全身成像模式三维量化法评估二尖瓣反流体积与近端血流等速面法的对比研究*

王吴刚，林琼雯，吴伟春，江勇，王浩

全身成像模式三维量化法评估二尖瓣反流体积与近端血流等速面法的对比研究*

王吴刚，林琼雯，吴伟春，江勇，王浩

目的：探讨全身成像模式三维量化（GI3DQ）法直接测量二尖瓣反流（MR）束体积用以评估二尖瓣反流体积的可行性和准确性。

全身成像模式三维量化；二尖瓣反流；近端血流等速面

二尖瓣反流（mitral regurgitation, MR）是心血管疾患中最常见的病理生理现象之一，不施加干预，可进展为不可逆转的心力衰竭，导致很高的死亡率[1]，因此及时诊断并准确评估二尖瓣反流严重程度对于患者的治疗决策非常重要[2，3]。二维多普勒超声心动图是目前无创性评估二尖瓣反流严重程度的推荐方法，二尖瓣反流体积是评估其严重程度及预后的重要指标[4]。指南推荐应用近端血流等速面（proximal isovelocity surface area , PISA）法计算有效反流口面积（effective regurgitant orifice area ，EROA），然后乘以二尖瓣反流速度时间积分（mitral regurgitation time-velocity integral，MR-TVI）计算二尖瓣反流体积[4]，但该方法为间接评估二尖瓣反流体积；随着实时三维彩色多普勒超声心动图（realtime 3-dimensional color Doppler echocardiography）的进展，全身成像模式三维量化（General imaging 3-dimensional quantification, GI3DQ）法使得直接测量二尖瓣反流体积成为可能。因此，该研究目的是以PISA法计算有效反流口面积，然后乘以MR-VTI得出的二尖瓣反流体积作为标准，探讨GI3DQ法直接测量二尖瓣反流束体积，用以评估二尖瓣反流体积的可行性和准确性，旨在为临床上评估二尖瓣反流体积寻找一种更为可靠简便的方法。

1 材料与方法

研究对象: 2010-04至2012-05，在我院超声科进行心脏超声检查的患者中，选取不同严重程度二尖瓣反流患者93例，其中男57例，女36例，平均年龄为（47.9 ± 15.2）岁。对于有心房颤动、频发房性早搏或室性早搏、二尖瓣狭窄、主动脉瓣反流及不能进行很好呼吸控制的二尖瓣反流患者，予以排除。入选的93例患者中，缺血性心脏病22例，不明原因扩张型心肌病39例，二尖瓣脱垂32例（前叶脱垂17例，后叶脱垂15例）。根据反流束方向，将患者分为两组：中心性二尖瓣反流组41例为中心性组；偏心性二尖瓣反流52例为偏心性组。中心性二尖瓣反流定义为二尖瓣反流束离开反流口后直接进入左心房中心，而没有冲击左心房壁或者二尖瓣叶；偏心性二尖瓣反流定义为二尖瓣反流束离开反流口后粘附于二尖瓣叶，或者撞击左心房壁[5]。

仪器与图像采集：应用Philips iE33超声诊断仪，配备S5-1及X3全容积矩阵型探头。受检者左侧卧位，平静呼吸，连接同步心电图。应用S5-1探头，仔细调整超声声束方向与血流方向的夹角，使其小于20º，连续多普勒测量二尖瓣反流速度用以测量MR-VTI；ZOOM放大模式，在心尖四腔切面二尖瓣反流汇聚区连续采集四个心动周期二尖瓣反流彩色多普勒血流图像。应用X3全容积矩阵型探头，患者呼吸末屏气状态下于心尖切面，在连续心动周期中选取7个紧密相邻的心动周期采集三维彩色多普勒数据集。为了避免对二尖瓣反流体积造成任何的高估或低估，依据指南及最近的文献报道，将尼奎斯特（Nyquist）极限速度设定为40 ～60 cm/s，彩色增益调整为刚好在无运动区消除随机的彩色斑点，彩色帧频调整为大于等于10帧[4,6]。

PISA法评估二尖瓣反流体积：心尖四腔切面，将近端血流汇聚区用ZOOM模式局部放大；在20～40 cm/s范围内调节Nyquist极限速度，以获取半球形近端血流等速面；冻结图像后，选择收缩中期最满意的半球形近端血流等速面；测量第一层血流混叠边缘距反流口的轴向距离得到PISA半径，应用公式：(2π×r2×Va)/ PkVreg得出有效反流口面积，式中r指PISA半径，Va指Nyquist极限速度，PkVreg指连续多普勒测量的二尖瓣反流峰值速度；二尖瓣反流体积由有效反流口面积，乘以MR-VTI得到。（图1）

图1 近端血流等速面法评估二尖瓣反流体积

GI3DQ法直接测量二尖瓣反流束体积：在Q-Lab 7.1工作站，打开三维彩色多普勒数据集，进入GI3DQ插件，在首选项设置中，将默认切片数调整为15。在二尖瓣反流束最大时，自反流束起点和终点位置连线以显示15组切片；对于立体图中每个切片，在相应的切片平面手动勾画二尖瓣反流束轮廓边缘，15个切片平面勾画完后，QLAB 软件运行Cineloop 序列一次，二尖瓣反流束体积计算值出现在结果栏中，同时二尖瓣反流束的三维形态重建结果也出现在三维立体图中。（图2）

图2 全身成像模式三维量化法直接测量二尖瓣反流束体积

研究者之间和之内一致性分析：从整个研究人群随机抽取15例二尖瓣反流患者。研究者之内一致性：让该研究中应用GI3DQ法测量二尖瓣反流体积的研究者在一个月后重复测量这15例患者的二尖瓣反流体积；研究者之间的一致性：让参与该研究的另一位研究者应用GI3DQ法测量这15例患者的二尖瓣反流体积。

统计学分析：应用SPSS 16.0统计学软件。连续性数据以均数±标准差表示。Pearson’s相关性分析用以评估不同二尖瓣反流组，两种方法评估二尖瓣反流体积的相关性；Bland-Altman一致性分析用以评估不同二尖瓣反流组两种方法及研究者之间和之内的一致性；配对t检验用以评估两种方法测量结果在不同二尖瓣反流组有无差异，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

中心性与偏心性组，GI3DQ法与PISA法的配对t检验结果见表1。两组差异均无统计学意义（P＞ 0.05）。

表1 全身成像模式三维量化法与近端血流等速面法配对t检验结果

偏心性组：GI3DQ法测量的二尖瓣反流体积与PISA法得到的二尖瓣反流体积相关性：r = 0.78， P＜0.0001；Bland-Altman一致性分析： GI3DQ较PISA法平均低估约2.97 ml，95%一致性界限：-25.0～19.1 ml，P=0.8569，差异无统计学意义（图3）。中心性组：GI3DQ法直接测量二尖瓣反流体积与PISA法得到的二尖瓣反流体积相关性：r= 0.94，P＜0.0001；Bland-Altman一致性分析：GI3DQ较PISA平均高估约0.53 ml，95%一致性界限：-9.2～10.3 ml，P= 0.0587，差异无统计学意义。（图3、4）

图3 偏心性组回归图与散点图

图4 中心性组回归图与散点图

Bland-Altman一致性分析显示：研究者之内的一致性：两个不同时段测量的平均差 ± 2SD (标准差)：（0.15± 5.91）ml，P=0.730；研究者之间的一致性：两个不同测量者的平均差 ± 2SD： （0.65±8.67）ml，P=0.586；差异均无统计学意义（P ＞ 0.05）。

3 讨论

该研究中，在偏心性组，与PISA法计算得到的二尖瓣反流体积相比，GI3DQ法通过手动勾画反流束轮廓直接测量二尖瓣反流体积存在轻微低估，这可能与下述原因有关。GI3DQ法测量二尖瓣反流体积时，将二尖瓣反流束从起点到终点分为15个等厚度的平行薄切片平面；在每一薄切片平面，通过手动勾画二尖瓣反流束轮廓边缘得到该切面亚容积，而这个亚容积的大小非常依赖于该切面的二尖瓣反流束横截面积。软件通过叠加15个等厚度的二尖瓣反流束切片亚容积得到二尖瓣反流束体积。因此，GI3DQ法测量二尖瓣反流体积非常依赖于每个切片平面的二尖瓣反流束横截面积。基于GI3DQ法测量二尖瓣反流束体积的原理，血流动力学因素可以影响该方法对二尖瓣反流体积的测量。中心性二尖瓣反流,反流束冲向左心房中心，由于周边无遮挡，可以充分展开；因此反流束看起来往往较大；而对于偏心性二尖瓣反流,由于反流血流从一开始就粘附在二尖瓣叶或左心房壁上，因此，对于和中心性二尖瓣反流同等的反流束体积，其反流束看起来往往较小[7]。在偏心性组，二尖瓣反流束紧紧粘附于二尖瓣叶和或左心房壁上，由于Coanda效应，造成彩色多普勒血流信号的混叠和编码的反转，因而在二尖瓣反流束切片平面上，不但造成反流束边缘轮廓较难辨别；而且造成切片平面较小的反流束横截面积，这些会造成对每一切片平面反流束亚容积的低估[8]，从而最终造成GI3DQ法直接测量二尖瓣反流体积较真实体积存在低估。其他造成低估的原因可能包括大量二尖瓣反流时，反流束抵达左心房后壁发生折返，这种情况不但造成反流多普勒信号的脱失，还会造成多普勒信号的混叠，从而造成对切面平面二尖瓣反流束边缘轮廓的识别困难[9]。另外，由于GI3DQ法测量二尖瓣反流体积依赖于反流束的大小，因而仪器设置如：血流增益和尼奎斯特极限可以通过影响反流束的大小而影响GI3DQ法对二尖瓣反流体积的测量[4]；但在该研究中，为了避免仪器设置对二尖瓣反流体积造成任何的高估或低估，依据指南及最近的文献报道，将尼奎斯特极限设定为40～60 cm/s，彩色增益调整为刚好在无运动区消除随机的彩色斑点，彩色帧频调整为大于等于10帧[4,6]。对于中心性二尖瓣反流，与PISA法相比，GI3DQ法测量二尖瓣反流体积存在轻微高估，这可能与反流束冲向左心房中心，由于周边无遮挡，可以充分展开有关。造成GI3DQ法与PISA法差异的其它原因可能还有：第一，即目前实时三维彩色多普勒技术的局限性：三维彩色多普勒显像帧频较低，以及触发的采集模式可能产生时间上的伪差等，均可能造成血流信号的部分丢失从而引起低估。第二，GI3DQ是将二尖瓣反流束从起点到终点划分为一系列等间距的薄切片，反流束的体积是由所有二尖瓣反流束薄切片的体积相加得出，理论上，薄切片的数目取得越多，所计算的总体积约接近于真实的反流束体积。

PISA法是利用彩色多普勒混叠显像对血流进行定量评估的，其假设等速度表面是一半球形，因此PISA法存在一些局限性[10]，而且其评估二尖瓣反流体积存在多步骤的运算；GI3DQ法直接测量二尖瓣反流体积相对简单，快捷。该研究结果证实，尽管与PISA法相比，GI3DQ法在偏心性二尖瓣反流组存在轻微低估，在中心性二尖瓣反流组存在轻微高估，但差异无统计学意义；而且在中心性二尖瓣反流组，GI3DQ法和PISA法的测量结果差异更小（平均高估0.53 ml）。

该研究具有一定的局限性：第一，目前临床评估二尖瓣反流体积时，没有一个公认的“金标准”可供使用，所有的研究只是不同方法学之间的互相比较；该研究以PISA法计算得到的二尖瓣反流体积作为参考标准；PISA法的准确性已被一系列研究所证实，并且为指南首选的推荐方法。第二，该研究没有涉及不同的仪器设置对GI3DQ法直接测量二尖瓣反流束体积的影响。最后，GI3DQ法的测量结果对临床上二尖瓣反流患者的预后价值和指导意义，需要长期的随访数据去探索。

结论：在该研究人群，与PISA法相比，在中心性及偏心性二尖瓣反流组，GI3DQ法评估二尖瓣反流体积是可行且准确的，尤其是中心性二尖瓣反流组。

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Comparative Study on Mitral Regurgitation Volume Between General Imaging 3-Dimensional Quantification Method and Proximal Isovelocity Surface Area Method

WANG Wu-gang, LIN Qiong-wen, WU Wei-chun, JIANG Yong,WANG Hao.

Department of Echocardiography, Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital, CAMS and PUMC, Beijing (100037), China

WANG Hao, Email: fwanghao@sina.cn

Objective: To explore the feasibility and accuracy of mitral regurgitation volume (MRvol) for quantifying MR jet volume with general imaging 3-dimensional quantif i cation (GI3DQ) method.Methods: A total of 93 MR patients were enrolled for 2 groups, Central MR group, n=41 and Eccentric MR group, n=52. MRvol was directly assessed by GI3DQ method, the effective regurgitation orif i ce area (EROA) was measured by proximal isovelocity surface area (PISA) method, then multiplied by the mitral regurgitation time-velocity integral (MRVTI), and the result was used as the reference standard of MRvol.Results: In both Eccentric MR group and Central MR group, the MRvol assessed by PISA method and GI3DQ method had the correlation of r=0.78 and r=0.94, while the coherence had no statistic difference.Conclusion: Compared with PISA method, GI3DQ method was accurate and feasible for quantifying the MRvol in patients with either central MR or eccentric MR.

General imaging 3-dimensional quantif i cation; Mitral regurgitation; Proximal isovelocity surface area (Chinese Circulation Journal, 2014,29:35.)

2013-07-30)

（编辑：常文静）

国家自然科学基金面上项目（81071161）

100037 北京市，北京协和医学院 中国医学科学院 阜外心血管病医院 超声诊断中心

王吴刚 住院医师 博士研究生 主要研究方向为二尖瓣反流 Email:wug1983@sina.com 通讯作者：王浩 Email:fwanghao@sina.cn

R54

A

1000-3614（2014）01-0035-05

10.3969/j.issn.1000-3614.2014.01.010

方法：入选93例二尖瓣反流患者，分两组：偏心性二尖瓣反流52例为偏心性组；中心性二尖瓣反流41例为中心性组。GI3DQ法直接测量二尖瓣反流体积；近端血流等速面（PISA）法计算有效反流口面积（EROA），然后乘以二尖瓣反流速度时间积分（MR-VTI）得出的二尖瓣反流体积作为参考标准。

结果：偏心性与中心性组PISA法计算二尖瓣反流体积与GI3DQ测量二尖瓣反流体积相关性分别为：r=0.78，r=0.94；一致性分析未见两种方法差异有统计学意义。

结论：与PISA法相比，在中心性及偏心性二尖瓣反流中，GI3DQ法评估二尖瓣反流体积是可行且准确的。