-authors address：Shenzhen Childrens Hospital，Shenzhen 518026，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2019.19.001

地中海貧血是我國長江以南發(fā)病率最高、影響最大的遺傳病之一，因血紅蛋白的珠蛋白鏈合成障礙引起的無效紅細胞生成及溶血導致嚴重的貧血，重型地中海貧血患者需反復輸血治療。由于反復輸血，腸道對鐵的吸收增加，使重型地貧患者體內(nèi)鐵負荷過重，并發(fā)心功能衰竭、肝硬化、垂體功能低下等多臟器損傷[1]，其中心功能衰竭是重癥地貧患兒死亡的首要原因，強化祛鐵治療能減輕心臟損害，一旦出現(xiàn)心功能衰竭，僅有50%的患者幸存[2]。因此，在患者出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的心功能損害前及早診斷、積極祛鐵治療有極為主要的意義。心臟MRI技術能定量評估患者的鐵負荷以及心臟功能[3]，但其費用高耗時長，應用受到較大限制。本研究擬通過組織多普勒中定量組織速度成像（Quantitative tissue velocity imaging，QTVI）和應變率顯像（Strain rate imaging，SRI）技術，定量評估長期依賴輸血治療的重型β-地中海貧血患者的心臟收縮功能，探討并比較定量組織速度成像（QTVI）和應變率成像（SRI）技術在重型β-地中海貧血患者心臟功能損害中的早期診斷價值，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2010年3月-2017年3月在深圳兒童醫(yī)院進行輸血治療并長期隨訪的重型β-地中海貧血患者42例為地貧組，所有患者均根據(jù)臨床表現(xiàn)、血紅蛋白電泳實驗和基因檢測確診為重型β-地中海貧血。研究對象及監(jiān)護人均知情同意，該研究已經(jīng)醫(yī)院倫理學委員會批準。納入標準：年齡大于6歲，長期高量輸血治療（輸血大于12單位/年），輸血年限1年以上。排除標準：心衰患者，風心病或先天性心臟病病史者，近期感染或心臟活性藥物使用史者。

1.2 儀器與方法 患者組以及對照組均完善常規(guī)超聲心動圖、QTVI以及SRI檢測。使用GE Vivid 7 Dimension 彩色多普勒超聲診斷儀，探頭頻率為2.0～4.0 MHz。系統(tǒng)內(nèi)置QTVI和SRI的圖像分析和后處理軟件，可自動定量分析8個心肌節(jié)段同步組織多普勒曲線的時相、速度和應變率等參數(shù)。

1.2.1 常規(guī)超聲心動圖 受檢者取左側(cè)臥位，連接心電圖，平靜呼吸，探頭于胸骨旁左心長軸切面使用標準M型模式測量LVEDd（左室舒張末期內(nèi)徑）、LVEDs（左室收縮末期內(nèi)徑），IVSd（室間隔舒張末期最大厚度）和LVPWd（左室后壁舒張末期最大厚度）。以Teich-holtz法計算左室射血分數(shù)（LVEF），短軸縮率（FS），心臟指數(shù)（CI）。

1.2.2 QTVI測量 在QTVI模式下，取標準心尖四腔切面，運動凍結(jié)于舒張早期，在定量分析模式中取樣容積分別置于左心室側(cè)壁，右室游離壁和室間隔，分別記錄從基底段，中段到心尖段的心肌速度-時間曲線。取3個心動周期的平均值，得到收縮期心肌運動峰值速度（Sw），根據(jù)速度-時間曲線記錄室壁異常運動。

1.2.3 SRI測量 在SRI模式下，取舒張早期心尖四腔切面，取樣容積分別置于左心室側(cè)壁，右室游離壁和室間隔，圖片于凍結(jié)收縮早期分別記錄從基底段和中段的心肌應變率-時間曲線分析各個節(jié)段的收縮期應變率SRs。各參數(shù)取三個心動周期的平均值，因心尖段SRs受角度影響較大，未對心尖段進行取樣。

1.3 統(tǒng)計學處理 使用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行分析，計量資料采用（x±s）表示，比較采用t檢驗，計數(shù)資料采用率（%）表示，比較采用字2檢驗，采用Pearson相關性分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組基線資料比較 地貧組男24例，女18例;年齡6～17歲，平均（10.9±2.9）歲，平均體重（25.0±4.9）kg，其中18例患者未正規(guī)祛鐵治療。選取與患者在年齡、體重匹配的正常兒童42例作為對照組，經(jīng)病史、超聲心動圖初篩排除心肺疾患，其中男21例，女19例，平均年齡（11.1±3.2）歲，平均體重（30.1±4.3）kg。兩組年齡、性別、體重比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P=0.61），具有可比性。

2.2 常規(guī)超聲心動圖指標的比較 患者組反映心臟整體收縮功能的LVEF、FS都在正常范圍內(nèi)，與對照組相比差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。地貧組CI明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.01）。

見表1。

2.3 QTVI指標的比較

2.3.1 QTVI中反映局部心肌功能的指標Sw的比較 地貧組患者左室側(cè)壁基底段Sw低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（t=5.50，P<0.05）;地貧組患者右室游離壁基底段Sw高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（t=1.70，P<0.05）。見表2。

2.3.2 兩組收縮期局部室壁運動異常檢出率的比

較 QTVI速度-時間曲線顯示室壁運動規(guī)律為心肌的運動速度同一室壁從基底段到心尖段逐漸減低，患者組與正常對照組有相近的變化規(guī)律，見圖1。

將QTVI的速度-時間曲線收縮相觀察到以下現(xiàn)象定義為收縮期局部室壁運動異常：（1）QTVI速度-時間曲線喪失正常收縮時心底到心尖呈逐漸降低規(guī)律;（2）波形延遲出現(xiàn);（3）波形方向與正常相反或呈正負雙向，見圖2。地貧組收縮期局部室壁運動異常檢出率為28.57%（12/42），對照組收縮期局部室壁運動異常檢出率為2.38%（1/42），兩組比較差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。

注：室壁心肌速度-時間曲線示心肌運動規(guī)律從基底段到心尖段速度遞減，收縮期基底段速度a（7.5 cm/s）>中段速度b（2.8 cm/s）>心尖段速度c（0.2 cm/s）。

注：收縮早期中段速度d（6 cm/s）>基底段速度e（5.4 cm/s）>心尖段速度f（-0.6 cm/s），收縮早期心肌局部運動失去正常遞減規(guī)律;g基底段探及正負雙向異常波形

2.4 兩組應變率顯像SRI測量指標的比較 地貧組中左室側(cè)壁基底段、中段SRs絕對值明顯小于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）;地貧組右室游離壁基底段和中段的收縮期應變率SRs絕對值高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。見表3。

2.5 QTVI以及SRI指標與輸血累積單位的相關性比較 地貧患者組的祛鐵治療不規(guī)律，故輸血累積單位能間接反映出患者體內(nèi)鐵負荷狀態(tài)。將QTVI以及SRI測值中最敏感的指標左室側(cè)壁基底段LV-Sw、左室側(cè)壁基底段LV-SRs分別與輸血累積單位進行相關性分析：左室側(cè)壁基底段LV-Sw與輸血累積單位無相關性（r=0.100，P=0.640）;左室側(cè)壁基底段LV-SRs與輸血累積單位呈負相關（r=-0.672，P<0.01）。見圖3。

3 討論

心臟病變是影響重型地中海貧血患者生存質(zhì)量的重要因素，約1/3的重型地中海貧血患者在35歲前死于心臟病變。心肌鐵負荷過重是重癥地中海貧血患者心臟病變的主導因素[4]，此外自身免疫性心肌炎、貧血性心臟病和繼發(fā)于肺含鐵血黃素沉著的肺動脈高壓等多種病理因素綜合作用[5-6]，致使心臟功能損害，最終出現(xiàn)難治性心力衰竭，這也是患者死亡的首要原因。盡管心力衰竭的發(fā)生時間較晚，一旦發(fā)生，往往預后不良[7]。在重癥地中海貧血患者中，當體內(nèi)鐵沉積超過20 g這個界限后[2]，很可能出現(xiàn)明顯的心功能不全，且這種損害往往是不可逆轉(zhuǎn)的，因此在出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的心臟病變之前及早診斷，早期積極強化祛鐵療法具有非常重要的意義。

重癥地中海貧血的鐵負荷累積和心臟功能損害是緩慢漸進的過程，由于發(fā)展至心力衰竭的時間相對較長，臨床上可以長期無心功能不全和運動耐量降低的表現(xiàn)，因此對其心臟病變的早期診斷也很困難。心臟MRI是近年來以無創(chuàng)手段評估地貧患者心臟病變的可靠方法[8]，其不僅能直接測量心臟功能，還能定量檢測心臟鐵負荷，但其費用高耗時長，實際運用受較大限制。常規(guī)超聲心動圖中LVEF、FS等指標雖然對地貧患者心臟整體收縮功能的監(jiān)測有一定價值，但敏感性欠佳，限制了其早期診斷的價值。多個研究證實，重型地中海貧血患者在疾病最后階段才出現(xiàn)整體的收縮功能降低[5，9]。本研究顯示，地貧組的CI較對照組增加明顯（P<0.05），提示慢性貧血導致機體通過增加心率和心搏量來增加心排血量，表現(xiàn)為高動力循環(huán)狀態(tài)。但與貧血性心肌病患者的高動力循環(huán)狀態(tài)所不同的是，地貧組反映整體收縮功能的LVEF和FS與對照組相比，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），這與文獻[9]相符合。Fiorillo等[10]對地貧患者長期隨訪研究顯示重癥地中海貧血患者的心肌重塑過程中，早中期以局部心肌功能障礙為主，而心臟整體收縮功能可長時間維持正常，直到最終才發(fā)展到整體收縮功能降低，這也為以QTVI和SRI技術檢測地貧患者的局限心肌功能障礙來進行早期診斷提供了依據(jù)。

QTVI是一種直接定量分析檢測心肌運動的手段，能將統(tǒng)一切面上不同區(qū)域心肌節(jié)段的速度顯示在同一時間軸上，同步測定不同心肌節(jié)段收縮和舒張的速度和時間，在評估局部的心功能變化上相對只能整體評估心臟功能的常規(guī)超聲技術有較多的優(yōu)勢[11]。本研究顯示，與對照組比較，地貧組左室側(cè)壁基底段的收縮期峰值速度LV-Sw顯著降低（P<0.05），因基底段是左室壁心肌運動速度最大的節(jié)段，其降低提示QTVI能敏感檢查早期心肌局部收縮功能的降低。地貧組右室游離壁基底段的收縮期心肌運動峰值速度RV-Sw高于對照組（P<0.05），提示地貧組右室游離壁基底段運動速度增加，這可能與右室容量負荷增多和心肌運動不協(xié)調(diào)有關。Vogel等[12]報道在重型地中海貧血患者地貧患者存在局部收縮功能異常，以左室收縮功能的損害為主，與本研究結(jié)果相符。推測其原因可能為左室作為主心泵，承擔體循環(huán)的前后負荷，同時其肌纖維較多，在左室心肌中的鐵沉積物較多，因此對左室收縮功能的損害會較右室顯著。同時本研究發(fā)現(xiàn)QTVI能較好地客觀檢出局部室壁運動異常，地貧組收縮期局部室壁運動異常檢出率為28.57%，而對照組收縮期局部室壁運動異常檢出率為2.38%，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），出現(xiàn)局部室壁運動異常的患者心臟整體收縮功能正常，也支持其可能是地貧患者局部心肌病變的早期征兆，這與Vogel等[12]報道一致。

SRI技術是近年來逐漸發(fā)展的成熟起來的新技術，能夠定量分析局部心肌的變形，由于應變率成像的時間和空間分辨率都很高，可以精確地識別不同節(jié)段之間心肌變形的細微差別[13]。應變率因不受鄰近心肌牽拉效應和心臟整體運動的影響，而更加準確地評估局部心功能，在定量評估局部心肌運上比定量組織速度成像技術更準確可靠[14]。本研究顯示地貧組中左室側(cè)壁基底段、中段SRs絕對值明顯小于正常對照組（P<0.05），其中以左室側(cè)壁基底段SRs降低更為顯著，說明地貧患者的上述節(jié)段的心肌變形能力降低，順應性降低，收縮功能降低，這與QTVI測得的左室側(cè)壁基底段Sw降低相一致[15]。同時地貧組右室游離壁基底段和中段的收縮期應變率SRs絕對值高于正常對照（P<0.05），提示右室游離壁的變形程度增大，也與QTVI測得的右室游離壁基底段RV-Sw增加相一致。因此，SRI技術能敏感檢出早期心肌局部收縮功能的異常，左室側(cè)壁基底段LV-SRs可以定量反映重癥地中海貧血患者心肌局部收縮功能的改變。

本研究顯示QTVI成像和SRI成像測定得到一致的結(jié)果，即左室側(cè)壁基底段LV-Sw和LV-SRs明顯降低，提示左室側(cè)壁基底段有心肌運動速度減弱和心肌變形速度減弱，提示地貧患者局部收縮功能降低主要體現(xiàn)在左室側(cè)壁基底段，左室側(cè)壁基底段LV-Sw和LV-SRs在早期診斷心肌的局部收縮功能異常上有一定價值。將左室側(cè)壁基底段LV-Sw和LV-SRs分別與輸血單位累積量進行相關性分析，發(fā)現(xiàn)左室側(cè)壁基底段LV-Sw與輸血單位的相關性不佳（r=0.100，P=0.640）;而左室側(cè)壁基底段LV-SRs與輸血單位呈負相關（r=-0.672，P<0.01）。說明左室側(cè)壁基底段LV-SRs較LV-Sw能較好地反映左室局限收縮功能的降低，更有早期診斷價值。

綜上所述，重型β-地中海貧血患者，局部心臟功能損害早于整體心臟功能的損害。重型β-地中海貧血患者早期局部心臟收縮功能損害以左室側(cè)壁基底段為主，QTVI和SRI指標都能在心臟整體收縮功能尚正常的階段定量檢測到重型β-地中海貧血患者心臟早期局部收縮功能障礙并及早做出診斷。左室側(cè)壁基底段收縮期應變率LV-SRs反映左室側(cè)壁心肌變形速率，與患者輸血累積量呈負相關，是反映重型β-地中海貧血患者早期心臟局部收縮功能損害的理想指標。

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