朱延波，張秀紅，關(guān)欣△，耿婕，駱永娟，張利霞，耿慶國

實時三維彩色多普勒經(jīng)胸超聲心動圖對結(jié)構(gòu)性心臟病術(shù)前評估的應(yīng)用

朱延波1，張秀紅2，關(guān)欣1△，耿婕3，駱永娟1，張利霞1，耿慶國1

目的 探討實時三維彩色多普勒經(jīng)胸超聲心動圖（RT-3D-CDTTE）在結(jié)構(gòu)性心臟?。⊿HD）外科手術(shù)前評估應(yīng)用中的可行性及診斷價值。方法 應(yīng)用RT-3D-CDTTE技術(shù)對111例患者進行術(shù)前評估，其中SHD患者31例，非SHD患者80例作為陰性對照，對比常規(guī)二維彩色多普勒經(jīng)胸超聲心動圖（2D-CDTTE），以心血管造影和術(shù)中直視所見為“金標(biāo)準(zhǔn)”，首先進行術(shù)前超聲心動圖檢查及診斷，然后追蹤造影及手術(shù)結(jié)果，以驗證術(shù)前超聲診斷的準(zhǔn)確性。結(jié)果 （1）RT-3D-CDTTE能夠在術(shù)前清晰顯示SHD病變的三維結(jié)構(gòu)及血流動力學(xué)狀態(tài)，與心血管造影和術(shù)中直視所見基本一致。（2）2D-CDTTE對比“金標(biāo)準(zhǔn)”McNemar檢驗的P值大于0.05，Kappa=0.654（P＜0.001）。RT-3D-CDTTE對比“金標(biāo)準(zhǔn)”McNemar檢驗的P值大于0.05，Kappa=0.932（P＜0.001）。結(jié)論 RT-3D-CDTTE為SHD外科手術(shù)前評價及決策提供了重要信息。

超聲心動描記術(shù)，三維；血流動力學(xué)；經(jīng)胸超聲心動圖；結(jié)構(gòu)性心臟?。恍g(shù)前評價

近年來由于計算機技術(shù)及成像設(shè)備的進步，使得實時三維灰階及彩色多普勒血流成像成為可能，不僅縮短了成像時間，而且可以進行在機和脫機任意平面切割、重建、分析［1］，尤其是為結(jié)構(gòu)性心臟病（structural heart disease，SHD）的三維空間結(jié)構(gòu)和血流動力學(xué)狀態(tài)提供了更加準(zhǔn)確的信息，對于術(shù)前評估具有重要的價值［2］。目前大多數(shù)關(guān)于三維超聲心動圖的研究是應(yīng)用術(shù)中經(jīng)食管三維超聲心動圖［3］，研究方向也多是對于自體瓣膜和人工瓣膜的評價［4-5］。經(jīng)胸三維超聲心動圖由于成像分辨率在近年來才基本達到診斷要求，而實時三維彩色多普勒經(jīng)胸超聲心動圖（real time three-dimensional colorDoppler transthoracic echocardiography，RT-3D-CDTTE）更是最新的技術(shù)［1］。本研究通過對SHD患者進行術(shù)前RT-3D-CDTTE檢查，探討其在外科手術(shù)前評估應(yīng)用中的可行性及診斷價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2014年2月—8月在我院接受心臟外科手術(shù)的患者111例，男60例，女51例，年齡2～76歲，平均（43.1±23.6）歲。SHD患者31例，其中二尖瓣脫垂6例（2例合并腱索斷裂），繼發(fā)孔房間隔缺損6例，風(fēng)濕性心臟病二尖瓣狹窄5例，主動脈瓣狹窄3例（1例為二葉化），部分型心內(nèi)膜墊缺損合并繼發(fā)孔房間隔缺損2例，動脈導(dǎo)管未閉2例，法洛四聯(lián)癥1例，室間隔缺損1例，室間隔缺損修補術(shù)殘余漏1例，二尖瓣位人工生物瓣瓣周漏1例，三尖瓣下移畸形1例，梗阻性肥厚型心肌病1例，肺動脈瓣狹窄1例，非SHD患者80例作為陰性對照。

1.2 儀器與方法

1.2.1 圖像采集設(shè)備與軟件 使用Philips iE Elite超聲診斷儀，X5-1經(jīng)胸實時三維超聲探頭（實際工作頻率1.4～4.2 MHz），可進行二維多普勒經(jīng)胸超聲心動圖檢查（2D-CDTTE）和RT-3D-CDTTE，提供90°×45°“金字塔”形灰階三維成像，30°×15°實時三維彩色多普勒血流成像，30°×30°“3D-Zoom”實時三維彩色多普勒血流成像。后處理分析軟件為Philips QLAB 9.1，可進行任意面切割，獲得感興趣區(qū)域的三維立體圖像。

1.2.2 圖像采集方法 患者于術(shù)前進行超聲檢查時，連接同步心電圖，設(shè)置連續(xù)7個心動周期，首先進行經(jīng)胸二維超聲檢查，通過調(diào)節(jié)增益、聚焦、濾波等將圖像調(diào)至最佳，常規(guī)采集胸骨旁左心室長軸切面、左心室短軸切面、大動脈短軸切面、心尖四腔心切面、心尖五腔心切面、以及右心室流入道切面（對于三尖瓣病變患者），確定并重點觀察感興趣區(qū)域；然后切換至3D模式，采集時囑患者在呼氣末屏氣，于胸骨旁數(shù)據(jù)庫及心尖數(shù)據(jù)庫，分別點擊“Live 3D”、“Full volume”、“3D Zoom”按鍵采集實時三維圖像，再點擊“Color”按鍵獲取實時三維彩色多普勒血流圖像，檢查結(jié)束后將圖像存盤，以供后處理分析。

1.2.3 切割及觀察方法 使用Philips QLAB 9.1后處理分析軟件調(diào)節(jié)圖像大小、灰階及彩色增益、對比度、平滑度、壓縮比例、亮度、切片厚度等盡量使圖像顯示最佳，從不同方向進行切割，盡量使感興趣區(qū)域的三維結(jié)構(gòu)及血流信息顯示最佳，并進行定量測量。對于單一結(jié)構(gòu)的病變主要使用“Live 3D”及“3D Zoom”功能顯示并進行適當(dāng)切割，對于復(fù)雜先天性心臟病空間關(guān)系的確定主要使用“Full volume”功能并進行切割；房室瓣主要從心房面或心室面進行正面觀察，半月瓣主要從心室面向大動脈面進行觀察，房間隔缺損主要從右心房向左心房進行觀察，室間隔缺損主要從右心室向左心室進行觀察，人工瓣膜主要從心房面進行觀察，動脈導(dǎo)管主要從肺動脈根部向降主動脈進行觀察。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 以心血管造影和術(shù)中直視所見為“金標(biāo)準(zhǔn)”，采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，兩種技術(shù)準(zhǔn)確度的差異用McNemar檢驗，兩種技術(shù)間一致性的評價用Kappa檢驗，比較2D-CDTTE和RT-3D-CDTTE的診斷結(jié)果，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義，并且計算靈敏度、特異度、Youden指數(shù)、陽性預(yù)測值及陰性預(yù)測值。

2 結(jié)果

2.1 圖像直觀觀察結(jié)果 31例中1例患者因為心房纖顫而導(dǎo)致三維圖像拼接偽影，無法進行圖像切割，其余30例均能得到較為滿意的任意面三維圖像，并且均能與心血管造影以及手術(shù)診斷吻合，一次采集時間為5～15 min，三維切割重建分析的時間為20～30 min。綜上可以看出，RT-3D-CDTTE可以糾正和補充2D-CDTTE診斷，相比2D-CDTTE在超聲圖像直觀觀察方面具有較大優(yōu)勢，不僅可以顯示心臟畸形的準(zhǔn)確位置，而且可以準(zhǔn)確評價畸形的程度，甚至可以發(fā)現(xiàn)2D-CDTTE無法顯示的畸形位置，與造影及術(shù)中所見一致，見圖1～4。

2.2 診斷試驗結(jié)果 2D-CDTTE對比“金標(biāo)準(zhǔn)”McNemar檢驗的差別無統(tǒng)計學(xué)意義，Kappa檢驗2D-CDTTE和“金標(biāo)準(zhǔn)”兩種方法結(jié)果一致性一般。RT-3D-CDTTE對比“金標(biāo)準(zhǔn)”McNemar檢驗的差別無統(tǒng)計學(xué)意義，Kappa檢驗RT-3D-CDTTE和“金標(biāo)準(zhǔn)”兩種方法結(jié)果一致性較高。RT-3D-CDTTE的靈敏度、特異度、Youden指數(shù)、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值均大于2D-CDTTE，見表1～3。

Tab.1 Evaluation of screening test between 2DCDTTE and Golden Standard表1 2D-CDTTE與金標(biāo)準(zhǔn)篩檢試驗評價

Tab.2 Evaluation of screening test between RT-3D-CDTTE and Golden Standard表2 RT-3D-CDTTE與金標(biāo)準(zhǔn)篩檢試驗評價

Tab.3 Summary of statistical analysis results表3 統(tǒng)計分析結(jié)果匯總

3 討論

近年來實時三維經(jīng)胸超聲探頭的研制成功，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)實時三維灰階成像和三維彩色多普勒血流成像，幀頻亦能滿足臨床診斷需求，而且能進行現(xiàn)場在機分析和脫機后處理分析［1］。常規(guī)二維超聲心動圖僅能探測二維平面，而心臟是一個立體結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)異常的檢查需要超聲醫(yī)師在頭腦中經(jīng)過“想象”形成三維圖像，要求有比較豐富的臨床經(jīng)驗和空間想象能力；而三維彩色多普勒超聲心動圖則僅需通過幾個不同位置數(shù)據(jù)庫的成像，通過計算機后處理來切割、加工以暴露解剖結(jié)構(gòu)和血流動力學(xué)的異常，降低了對于檢查者臨床經(jīng)驗和空間想象能力的依賴性，其特殊的“外科視角”能讓外科醫(yī)師直接讀懂圖像，進一步簡化了超聲醫(yī)師與外科醫(yī)師的交流方式與過程。SHD包括先天性心血管結(jié)構(gòu)異常、瓣膜性心臟病、心肌病等，其共同特點是均存在心臟結(jié)構(gòu)上和血流動力學(xué)的異常［2］，超聲心動圖作為一種無創(chuàng)性的檢查方法對于這類疾病的評估具有先天的優(yōu)勢。

從本研究可以看出，2D-CDTTE和金標(biāo)準(zhǔn)兩種方法結(jié)果一致性一般，RT-3D-CDTTE和金標(biāo)準(zhǔn)兩種方法結(jié)果一致性較高，說明RT-3D-CDTTE相比2D-CDTTE與金標(biāo)準(zhǔn)評價的一致性更高。在心臟結(jié)構(gòu)性異常的評價方面［6］，如判斷缺損位置、缺損形狀、毗鄰關(guān)系、是否合并其他畸形以及畸形位點、是否合并腱索斷裂、瓣葉反流程度、狹窄的瓣口面積、瓣環(huán)直徑、瓣葉數(shù)目等方面均可以提供更為詳細而精確的解剖信息，對于外科術(shù)前決定封堵傘大小或者補片大小、手術(shù)方式、瓣葉脫垂的分區(qū)及人工瓣膜型號的選擇等起到了很大的指導(dǎo)作用。在心內(nèi)異常血流動力學(xué)狀態(tài)的評價方面［7-8］，如分流方向以及血流動力學(xué)意義、瓣周漏位置、瓣口大小、瓣膜狹窄程度及下移瓣葉的位置和程度等方面提供了較為準(zhǔn)確的血流動力學(xué)信息，與術(shù)中診斷的一致性較高，完全可以作為臨床常規(guī)應(yīng)用的檢查手段。

RT-3D-CDTTE的應(yīng)用也存在一些局限性。首先，三維成像是建立在二維成像基礎(chǔ)之上的，如果二維圖像質(zhì)量不佳，便無法得到質(zhì)量好的三維圖像［9］，因此對于患者的選擇就顯得更為重要，而經(jīng)食管三維超聲心動圖由于聲束多位于近場，可以彌補圖像質(zhì)量差的不足之處［10］，但是由于其應(yīng)用條件所限，不是所有患者均能進行經(jīng)食管超聲檢查。其次，由于三維圖像采集需要患者屏氣以減少呼吸運動偽影，部分年齡較小患者以及心功能差的患者由于無法配合完成屏氣動作，導(dǎo)致三維圖像質(zhì)量較差；而且部分心律失常患者的三維圖像常常有拼接偽影，導(dǎo)致三維圖像無法觀察以及后處理［1］。最后，由于三維成像的數(shù)據(jù)庫“金字塔”錐體角度所限，尤其是彩色多普勒三維成像的角度較窄，此時感興趣區(qū)域必須位于錐體的中心位置，而這會導(dǎo)致某些毗鄰結(jié)構(gòu)無法包含在采集的數(shù)據(jù)庫中，從而可能會漏掉一些關(guān)鍵信息。

總之，RT-3D-CDTTE作為一種近年來興起的超聲心動圖彩色血流成像技術(shù)可以作為常規(guī)臨床應(yīng)用，隨著時間的推移和技術(shù)的進步，其應(yīng)用范圍會更加廣泛。

（圖1～4見插頁）

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（2014-08-28收稿 2015-01-14修回）

（本文編輯 魏杰）

Application of real-time three-dimensional color doppler transthoracic echocardiography on preoperative assessment of patients with structural heart disease

ZHU Yanbo1，ZHANG Xiuhong2，GUAN Xin1△，GENG Jie3，LUO Yongjuan1，ZHANG Lixia1，GENG Qingguo1，
1 Department of Ultrasound，Tianjin Chest Hospital，Tianjin 300222，China；2 Department of Nursing Management，Tianjin Children’s Hospital，Tianjin 300074，China；3 Department of Cardiac Intensive Care Unit，Tianjin Chest Hospital，Tianjin 300222，China
△Corresponding Author E-mail:gx.zwd@hotmail.com

Objective To investigate the diagnostic value of preoperative real-time three-dimensional color Doppler transthoracic echocardiography on assessment of patients with structural heart disease（SHD）.Methods A total of 111 patients were assessed preoperatively using real-time three-dimensional color Doppler transthoracic echocardiography（RT-3D-CDTTE），which include 31 SHD patients and 80 patients without SHD that were designed as negative control.Conventional two-dimensional color Doppler transthoracic echocardiography（2D-CDTTE）were used to compared with RT-3DCDTTE while cardiovascular angiography and intraoperative findings were used as“Golden Standard”simultaneously.First of all，preoperative echocardiographic examination were performed and diagnosis was given.Angiography and intraoperative findings were hired to verify the accuracy of echocardiographic diagnosis before operation.Results （1）The preoperative RT-3D-CDTTE displayed three-dimensional structure and hemodynamic status of SHD cardiac lesions clearly，which were consistent with cardiovascular angiography and intraoperative findings.（2）P value of McNemar test between 2D-CDTTE and“Golden Standard”was greater than 0.05，Kappa=0.654（P＜0.001）.P value of McNemar test between RT-3D-CDTTE and“Golden Standard”was greater than 0.05，Kappa=0.932（P＜0.001）.Conclusion RT-3D-CDTTE can provides essential information for preoperative evaluation which is important for decision of SHD management.

echocardiography，three-dimensional；hemodynamics；transthoracic echocardiography；structural heart disease；preoperative evaluation

R540.4+5

A DOI:10.11958/j.issn.0253-9896.2015.06.020

天津市醫(yī)藥衛(wèi)生重點攻關(guān)項目（14KG125）

1天津市胸科醫(yī)院超聲科（郵編300222）；2天津市兒童醫(yī)院護理部；3天津市胸科醫(yī)院CICU

朱延波（1984），男，主治醫(yī)師，碩士，主要從事超聲心動圖研究

△E-mail:gx.zwd@hotmail.com