三維超聲心動圖自動定量技術(shù)評估冠心病患者經(jīng)皮冠狀動脈介入術(shù)后左心室容積及收縮功能

汪雨珊，張 麗，李玉曼，吳 純，張 雨，黎 夢，王書媛，孫 薇，呂 清，謝明星*

(1.華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院超聲影像科，湖北 武漢 430022； 2.分子影像湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430022)

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(簡稱冠心病)在中國心血管疾病死因中居第2位，疾病負(fù)擔(dān)持續(xù)增加[1]。目前經(jīng)皮冠狀動脈介入(percutaneous coronary intervention， PCI)是治療冠心病的重要手段，通過疏通閉塞或狹窄冠狀動脈改善血流動力學(xué)狀態(tài)，從而恢復(fù)心肌血流灌注[2]。準(zhǔn)確評估冠心病患者左心室容積及收縮功能改變對于評估病情、選擇治療方案、監(jiān)測療效及判斷預(yù)后具有重要意義[3]。三維超聲心動圖(three-dimensional echocardiography, 3DE)能真實反映心臟三維立體結(jié)構(gòu)，指南[4]推薦用其評估可滿足聲窗條件患者的左心室容積及功能。三維超聲心動圖自動定量(three-dimensional echocardiographic automated algorithm, 3DEA)技術(shù)是更為簡便的在機容積自動定量3DE技術(shù)[5]，可準(zhǔn)確定量隨機人群左心室容積和功能，包括節(jié)段性室壁運動異常患者[6-7]。本研究旨在利用3DEA測量冠心病患者PCI術(shù)前、術(shù)后左心室容積和收縮功能，探討其在冠心病患者PCI術(shù)后隨訪中的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年3—7月50例接受PCI術(shù)的冠心病患者，男32例，女18例，年齡55～67歲，平均(59.2±2.7)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①冠狀動脈造影檢查確診病變血管狹窄率≥75%；②具有胸悶、胸痛等癥狀，內(nèi)科治療無明顯改善，擇期或急診行冠狀動脈造影檢查及PCI術(shù)治療；③患者自愿參加本研究并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①左心室17節(jié)段≥3個節(jié)段顯示不清；②心律失常；③肥厚型心肌病、擴張型心肌病、風(fēng)濕性心臟病、先天性心臟病、心臟瓣膜病及導(dǎo)致右心增大疾病。

1.2 儀器與方法

1.2.1 儀器 采用Philips EPIQ7C超聲心動圖診斷儀，配備常規(guī)二維超聲系統(tǒng)及三維超聲自動定量HeartModel(HM)系統(tǒng)及S5-1、X5-1探頭(頻率3.5～5.0 Hz)。

1.2.2 常規(guī)二維超聲心動圖圖像采集及分析 連接心電圖，完成常規(guī)二維超聲心動圖檢查。將探頭置于心尖，采集連續(xù)4個心動周期的心尖四腔及心尖二腔動態(tài)圖像，采用雙平面Simpson's(2DBP)法測量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)，記錄2DBP分析測量所需時間。

1.2.3 3DEA圖像采集及分析 連接心電圖，將探頭置于心尖，調(diào)節(jié)探頭角度清晰顯示心尖四腔及心尖二腔圖像，調(diào)節(jié)圖像深度、增益、扇角及聚焦，使左室顯示最佳，待心電圖穩(wěn)定后點擊HM鍵進(jìn)入HM模式，調(diào)節(jié)扇角及深度使容積幀頻≥18 Hz；囑患者于呼氣末屏氣，點擊“Acquire”鍵，采集連續(xù)4個心動周期，至少采集3個3DE數(shù)據(jù)集。對獲取的3DE數(shù)據(jù)進(jìn)行在機分析：選取HM模式圖像，點擊HM鍵，檢查自動重建的左心室三維心腔輪廓，對自動重建欠佳的節(jié)段進(jìn)行手動微調(diào)，獲得LVEDV、LVESV、LVEF，見圖1，并記錄3DEA分析測量所需時間。

1.2.4 重復(fù)性檢驗 隨機抽取20例，分別對3DEA、2DBP測量的LVEDV、LVESV和LVEF進(jìn)行觀察者內(nèi)及觀察者間重復(fù)性檢驗。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 23.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示。對所有患者共150次超聲心動圖檢查的3DEA、2DBP法的LVEDV、LVESV和LVEF測值進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析及Bland-Altman一致性分析，計算相關(guān)系數(shù)(r)、偏倚(bias)、一致性區(qū)間(limit of agreement)和精確度(LOA百分比誤差)。兩種技術(shù)之間測值比較采用配對t檢驗，PCI術(shù)前及術(shù)后1個月、3個月測值比較采用重復(fù)測量資料的方差分析。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient， ICC)進(jìn)行觀察者間及觀察者內(nèi)重復(fù)性分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 三維超聲自動定量技術(shù)和常規(guī)二維雙平面法相關(guān)性和一致性分析

注：*：與2DBP相比，P<0.05

表2 3DEA、2DBP定量PCI術(shù)前、術(shù)后左心室容積和收縮功能測值(±s)

表2 3DEA、2DBP定量PCI術(shù)前、術(shù)后左心室容積和收縮功能測值(±s)

檢查方法檢查時間LVEDV(ml)LVESV(ml)LVEF(%)3DEA術(shù)前130.36±15.7273.65±12.8743.75±3.92術(shù)后1個月112.17±8.85*51.54±6.78*52.57±3.69*術(shù)后3個月101.43±7.91*#38.37±4.84*#60.57±3.81*#2DBP術(shù)前107.35±19.4360.57±10.3644.34±4.44術(shù)后1個月96.97±10.56*45.45±6.21*53.26±4.24*術(shù)后3個月91.39±8.24*32.74±5.16*59.73±4.75*

注：*：與術(shù)前同種檢查方法比較，P<0.05；#：與術(shù)后1個月同種檢查方法比較，P<0.05

圖1 3DEA技術(shù) 根據(jù)冠心病患者的高幀率3DE數(shù)據(jù)集(左)自動檢測出左心室心內(nèi)膜表面，軟件自動計算LVEDV、LVESV及LVEF。肉眼觀察自動重建的三維心腔輪廓，對局部自動勾畫不準(zhǔn)確的節(jié)段進(jìn)行手動微調(diào)(中)，再次生成左心室心腔的三維彩色模型(右)，并記錄LVEDV、LVESV及LVEF

2 結(jié)果

2.1 一般臨床資料 患者心率(112±19)次/分。穩(wěn)定性心絞痛7例(7/50，14.00%)，不穩(wěn)定性心絞痛6例(6/50，12.00%)；非ST段抬高型心肌梗死14例(14/50，28.00%)，ST段抬高型心肌梗死23例(23/50，46.00%)。36例(36/50，72.00%)存在節(jié)段性室壁運動異常；31例(31/50，62.00%)心功能不全。

2.2 3DEA與2DBP相關(guān)性和一致性分析 以2DBP為標(biāo)準(zhǔn)，3DEA測量的LVEDV、LVESV及LVEF與其相關(guān)性較高(P均<0.001)，LVEDV及LVEF與其一致性好(精確度<30%)，LVESV與其一致性欠佳(精確度>30%)(表1)。

2.3 3DEA與2DBP定量PCI術(shù)前、術(shù)后左心室容積及收縮功能測值變化 與PCI術(shù)前相比，P術(shù)后1個月、3個月兩種超聲方法測量的LVEDV、LVESV均減低，LVEF均增加(P均<0.05)；與術(shù)后1個月相比，術(shù)后3個月3DEA測量的LVEDV、LVESV減低，LVEF增加(P均<0.05)，而2DBP測量的LVEDV、LVESV及LVEF差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，見表2。

2.4 3DEA與2DBP分析時間和重復(fù)性比較 3DEA平均分析時間(65.26±13.56)s較2DBP(124.71±21.49)s明顯縮短(t=19.93，P<0.001)。3DEA測值觀察者內(nèi)及觀察者間重復(fù)性高于2DBP。3DEA測量的LVEDV、LVESV和LVEF觀察者內(nèi)ICC分別為0.95、0.94和0.96，觀察者間ICC分別為0.92、0.90和0.91；2DBP測量的LVEDV、LVESV和LVEF觀察者內(nèi)ICC分別為0.83、0.81和0.83，觀察者間ICC分別為0.81、0.74和0.80。

3 討論

心血管疾病是我國重大公共衛(wèi)生問題，而冠心病是其中最常見者。PCI是治療冠心病的重要手段，術(shù)后可以使用多種影像學(xué)方法評價療效，如冠狀動脈造影可直接評估支架處血管狹窄情況，心肌灌注顯像和MRI有利于評估節(jié)段血流灌注及解剖結(jié)構(gòu)。超聲心動圖是臨床上最廣泛使用的便捷的影像學(xué)檢查技術(shù)，是術(shù)后療效監(jiān)測的理想手段[8-9]。左心室容積和收縮功能是超聲心動圖評估的重要指標(biāo)，目前推薦使用2DBP[4]。研究[10]表明，相對于二維超聲心動圖，3DE定量評價心腔容積和功能具有更高準(zhǔn)確性和重復(fù)性，但傳統(tǒng)3DE獲取和分析圖像過程繁瑣，使其臨床應(yīng)用受到限制。

本研究顯示，對比2DBP，3DEA分析所需時間更短，與既往研究[5,11]結(jié)果一致，原因在于3DEA基于心臟三維圖像數(shù)據(jù)庫，根據(jù)待測對象的心臟三維圖像整體形態(tài)和曲率，從數(shù)據(jù)庫中挑選出最匹配的模型，自動計算左心室容積和射血分?jǐn)?shù)，故可顯著減少分析時間，并有利于降低操作難度和主觀性誤差，提高重復(fù)性和準(zhǔn)確性[5]。

TSANG等[5]以MRI為金標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)3DEA能準(zhǔn)確、可重復(fù)地定量左心容積和功能。TAMBORINI等[11]將3DEA與二維、三維超聲及MR分別進(jìn)行對比分析，均顯示出較高相關(guān)性。MEDVEDOFSKY等[6]也證實該技術(shù)在大批隨機心臟疾病患者中具有很高可行性和準(zhǔn)確性。王江濤等[7]報道，3DEA可以快捷、準(zhǔn)確地定量節(jié)段性室壁運動異常。本研究中3DEA技術(shù)與2DBP測量的LVEDV、LVEF相關(guān)性和一致性高，LVESV相關(guān)性高，與以往研究結(jié)果一致[11-12]，提示3DEA技術(shù)能較為準(zhǔn)確地評估冠心病患者左心室容積和LVEF。

冠心病患者PCI術(shù)后1個月、3個月左心室容積較術(shù)前縮小，LVEF升高，表明PCI術(shù)可以改善冠心病患者左心室重構(gòu)，提高左心室收縮功能，與既往應(yīng)用實時3DE等技術(shù)的研究結(jié)果一致[2,13]。與PCI術(shù)后1個月相比，術(shù)后3個月3DEA測量的左心室容積和功能進(jìn)一步改善，提示3DEA可監(jiān)測冠心病患者PCI術(shù)后左心室容積和功能恢復(fù)情況。監(jiān)測左心室容積和收縮功能的改變對判斷左心室重構(gòu)情況、患者治療管理和預(yù)后判斷具有臨床價值。MCMURRAY等[3]認(rèn)為左心室功能受損是心肌梗死后死亡率的主要預(yù)測因素，而LVESV較LVEDV或LVEF對生存率的預(yù)測值更高。對于非ST段抬高型心肌梗死患者，監(jiān)測LVEF對于指導(dǎo)藥物治療和判斷侵入性治療的時機具有臨床指導(dǎo)作用[9]。ST段抬高型心肌梗死后左心室功能恢復(fù)是動態(tài)變化過程，必要時應(yīng)對功能恢復(fù)情況進(jìn)行重復(fù)評估[8]。

本研究顯示3DEA重復(fù)性較2DBP更高，原因可能在于相比二維超聲心動圖，3DEA不僅能夠減少操作者間變異，更能減低觀察者內(nèi)變異，同時三維圖像還可避免二維圖像幾何假設(shè)和采圖時平面外運動的影響。MEDVEDOFSKY等[14]研究證實，相對于2DBP，3DEA技術(shù)觀察者內(nèi)及觀察者間變異更低、重復(fù)性更好，可提升結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)化水平。

本研究存在一定局限性：①排除了聲窗不佳者，因而不能將結(jié)論推廣至此類人群；②排除了心律失?；颊?但既往研究[15]表明，3DEA定量評價房顫患者左心室容積和功能與傳統(tǒng)三維超聲檢查結(jié)果的相關(guān)性高(r=0.88～0.98)；③缺乏MRI作為金標(biāo)準(zhǔn)對照；④樣本量較少，尚需擴大樣本量進(jìn)一步研究。

綜上所述，3DEA技術(shù)分析時間短、重復(fù)性高，與2DBP相關(guān)性高，能監(jiān)測冠心病患者PCI術(shù)左心室容積及功能改善，對PCI術(shù)后療效評估及隨訪具有臨床應(yīng)用價值。