三維全自動左心定量技術(shù)評價心臟起搏器植入患者的左心功能

王培偉，呂函璐，何艷萍，劉英梅

（1.中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院心內(nèi)科，廣東廣州 510120；2.佛山市第一人民醫(yī)院超聲診療中心，廣東佛山 528000）

超聲心動圖是診斷和評估心臟疾病的基本工具，與其他技術(shù)相比，超聲心動圖具有許多優(yōu)點，如非侵入性和便攜性。它為我們提供了詳細(xì)的解剖，血液動力學(xué)和生理信息［1-2］。其中最重要的參數(shù)就是左室容積及射血分?jǐn)?shù)的測量。目前臨床上常用的測量方法是傳統(tǒng)二維雙平面Simpson 法、傳統(tǒng)三維手動測量（3D-manual）法。這兩種方法操作繁瑣、處理時間長、對醫(yī)生經(jīng)驗要求高。而新近出現(xiàn)的一項新的三維全自動左心容積定量技術(shù)（heart model，簡稱HM）可以更快速、簡便的測量左室容積及射血分?jǐn)?shù)［3］。關(guān)于HM 的研究在竇性心律、心肌梗死、房顫、主動脈瓣二葉化畸形等人群中取得了可喜的成果，而針對植入心臟起搏器人群的研究尚未報道。本研究旨在評價HM 法定量心臟起搏器患者左室容積及射血分?jǐn)?shù)的準(zhǔn)確性、可行性及其在病人隨訪中的臨床價值。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選取中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院心血管內(nèi)科2017 年7 月1 日至2018 年11 月30 日心臟起搏器植入術(shù)后患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①先天性心臟病患者；②三維超聲心動圖檢查中左心室心肌17 節(jié)段中顯示不清節(jié)段≥4；③人工瓣膜；④重度瓣膜狹窄或關(guān)閉不全。最終獲得50 例符合要求病例。男27 例，女23 例，年齡19～86 歲，平均體表面積（1.61±0.17）m2。本研究經(jīng)我院倫理委員會批準(zhǔn)，受檢者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

1.2.1 儀 器 應(yīng)用經(jīng)胸彩色多普勒超聲診斷儀，型號：Philips Epiq 7C，配備X5-1 探頭，頻率1-5 MHz，具備HMACQ（HeartModel Acquisition Mode）圖像采集模式。檢查時連接心電圖，囑患者左側(cè)臥位，留取心尖四腔心、心尖兩腔心二維動態(tài)圖像。囑患者呼氣末屏氣，啟動HMACQ 程序，獲取三維全容積圖像4 個心動周期，存儲以備后續(xù)分析。

1.2.2 雙平面Simpson 法 根據(jù)指南［4］用雙平面Simpson 法獲得LVEDV、LVESV、LVEF，并記錄所用時間。

1.2.3 HM 法 啟動HM 程序，適當(dāng)時可微調(diào)邊界，自動計算出LVEDV、LVESV、LVEF（圖1），并記錄所用時間。

1.2.4 3D-manual 法 利用飛利浦公司QLab10.5軟件脫機分析，選取3DQA 插件，在獲取的心尖四腔心、心尖兩腔心切面上于舒張末期依據(jù)提示分別標(biāo)記5 個參考點，于收縮期重復(fù)此步驟，得出LVEDV、LVESV、LVEF，并記錄所用時間。

1.2.5 重復(fù)性檢驗 隨機抽取25 例受檢者圖像，分別對HM 法、3D-manual 法、雙平面Simpson 法測量的LVEDV、LVESV、LVEF 進行觀察者內(nèi)和觀察者間重復(fù)性檢驗。

圖1 HM 法測值結(jié)果Fig.1 Results displayed with heart model technology

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 24.0 及MedCalc18.0 軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料先進行正態(tài)分布檢驗，呈正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，非正態(tài)分布資料以中位數(shù)及四分位數(shù)間距M（P25～P75）描述。雙平面Simpson 法、HM 法、3D-manual 法測值數(shù)據(jù)經(jīng)正態(tài)分布檢驗不符合正態(tài)分布，多組之間比較采用Kruskal-WallisH檢驗。三種方法后處理時間數(shù)據(jù)經(jīng)正態(tài)分布檢驗符合正態(tài)分布，方差不齊，多組之間比較采用Kruskal-WallisH檢驗。相關(guān)性及一致性分析采用Pearson 相關(guān)分析及Bland-Altman 一致性檢驗，雙側(cè)檢驗，P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。應(yīng)用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）進行重復(fù)性檢驗，ICC 值大于0.75 說明可重復(fù)性較好，0.4 以下說明可重復(fù)性較差。

2 結(jié)果

2.1 患者的基線資料

最終入選的50 名患者的臨床基本資料及起搏器類型見表1。

表1 患者的基本資料Table 1 Baseline date of patients［median（IQR）or n（%）］

2.2 三種方法的測量結(jié)果比較

三種方法所測得LVEDV、LVEF 測值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05；表2），所測得LVESV 測值差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義。以3D-manual 法測值為基準(zhǔn)進行比較，HM 法LVEDV、LVESV 測值均比其大，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）；LVEF 測值無統(tǒng)計學(xué)差異（P>0.05）。

雙平面Simpson 法與3D-manual 法進行比較，LVESV 無統(tǒng)計學(xué)差異（P>0.05）；LVEDV、LVEF 均較小，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）。

2.3 三種方法的相關(guān)性和一致性

以3D-manual 法測值為標(biāo)準(zhǔn)，HM 法與3Dmanual 法相關(guān)性極高（LVEDVr=0.959；LVESVr=0.986 ；LVEFr=0.926，均P<0.001），一致性更好（偏倚bias；LVEDV（mL）bias=17.0；LVESV（mL）=10.3；LVEF（%）=-0.1）（圖2）。雙平面Simpson法與3D-manual 法相關(guān)性同樣極高（LVEDVr=0.966；LVESVr=0.978；LVEFr=0.923，均P<0.001），一致性稍差［偏倚bias；LVEDV（mL）bias=28.0；LVESV（mL）=23.5；LVEF（%）=-5.9］

2.4 HM 法重復(fù)性

HM 法所測LVEDV、LVESV 及LVEF 值，觀察者內(nèi)ICC（95%CI）分別為：0.98（0.93～0.99）、0.96（0.91～0.98）、0.96（0.90～0.98），觀察者間ICC（95%CI）分別為：0.95（0.86～0.98）、0.92（0.84～0.96）、0.91（0.86～0.95）。HM 法測值觀察者內(nèi)、觀察者間可重復(fù)性較好。

2.5 三種方法后處理時間比較

分別統(tǒng)計這50 例患者運用HM 法、雙平面Simpson 法和3D-manual 法的后處理時間，得到結(jié)果如下。HM 法后處理時間為30（27.75～33.0）s，雙平面Simpson 法為69（65.0～71.25）s，3D-manual法為160（139.75～170.0）s，總體差異有統(tǒng)計學(xué)意義（H=132.572，P<0.001）。經(jīng)過兩兩比較，HM 法后處理時間均少于其余兩種方法后處理時間，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.001；圖3）。

表2 HM、Simpson、3D-manual 法測值比較Table 2 The results of HM，Simpson and 3D-manual median （IQR）

圖2 HM 與3D-manual 法測量LVEDV、LVESV 和LVEF 的相關(guān)性和Bland-Altman 一致性檢驗圖Fig.2 Correlation and Bland-Altman analyses of LVEDV，LVESV and LVEF obtained through HM and 3D-manual

圖3 三種方法后處理所需時間Fig.3 Analysis time of the three methods

3 討論

對左室容積及射血分?jǐn)?shù)的定量測定一直以來是臨床醫(yī)師和超聲心動圖醫(yī)師最為關(guān)注的問題之一。最初，二維雙平面Simpson 法測定左室容積及射血分?jǐn)?shù)應(yīng)用廣泛，由于它是基于左室形態(tài)的幾何假設(shè)，如果心室腔形狀偏離了假設(shè)模型，將導(dǎo)致誤差較大，而且因圖像的透視縮短現(xiàn)象成像可致低估心室容積。在三維超聲心動圖問世以后，歐美各大指南紛紛推薦應(yīng)用三維超聲心動圖進行左室容積及射血分?jǐn)?shù)測定的方法。然而傳統(tǒng)的3Dmanual 法測量需要超聲醫(yī)師有比較豐富的經(jīng)驗，且手動輸入步驟多、耗時長，在臨床工作中比較難以推廣。新近出現(xiàn)的HM 法，是基于事先存儲于機器的數(shù)千個不同形態(tài)的左心數(shù)據(jù)，根據(jù)實時獲得的病人左心形態(tài)信息，匹配最合適的模型，自動描繪左心室內(nèi)膜邊界，并根據(jù)心電圖自動識別舒張期和收縮期來計算左室容積及射血分?jǐn)?shù)。該方法大大減少了人工操作步驟，減少了檢查者耗費的時間，相對于傳統(tǒng)3D-manual，HM 是一種更加方便可行的方法。

目前國內(nèi)外針對HM 的研究較多，主要研究對象為竇性心律患者、節(jié)段性室壁運動異常、高血壓、主動脈瓣二葉畸形、房顫患者及兒童等［5-8］，均取得令人滿意的結(jié)果。然而起搏器植入患者這一人群并未納入目前已知的HM相關(guān)研究中。正如Medvedofsky 等［2］在其研究中所說，針對植入心臟起搏器人群的研究是其下一步研究的重點方向。本實驗就是針對這一人群展開實驗的。心臟起搏器作為一種植入型醫(yī)療器械，無論對右心還是左心均有明顯影響。文獻報道，單腔起搏器可導(dǎo)致左心室重構(gòu)、左室射血分?jǐn)?shù)降低，雙腔起搏器可導(dǎo)致心臟的激動收縮順序改變，導(dǎo)致二尖瓣反流，進而可導(dǎo)致其心排血量下降，損害心臟功能［9-10］。因而對植入心臟起搏器人群左室容積及射血分?jǐn)?shù)的準(zhǔn)確測定對臨床判斷和決策有非常重要的意義。

本實驗中，與3D-manual 法相比，HM 法測得LVEF測值無統(tǒng)計學(xué)差異（P>0.05），LVEDV、LVESV值較高（均P<0.05），與Tsang 等［11］的研究結(jié)果一致。其可能原因在于心內(nèi)膜-血池邊界的識別上，HM 法的邊界比3D-manual 法的邊界更偏近于心肌處，故舒張期、收縮期容積等比例增大，射血分?jǐn)?shù)基本不變。Levy 等［12］在研究中發(fā)現(xiàn)HM 法與MR 測得左室射血分?jǐn)?shù)高度相關(guān)。Ernest Spitzer等［13］在研究中發(fā)現(xiàn)HM 與3D-manual、MR 均有較高的相關(guān)性，且HM 法測值比3D-manual 法更高、更接近MR 的測值。本研究結(jié)果顯示，HM 法的LVEDV、LVESV、LVEF 的測值與3D-manual 法的測值均具有極高的相關(guān)性和一致性（見圖2）。同時HM法LVEDV、LVESV的測值均大于3D-manual法的測值，由此推測HM 法左室容積測值更接近MR 的測值，與Spitzer 等［13］的研究結(jié)果相似。

本實驗顯示HM 法測值無論從觀察者內(nèi)、觀察者間，重復(fù)性均極高，r值均大于0.9，與李萌等的研究結(jié)果一致［14］。這一發(fā)現(xiàn)對病人隨訪具有重要意義。由于患者每次進行超聲心動圖復(fù)查時，面對的檢查醫(yī)師可能不同，故而增加了不同檢查者帶來的誤差。應(yīng)用了HM 軟件算法以后，不同的檢查醫(yī)師留取三維圖像以后，用同一軟件算法計算左心功能，可以減少因不同檢查者帶來的誤差，確保顯示出真實的左室容積及射血分?jǐn)?shù)的變化情況，更好的評估左心功能變化情況，有利于指導(dǎo)臨床治療。本實驗顯示HM法后處理時間是三種方法中最少的。這與Tsang 等［11］的研究結(jié)果一致。說明HM 法可縮短檢查時間、提高效率，有利于在臨床中推廣應(yīng)用。

本研究表明HM 法在評價心臟起搏器植入患者這一特定人群的左心功能測定中快速、可行，與3D-manual 具有高度相關(guān)性和一致性，且重復(fù)性高。在既往其他人群（如竇性心律患者、節(jié)段性室壁運動異常、高血壓、主動脈瓣二葉畸形、房顫患者及兒童）的研究中顯示，以Carvajal-Rivera［6］的研究為例，HM 法在兒童這一特定人群中測定左心功能與3D-manual 法具有高度相關(guān)性和一致性，重復(fù)性高。故本研究表明HM 法在起搏器人群中獲得結(jié)果與其他人群結(jié)果一致。

本實驗的局限性：首先，未與心臟MR 檢查作對照研究，而是采用3D-manual 法測值為標(biāo)準(zhǔn)。但相關(guān)文獻已證明3D-manual 法測值與通過心臟MR 獲得的結(jié)果有很好的相關(guān)性，許多研究同樣以3D-manual 法作為比較的基準(zhǔn)。其次，納入研究的病例數(shù)偏少，有待下一步擴大樣本量。