兩種斑點(diǎn)追蹤分析軟件及時(shí)相選擇方案對健康成年人左心房應(yīng)變定量分析比較

李一，郭穎，鐘優(yōu)，夏辰兮，孟旭陽,2，王翔,2，徐濤，汪芳*

1.北京醫(yī)院心血管內(nèi)科 國家老年醫(yī)學(xué)中心 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院老年醫(yī)院研究院，北京 100730；2.北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院研究生院，北京100730；*通信作者 汪芳 bjh_wangfang@163.com

左心房功能是心臟功能的重要組成部分之一，對維持左心室正常充盈和正常肺動脈壓起關(guān)鍵作用[1]。在高血壓[2]、左心室舒張功能障礙[3]、心房顫動[4-6]、瓣膜性心臟病[7]、心力衰竭[8]等疾病中，左心房功能障礙均有報(bào)道。因此找到一種具有較高準(zhǔn)確性、可重復(fù)性強(qiáng)的左心房功能評估方法具有重要臨床價(jià)值。

超聲心動圖斑點(diǎn)追蹤技術(shù)已經(jīng)在臨床上得到廣泛應(yīng)用，但是由于左心房幾何結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，傳統(tǒng)的左心室測量軟件不能很好地評估左心房功能[9]，目前臨床上專用于左心房斑點(diǎn)追蹤的軟件較少，且進(jìn)入臨床時(shí)間較短，關(guān)于不同軟件間重復(fù)性和健康成年人左心房應(yīng)變參考值范圍鮮有報(bào)道[10-11]。此外，目前在左心房應(yīng)變檢測的零應(yīng)變時(shí)相選取也存在爭議[12]。本研究分別使用Echopac和Tomtec分析平臺最新版本的兩款專用于左心房的測量工具，對健康成年人左心房功能相關(guān)參數(shù)分別選擇P波起始處和QRS波起始處為零應(yīng)變時(shí)相進(jìn)行測量并對比其差異，以期為超聲心動圖左心房功能評估在臨床工作中的應(yīng)用提供支持。

1 資料與方法

1.1 一般資料 前瞻性選取2020年1月—2021年1月于北京醫(yī)院體檢中心查體的100名健康成年人為研究對象。排除心臟結(jié)構(gòu)異常5名（節(jié)段性室壁運(yùn)動異常1名、心房擴(kuò)大4名），心律不齊5名，圖像質(zhì)量欠佳3名。最終入組受試者共87名，其中男45名，女42名，18～39歲59名，40～65歲28名，平均年齡（37.70±7.57）歲。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥18周歲；②接受超聲心動圖檢查；③常規(guī)體檢心電圖，傳統(tǒng)超聲心動圖檢查無心臟結(jié)構(gòu)功能異常，心臟圖像清晰。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并高血壓、糖尿病、高脂血癥等心血管疾病高危因素；②合并冠心病、瓣膜性心臟病、心肌病等心臟疾??；③合并心律失常；④圖像質(zhì)量不佳。本研究經(jīng)本院倫理委員會審核批準(zhǔn)（2022BJYYEC-222-01），所有患者均簽署知情同意書。

1.2 超聲檢測及圖像采集 受試者休息10～20 min后，測量血壓、脈搏，隨后由同一位超聲心動圖醫(yī)師以GE Vivid E95超聲儀，M5S探頭（2.0～4.6 MHz）采集圖像。受試者檢測時(shí)取左側(cè)臥位，并連接心電圖，保持幀頻在60～90幀/s。在心尖處采集受試者心尖兩腔、心尖三腔、心尖四腔動態(tài)圖，保證每幅圖至少采集連續(xù)3個(gè)心動周期。動態(tài)圖像均以DICOM格式存儲。所有經(jīng)胸超聲心動圖檢查均由有經(jīng)驗(yàn)的主治醫(yī)師完成。

1.3 圖像分析 將采集的心臟動態(tài)圖以DICOM格式輸出，所得圖像由2位醫(yī)師在未知患者臨床狀況前提下，使用Tomtec和Echopac兩種后處理軟件進(jìn)行分析，結(jié)果取2位醫(yī)師所得數(shù)值的平均值。隨機(jī)抽取21名受試者圖像， 1個(gè)月后請第3位醫(yī)師再次進(jìn)行分析。所測指標(biāo)為：取心電圖P波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房儲存期應(yīng)變（left atrial strain during reservoir phase，LASr P-Wave）、左心房通道期應(yīng)變（left atrial strain during conduit phase，LAScd P-Wave）和左心房收縮期應(yīng)變（left atrial strain during contraction phase，LASct P-Wave）；取心電圖R波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房儲存期應(yīng)變（left atrial strain during reservoir phase，LASr R-Wave）、左心房通道期應(yīng)變（left atrial strain during conduit phase，LAScd R-Wave）和左心房收縮期應(yīng)變（left atrial strain during contraction phase，LASct R-Wave）。

Echopac測量方法：通過針對左心房開發(fā)的AFILA技術(shù)，進(jìn)行左心房二維斑點(diǎn)追蹤分析。在AFI-LA模塊中，定義感興趣區(qū)（以二尖瓣環(huán)一側(cè)為起點(diǎn)，在二尖瓣環(huán)的另一側(cè)結(jié)束，跨過肺靜脈和左心耳入口）。追蹤后確認(rèn)感興趣區(qū)覆蓋心肌的運(yùn)動，自動獲得左心房心肌縱向應(yīng)變參數(shù)（LASr P-Wave、LAScd P-Wave、LASct P-Wave、LASr R-Wave、LAScd R-Wave、LASct R-Wave）和左心房容積指數(shù)。具體方法見圖1A。

圖1 左心房整體應(yīng)變測量。A為Echopac測量的左心房應(yīng)變；B為Tomtec測量的左心房應(yīng)變

Tomtec測量方法：首先通過左心房Autostrain-LA模塊，進(jìn)行左心房二維斑點(diǎn)自動追隨，確認(rèn)軟件所定義的感興趣區(qū)（以二尖瓣環(huán)一側(cè)為起點(diǎn)，在二尖瓣環(huán)的另一側(cè)結(jié)束，跨過肺靜脈和左心耳入口）。若軟件定義感興趣區(qū)出現(xiàn)偏差，則通過人工進(jìn)行調(diào)整，然后自動得出左心房心肌縱向應(yīng)變參數(shù)（LASr P-Wave、LAScd PWave、LASct P-Wave、LASr R-Wave、LAScd R-Wave、LASct R-Wave ） 。 然后使用2D CARDIAC PERFORMANCE ANALYSIS模塊，定義感興趣區(qū)方法同上，追蹤確認(rèn)感興趣區(qū)后，獲得左心房最大容積，根據(jù)患者體表面積計(jì)算左心房容積指數(shù)。具體方法見圖1B。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 25.0軟件。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，采用配對t檢驗(yàn)，以P＜0.01為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。使用上下限及變異系數(shù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）≥0.8為一致性極好，0.6≤ICC＜0.8為一致性好，0.4≤ICC＜0.6為一致性中等，ICC＜0.4為一致性差。

2 結(jié)果

2.1 兩種軟件測得指標(biāo)數(shù)值及重復(fù)性分析 Tomtec測得各應(yīng)變值除LASct R-Wave和LASct P-Wave外，均大于使用Echopac測得結(jié)果（P＜0.01）。兩種軟件測得左心房最大容積和左心房容積指數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.01），見表1。兩種軟件測得應(yīng)變值及左心房最大容積、左心房容積指數(shù)一致性均極好，Tomtec檢測所得指標(biāo)測得各指標(biāo)ICC（0.982～1）稍高于Echopac（0.846～0.958）。

表1 兩種軟件檢測全部受試者左心房功能情況（±s）

表1 兩種軟件檢測全部受試者左心房功能情況（±s）

注：LASr P-Wave：P波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房儲存期應(yīng)變；LAScd P-Wave：P波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房通道期應(yīng)變；LASct P-Wave：P波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房收縮期應(yīng)變；LASr R-Wave：R波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房儲存期應(yīng)變；LAScd R-Wave：R波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房通道期應(yīng)變；LASct R-Wave：R波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房收縮期應(yīng)變

指標(biāo)Tomtec Echopac t值P值LASr R-Wave（%） 42.32±0.89 37.09±0.90 -2.709 0.008 0.000 LASct R-Wave（%） -14.73±0.57 -14.37±0.46 -2.074 0.041 LAScd R-Wave（%）-27.59±0.74-22.68±0.72 5.600 0.000 LAScd P-Wave（%） -25.71±0.84 -19.92±0.62 7.357 0.000 LASr P-Wave（%）40.00±0.75 32.25±0.70-7.314 0.982左心房最大容積（ml） 41.19±14.92 43.38±10.44 1.423 0.158 LASct P-Wave（%）-13.88±0.52-12.46±0.32 0.023左心房容積指數(shù)（ml/m2）23.66±8.04 24.93±5.25 1.433 0.155

2.2 依據(jù)年齡進(jìn)行亞組分析 將所有受試者按照年齡＜40歲和≥40歲分組，兩種軟件測得LASr R-Wave、LASct R-Wave、LASct P-Wave、左心房最大容積和左心房容積指數(shù)在兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.01）；Tomtec測得LAScd R-Wave、LASr P-Wave、LAScd PWave的絕對值大于Echopac測得的絕對值（P＜0.01），見表2。

表2 兩種軟件對不同年齡人群左心房功能指標(biāo)檢測情況（±s）

表2 兩種軟件對不同年齡人群左心房功能指標(biāo)檢測情況（±s）

注：LASr P-Wave：P波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房儲存期應(yīng)變；LAScd P-Wave：P波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房通道期應(yīng)變；LASct P-Wave：P波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房收縮期應(yīng)變；LASr R-Wave：R波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房儲存期應(yīng)變；LAScd R-Wave：R波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房通道期應(yīng)變；LASct R-Wave：R波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房收縮期應(yīng)變

項(xiàng)目＜40歲t值P值≥40歲t值P值Tomtec Echopac Tomtec Echopac LASr R-Wave（%） 42.51±8.65 39.46±9.59 -1.887 0.064 41.92±7.56 38.00±9.34 -2.223 0.035 0 LASct R-Wave（%） -14.47±5.16 -16.17±7.35 -1.709 0.093 -15.28±5.66 -16.82±3.89 -1.156 0.258 LAScd R-Wave（%）-28.04±7.08-23.17±7.72 4.018 0-26.65±6.67-21.11±7.91 4.524 0 LAScd P-Wave（%） -27.25±5.90 -20.12±6.68 7.035 0 -22.47±10.1 3 -18.04±6.62 2.900 0.007 LASr P-Wave（%）41.07±7.14 33.78±7.09-6.157 0 37.74±6.21 32.50±7.40-4.040 0.702左心房最大容積（ml） 40.78±15.3 8 41.75±10.9 3 0.512 0.611 42.04±14.4 5 46.82±8.53 1.797 0.084 LASct P-Wave（%）-13.82±4.57-13.58±4.67 0.315 0.754-14.00±5.59-14.46±2.93-0.387左心房容積指數(shù)（ml/m2）23.51±8.24 24.23±5.66 0.645 0.521 23.97±8.37 26.41±3.96 1.682 0.104

2.3 依據(jù)性別進(jìn)行亞組分析 將所有受試者按照性別分組進(jìn)行分析，Tomtec測得LAScd R-Wave、LASr P-Wave、LAScd P-Wave絕對值均大于Echopac絕對值；兩種軟件測得的LASct R-Wave、LASct P-Wave、左心房最大容積和左心房容積指數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.01）。Tomtec在男性亞組中測得LASr R-Wave大于Echopac測得值（P＜0.01），女性亞組中兩種軟件測得值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.01），見表3。

表3 兩種軟件對不同性別人群左心房功能指標(biāo)檢測情況（±s）

表3 兩種軟件對不同性別人群左心房功能指標(biāo)檢測情況（±s）

注：LASr P-Wave：P波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房儲存期應(yīng)變；LAScd P-Wave：P波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房通道期應(yīng)變；LASct P-Wave：P波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房收縮期應(yīng)變；LASr R-Wave：R波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房儲存期應(yīng)變；LAScd R-Wave：R波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房通道期應(yīng)變；LASct R-Wave：R波起始處為零應(yīng)變參考時(shí)相下的左心房收縮期應(yīng)變

項(xiàng)目男性t值P值女性t值P值Tomtec Echopac Tomtec Echopac LASr R-Wave（%） 41.69±5.93 36.98±8.52 -3.271 0.002 43.00±10.25 41.14±10.07 -0.919 0.364 0.004 LASct R-Wave（%） -15.66±5.52 -16.53±4.22 -0.888 0.379 -13.73±4.94 -16.21±8.21 -1.956 0.057 LAScd R-Wave（%）-26.02±5.69-20.30±6.81 5.226 0-29.28±7.79-24.79±8.21 3.008 0 LAScd P-Wave（%） -22.67±8.05 -17.47±5.81 4.703 0 -28.99±0.94 -21.57±1.08 5.707 0 LASr P-Wave（%）37.73±5.29 31.62±6.58-5.740 0 42.43±1.20 35.24±1.14-4.790 0.887左心房最大容積（ml） 43.27±15.35 47.38±11.04 1.808 0.077 38.96±2.21 39.10±1.21 0.067 0.947 LASct P-Wave（%）-14.27±5.28-14.11±3.12 0.178 0.860-13.46±0.69-13.60±0.79-0.143左心房容積指數(shù)（ml/m2）22.94±7.74 25.30±5.81 1.942 0.059 24.43±1.35 24.55±0.71 0.088 0.930

3 討論

3.1 兩種分析軟件對健康成年人左心房功能檢測的差異 不同左心房分析軟件的應(yīng)變測量結(jié)果存在差異，并且由于不同公司的分析軟件基于不同的專利算法，故無法進(jìn)行公開對比。目前最常用的左心房專用分析軟件為Tomtec和Echopac，結(jié)合研究者臨床實(shí)際應(yīng)用情況，本研究選取上述兩種研究軟件，對比通過兩種分析軟件測得的左心房應(yīng)變參數(shù)情況。

本研究發(fā)現(xiàn)兩種軟件測得的左心房容積和左心房容積指數(shù)無顯著差異，與劉夢夢等[13]的研究結(jié)果一致。兩種軟件測得的應(yīng)變值與其他大樣本多中心研究報(bào)道的正常參考值范圍大致吻合[14-16]。但Tomtec測得的左心房應(yīng)變絕對值除LASct R-Wave外，均顯著高于Echopac測得值，與Ferkh等[17]的研究結(jié)果一致。

本研究中兩種軟件重復(fù)性均非常好，Tomtec較Echopac所得結(jié)果重復(fù)性更高。這可能與兩種軟件操作分析的細(xì)微差異有關(guān)。使用Tomtec軟件進(jìn)行分析時(shí)，操作者只需選擇圖像質(zhì)量較高的圖像，然后選擇autostrain分析模塊即可進(jìn)行分析，分析過程中不需要進(jìn)行人為的內(nèi)膜斑點(diǎn)描記，只有在軟件描記出現(xiàn)偏差時(shí)才需要人為調(diào)整，因此Tomtec在圖像質(zhì)量較高、心率變異度較小的人群中運(yùn)用時(shí)具有重復(fù)性高和可操作性強(qiáng)的優(yōu)勢。

Echopac在進(jìn)行分析時(shí)，操作者需要在選擇圖像清晰、心率穩(wěn)定的圖像后手工標(biāo)定圖像中兩側(cè)二尖瓣環(huán)和左心房頂位置。因此使用Echopac進(jìn)行左心房應(yīng)變分析時(shí)，受操作人員的臨床經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識的影響較大。由于其使用人工操作完成感興趣區(qū)的標(biāo)定，在處理圖像質(zhì)量較差或左心房變異程度較大的患者時(shí)，出現(xiàn)測量誤差的可能性更低，具有更大的優(yōu)勢。兩種軟件測得左心房容積和左心房容積指數(shù)無顯著差異，提示兩種軟件在測算左心房體積方面能力均較為優(yōu)秀。

3.2 兩種零應(yīng)變時(shí)相選取方案對健康成年人左心房功能檢測的差異 由于P波起始處為心房收縮期的起始，而R波峰處為心房收縮期末尾，因此左心房心肌長度最小的時(shí)刻應(yīng)為R波峰時(shí)刻。故在以P波為零應(yīng)變時(shí)相所測得的應(yīng)變值絕對值較以R波為零應(yīng)變時(shí)相所測得的值更小。美國超聲心動圖學(xué)會指南[18]指明兩種時(shí)相選擇方案均可以被采納，但是兩種方案的優(yōu)劣并未提及。本研究發(fā)現(xiàn)以P波起始處為零應(yīng)變時(shí)相所測得的左心房應(yīng)變值絕對值較以R波為零應(yīng)變時(shí)相所取得的值更小，在同一軟件不同時(shí)相選取所得的應(yīng)變值雖然存在顯著差異，但其相關(guān)性較好，與既往研究結(jié)果相符合[19]。因此，以P波起始點(diǎn)和R波起始為零應(yīng)變時(shí)相這兩種時(shí)相選取方法均可行，但不同時(shí)相選取方法所得的結(jié)論不能通用。

3.3 年齡、性別對左心房功能檢測結(jié)果的影響 本研究按照年齡和性別分別進(jìn)行分組分析后，發(fā)現(xiàn)不同年齡及性別亞組檢測結(jié)果和全人群檢測結(jié)果大致相同，僅因?yàn)闃颖玖繙p少后LASr R-Wave、LASct R-Wave等指標(biāo)檢測差異顯著性出現(xiàn)變化，提示性別和年齡對兩種設(shè)備檢測差異度影響較小。本研究中受試者各應(yīng)變值的大小并未隨年齡增加而產(chǎn)生顯著差異，與其他文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果存在差異[16,20-22]。Singh等[16]報(bào)道年齡對左心房功能及容積相關(guān)參數(shù)均會造成影響；而Sun等[21]研究也提示LAScd會隨著年齡增加顯著降低。其原因可能為：本研究采用左心房專用分析軟件，而既往研究多采用左心室軟件對左心房進(jìn)行分析，測得的結(jié)果可能存在差異；本研究樣本量相對較少，且受試者年齡相對集中，老年受試者特別是超高齡受試者較少。

3.4 本研究的局限性 本研究樣本量較小，年齡區(qū)間較窄，主要集中在青年和中年人群，缺乏老年人群特別是高齡老年人群；同時(shí)本研究僅納入無心臟疾病的健康人群，并未對心臟疾病患者進(jìn)行研究；最后由于圖像質(zhì)量和樣本量的限制本研究也未對左心房四維應(yīng)變進(jìn)行測量。這些將是下一步的研究方向。

總之，本研究提示Tomtec和Echopac兩種分析軟件在評估左心房功能方面性能均較優(yōu)秀，兩種零應(yīng)變時(shí)相選取方案均具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。但不同測量軟件、不同時(shí)相選取方案的結(jié)果不應(yīng)互相比較。因此，為了更好地評估受試者左心房功能、隨訪治療效果，對同一患者應(yīng)該使用同一種測量軟件、同一種時(shí)相方案測量。