全自動三維超聲右心室定量評價慢性肺源性心臟病患者右室收縮功能

王爽 馮艷紅

錦州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院超聲醫(yī)學科（遼寧錦州 121001）

慢性肺源性心臟病（chronic pulmonary heart disease，CPHD）是臨床常見病、多發(fā)病，好發(fā)于吸煙者及老年人群［1］。CPHD患者由于肺組織、肺動脈血管結構發(fā)生病變，導致肺動脈高壓和右心室擴大，早期右室尚可代償，隨著病情進展，超過代償極限后則會出現(xiàn)右心衰竭［2］。因此準確評估患者的右心室功能，明確患者的病情程度，對改善右心系統(tǒng)結構、恢復心肺功能具有重要的臨床意義。由于右心室特殊的解剖結構和復雜的幾何心腔形狀，常規(guī)二維超聲對右室功能檢測受到了限制。人工智能（AI）技術在超聲心動圖的圖像獲取、識別和定量分析中提供了廣泛的支持［3］，近年來開發(fā)的全自動三維超聲右心室定量（3D Auto RV）正是利用AI實現(xiàn)了全自動、快速、準確評估右室功能，并將該技術應用于臨床工作當中［4-5］。本研究旨在應用3D Auto RV評價CPHD患者的右室收縮功能，為臨床評估CPHD病情程度提供新思路。

1 資料與方法

1.1 研究對象選取2021年6月至2022年5月間就診于錦州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院的門診或住院治療的CPHD患者88例，其中男52例，女36例，年齡34～88歲，平均（59.7±10.8）歲，均按全國第三次肺源性心臟病專業(yè)會議診斷標準確診，排除糖尿病、先天性心臟病、心瓣膜病、冠心病、嚴重心律失常的患者。依據臨床表現(xiàn)將選取的患者分為代償組和失代償組：代償組為肺、心功能代償期患者48例，其中男28例，女20例，年齡34～85歲，平均（58.12±11.80）歲，主要為慢性阻塞性肺氣腫的表現(xiàn)；失代償組為肺、心功能失代償期患者40例，其中男24例，女16例，年齡48～88歲，平均（61.90±8.87）歲，主要表現(xiàn)為呼吸衰竭或右心功能衰竭。另選取同期本院健康體檢者40例為對照組，血壓、心電圖及超聲心動圖等常規(guī)檢查均正常。本研究已通過我院倫理委員會批準，檢查前受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法使用Philips Epiq 7C彩色多普勒超聲診斷儀，S5?1及X5?1探頭（頻率1～5 MHz），內置heart model（HM ACQ）圖像采集模式，并配備Qlab13軟件工作站。受檢者采取左側臥位，平靜呼吸并連接心電圖。

通過雙平面Simpson法測量左室射血分數(shù)（LVEF）；通過頻譜多普勒超聲測得三尖瓣反流峰值流速及反流壓差，依據簡化后的Brenoulli方程計算肺動脈峰值收縮壓（PASP）。應用HM ACQ模式獲取以右心室為主的心尖四腔心切面，采集并存儲連續(xù)4個心動周期圖像，導入Qlab13后啟動3D Auto RV，測量右室舒張末期容積（RVEDV）、右室收縮末期容積（RVESV）、右室每搏輸出量（RVSV）、右室射血分數(shù)（RVEF）；選擇2D按鈕測算出三尖瓣環(huán)收縮期位移（TAPSE）、右室面積變化率（RVFAC）、右室的游離壁縱向應變（FWLS）和室間隔縱向應變（SLS），見圖1。當分析結果不準確時可進行手動調整獲取更準確的追蹤結果。所有檢查參數(shù)均由本課題組兩名對該技術操作熟練的醫(yī)師進行測量。

1.3 統(tǒng)計學方法采用SPSS 25.0統(tǒng)計學軟件。計數(shù)資料以例（%）表示，組間比較用χ2檢驗。滿足正態(tài)分布的計量資料以（）表示，多組間比較用單因素方差分析，進一步兩兩比較用LSD檢驗。相關性檢驗采用Pearson相關性分析。檢驗效能采用繪制受試者工作特性（ROC）曲線分析。重復性檢驗通過計算組內相關性系數(shù)（ICC）分析，ICC>0.75為一致性好。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 一般參數(shù)比較CPHD各組心率均高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），而代償組與失代償組心率比較差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；失代償組收縮壓高于對照組和代償組，差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05），但代償組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；三組間年齡、性別、舒張壓比較差異均無統(tǒng)計學意義（P>0.05），見表1。

表1 一般參數(shù)比較Tab.1 Comparison of General parameters±s

表1 一般參數(shù)比較Tab.1 Comparison of General parameters±s

注：與對照組比較，*P<0.05；與代償組比較，#P<0.05

組別對照組代償組失代償組F/χ2值P值例數(shù)40 48 40年齡（歲）57.52±10.69 58.12±11.80 61.90±8.87 2.04 0.135性別（男/女）22/18 28/20 24/16 0.214 0.899收縮壓（mmHg）106.00±8.35 106.88±11.72 117.00±17.23*#10.11<0.001舒張壓（mmHg）69.90±7.67 70.15±8.49 71.70±7.88 0.60 0.551心率（次/min）71.98±11.57 84.98±14.99*90.53±13.38*20.04<0.001

2.2 二維超聲參數(shù)比較CPHD各組TAPSE、RV?FAC、FWLS、SLS均低于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；失代償組TAPSE、RVFAC、FWLS較代償組均進一步減低，差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05），但RVSLS差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；失代償組LVEF低于對照組及代償組（P<0.05），但代償組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；PASP在三組間依次增高，差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05），見表2。

表2 二維超聲參數(shù)比較Tab.2 Comparison of two?dimensional ultrasonic parameters±s

表2 二維超聲參數(shù)比較Tab.2 Comparison of two?dimensional ultrasonic parameters±s

注：與對照組比較，*P<0.05；與代償組比較，#P<0.05；LVEF，左室射血分數(shù)；PASP，肺動脈峰值收縮壓；TAPSE，三尖瓣環(huán)收縮期位移；RVFAC，右室面積變化率；FWLS，游離壁縱向應變；SLS，室間隔縱向應變

組別對照組代償組失代償組F值P值例數(shù)40 48 40 LVEF（%）64.71±5.26 61.31±8.35 53.57±9.91*#20.03<0.001 PASP（mmHg）21.23±5.59 52.96±17.52*75.08±7.38*#206.52<0.001 TAPSE（cm）22.11±2.95 18.63±3.27*14.82±2.38*#62.74<0.001 RVFAC（%）50.88±5.54 42.35±6.36*34.18±4.17*#92.32<0.001 FWLS（%）-25.15±2.00-22.33±2.74*-17.0±2.82*#104.25<0.001 SLS（%）-18.10±3.75-13.34±2.90*-12.18±2.87*39.42<0.001

2.3 三維超聲參數(shù)比較CPHD各組RVEF均低于對照組，失代償組較代償組進一步減低，差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；CPHD各組RVEDV、RVESV均高于對照組，失代償組較代償組均進一步增高，差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；失代償組RVSV低于代償組與對照組（P<0.05），但代償組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），見表3。

表3 三維超聲參數(shù)比較Tab.3 Comparison of three?dimensional ultrasonic parameters±s

表3 三維超聲參數(shù)比較Tab.3 Comparison of three?dimensional ultrasonic parameters±s

注：與對照組比較，*P<0.05；與代償組比較，#P<0.05；RVEDV，右室舒張末容積；RVESV，右室收縮末容積；RVSV，右室每搏量；RVEF，右室射血分數(shù)

組別對照組代償組失代償組F值P值例數(shù)40 48 40 RVEDV 54.65±12.17 62.85±11.33*86.8±14.58*#70.51<0.001 RVESV 22.72±4.51 34.04±7.75*65.5±17.03*#166.16<0.001 RVSV 31.92±8.75 29.22±5.83 21.38±5.49*#26.30<0.001 RVEF 57.91±4.88 47.36±7.99*26.13±8.83*#188.74<0.001

2.4 相關性分析TAPSE、RVFAC、FWLS、SLS與RVEF均具有相關性（P<0.001），其中FWLS與RVEF相關性最高（r=-0.721，P<0.001），見表4。

表4 右心室功能參數(shù)與RVEF的相關性分析Tab.4 Correlation analysis between right ventricular function parameters and RVEF

2.5 3 D Auto RV對CPHD失代償期的診斷效能運用ROC曲線分析3D Auto RV方法測量的右心室功能參數(shù)對CPHD失代償期的診斷效能，結果表明RVEF及FWLS具有較高的預測價值。當RVEF為41.35%（AUC=0.95，P<0.001）時，診斷效能最高，敏感度與特異度分別為80%、85%；當FWLS為-20.5%（AUC=0.90，P<0.001）時，診斷效能較高，敏感度與特異度分別為85%、81%，見圖2。

2.6 重復性檢驗隨機抽取20例患者，由兩名操作熟練的醫(yī)師通過3D Auto RV方法測量RVEF及FWLS，其中一名醫(yī)師間隔10 min進行第2次測量。結果顯示RVEF的組內、組間ICC值分別為0.903和0.916，F(xiàn)WLS的組內、組間ICC值分別為0.885和0.839，見表5。

表5 RVEF及FWLS重復性檢驗Tab.5 Repeatability test of RVEF and FWLS

3 討論

CPHD患者隨著肺動脈壓力持續(xù)進行性升高，右室收縮功能處于不斷變化的時期，當發(fā)展到失代償期時引起右室射血分數(shù)降低、排血量下降，最終導致右心功能衰竭。超聲心動圖作為診斷CPHD的主要檢查方法，可以幫助早期診斷，防止或延緩患者發(fā)展到心功能不全的階段［6］。3D Au?to RV軟件能自動識別初始影像并進行自動對齊和定位，減少繁瑣的操作步驟，可以快速、準確量化右心室容積和RVEF。同時3D Auto RV具有良好的可行性與重復性，其測量值與心臟磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）測量值顯著相關，且兩種技術間具有較好的一致性［7-8］。該軟件采用heart model模式，通過AI檢測右室心內膜輪廓，在整個心動周期內進行斑點追蹤，智能節(jié)段劃分和自動計算結果，當圖像質量不佳時，可以手動修改輪廓。

三維超聲心動圖（3DE）可以準確評估不同疾病的右心室功能，為患者提供了有價值的診斷和預后信息，在既往多個研究中得以證實［9-11］。本研究發(fā)現(xiàn)，通過3D Auto RV測得的三維右心室容量參數(shù)中，CPHD各組的RVEDV及RVESV均高于對照組，且失代償組增高更顯著，但代償組RVSV與對照組相比增高不明顯，與周趙良等［12］研究結果一致，考慮由于CPHD患者右心功能處于代償階段時，部分患者右心室擴大、容量增大后抵消了心肌收縮力的下降，維持了RVSV的穩(wěn)定。

RVEF是測定右心室收縮功能的主要指標，對CPHD患者的診斷、病情程度變化、指導治療具有重要意義［13］。本研究中CPHD各組的RVEF均低于對照組，且失代償組較代償組進一步減低，原因可能是CPHD患者長期肺動脈壓力增高，使右室壓力負荷增大，代償期患者就已經發(fā)生了右室收縮功能減低，當患者發(fā)展到失代償期時右室收縮功能進一步減低，甚至發(fā)生右心衰竭。同時本研究發(fā)現(xiàn)3D?RVEF對肺心病失代償期的預測效能高于其他右室功能參數(shù)，當RVEF為41.35%時其敏感度及特異度均較高。從而推測3D Auto RV擺脫了二維單平面條件下追蹤右室心內膜的限制，與常規(guī)右心室功能參數(shù)和FWLS相比，3D?RVEF對右心室功能進行了更有效的評估，既往對其他疾病的研究［14］同樣證實了這一結論。

右室心肌主要是由縱行心肌纖維組成，右室心肌壁較薄，在后負荷增加的情況下心肌形變能力降低、縱向應變降低，從而導致心肌收縮力降低。已有研究［15］表明右室縱向應變對評價右室功能尤為重要。本研究中CPHD患者的FWLS隨病情程度加重而逐漸減低，但SLS在代償組和失代償組中差別不明顯，與既往研究［16］的結論一致，這可能由于室間隔在右室收縮功能中只起到協(xié)同作用，對右室游離壁的測量能更好的評估右室縱向應變。TAPSE、RVFAC是目前臨床工作中常用的評價右心室收縮功能的指標，本研究中CPHD各組TAPSE、RVFAC均低于對照組，失代償組較代償組均進一步減低，與既往研究結果一致［17］。

在RVEF與TAPSE、RVFAC、FWLS、SLS的相關性分析中，RVEF與FWLS相關性最高，同時發(fā)現(xiàn)FWLS對CPHD失代償期也有一定的評估價值。重復性檢驗顯示RVEF與FWLS的組內、組間ICC均大于0.75，表明3D Auto RV技術在不同操作者間具有較好的重復性。

但本研究也有一定的局限性：首先本研究為單中心研究，樣本量總體偏少，同時也缺乏與右心功能“金標準”CMR的對照，在今后的研究中應進行大樣本、多中心的對比；其次3D Auto RV對圖像質量要求較高，選擇樣本時排除了聲窗差的病例，對納入研究對象可能出現(xiàn)偏倚。

綜上所述，3D Auto RV軟件能有效評估慢性肺源性心臟病患者的右室收縮功能，對CPHD失代償期有一定的預測價值，有望成為臨床評估CPHD患者病情程度的新方法。