張威威，羅海愉，魏立亞，楊曉東，劉 俐，彭偉彬，鄭家躍，陳 蕓*

(1．北京大學(xué)深圳醫(yī)院超聲影像科，廣東 深圳 518036；2．廣州醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，廣東 廣州 511436)

基于自動左心室容積分析和速度向量成像技術(shù)研究正常左心室收縮功能

張威威1，羅海愉1，魏立亞1，楊曉東1，劉 俐1，彭偉彬2，鄭家躍1，陳 蕓1*

(1．北京大學(xué)深圳醫(yī)院超聲影像科，廣東 深圳 518036；2．廣州醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，廣東 廣州 511436)

目的 采用自動左心室容積分析(LVA)和速度向量成像技術(shù)(VVI)確定左心室射血分?jǐn)?shù)(LVA-EF)、容積指數(shù)(LVVI)、整體縱向應(yīng)變(GLS)的正常值。方法 155名正常人接受常規(guī)超聲心動圖檢查，采用機(jī)器內(nèi)置LVA和VVI軟件進(jìn)行圖像后處理，獲得觀測指標(biāo)：LVA監(jiān)測舒張末期左心室容積指數(shù)(LVEDVI)、收縮末期左心室容積指數(shù)(LVESVI)、LVA-EF和VVI監(jiān)測GLS。結(jié)果 男性與女性間LVEDVI和LVESVI差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，而LVA-EF和GLS差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。男性GLS與年齡呈負(fù)相關(guān)(r=-0.38，P<0.05)；男性與女性受檢者中，LVESVI、LVEDVI和LVA-EF與年齡均無相關(guān)性(P均>0.05)。傳統(tǒng)超聲心動圖監(jiān)測的左心室射血分?jǐn)?shù)(Bi-EF)與LVA-EF、GLS與LVA-EF均呈正相關(guān)(r=0.35、0.48，P均<0.01)，且GLS與LVA-EF的相關(guān)性高于Bi-EF與LVA-EF的相關(guān)性(P<0.05)。結(jié)論 本研究通過有限樣本量初步分析了LVA和VVI相關(guān)指標(biāo)正常值，其中容積參數(shù)受性別影響，應(yīng)變參數(shù)受年齡影響。此外，GLS較傳統(tǒng)超聲參數(shù)(Bi-EF)可更好地反映左心室收縮功能。

超聲檢查；心室功能，左；正常值

超聲心動圖通過評估心臟結(jié)構(gòu)和功能為心血管疾病診療及預(yù)后評估提供依據(jù)，具有重要的臨床價值。近年來，隨著超聲新技術(shù)的快速發(fā)展，三維超聲心動圖(three-dimensional echocardiography, 3DE)和斑點(diǎn)追蹤技術(shù)逐漸成為研究熱點(diǎn)。研究[1-3]表明，上述兩種技術(shù)在評估心臟收縮功能方面優(yōu)于傳統(tǒng)超聲心動圖。國際已通過多項(xiàng)多中心大樣本研究制定了相關(guān)正常值[4-8]，還對其可行性及準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證[3,9]，但運(yùn)用上述方法系統(tǒng)且有針對性地探究國人左心室射血分?jǐn)?shù)、容積及應(yīng)變參數(shù)正常值的研究鮮見，且由于各機(jī)器內(nèi)置算法差異導(dǎo)致研究結(jié)果有一定區(qū)別[10]。本研究采用Siemens Acuson SC2000彩色多普勒超聲診斷系統(tǒng)內(nèi)置的自動左心室容積分析(left ventricular analysis, LVA)技術(shù)和速度向量成像(velocity vector imaging, VVI)技術(shù)，初步探討155名正常人上述參數(shù)的正常值，旨在進(jìn)一步豐富國人相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2015年8月—2016年4月于我院接受檢查的健康體檢者155名，男70名，女85名，記錄身高、體質(zhì)量等信息，并計算體表面積(body surface area，BSA)和體質(zhì)量指數(shù)(body mass idex, BMI)。納入標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)體格檢查、超聲心動圖、靜態(tài)心動圖檢查均未見明確異常，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢查及病史排除高血壓、糖尿病、腎病、甲狀腺功能亢進(jìn)、免疫系統(tǒng)疾病、可疑冠心病及器質(zhì)性心臟病。本研究經(jīng)我院倫理委員會審批通過，所有入選者檢查前均知情同意。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Acuson SC2000彩色多普勒超聲診斷系統(tǒng)，4V1c成人心臟探頭，頻率3.5～4.5 MHz；4Z1c容積矩陣探頭，頻率2.5～3.5 MHz。采用常規(guī)超聲心動圖于左心室長軸切面測量舒張末期左心室內(nèi)徑(left ventricular end-diastolic dimenson, LVEDd)、左心室后壁厚度(left ventricular posterior wall depth, LVPWd)、收縮末期左心房前后徑(left atrial dimenson, LAd)；運(yùn)用M型超聲測量左心室質(zhì)量(left ventricular mass, LVM)并進(jìn)行BSA標(biāo)準(zhǔn)化得出左心室質(zhì)量指數(shù)(left ventricular mass index, LVMI)；采用雙平面Simpson法獲得左心室射血分?jǐn)?shù)(biplane-ejection fraction, Bi-EF)；于心尖四腔心切面測量二尖瓣血流頻譜，即舒張?jiān)缙诜逯邓俣?E)和舒張晚期峰值速度(A),并計算其比值(E/A)；運(yùn)用脈沖組織多普勒于心尖四腔心切面二尖瓣環(huán)側(cè)壁測量心肌運(yùn)動速度，即舒張?jiān)缙诜逯邓俣?e')和舒張晚期峰值速度(a')，并計算e'/a'和E/e'。上述觀測指標(biāo)測量標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)美國超聲心動圖學(xué)會推薦指南[11]，觀察值取3次測量的平均值。在常規(guī)超聲心動圖測量基礎(chǔ)上，待心電圖監(jiān)測穩(wěn)定及圖像質(zhì)量調(diào)節(jié)滿意后，采集左心室心尖四腔心、兩腔心、三腔心3個二維動態(tài)圖像及心尖四腔心容積動態(tài)圖像，上述動態(tài)圖像均取3個心動周期。采集完畢后，采用機(jī)器內(nèi)置LVA及VVI后處理軟件進(jìn)行圖像后處理。

1.3 LVA和VVI后處理

1.3.1 LVA后處理 進(jìn)入容積動態(tài)圖像，點(diǎn)擊LVA，圖像進(jìn)行自動左心室容積分析，觀察自動分析結(jié)果(心內(nèi)膜追蹤效果)，如不滿意可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。分析滿意后進(jìn)入report界面，記錄左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular analysis-ejection fraction, LVA-EF)、舒張末期左心室容積(left ventricular end-diastolic volume, LVEDV)及收縮末期左心室容積(left ventricular end-systolic volume, LVESV)，計算經(jīng)BSA標(biāo)準(zhǔn)化后的舒張末期左心室容積指數(shù)(left ventricular end-diastolic volume index, LVEDVI)和收縮末期左心室容積指數(shù)(left ventricular end-systolic volume index, LVESVI)。

1.3.2 VVI后處理 將上述二維動態(tài)圖像凍結(jié)于舒張末期，沿左心室心內(nèi)膜逐點(diǎn)描記，軟件自動生成心外膜并自動后處理，觀察處理效果(心內(nèi)膜及心外膜追蹤效果)，如不滿意可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。后進(jìn)入report界面記錄左心室整體縱向心肌層應(yīng)變(globe longitudinal strain， GLS)。觀察值取3次測量的平均值。

隨機(jī)抽取30名受檢者，由同一名觀察者前后間隔1周處理圖像，記錄LVA和VVI后處理獲得的上述指標(biāo)，進(jìn)行組內(nèi)一致性分析。

2 結(jié)果

男性和女性受檢者的一般資料及常規(guī)超聲心動圖參數(shù)見表1。LVA和VVI測量指標(biāo)的正常值見表2、圖1，男性受檢者與女性受檢者間LVEDV、LVEDVI、LVESV、LVESVI差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，而LVA-EF和GLS差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。

男性受檢者中，GLS與年齡呈負(fù)相關(guān)(r=-0.38，P<0.05)；在女性受檢者中，GLS與年齡無相關(guān)性(r=-0.20，P>0.05)；男性與女性受檢者中，LVESVI、LVEDVI、LVA-EF與年齡均無相關(guān)性(P均>0.05，圖2)。Bi-EF、GLS與LVA-EF均呈正相關(guān)(r=0.35、0.48，P均<0.01)，且GLS與LVA-EF的相關(guān)性高于Bi-EF與LVA-EF的相關(guān)性(P<0.05)。

LVEDV(ICC=0.845)、LVEDVI(ICC=0.834)、LVESV(ICC=0.828)、LVESVI(ICC=0.820)、LVA-EF(ICC=0.897)、GLS(ICC=0.873)組內(nèi)一致性均較好(P均<0.05)。

3 討論

3DE可對左心室相關(guān)參數(shù)進(jìn)行自動化分析，進(jìn)而克服雙平面Simpson法對左心室?guī)缀涡螒B(tài)假設(shè)的不足，可顯著提高評估左心室收縮功能和容積的準(zhǔn)確率，且與“金標(biāo)準(zhǔn)”心臟MR(cardiac MR, CMR)有較高的一致性。Ruddox等[13]對2007—2012年已發(fā)表的關(guān)于3DE的文章(多數(shù)以CMR為“金標(biāo)準(zhǔn)”)進(jìn)行Meta分析發(fā)現(xiàn)，3DE對左心室容積評估的準(zhǔn)確率優(yōu)于二維超聲，但3DE的測值低于CMR。分析原因?yàn)槎S超聲對心內(nèi)膜邊界的界定模糊，對心尖部顯示不滿意；而出現(xiàn)3DE測值低于CMR主要是由于測量方法的差別，CMR測量容積包括肌小梁而3DE不包括。此外，VVI基于二維圖像，克服了角度依賴性，在斑點(diǎn)追蹤技術(shù)的基礎(chǔ)上引入空間相干、邊界追蹤等技術(shù)提高了空間分辨率，其不受心臟運(yùn)動影響，可通過多參數(shù)(速度、位移、應(yīng)變、應(yīng)變率等)真實(shí)反映心肌功能，不僅能夠發(fā)現(xiàn)隱匿性心肌損傷[1]，而且對于疾病預(yù)后轉(zhuǎn)歸的指導(dǎo)意義也優(yōu)于傳統(tǒng)方法[14]。因此，本研究運(yùn)用上述兩種方法初步探究左心室相關(guān)參數(shù)的正常值，可豐富國人相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，對提高超聲新技術(shù)診斷疾病的效能有一定幫助。

表1 男性和女性受檢者一般資料及常規(guī)超聲心動圖參數(shù)值±s)

注：P值為男性與女性的比較結(jié)果

表2 男性和女性受檢者LVA和VVI技術(shù)獲取的參數(shù)和正常值范圍(±2s)]

注：P值為男性與女性的比較結(jié)果

圖1 正常成人心尖四腔心切面 A.VVI描記圖; B.LVA描記圖

圖2 LVESVI(A)、LVEDVI(B)、LVA-EF(C)、GLS(D)與年齡的散點(diǎn)圖

研究[7]表明，左心室收縮功能和容積評估對疾病轉(zhuǎn)歸具有重要的預(yù)測價值，因此本研究對上述2個因素進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，國人與日本人[6]LVEDVI正常值(男：26～74 ml/m2；女：28～64 ml/m2)接近，但稍高于歐洲白人[7](男：29～67 ml/m2；女：24～58 ml/m2)；國人LVESVI測值與歐洲人[15][男：(19±5)ml/m2；女：(16±4)ml/m2]和日本人[6][男：(19±5)ml/m2；女：(17±4)ml/m2)]接近；而LVA-EF稍低于歐洲人[(62±5)%)][7]和日本人[(62±4)%][6]。國人GLS與歐美人(19.7%)[4]、日本人(21.3%)[5]均近似?？傮w而言，國人和日本人由于人種相同，測值也最接近；但在心臟容積和收縮功能方面國人與歐美人群有一定差異，可能是由于人種差異導(dǎo)致，也可能由于本研究樣本量有限且單中心所致。既往研究[4-7]發(fā)現(xiàn)左心室容積(P<0.05)、收縮功能(P>0.05)與年齡呈負(fù)相關(guān)；且男性左心室容積高于女性(P<0.05)，而收縮功能卻相反(P<0.05)。本研究結(jié)果與其基本一致，但本研究左心室容積與年齡無相關(guān)性，可能是由于本研究樣本量有限所致。此外，本研究通過分析得出GLS與LVA-EF的相關(guān)性高于Bi-EF與LVA-EF的相關(guān)性(P<0.05)，推測GLS反應(yīng)左心室收縮功能的真實(shí)性優(yōu)于Bi-EF。相關(guān)研究[16-17]也表明，應(yīng)變成像技術(shù)可發(fā)現(xiàn)射血分?jǐn)?shù)正常的隱匿性心肌功能受損，可能由于GLS反應(yīng)左心室各節(jié)段的整體功能，而Bi-EF僅反應(yīng)心尖四腔心和兩腔心12個心肌節(jié)段的功能。

本研究的局限性：①由于臨床工作限制，僅對組內(nèi)一致性進(jìn)行了研究，而未涉及組間一致性；②本研究是單中心研究且樣本量有限，因此期待其他醫(yī)學(xué)中心也進(jìn)行相關(guān)研究，擴(kuò)大樣本量，提高LVA和VVI相關(guān)指標(biāo)的精確性。

綜上所述，本研究通過有限樣本量初步分析了LVA和VVI相關(guān)指標(biāo)正常值，其中容積參數(shù)受性別影響，應(yīng)變參數(shù)受年齡影響；并且與歐美國家的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單對比發(fā)現(xiàn)具有一定的差異。此外，GLS較傳統(tǒng)超聲參數(shù)能更好地反映左心室收縮功能。

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Left ventricular analysis and velocity vector imaging in study on normal references of left ventricular systolic function

ZHANGWeiwei1，LUOHaiyu1，WEILiya1，YANGXiaodong1，LIULi1，PENGWeibin2，ZHENGJiayue1，CHENYun1*

(1.DepartmentofUltrasound,PekingUniversityShenzhenHospital，Shenzhen518036,China；2.CollegeofPublicHealth,GuangzhouMedicalUniversity，Guangzhou511436,China)

Objective To determine normal references of left ventricular ejection fraction (LVA-EF), volume index(LVVI) and global longitudinal strain (GLS) with left ventricular analysis (LVA) and velocity vector imaging (VVI). Methods Totally 155 normal persons were examed by conventional echocardiography. The needed dynamic images were stored and then post-processes were carried out by LVA and VVI. The relevant data were recorded and analyzed, such as left ventricular end-diastolic volume idex (LVEDVI), left ventricular end-sistolic volume idex (LVESVI), LVA-EF by LVA and GLS by VVI. Results The value of LVEDVI and LVESVI had significantly differences between male and female, respectively (bothP<0.05); while the value of LVA-EF and GLS had no significantly differences (bothP>0.05). The negative correlation of GLS with age was significantly different only in male group (r=-0.38,P<0.05). There were no correlation of age with LVEDVI, LVESVI and LVA-EF in both male and female (P<0.05). Conventional echocardiographic left ventricular ejection fraction (Bi-EF) and GLS were both positive correlated with LVA-EF (r=0.35, 0.48, bothP<0.01), and the correlation of GLS with LVA-EF was higher than that of Bi-EF with LVA-EF (P<0.05). Conclusion The study through the limited samples draws normal references of LVA and VVI relevant indicators. Volume parameters are affected by gender and strain is affected by age. GLS is a better index on behalf of left ventricular systolc function than Bi-EF.

Ultrasonography; Ventricular function, left; Normal references

深圳市科技研發(fā)資金項(xiàng)目(JCYJ20140415162542975、JCYJ20140415162338774)。

張威威(1991—)，男，安徽阜陽人，在讀碩士，醫(yī)師。研究方向：心血管疾病的超聲診斷。E-mail: wywl163@163.com

陳蕓，北京大學(xué)深圳醫(yī)院超聲影像科，518036。E-mail: chenyun6308@139.com

2016-06-28

2016-11-07

R331.31; R540.45

A

1003-3289(2017)01-0030-05

10.13929/j.1003-3289.201606157