二维斑点追踪成像和实时三维超声心动图评价二尖瓣成形术后左心房功能

龚明霞 GONG Mingxia

徐 敏1 XU Min

张晓膺2 ZHANG Xiaoying

钱永祥2 QIAN Yongxiang

2. 常州市第一人民医院心胸外科 江苏常州 213003

二尖瓣成形术（MVR）保留自体瓣膜及瓣下结构，保护了左心室结构的完整性及整体收缩功能的协调性，有助于术后左心室收缩功能的恢复，最大程度地降低手术死亡率，已成为二尖瓣反流（MR）患者的最佳治疗方式[1]。二维斑点追踪成像（STI）通过追踪二维超声图像上的斑点获得心肌的组织速度及应变，无角度依赖性。实时三维超声心动图（RT3DE）实时显示心脏的立体形态和结构，接近心脏的真实容积，能更准确地反映左心房的实时容积。目前对于二尖瓣成形术后左心房的功能变化鲜有报道。本研究应用RT3DE和STI评价二尖瓣成形术前后左心房功能的变化，以判断二尖瓣成形术的疗效，为临床提供借鉴。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2007-01～2012-01在常州市第一人民医院行二尖瓣成形术的经心脏超声确诊的41例患者（成形组），排除房颤及超声图像不清晰者。其中男25例，女16例；年龄12～70岁，平均（50.6±13.1）岁；病因：二尖瓣退行性病变25例：前叶受累9例，后叶受累15例，前后叶均受累1例，其中腱索断裂17例；缺血性MR 8例：室壁瘤形成2例，后内乳头肌断裂1例，腱索断裂5例；二尖瓣前叶裂缺4例：3例合并Ⅰ孔型房间隔缺损，1例合并室间隔缺损；后叶裂孔1例；其他原因致MR 3例：风湿性病变2例，黏液瘤1例。NYHA心功能分级：Ⅱ级4例，Ⅲ级28例，Ⅳ级9例。病史3个月～5年，平均（17.6±6.3）个月。合并高血压14例，冠心病8例，糖尿病2例。心电图示：室性早搏13例，室性心动过速4例，房性早搏6例，窦性心动过缓2例，ST-T波改变7例。选取25名与成形组患者年龄匹配的健康志愿者作为对照，男16名，女9名；年龄15～69岁，平均（49.9±14.3）岁。所有受试者均知情同意。

1.2 仪器 使用Philips iE33彩色多普勒超声诊断仪，S5-1（频率2.0～3.5 MHz）和X3-1矩阵探头（频率1～5 MHz），配有Qlab定量分析软件。

1.3 显像方法 ①受检者取左侧卧位，平静呼吸，同步记录心电图，于术前、术后1周及6个月进行常规二维超声心动图检查，测量左心室、左心房内径及左心室射血分数。取心尖四腔、心尖两腔、心尖左心室长轴观3～5个心动周期的二维图像，并储存图像。切换探头至X3-1，于标准四腔心切面采集三维全容积图像。应用Qlab软件分别对二维和三维图像进行定量分析。②STI数据分析，进入TMQA系统，连续自动追踪左心房心肌的运动轨迹，得到左心房各壁相应节段的应变率曲线。测定左心房各壁于左心室收缩期、舒张早期、舒张晚期的峰值应变率（SRS、SRE、SRA），计算平均峰值应变率（mSRS、mSRE、mSRA）（图1）。③RT3DE数据分析，进入3DQA系统，左心房容积的描记与计算方法同左心室容积采集方法，选定5个取样点（二尖瓣前瓣环、后瓣环、侧壁瓣环、间隔侧瓣环和左心房后壁中点），作左心房时间-容积曲线，测量左心房最大容积（LAVmax）、左心房最小容积（LAVmin）、左心房收缩前容积（LAVpreA）（图2）。计算左心房功能相关参数：左心房整体射血分数（LAEF）、左心房被动排空分数（LAEFpassive）、左心房主动射血分数（LAEFactive）。计算公式分别为：LAEF=[(LAVmax－LAVmin)/LAVmax]×100；LAEFpassive =[(LAVmax－LAVpre)/LAVmax]×100；LAEFactive=[(LAVpre－LAVmin)/LAVpre]×100。基于人群身材大小的影响，所有容积参数均用体表面积（BSA）校正。

图1 STI生成的左心房纵向应变率曲线

图2 RT3DE左心房容积成像

1.4 手术方法 41例患者均于全麻低温体外循环下行二尖瓣成形术：单纯楔形或矩形切除瓣叶20例，后叶折叠2例，双孔法8例，人工腱索成形4例，裂缺或穿孔修补5例，单独应用成形环2例。合并其他心脏疾病者同时接受冠脉搭桥、主动脉瓣置换、摘除黏液瘤、先天性心脏病纠治术等。41例均使用27～31号人工ST.JUDE全圈型软质环，主动脉阻断时间（48.4±19.6）min，体外循环时间（81.8±33.5）min。术后心功能分级Ⅰ级26例，Ⅱ级15例。

1.5 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，计量资料多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD法，左心房应变率与射血分数的相关性采用Pearson相关分析，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 手术前后MR程度、左心房室大小与心功能改变术前中度MR 15例，重度MR 26例；术后1周：无或微量反流28例，轻度反流12例，中度反流1例。术后6个月：微量反流24例，轻度反流15例，中度反流2例。左心房室大小与左心室功能的改变见表1。

表1 对照组与成形组术前、术后1周及6个月左心房室大小与左心室功能变化

2.2 STI分析左心房应变率的变化 成形组术前mSRS、|mSRE|、|mSRA|均较对照组下降，术后mSRS、|mSRE|绝对值较术前明显升高（P＜0.01）；|mSRA|略有升高，但与术前比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2 对照组与成形组术前、术后1周及6个月应变率比较（1/s）

2.3 RT3DE检查左心房容积 成形组术前左心房容积均较对照组显著增大（P＜0.05），术后左心房最大、最小、收缩前容积指数与术前比较，差异有统计学意义（P＜0.05）：成形组术前LAEF、LAEFpassive、LAEFactive均低于对照组（P＜0.05），术后 LAEF、LAEFpassive均较术前明显升高，差异有统计学意义（P＜0.05）；LAEFactive无显著改变（P＞0.05）。见表 3。.

2.4 相关性分析 对照组|mSRE|与LAPEF、|mSRA|与LAAEF均呈正相关（r=0.924、0.786, P＜0.01）；成形组术前|mSRE|与LAPEF、|mSRA|与LAAEF呈正相关（r=0.957、0.787, P＜0.01）；术后1周 |mSRE|与 LAPEF、|mSRA|与 LAAEF呈正相关（r=0.993、0.806, P＜0.01）；术后6个月|mSRE|与LAPEF、|mSRA|与LAAEF呈正相关（r=0.992、0.723, P＜0.01）。

表3 对照组与成形组术前、术后1周及6个月左心房各容积参数比较

3 讨论

既往用MR反流量、左心室大小及收缩功能变化评价并预测二尖瓣成形术的疗效[2]。对于LVEF＞60%的MR患者，无法预测其心功能损伤程度，因为中度或重度MR会高估LVEF。MR患者的左心房功能同时受损，且变化早于左心室功能，研究左心房容积及功能的变化能早期评估MR患者的心功能损伤程度。

3.1 STI对成形术后左心房功能的评价 张少芹等[3]研究发现，二维径向应变显像可以评价心肌梗死患者的心肌坏死程度，作为判断冠状动脉病变情况的良好指标。STI技术相对不受心脏摆动和周围组织牵拉的影响，时间、空间分辨率高，能精确地反映局部心肌收缩及舒张活动的发生，对左心房的评价更为客观、准确。心室收缩期，储存肺静脉回流的血液，心房舒张，心房肌纤维延长形成正向应变率波形——SRS；心室舒张早期，心房充当肺静脉血液流入左心室的管道，心房舒张期存储的血流进入心室，心房内径减小，伸长的心房肌纤维缩短形成负向应变率波形——SRE；心室舒张晚期即心房收缩期，心房、心室间的压差缩小，心房收缩增大了心房内血液的压力，将心房内的血液泵入心室，心房肌收缩，心房肌纤维缩短，表现为负向应变率波形——SRA。MR致左心室舒张功能降低和左心室充盈压增高，左心房后负荷增加，左心房压随之增高，从而导致左心房心肌拉伸和左心房增大。Cameli等[4]研究STE测定的左心房整体纵向应变可以用来评价不同程度反流的左心房功能改变，可为无症状的慢性二尖瓣反流患者左心房功能损害提供早期证据。MR引起左心房前负荷即容量负荷增加，通过Frank-Starling机制调节，早期轻度MR使心房顺应性增加而增加储备功能，左心房应变可高于正常；随着MR反流程度和持续时间的增加，持续左心房扩大最终超过最佳调节关系，导致左心房顺应性下降、存储和收缩泵功能下降，导致房壁心肌间质胶原纤维合成增加，左心房纤维化，左心房形变能力降低。本研究中MR为中度或重度、持续时间较长，超过最佳调节关系，因此，术前mSRS、mSRE、mSRA均较对照组下降（P＜0.05）。术后随着MR的明显减少，左心房内残余血量减少，左心房容量负荷明显降低，反映左心房储蓄和管道功能的SRS和SRE有所增加，本组术后mSRS、mSRE较术前均明显增加（P＜0.01）并接近对照组，反映辅泵功能的mSRA稍有升高，但差异无统计学意义，且低于对照组，可见因慢性二尖瓣反流导致左心房壁的纤维化，心房肌僵硬度增加，左心房主动泵功能受损，术后较难回复至正常水平。因此，左心房功能变化、左心室充盈压大小与二尖瓣反流程度和持续时间密切相关。

3.2 RT3DE对二尖瓣成形术后左心房功能的评价 左心房形态不规则，RT3DE全容积显像模式包含了心脏的立体形态和结构信息，计算不依赖几何假设，能更准确地反映左心房的实时容积。RT3DE容积定量与MRI显著相关[5]。二尖瓣关闭不全时，左心房同时接受肺静脉回流和二尖瓣反流血液，容量增加，左心房壁受到冲击明显扩大。左心房容积的变化取决于二尖瓣反流的程度、持续时间和病变进展程度。Lim等[6]对左心室射血分数正常的心力衰竭患者进行研究，结果显示，左心房容积指数是最强的、最为一致的氨基末端脑利钠肽前体水平的多变量预测因素，是心力衰竭有力的生物标志。本组左心房各容积术前均较对照组高（P＜0.01），二尖瓣成形术后左心房各容积与术前亦有显著差异（P＜0.05），并在早期随访中持续缩小。由此可见，二尖瓣成形术患者的房室内径增大大多是可逆的，与Maffessanti等[7]的研究结果一致。本组术前LAEF、LAEFpassive、LAEFactive均较对照组明显降低（P＜0.01），与Okamatsu等[8]研究发现左心室舒张功能受损患者LAEFpassive及LAEFactive均较正常受检者降低一致。本研究术后早期随访显示，左心房被动排空分数较敏感，术后明显改善、呈持续性增高，手术前后有显著差异（P＜0.05），与二尖瓣反流明显减少、容量负荷降低相关。LAEF也有所增加，手术前后有显著差异。LAEFactive虽略有增加，但手术前后无显著差异。

3.3 STI和RT3DE评价二尖瓣成形术左心房功能的相关性 本研究结果发现，二尖瓣成形术患者mSRE与LAEFpassive，mSRA与LAEFactive均呈显著正相关。MR患者术前mSRE与LAEFpassive均降低，因为左心室内径增大，容量负荷增加，房室间压差减小，从而导致舒张早期心室对心房的抽吸作用减低，即左心房被动射血功能减低。术后随着容量负荷明显减少，被动射血功能增加。术前mSRA与LAEFactive降低，因为左心房功能失代偿，左心房心肌纤维化，主动泵功能减低。夏娟等[9]采用STI和RT3DE评价高血压患者左心房功能，发现高血压病患者左心房壁形变能力与左心房射血功能呈显著正相关。应变率是心肌单位时间的形变，影响心脏的收缩和舒张，但最终左心房容积和射血分数受其前后负荷的影响。

3.4 二尖瓣成形术的影响因素 二尖瓣成形术的疗效受多种因素的影响，如二尖瓣原发病、手术方式、患者年龄、合并症等。相对于后叶脱垂，前叶脱垂的修复难度较大，采用双孔二尖瓣、人工腱索成形等，效果较差。本组术后MR中度者为缺血性MR，术前为陈旧性心肌梗死（3年前急性心肌梗死），左心室发生重构，心肌组织有瘢痕、纤维化，即使进行成形术也只是使MR得到纠治，冠脉搭桥可恢复部分存活心肌功能，但不能从根本上改变坏死心肌的基础病变，术后MR复发，与瓣膜退行性变相比，缺血性MR的手术远期疗效较差。本组2例风湿性病变因瓣膜活动受限，其术后左心房功能恢复低于单纯瓣环扩大、单纯瓣叶脱垂者。

3.5 本研究的局限性 本研究仅对二尖瓣成形术后患者进行短期随访，对其左心房容积及功能变化进行了初步研究，尚无远期效果观察。本研究样本量较小，近期效果满意，远期效果有待进一步随访。STI技术对图像质量要求较高，而且目前的STI技术是对斑点进行二维追踪，未反映其三维运动。RT3DE受患者呼吸和心率的影响，图像质量有待进一步提高。今后将扩大样本量，定量分析二尖瓣成形术患者左心房功能变化，研究各应变率及左心房各射血分数与二尖瓣成形术术后复发的相关性，找出各指标的临界值，前瞻性地指导二尖瓣成形术的手术时机，并预测其预后。

综上所述，STI和RT3DE无创、易行，可定时随访、随时跟踪术后疗效，能够评估左心房的收缩和舒张功能，以判断二尖瓣成形术的效果，为MR患者临床治疗及预后判断提供更可靠的信息。

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