实时三维超声心动图评价高血压左心室舒张功能的研究

艾阳平，马 坚，赵可辉

（1.深圳平乐骨伤科医院影像科，广东 深圳 508010；2.山东中医药大学第二附属医院特检科，山东 济南 250001）

左心室舒张功能对于心血管疾病尤其是冠心病、高血压心脏病及心力衰竭患者有着极其重要的作用。传统的超声心动图在评价左室壁节段功能方面缺乏定量分析手段，新近出现的实时三维超声心动图 （Real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）在评价左心室功能时不依赖于几何形式的假设，能获取室壁各个节段的容积-时间变化曲线，从而定量各节段的功能。本研究评价RT-3DE定量健康人与高血压心脏病患者左室舒张功能及左室壁节段舒张功能的差异的可行性及准确性。

1 资料与方法

1.1 研究对象

20例健康者，男12例，女8例，年龄39～70岁，平均（53.25±8.93）岁，既往无心血管病史。安静休息下连续两次血压测量均<140/90mmHg（1mmHg=0.133kPa），常规心电图检查为窦性心律，常规二维超声心动图检查无心脏结构及血流异常。20例高血压左室充盈异常患者，男14例，女6例，年龄39～77 岁，平均（57.05±10.97）岁，均符合超声心动图及其他临床检查和世界卫生组织1999年的高血压诊断标准。

1.2 仪器

RT-3DE检查采用Philips IE33彩色多普勒超声成像仪，X3-1矩阵三维探头，频率 1～3MHz，内置 QLab 4.2定量分析软件。

1.3 左室壁分段法

参照美国心脏协会（AHA）心脏影像学委员会推荐的左室壁分段法，根据冠状动脉血供的解剖特点，采用心脏断层成像的标准化心肌分段法[1]将心肌划分为17节段。分别为基底段（二尖瓣环到舒张末期乳头肌的顶部）：前壁基底段、前间隔基底段、后间隔基底段、下壁基底段、后侧壁基底段、前侧壁基底段；中间段（包括整个乳头肌长度的区域）：前壁中间段、前间隔中间段、后间隔中间段、下壁中间段、后侧壁中间段、前侧壁中间段；心尖段（乳头肌下缘到心室腔末端）：前壁心尖段、间隔心尖段、下壁心尖段、侧壁心尖段；心尖帽（心室腔末端以远的心肌部分）。

1.4 研究方法

图像采集：受检者取左侧卧位，平静呼吸，常规进行胸前各切面扫查，同步记录Ⅱ导联心电图，记录传统超声参数：左室舒张末期容积（EDV），收缩末期容积（ESV），每搏输出量（SV），射血分数（LVEF），舒张期二尖瓣口血流 E 峰、A 峰、E/A比值及E峰的减速时间 （DT）。然后进行DTI检查，PW-DTI取样容积为9.4mm，多普勒速度范围为±20cm/s。于心尖四腔切面观中将PW-DTI取样容积置于室间隔部位和左室侧壁部位，测量二尖瓣环的舒张早期峰值速度（Ea）和舒张晚期峰值速度（Aa）（图1），计算舒张早期与舒张晚期峰值速度的比值（Ea/Aa）。将X3-1探头置于心尖部，在心尖四腔观方位上，启动“全容积（Full Volume）”模式，得到双平面图像并调整至满意显示心外膜和心内膜轮廓，随后在心电信号触发下，采集连续4个心动周期的15°×60°的窄角“蛋糕块”立体图像，形成60°×60°的宽角“金字塔”形三维数据库，图像存储于内置硬盘。

图像分析：应用QLab 4.2 3D QAdvance软件实时测量，“金字塔”形三维数据库以四分图像格式显示（图2），图中a、b、c为三个相互垂直的切面，a为心尖四腔观（绿色框），其图像可以通过b、c中的绿色线进行手动调节；b为心尖两腔观（红色框），其图像可以通过a、c中的红色线进行手动调节；c为乳头肌短轴观（蓝色框），其图像可以通过a、b图中的蓝色线进行手动调节。通过调整后，保证获得具有最大左心室长轴的，并代表真正心尖观的左心室三维图像。然后以a图（即心尖四腔观）及b图（即心尖两腔观）为基础平面，根据心电图确定左心室舒张末期及收缩末期，分别标定二尖瓣环及左心室心尖位置，软件自动勾勒左心室内膜，手动调节使其与实际内膜边界贴合，当乳头肌与心室壁相连接时将其调整，QLab 4.2 3D QAdvance软件自动生成左心室容积-时间变化曲线图，得到EDV、ESV、SV，记录各时间点容积数据，手动计算 dv/dt=（Vt2-Vt1）/（t2-t1），充盈率（PFR）=舒张期最大 dv/dt。17节段容积-时间变化曲线图得到节段舒张末期容积（rEDV）、节段收缩末期容积（rESV）、节段每搏量（rSV）、节段充盈率（rPFR）。所有图像分析采用盲法独立完成。

1.5 统计学处理

所有数据均为计量资料，用±s表示。应用SPSS 13.0软件，各组间差异比较采用配对资料的t检验。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 定性研究

40例检测者均获得了具有清晰内膜边界的左心室二维图像、三维图像及17节段容积-时间变化曲线。容积-时间变化曲线显示健康组曲线排列有序，起伏一致，各节段达收缩末最小容积的时间点接近于一条直线，而高血压心脏病组曲线排列紊乱，各节段达收缩、舒张末最小容积的时间点差别较大（图 3，4）。

2.2 定量研究

正常人与高血压患者的常规二维超声心动图比较，EDV、ESV、SV、LVEF 二者无统计学意义，E 峰、A 峰、E/A 比值及DT二者间差异有统计学意义（P<0.000）。正常人与高血压患者的左心室室间隔、侧壁基底段的Ea和Aa及Ea/Aa间差异有统计学意义（P<0.000），三维左室重量（LVM）、左室质量指数（LVMI）、PFR 测值间差异有统计学意义（P<0.001），实时三维超声测量SV两组间有差别（P<0.05）（表1）。正常人与高血压患者左心室17节段中前壁中间段、下壁心尖段的rSV有统计学差异（P<0.05），高血压患者组的rSV高于正常人组。正常人组与高血压患者组左室17节段中前侧壁基底段、前侧壁中间段、下壁心尖段、侧壁心尖段的rEDV有统计学差异（P<0.05），高血压患者组的rEDV高于正常人组。正常人组与高血压患者组左心室17节段中后侧壁基底段、前侧壁基底段、前侧中间段、前间隔中间段、后间隔中间段、下壁中间段的rPFR有统计学差异（P<0.05），高血压患者组的rPFR明显低于正常人组（表2）。

表1 高血压患者与正常人超声心动图的指标比较（±s）

表1 高血压患者与正常人超声心动图的指标比较（±s）

注：项目 1～8为 2DE 指标，9～14 为 DTI指标，15～18 为 RT-3DE 指标，1：RT-3DE SV。

编号 项目 高血压患者 正常人 t值 P值1 EDV（ml） 73.96±1.29 74.71±4.99 -0.493 0.628 2 ESV（ml） 29.28±3.78 28.06±2.57 1.083 0.293 3 SV（ml） 44.68±4.21 46.65±4.36 -1.782 0.091 4 LVEF（%） 60.45±3.79 62.39±3.15 1.691 0.107 5 E 峰（m/s） 0.62±0.08 0.77±0.08 -6.716 0.000 6 A 峰（m/s） 0.76±0.08 0.66±0.07 4.305 0.000 7 E/A 0.81±0.02 1.18±0.03 -49.160 0.000 8 DT（ms） 108.40±11.07 201.12±11.31 -27.169 0.000 9 室间隔 Ea（cm/s） 9.31±0.51 14.33±0.82 -24.173 0.000 10 室间隔 Aa（cm/s） 13.26±0.85 10.32±0.64 11.150 0.000 11 室间隔 Ea/Aa 0.70±0.05 1.39±0.08 -29.863 0.000 12 侧壁 Ea（cm/s） 9.10±0.73 14.28±0.84 -21.260 0.000 13 侧壁 Aa（cm/s） 13.19±0.90 10.27±0.69 11.235 0.000 14 侧壁 Ea/Aa 0.69±0.04 1.39±0.11 -26.831 0.000 15 LVM（g） 187.39±25.66 151.88±14.7 5.987 0.000 16 LVMI（g/m2） 99.69±11.42 82.44±7.17 6.731 0.000 17 3D SV（ml）1 44.89±4.66 47.16±4.23 -2.197 0.041 18 PFR（ml/s） 147.22±7.90 227.01±10.59 -26.575 0.000

表2 正常人、高血压患者组左心室17节段的rSV及rPFR比较（±s）

表2 正常人、高血压患者组左心室17节段的rSV及rPFR比较（±s）

注：1：P<0.05。

节段 rSV（ml） rEDV（ml） rPFR（ml/s）正常人 高血压患者 正常人 高血压患者 正常人 高血压患者前壁基底段 4.99±0.85 5.02±2.57 8.62±2.16 8.67±3.19 22.48±1.46 19.89±5.13前间隔基底段 2.80±0.37 3.17±2.21 5.71±0.76 5.96±2.94 7.52±4.85 6.30±0.74后间隔基底段 2.52±0.96 2.06±1.43 5.13±0.96 4.68±1.94 5.61±2.03 5.30±3.81下壁基底段 2.57±0.61 2.04±1.23 4.76±1.03 4.69±1.68 5.89±1.23 5.41±3.04后侧壁基底段 2.58±1.46 3.26±1.42 4.84±2.90 6.68±2.67 9.44±5.09 6.10±3.561前侧壁基底段 4.31±1.53 5.74±2.24 7.35±3.39 10.13±3.941 26.97±15.4 10.28±4.611前壁中间段 2.30±1.40 3.61±2.341 4.31±2.84 6.21±3.47 8.53±4.92 5.24±3.161前间隔中间段 2.89±1.13 3.08±2.66 4.49±1.42 4.72±3.21 6.73±4.42 5.49±2.331后间隔中间段 3.00±0.76 2.44±1.37 4.97±1.12 4.03±1.86 10.40±2.28 5.58±2.531下壁中间段 1.98±0.27 2.33±1.09 3.38±0.68 4.19±1.51 5.79±2.35 4.47±0.701后侧壁中间段 2.51±1.12 2.49±1.62 4.08±2.06 5.44±2.15 6.59±6.52 5.83±2.94前侧壁中间段 2.96±1.29 3.64±2.15 4.95±3.01 7.56±3.271 9.98±7.24 6.96±3.881前壁心尖段 1.27±0.63 1.61±1.37 1.92±0.79 2.76±1.87 3.88±2.66 2.89±1.491间隔心尖段 1.56±0.37 1.62±1.00 2.36±0.54 2.21±1.30 3.97±2.05 3.6±0.97下壁心尖段 1.25±0.26 1.89±0.901 2.01±0.33 2.80±1.141 4.82±2.25 2.87±0.861侧壁心尖段 1.27±0.85 1.93±1.47 2.06±1.13 3.43±1.571 5.40±5.02 3.01±2.431心尖帽 1.91±0.51 1.99±0.69 3.16±0.55 3.61±1.02 5.57±2.27 4.54±1.73

3 讨论

高血压常伴有舒张功能不全。高血压患者舒张功能不全可发生在心肌结构发生明显异常之前，是由心肌细胞功能失调、等容舒张异常所致。最近发现，在无明显左室肥厚的高血压患者中，左室充盈受损和高能量磷酸盐代谢障碍有关。左室舒张功能不全表现为左室松弛延迟和（或）左室顺应性减低。有些检查手段可检测到这种舒张功能异常导致的充盈速度变化[2]。有创性评估舒张功能的方法大多依赖于心室压力的检测，最大压力下降速率、左室松弛时间常数及左室舒张末压力等参数较常用。虽然这些参数可以敏感地检测到左室舒张功能不全，但有创性限制了其在临床的常规应用[3]。RT-3DE操作简便、成像快速、实时显示心脏的立体三维结构，评价心功能准确且重复性好，从而更好地满足临床的应用要求，左心室容积-时间曲线技术测量左心室心肌局部收缩和舒张功能，为临床诊断和治疗提供一定的依据[4]。实时三维超声心动图容积-时间曲线参数PFR可以评估早期左室舒张功能减低，为临床评价左室舒张功能提供了一个无创、快速、准确的新手段[5]。

左室壁节段舒张功能对于左室整体的舒张功能具有重要意义。RT-3DE作为一种全新的超声技术，通过节段容积-时间变化曲线，获得各个节段的rEDV、rPFR值，从而量化节段舒张功能。原发性高血压病早期由于压力负荷的作用，使外周血管阻力增加，导致左室排血阻力增加。其对左室造成的主要病理变化是心肌细胞肥大、高尔基体增大、F核糖体增多等，从而使心脏构型特别是左室构型发生变化[6]。

本研究采用通过正常人与高血压心脏病患者的传统超声心动图发现高血压患者与正常人的舒张功能存在差异。RT-3DE检测发现LVM及LVMI在高血压患者与正常人之间存在差异（P<0.001）；通过三维容积计算左室PFR，高血压患者与正常人之间也存在差异（P<0.001）。其结果与传统超声心动图检测一致。二维超声心动图测得的SV，正常人与高血压患者之间无差异（P＞0.05）；RT-3DE测得的 SV，正常人与高血压患者之间有差异 （P<0.05）。后者为三维容积成像，其SV出现差异可能性存在，尚需要更大样本量支持。

通过正常人与高血压心脏病患者的左室17节段的rSV、rEDV、rPFR的比较，发现左室大部分的rSV、rEDV，二者无统计学差异（P＞0.05）。左室前壁中间段、下壁心尖段的rSV，高血压患者与正常人有差异（P<0.05）；左室前侧壁基底段、前侧壁中间段、下壁心尖段、侧壁心尖段的rEDV，高血压患者与正常人有差异（P<0.05）；高血压患者左室大部分节段的rPFR有减弱的趋势，二者有统计学差异（P<0.05），以中间段尤为明显。高血压患者动脉压及外周阻力等后负荷较正常增高，其心肌运动处在高动力状态之中，随之心脏舒张功能减退。本研究结果显示，高血压患者左室壁及室间隔舒张运动幅度减低，左室壁及室间隔不同程度向心性肥厚，其rSV明显低于正常组。高血压患者的节段舒张功能在大部分节段出现减退现象。

本研究通过RT-3DE证实健康人与高血压患者左心室舒张功能及左心室室壁节段舒张功能存在差异性，节段以左室中间段差异明显，提示RT-3DE为临床定量评价高血压患者左心室节段容积及功能提供了一种可行的、准确的新技术，由于本研究样本量偏少，如能加大样本量对左室节段的分析会更客观，对临床高血压病的治疗会有更大帮助。

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