實時三維超聲心動圖Heart Model模式定量評價左室容量及左室射血分數(shù)

萬野

[摘要] 目的 探討三維超聲心動圖全自動左心定量技術（three-dimensional echocardiography Heart Model，3D-HM）在左室收縮功能評估中的應用價值。 方法 選取我院2018年1月～2019年5月健康體檢的正常成年人58例，男24例，女34例。均采用常規(guī)M型超聲、雙平面辛普森法、二維心功能定量（2DQ）、三維自動化心功能定量（3DQA）、3D-HM分別測量左室舒張末期容積（LVEDV）、收縮末期容積（LVESV）、射血分數(shù)（LVEF），對比分析3D-HM與其他方法測量的差異性和相關性。 結果 ESV：3D-HM組較M型超聲、Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA組ESV值偏高，差異具有顯著統(tǒng)計學意義（P<0.01）;EDV：3D-HM組較Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA組EDV值偏高，差異具有顯著統(tǒng)計學意義（P<0.01），較M型超聲組EDV值差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）;EF：3D-HM組較M型超聲、Bi-plane、2DQ組EF值偏低，差異具有顯著統(tǒng)計學意義（P<0.01），較X-plane、3DQA組EF值差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。相關性分析：ESV：3D-HM組與M型超聲、Bi-plane、2DQ、X-plane、3DQA組ESV值呈正相關關系（P<0.05）;EDV：3D-HM組與M型超聲、Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA組EDV值呈正相關關系（P<0.05）;EF：3D-HM組與M型超聲、Bi-plane、2DQ、3DQA組EF值呈正相關（P<0.05），與X-plane組EF值無直線相關關系。 結論 3D-HM可以準確、快速量化左室容量及射血分數(shù)，在左心收縮功能評價中具有較高的臨床價值。

[關鍵詞] 左室容量;左室射血分數(shù);Heart Model;超聲心動描記術

[中圖分類號] R540.45 ? ? ? ? ?[文獻標識碼] B ? ? ? ? ?[文章編號] 1673-9701（2020）12-0132-04

[Abstract] Objective To investigate the application value of three-dimensional echocardiography Heart Model（3D-HM） in the assessment of left ventricular systolic function. Methods A total of 58 normal adults in our hospital from January 2018 to May 2019 were selected， including 24 males and 34 females. Left ventricular end-diastolic volume（LVEDV）， end-systolic volume（LVESV） and ejection fraction（LVEF） were measured by conventional M-mode ultrasound， biplane Simpson method， two-dimensional cardiac function quantification（2DQ）， three-dimensional automated cardiac function quantification（3DQA）， and 3D-HM. The differences and correlations between 3D-HM and other methods were compared and analyzed. Results ESV： 3D-HM group had higher ESV value than the M-mode ultrasound， Bi-plane， X-plane， 2DQ， and 3DQA group， and the difference was statistically significant（P<0.01）. The EDV： The EDV value in the 3D-HM group was higher than that in the Bi-plane， X-plane， 2DQ， and 3DQA group， and the difference was statistically significant（P<0.01）; and there was no significant difference in EDV value between the 3D-HM group and the M ultrasound group（P>0.05）. EF： 3D-HM group had lower EF value than M-mode ultrasound， Bi-plane， and 2DQ groups， and the difference was statistically significant（P<0.01）. There was no significant difference in the EF value between 3D-HM group and X-plane， 3DQA group（P>0.05）. Correlation analysis： ESV： 3D-HM group had positive correlation with ESV value of M-mode ultrasound， Bi-plane， 2DQ， X-plane， and 3DQA group（P<0.05）; EDV： 3D-HM group was positively correlatedwith the EDV value of M-mode ultrasound， Bi-plane， X-plane， 2DQ， and 3DQA group（P<0.05）. EF： 3D-HM group was positively correlated with the M-mode ultrasound， Bi-plane， 2DQ， and 3DQA group（P<0.05）， and there was no linear correlation in the EF values between the 3D-HM group and the X-plane group. Conclusion 3D-HM can accurately and quickly quantify left ventricular volume and ejection fraction， and has high clinical value in the evaluation of left ventricular systolic function.

[Key words] Left ventricular volume; Left ventricular ejection fraction; Heart Model; Echocardiography

左心整體功能的評估在心臟疾病的診治以及預后評估中起重要指導作用。在心肌梗死、瓣膜疾病和心力衰竭等疾病中，評估左室容積和射血分數(shù)（LVEF）是非常重要的。M型超聲由于操作簡便，是目前臨床使用最多的方法，但其僅能顯示左室局部的心肌運動，不能準確評估左室整體容量[1]。二維雙平面辛普森法（Two-dimensional Simpsons biplane）是指南推薦的首選方法，該方法是通過圓盤疊加的方法計算左室容量，同時該方法受心臟平面短縮的影響，容易出現(xiàn)低估心腔容積等問題[2-3];實時三維超聲（real-time three-dimensionale chocardiography，RT-3DE）的自動化心功能定量技術3DQA，對腔室體積的測量不依賴幾何假設，同時不受心臟平面短縮的影響，與心臟磁共振相比，三維超聲心動圖測量左室容積的準確性更高[4]。但是由于3DQA費時等因素，限制了三維超聲的臨床應用。3D-HM技術是一種全自動化三維量化軟件，它能夠在短時間內(nèi)從實時三維容積中量化左室容量及計算左室射血分數(shù)[5]，本研究旨在探討一種全新的自動定量軟件3D-HM與M型超聲、二維辛普森法（two-dimensional Simpson）、二維心功能定量（two-dimensional quantification，2DQ）及3DQA等技術在測量左室容量及左室射血分數(shù)的差異性及相關性，為臨床上測量左室容積及射血分數(shù)尋求更準確、有效的方法。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取本院2018年1月～2019年5月健康體檢的正常成年人58例，男24例，女34例，平均年齡（32.56±14.15）歲，以上志愿者均排除高血壓、心臟器質(zhì)性病變等相關疾病。本研究經(jīng)我院醫(yī)學倫理委員會批準，入選者均知情同意。

1.2 研究方法

采用超聲檢查儀Philips EPIQ 7C，探頭選用X5-1三維探頭，2DQ及3DQA分析采用脫機QLAB軟件。

所有志愿者圖像采集由同一名從事超聲心動圖工作且經(jīng)驗豐富的醫(yī)生完成?；颊呷∽髠扰P位，分別采集胸骨旁左室長軸圖像、左室長軸腱索水平M型超聲圖像、心尖四腔心、兩腔心的動態(tài)圖像、三維模式心尖雙平面動態(tài)圖像、3D-HM在標準心尖四腔心切面點擊HM按鈕（調(diào)節(jié)參數(shù)為60/40）采集圖像。

圖像的分析由兩名醫(yī)生分別對所有志愿者圖像進行分析。均采用常規(guī)M型超聲測量左室舒張末期容積（EDV）、收縮末期容積（ESV）、射血分數(shù)（EF）;2DE下分別使用雙平面辛普森法（Bi-plane、X-plane）及2DQ模式測量EDV、ESV、EF;在RT-3DE下進入HM模式，設定心內(nèi)膜邊界值HM60/40，完成EDV、ESV、EF的測量;應用QLAB軟件在3DQA模式下分析心臟三維圖像，測量EDV、ESV、EF。

1.3 統(tǒng)計學分析

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件進行分析。各種方法測量的ESV、EDV、EF均行正態(tài)性檢驗及方差同質(zhì)性檢驗，均服從正態(tài)分布（P>0.05），方差齊（P>0.05）。各組變量均為連續(xù)性變量，均以均數(shù)±標準差（x±s）表示，兩兩間比較采用t檢驗，P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。應用Pearson相關分析評價3D-HM組與其他組別ESV、EDV、EF值的相關性。

2 結果

2.1 3D-HM組與其他組別ESV、EDV、EF值比較

ESV值：3D-HM組較M型超聲、Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA組ESV值偏高，差異具有顯著統(tǒng)計學意義（P<0.01）。EDV值：3D-HM組較Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA組EDV值偏高，差異具有顯著統(tǒng)計學意義（P<0.01），較M型超聲組EDV值差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。EF值：3D-HM組較M型超聲、Bi-plane、2DQ組EF值偏低，差異具有顯著統(tǒng)計學意義（P<0.01），較X-plane、3DQA組EF值差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）（表1）。

2.2 3D-HM組與其他組別相關性分析

ESV值：3D-HM組與M型超聲、Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA組ESV值呈正相關關系（P<0.05）;EDV值：3D-HM組與M型超聲、Bi-plane、X-plane、2DQ、3DQA 組EDV值呈正相關關系（P<0.05）;EF值：3D-HM組與M型超聲、Bi-plane、2DQ、3DQA組EF值呈正相關（P<0.05），與X-plane組EF值無直線相關關系（表2）。

3討論

左室容量及左室射血分數(shù)是評估左室收縮功能的重要指標，由于超聲心動圖具有無創(chuàng)、簡便、可重復等優(yōu)點，已成為臨床首選的檢查方法[6]。目前臨床常用的超聲測量M型超聲是將取樣線置于胸骨旁左室長軸腱索水平，觀察室間隔和左室后壁的位移，大致估算左心室的容量及射血分數(shù)，不能準確評價左室整體功能[1]，對左室壁節(jié)段性運動異常的患者左室功能的評價具有較大的誤差。雙平面Simpson法是基于圓盤疊加的方法計算左室容量及射血分數(shù)，盡管較M型超聲更加準確，但仍有其局限，第一，僅僅通過兩個平面的顯示，不能完整顯示左室全貌，對于某些室壁節(jié)段性運動異常的患者，仍然存在一定的誤差[7-9];第二，圖像質(zhì)量要求高，需要對心內(nèi)膜清晰顯示，對于部分圖像顯示不清的患者，其測量存在困難;第三，對心室短縮的圖像可能低估其容量，造成EF值的不準確[10]。2DQ雖然能提高室壁運動異常患者測值的準確性，但對于心室短縮的圖像，同樣存在容量的低估[11-12]。3DQA是通過三維超聲圖像自動數(shù)字化重建，真實反映心室各壁的運動及功能狀態(tài)，對左室形態(tài)及功能的評價優(yōu)于二維超聲心動圖，但目前3DQA在臨床應用上存在一定的局限，首先，相對于二維超聲，三維超聲的時間分辨率較低，其識別真正的收縮末期和舒張末期幀有一定誤差[13-16];其次，由于3DQA需要三維技術分析且耗時長等弊端，很難在臨床上推廣應用。

近年來，隨著三維超聲心動圖的飛速發(fā)展，Philips公司推出了一項全新的技術Heart Model用于測量左室容量及射血分數(shù)。該項技術是基于常規(guī)超聲心動圖檢查基礎上，通過儀器自身的三維模型與測量得到的三維圖像，利用人工智能匹配，實現(xiàn)一鍵自動化測量左室容量及左室射血分數(shù)。

3D-HM作為全自動定量軟件，僅需數(shù)秒就可以得出左室容量及EF值，很大程度上提高了工作的效率;同時3D-HM技術提高了空間和時間的分辨率，能有效降低人為的隨機誤差和儀器的系統(tǒng)誤差[17-19]，真實地反映左室壁各部位的實際運動及心肌的功能狀態(tài)。

本研究數(shù)據(jù)表明，全自動定量軟件3D-HM測量左室容積、EF值與其他方法對比，左室收縮末期及舒張末期的容量高于其他方法測量數(shù)值，EF值低于其他測量數(shù)值。EF值測量中3D-HM組與3DQA組測值無明顯差異，相關性檢驗中3D-HM與M型超聲、Bi-plane Simpson法、2DQ、3DQA法測量顯著相關，證實其準確性。3D-HM測量時間較其他方法明顯縮短且重復性高，有助于臨床推廣應用，同時二維測量常出現(xiàn)心尖透視短縮和幾何形態(tài)假設的問題，3D-HM能有效避免這一問題。但是3D-HM受圖像質(zhì)量和不同左室形態(tài)的影響，對于不規(guī)則心腔形態(tài)識別的準確性需進一步研究確定。

心臟三維定量技術Heart Model模式，可以準確、快速量化左室容量及左室射血分數(shù)，對容量的測量較傳統(tǒng)M型超聲、Simpson法、二維心功能定量、3D分析技術測值偏高，射血分數(shù)較傳統(tǒng)M型超聲、Simpson法、二維心功能定量測值偏低。與3DQA組對比EF值測量無明顯差異，同時與傳統(tǒng)測量方法的相關性好，具有較高的臨床應用價值。

[參考文獻]

[1] 郭萬學.燕山.超聲醫(yī)學[M]. 第6版. 北京：人民軍醫(yī)出版社，2011：622-633.

[2] Mor-Avi V，Yodwut C，Jenkins C，et a1. Real-time 3Dechocardigraphic quantification of left atrial volume：multicenterstudy for validation with CMR[J]JACC Cardiovasc Imaging，2012，5（8）：769-777.

[3] 萬林林，吳文芳，方玲玲，等.實時三維超聲心動圖評價心肌梗死患者左室收縮功能的研究[J].臨床超聲醫(yī)學雜志，2015，17（6）：375-378.

[4] 權賢芳，羅永科，李培英，等.超聲心動圖對心肌梗死后心力衰竭患者左心功能的評估[J]. 西部醫(yī)學，2017，29（7）：994-999.

[5] Zeidan Z，Erbel R，Barkhausen J，et al. Analysis of global systolic and diastolic left ventricular performance using volume-time curves by real-time three-dimensional echocardiography[J].J Am Soc Echocardiogr，2003，16（1）：29-37.

[6] Lang RM，Badano LP，MorAvi V，et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults：An update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging[J]. J Am Soc Echocardiogr，2015，28（1）：1-39.

[7] Tadic M，Cuspidi C，Vukomanovic V，et al. Right ventricular remodeling and updated left ventricular geometry classification：isthere any relationship？[J].Blood Press，2016，25（5）：292-297.

[8] 于超，高林. 實時三維超聲心動圖和QTVI 技術評價原發(fā)性高血壓病右心室形態(tài)及功能的研究[J]. 中國超聲醫(yī)學雜志，2012，28（3）：229-232.

[9] Towbin JA，Lorts A，Jefferies JL. Left ventricular non-compaction cardiomyopathy[J].Lancet，2015，386（9995）：813-825.

[10] Meng Y，Zong L，Zhang Z，et al.Evaluation of changes in leftventricular structure and function in hypertensive patients withcoronary artery disease after PCI using real-time three-dimensionalechocardiography[J]. Exp Ther Med，2018，15（2）：1493-1499.

[11] Uretsky BF，Thygesen K，Daubert JC，et al.Predictors of mortalityfrom pump failure and sudden cardiac death in patients with systolicheart failure and left ventricular dyssynchrony：Results of the CAREHF Trial[J]. J Card Fail，2008，14（8）：670-675.

[12] 張小花，姜志榮，孫安華，等. 實時三維超聲心動圖和二維斑點追蹤技術對冠心病患者左心室收縮同步性的評價[J]. 中國超聲醫(yī)學雜志，2016，32（10）：901-904.

[13] Kenworthy W，Guha K，Sharma R. The patient with left ventricular systolicdys function now and in the future[J].British Journal of Hospital Medicine，2016，77（9）：516-522.

[14] Wendy Tsang，Diego Medvedofsky，et al.Transthoracic 3D echocardiographic left heart chamber quantification using an automated adaptive analytics algorithm[J].Cardiovascular Imaging，2016，9（7）：769-782.

[15] Thavendiranathan P，Grant AD，Negishi T，et al. Reproducibility of echocardiographic techniques for sequentiala ssessment of left ventricular ejection fraction and volumes：Application to patients undergoing cancerche-motherapy[J]. J Am Coll Cardiol，2013，61（1）：77-84.

[16] Thavendiranathan P，Liu S，Verhaert D，et al. Feasibility accuracy and reproducibility of real-time full-volume 3D transthoracic echocardiography to measure LV volumes and systolic function：A fully automated endocardial contouring algorithmin sinus rhythm and atrial fibrillation[J]. J AmColl Cardiol Img，2012，5（3）：239-251.

[17] Yang LT，Nagata Y，Otani K，et al. Feasibility of one-beat real-time full-volume three-dimensionale chocardiography for assessing left ventricular volumes anddeformation parameters[J]. J Am Soc Echocardiogr，2016， 29（9）：853-860.

[18] Chang SA，Lee SC，Kim EY，et al. Feasibility of single beat full volume capture real-time three-dimensional echocardiography and auto-contouring algorithm for quantification of left ventricular volume：Validation with cardiac magnetic resonance imaging[J]. J Am Soc Echocardiogr，2011，24（8）：53-59.

[19] Otani K，Nakazono A，Salgo IS，et al. Three-dimensional echocardiographic assessment of left heartchamber size and function with fully automated quantification software in patients with atrial fibrillation[J]. J Am Soc Echocardiogr，2016，29（10）：955-965.

（收稿日期：2020-02-19）