張 鍵 丁云川 陳 劍 侯宗柳 蘇 璇 李建華 張 瑜 王慶慧

右室功能的評價在心肺疾病的治療指導(dǎo)和預(yù)后評估中至關(guān)重要，但目前對右室結(jié)構(gòu)和體積參數(shù)的評估可能落后于疾病的發(fā)展和治療［1］。房間隔缺損（atrial septal defect，ASD）是最常見的成人先天性心臟病之一。繼發(fā)孔型ASD心房水平分流造成血流動力學(xué)的相關(guān)變化，但常規(guī)經(jīng)胸二維超聲心動圖僅能測量平行于聲束的血流流速，無法得到實際流速和方向，因此評價腔室結(jié)構(gòu)和流場運動有一定局限性［2］。血流向量成像（vector flow mapping，VFM）可以觀測心腔內(nèi)血流的流場狀態(tài)，是評估其速度、流量、渦旋數(shù)量和能量損耗（energy loss，EL）等心腔內(nèi)流體運動學(xué)改變的無創(chuàng)量化技術(shù)［3］。本研究應(yīng)用VFM評價繼發(fā)孔型ASD患者在心動周期不同時相下右室內(nèi)血流流場運動狀態(tài)和EL的變化規(guī)律，揭示其右室流體力學(xué)異常及EL的分析應(yīng)用，旨在為右心功能的定量評估提供有力的參考。

資料與方法

一、研究對象

選取2019年9月至2020年4月我院收治的繼發(fā)孔型ASD患者97例，按照指南［4］標(biāo)準(zhǔn)分組：無肺動脈高壓（pulmonary arterial hypertension，PAH）組30例（肺動脈收縮壓≤30 mm Hg，1 mm Hg=0.133 kPa），男16例，女14例，年齡21～74歲，平均（40±13）歲；輕度PAH組25例（30 mm Hg<肺動脈收縮壓≤50 mm Hg），男14例，女11例，年齡23～73歲，平均（41±11）歲；中度PAH組22例（50 mm Hg<肺動脈收縮壓≤70 mm Hg），男10例，女12例，年齡21～72歲，平均（41±13）歲；重度PAH組20例（肺動脈收縮壓>70 mm Hg），男13例，女7例，年齡24～76歲，平均（43±14）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①單純繼發(fā)孔型ASD；②年齡18～75歲；③病情、透聲等條件滿足檢查需要。排除標(biāo)準(zhǔn)：①透聲條件差，或因體位受限等因素不能配合；②合并有卵圓孔未閉、嚴重的心律失常、原發(fā)性PAH、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、嚴重瓣膜性病變、原發(fā)孔型ASD等；③不愿意參加本研究者。

另選同期健康志愿者29例為正常對照組，其中男18例，女11例，年齡20～72歲，平均（41±12）歲。均排除各種心、肺疾病，無血脂、血糖、血壓等指標(biāo)異常。本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，入選者均已簽署知情同意書。

二、儀器與方法

采集受試者相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，記錄其年齡、體表面積、體質(zhì)量、收縮壓、舒張壓、心率，計算體質(zhì)量指數(shù)。

1.常規(guī)超聲心動圖及VFM檢查：使用日立LISENDO 880彩色多普勒超聲診斷儀，S121相控陣單晶體探頭，頻率1.0～5.0 MHz。受試者取左側(cè)臥位，囑其平靜呼吸，連接同步體表心電圖，經(jīng)胸骨旁短軸、心尖四腔心等切面進行常規(guī)掃查，測量右室橫徑、右房橫徑、主肺動脈內(nèi)徑、右室前壁厚度、左室射血分數(shù)、左室收縮末期和舒張末期偏心指數(shù)，以及右心收縮、舒張功能參數(shù)，包括Tei指數(shù)、三尖瓣環(huán)收縮期位移（TAPSE）、右室面積變化率（RVFAC）、三尖瓣E峰和A峰流速及其比值（E/A）、三尖瓣環(huán)速度（e、a）、e/a及E/e。然后，啟動VFM模式，調(diào)節(jié)設(shè)備深度、增益、彩色多普勒脈沖重復(fù)頻率等設(shè)置，使彩色多普勒脈沖重復(fù)頻率調(diào)至無混疊，幀頻≥55幀/s，以清晰顯示出右室完整的心內(nèi)膜，獲取優(yōu)質(zhì)VFM圖像，連續(xù)采集3個心動周期圖像并儲存。

2.圖像分析：首選心尖四腔心切面，將圖像通過VFM模式在線進行分析。選擇一個心動周期，完整勾畫心內(nèi)膜；然后選擇Time-Flow Curve功能，得到時間-流量曲線，將整個心動周期劃分為等容舒張期（P0）、舒張早期的快速充盈期（P1）、舒張中期（P2）、心房收縮早期（P3）、心房收縮中期（P4）、心房收縮晚期（P5）、等容收縮期（P6）、收縮中期的快速射血期（P7）、收縮晚期的減慢射血期（P8）9個時相。分別選擇Streamline、Energy loss選項，獲取P0～P8期右室內(nèi)的流線和EL影像，測量渦流面積、循環(huán)強度、渦旋數(shù)量和EL等參數(shù)。

3.重復(fù)性檢驗：由同一操作者于2周后隨機抽取25例樣本，重復(fù)測量P1期的EL大小，分析兩次測量的參數(shù)在觀察者內(nèi)變異情況；再由另一操作者隨機抽取25例樣本，重復(fù)測量上述參數(shù)，分析觀察者間變異情況。

三、統(tǒng)計學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 22.0和Med Calc 19.0統(tǒng)計軟件。計量資料以表示，多組比較采用單因素方差分析。應(yīng)用Pearson雙變量檢驗法對右室整體EL與右室收縮、舒張功能參數(shù)進行相關(guān)性分析。觀察者內(nèi)及觀察者間一致性檢驗采用Bland-Altman法。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

一、各組右室內(nèi)流線的變化特點

1.正常對照組和無PAH組：P0期，右室內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯的渦流；P1、P2期（三尖瓣開放之后），發(fā)現(xiàn)三尖瓣口附近存在較多渦流；P3～P5期，渦流仍以在三尖瓣口附近為主；P6～P8期（三尖瓣關(guān)閉之后），渦流逐漸減退消失。

2.輕度PAH組整體變化特點與正常對照組、無PAH組相似，但渦流較多，形態(tài)不規(guī)則，運動方向也較雜亂，見圖1。

3.中度PAH組和重度PAH組：P0期，右室內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯的渦流；P1～P7期，右室內(nèi)渦流大小、方向、數(shù)目均不一樣，形態(tài)不規(guī)則，運動方向雜亂無章，疏密而不均勻；P3～P5期，右室中部附近出現(xiàn)較大的渦流；P8期，渦流逐漸減退消失。重度PAH組較中度PAH組渦流更加雜亂多變，分布呈明顯的不規(guī)律性。見圖2。

二、各組一般資料和右心功能參數(shù)比較

各組間年齡、體表面積、體質(zhì)量指數(shù)、收縮壓、舒張壓、心率比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。正常對照組、無PAH組、輕度PAH組、中度PAH組和重度PAH組間主肺動脈內(nèi)徑、右室前壁厚度、左室收縮末期偏心指數(shù)、左室舒張末期偏心指數(shù)均逐漸增大，左室射血分數(shù)逐漸減小，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）。輕度、中度、重度PAH組與正常對照組和無PAH組比較，右室橫徑、右房橫徑均逐漸增大，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）；無PAH組右室橫徑、右房橫徑與正常對照組比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。各組Tei指數(shù)、E/e逐漸增大，TAPSE、RVFAC、E、E/A、e、e/a逐漸減小，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）；各組間A、a比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。見表1。

三、各組右室內(nèi)渦流和EL參數(shù)比較

輕度、中度、重度PAH組與正常對照組和無PAH組比較，渦旋面積、循環(huán)強度、渦旋數(shù)量及EL值在P1～P7期逐漸增加，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）。正常對照組與無PAH組P0～P8期的渦旋面積、循環(huán)強度、渦旋數(shù)量及EL值比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。整體EL峰值均出現(xiàn)在P1期。見表2。

表1 各組一般資料和右心功能參數(shù)比較（）

表1 各組一般資料和右心功能參數(shù)比較（）

TAPSE：三尖瓣環(huán)收縮期位移；RVFAC：右室面積變化率；E：三尖瓣E峰流速；A：三尖瓣A峰流速；e、a：三尖瓣環(huán)速度。1 mm Hg=0.133 kPa

組別正常對照組（29）無PAH組（30）輕度PAH組（25）中度PAH組（22）重度PAH組（20）F值P值年齡（歲）41.00±12.00 40.00±13.00 41.00±11.00 41.00±13.00 43.00±14.00 1.08 0.10體表面積（m2）1.68±0.30 1.77±0.63 1.54±0.45 1.74±0.26 1.63±0.42 1.89 0.07體質(zhì)量指數(shù)（kg/m2）26.54±2.43 27.36±3.87 28.31±2.12 26.62±3.11 28.95±2.48 0.69 0.50右室橫徑（cm）2.41±0.47 2.45±0.61 2.75±0.43 3.18±0.49 4.26±0.17 9.30 0.00右房橫徑（cm）4.62±0.22 4.84±0.25 5.06±0.20 5.23±0.27 5.71±0.38 16.01 0.00主肺動脈內(nèi)徑（cm）2.32±0.25 2.61±0.22 2.99±0.19 3.14±0.36 3.85±0.46 41.61 0.00右室前壁厚度（cm）0.36±0.09 0.44±0.09 0.52±0.09b 0.62±0.08 0.77±0.02 5.80 0.00收縮壓（mm Hg）127.83±5.42 124.35±5.19 127.35±6.23 125.84±4.44 128.01±5.01 0.86 0.46舒張壓（mm Hg）82.34±5.66 86.11±5.28 84.22±6.74 85.62±6.11 85.92±5.34 1.58 1.18心率（次/min）68.24±6.44 65.30±5.72 63.43±5.41 67.99±4.16 68.23±6.90 1.11 0.54左室射血分數(shù)（%）60.23±4.19 53.42±4.11 50.38±3.96 46.84±3.49 41.55±4.18 34.63 0.00左室收縮末期偏心指數(shù)1.04±0.05 1.23±0.09 1.37±0.11 1.58±0.23 1.69±0.34 25.87 0.00組別正常對照組（29）無PAH組（30）輕度PAH組（25）中度PAH組（22）重度PAH組（20）F值P值左室舒張末期偏心指數(shù)1.02±0.06 1.15±0.10 1.30±0.09 1.46±0.12 1.57±0.12 32.11 0.00 Tei指數(shù)0.23±0.09 0.34±0.08 0.47±0.33 0.61±0.58 0.73±0.40 18.84 0.00 TAPSE（mm）24.12±4.37 20.56±4.72 16.17±4.07 14.82±3.74 12.30±3.12 40.68 0.00 RVFAC（%）E（m/s）A（m/s）E/A e（m/s）a（m/s）44.96±4.88 42.18±4.10 38.29±5.37 31.55±6.08 28.16±6.69 12.03 0.00 0.57±0.08 0.52±0.14 0.48±0.20 0.44±0.27 0.40±0.10 28.44 0.00 0.39±0.07 0.48±0.27 0.56±0.38 0.59±0.42 0.65±0.38 0.26 1.15 1.46±1.22 1.09±0.15 0.86±0.36 0.75±0.19 0.62±0.13 42.44 0.00 0.13±0.06 0.11±0.08 0.07±0.02 0.05±0.04 0.04±0.02 26.55 0.00 0.09±0.02 0.10±0.02 0.08±0.05 0.16±0.10 0.15±0.07 0.10 0.99 e/a 1.46±0.12 1.15±0.20 0.83±0.34 0.32±0.29 0.27±0.24 17.37 0.00 E/e 4.28±0.32 4.75±0.74 7.25±0.63 8.54±0.67 8.90±0.57 30.08 0.00

四、右室整體EL與右心收縮、舒張功能參數(shù)的相關(guān)性分析

126例受試者右室整體EL在P1期分別與Tei指數(shù)、三尖瓣E峰流速、E/e均呈正相關(guān)（r=0.768、0.941、0.937，均P<0.05），與 TAPSE、RVFAC、e均呈負相關(guān)（r=-0.864、-0.734、-0.817，均P<0.05）。見圖3。

五、重復(fù)性檢驗

P1期EL在觀察者內(nèi)和觀察者間均有良好的一致性，所有測值落在差值的95%可信區(qū)間內(nèi)（P<0.05）。見圖4。

表2 各組不同時相右室渦流和EL參數(shù)比較（）

表2 各組不同時相右室渦流和EL參數(shù)比較（）

EL：能量損耗

組別P1P2P3P4P5P6P7P8渦旋面積（mm2）P0正常對照組無PAH組輕度PAH組中度PAH組重度PAH組F值P值28.73 0.00 80.52 0.00 58.62 0.00 42.32 0.00 19.28 0.00 34.66 0.00 1.72 0.87 25.44 0.00組別正常對照組無PAH組輕度PAH組中度PAH組重度PAH組F值P值P1 29.17±7.22 29.89±8.69 32.61±8.55 48.29±13.48 57.31±15.37 23.11 0.00 P3 26.14±55.55 27.08±54.18 28.54±61.37 45.62±47.48 55.39±44.36 42.16 0.00 P2 20.46±8.83 21.55±8.44 25.12±6.71 31.49±9.67 39.24±10.11 10.89 0.00 P4 14.48±7.81 16.26±7.11 18.61±6.38 26.82±6.22 31.25±7.47 52.46 0.00 P5 20.91±4.38 21.54±4.91 24.32±6.39 30.70±8.42 36.28±8.12 55.41 0.00 P6 24.81±4.91 24.52±3.88 26.18±5.47 35.94±6.25 39.26±7.46 18.63 0.00 P8 3.36±2.59 3.65±2.11 3.89±3.25 4.61±2.28 5.02±3.37 26.67 0.00 P7 15.47±12.11 15.31±12.69 19.73±8.47 27.41±9.39 34.66±9.14 1.89 0.36組別正常對照組無PAH組輕度PAH組中度PAH組重度PAH組F值P值P1 4.01±0.50 4.24±0.68 4.61±0.89 6.42±1.48 7.38±1.72 76.29 0.00 P3 2.07±0.78 2.11±0.69 2.20±0.75 3.28±1.15 3.91±1.94 31.32 0.00 P5 1.64±0.69 1.69±0.23 1.85±0.73 2.04±0.32 2.74±0.65 43.25 0.00 P2 3.79±0.70 3.83±0.13 4.03±0.63 5.16±0.83 6.49±1.15 42.69 0.00 P7 1.38±0.63 1.42±0.51 1.67±0.75 2.14±0.69 2.75±0.51 4.90 0.00 P6 1.68±0.69 1.70±0.13 1.73±0.91 2.82±1.10 3.19±1.32 20.19 0.00 P4 2.58±0.64 2.59±0.48 2.73±0.55 3.46±0.68 4.22±0.73 16.59 0.01 P8 0.56±0.59 0.63±0.42 0.87±0.11 1.47±0.84 1.83±0.56 15.33 0.00組別正常對照組無PAH組輕度PAH組中度PAH組重度PAH組F值P值85.46 0.00循環(huán)強度（m2/s）P0 2.18±1.14 2.12±1.50 2.42±1.34 6.87±3.62 6.15±3.22 1.85 0.08渦旋數(shù)量（個）P0 0.58±0.13 0.56±0.25 0.49±0.96 0.53±0.47 0.51±0.68 1.10 0.39 EL（N·m-2·s-1）P0 1.58±0.44 1.59±0.38 4.64±0.59 7.21±0.89 8.52±0.11 51.67 0.00 P1 8.73±0.72 9.68±0.66 13.25±0.38 16.72±0.88 17.36±0.66 48.20 0.00 P2 5.09±0.66 5.11±0.48 8.93±0.38 12.24±0.59 14.82±0.27 3.34 0.01 P3 3.72±0.79 4.41±0.87 6.21±0.91 8.22±0.35 9.03±0.37 43.19 0.00 P4 3.22±0.64 3.65±0.88 4.52±0.82 6.21±0.46 7.11±0.54 47.00 0.00 P5 1.61±0.39 1.89±0.67 3.90±0.11 5.54±0.37 5.98±0.91 1.29 0.02 P6 1.44±0.86 1.65±0.58 3.22±0.62 4.18±0.38 5.62±0.12 2.01 0.10 P7 1.36±0.63 1.48±0.68 2.14±0.75 2.75±0.75 3.33±0.41 4.21 0.01 P8 0.71±0.90 0.82±0.38 1.15±0.54 2.23±0.85 2.89±0.21 0.31 0.00 301.57±51.25 307.62±48.95 336.46±63.09 408.31±59.74 420.63±62.18 218.23±56.43 223.96±59.39 260.48±52.21 343.91±42.38 359.85±48.60 254.53±92.17 268.21±96.32 273.41±68.44 328.76±83.43 346.31±76.53 277.35±91.70 286.93±90.19 299.33±84.87 345.60±81.90 360.43±75.82 259.83±71.63 266.47±74.39 278.28±75.63 328.83±84.42 341.63±86.38 377.21±249.01 379.60±251.39 385.49±262.68 407.94±237.43 419.25±256.31 372.80±354.32 364.57±323.19 355.28±314.11 365.93±290.39 364.24±281.12 25.02±37.69 27.31±36.90 32.11±28.69 47.38±28.26 52.10±28.49 7.54±10.10 7.88±10.47 9.69±9.60 12.23±12.34 13.85±14.62

討 論

VFM以超聲彩色血流多普勒成像和二維心肌組織追蹤技術(shù)為基礎(chǔ)，遵守血液不可壓縮、質(zhì)量守恒定律及連續(xù)方程的原理，通過聯(lián)合心腔血流評估來測量血流流速、流量及渦量的時間-空間分布情況［5］。已有學(xué)者［6］證實VFM測得的血流速度向量值與腔室內(nèi)實際血流速度大小相似，說明VFM是一種可在臨床應(yīng)用中有效評估心腔血流運動變化的成像技術(shù)。本研究應(yīng)用VFM評估繼發(fā)孔型ASD患者在心動周期不同時相下右室腔內(nèi)血流流場運動及EL的演變規(guī)律，旨在為發(fā)現(xiàn)心腔血流動力學(xué)改變提供一種全新的方法。

Honda等［7］研究發(fā)現(xiàn)室間隔缺損兒童的左室整體EL與導(dǎo)管內(nèi)參數(shù)（右室收縮壓和舒張末壓）和血清腦鈉肽水平具有相關(guān)性。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，正常對照組、無PAH組、輕度PAH組流線成像均顯示P1、P2期三尖瓣口附近存在較多渦流，P6～P8期渦流逐漸減退消失。分析原因可能是當(dāng)ASD不合并PAH或合并PAH較輕時，右室收縮壓和舒張末壓無明顯升高，對腔室形態(tài)和結(jié)構(gòu)變化影響較小，未對血流流場運動造成明顯影響［8］。中度PAH組和重度PAH組在P1～P7期右室內(nèi)均有大小、方向、數(shù)目不一樣的渦流出現(xiàn)，且重度PAH組較中度PAH組渦流更加雜亂多變，分布呈明顯的不規(guī)律性，同時定量分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)輕度、中度、重度PAH組與正常對照組和無PAH組比較，渦旋面積、循環(huán)強度、渦旋數(shù)量及EL值在P1～P7期均逐漸增加（均P<0.05），正常對照組P0～P8期上述參數(shù)與無PAH組比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。隨著PAH壓力逐漸升高，渦流逐漸增多增強，EL值逐漸增大，有研究［9］證實，ASD心房水平左向右分流會導(dǎo)致肺血流量增多，使肺血管的血流剪切力增大，引起肺血管損傷，故ASD與是否發(fā)生PAH存在相關(guān)性，缺損越大，分流量越大，PAH的患病率就越高。此外，研究［10］發(fā)現(xiàn)PAH與ASD的缺損大小也具有相關(guān)性。ASD心房水平左向右分流可增加右室舒張末期容積，導(dǎo)致右心容量負荷增加，引起肺血容量增加和肺動脈擴張，PAH壓力逐漸升高，同時左心容量負荷降低，室間隔偏向左室一側(cè)，使血液淤滯、血容量及血液質(zhì)點增多，導(dǎo)致渦流和EL逐漸增加［11］。

本研究相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，126例受試者右室整體EL在P1期分別與Tei指數(shù)、E、E/e均呈正相關(guān)（r=0.768、0.941、0.937，均 P<0.05），與 TAPSE、RVFAC、e均呈負相關(guān)（r=-0.864、-0.734、-0.817，均P<0.05）。通過分析發(fā)現(xiàn)，渦流在心腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)碰撞，會影響正常血流向量的分布，同時由于血流黏滯，心室壁各節(jié)段的室壁剪切應(yīng)變力與周圍血流相互摩擦?xí)a(chǎn)生熱量，增加流體質(zhì)點的EL［12］。Tei指數(shù)是評價右心功能的有效參數(shù)，且很少受到腔室形態(tài)、三尖瓣反流及右室充盈狀態(tài)的干擾［13］。ASD合并PAH時，肺血管受到的阻力變大，右心后負荷變重，同時由于右心壓力變大和右室射血量的減少，致PAH逐漸升高，EL逐漸增加，引起右心收縮和舒張功能降低，最終致心功能衰竭［14］。對右室EL進行分析可以為定量評估右心收縮和舒張功能提供有力的依據(jù)。

本研究的局限性：首先，樣本量較少，今后需進一步增加樣本量，得到更加準(zhǔn)確的實驗結(jié)果；其次，VFM應(yīng)用二維圖像來模擬三維的血流流場［15］，可能會丟失一些重要數(shù)據(jù)。后續(xù)將通過評估ASD封堵術(shù)前、術(shù)中及術(shù)后患者的情況，結(jié)合右心導(dǎo)管檢測結(jié)果，進一步為臨床治療提供更加可靠的參考依據(jù)。

綜上所述，VFM可反映ASD右室血流流場運動和EL的變化規(guī)律，通過可視化測量渦旋面積、循環(huán)強度、渦旋數(shù)量及EL等參數(shù)，為右室EL的應(yīng)用分析及右心收縮、舒張功能、PAH壓力大小的定量評估提供有力參考，為ASD手術(shù)治療提供更多的參考價值。