三维斑点追踪成像评价甲状腺功能亢进患者左心室收缩功能改变的应用价值

付定虎 田新桥 王珍 吴朝明 潘优津 吕夕明 詹坤高

三维斑点追踪成像评价甲状腺功能亢进患者左心室收缩功能改变的应用价值

付定虎 田新桥 王珍 吴朝明 潘优津 吕夕明 詹坤高

目的 探讨三维斑点追踪成像（3D-STI）技术在评价甲状腺功能亢进(甲亢)患者左心室整体收缩功能中的应用价值。方法 选择50例甲状腺功能亢进患者与45例健康志愿者，获取心尖四腔心切面动态图像，存储左心室三维全容积动态图像后，运用3D-STI软件进行脱机分析，得到两组收缩期左心室整体纵向峰值应变（GLS）、圆周峰值应变（GCS）、左心室扭转度角度峰值(LV-tw)、左心室扭力（LV-tor）、左心室心底水平旋转角度峰值（Prot-B）、左心室心尖水平旋转角度峰值（Prot-A）及左心室射血分数（LVEF）等，比较两组三维应变（3DS）指标之间的差异。结果 与正常对照组比较，甲亢组的左心室收缩功能增强，GLS、GCS分别为（-20.47±3.08）%vs.（-18.52±4.77）%、（-28.98±3.00）%vs.（-25.88±2.12）%，两组差异均有统计学意义（均P＜0.05）；甲亢组LV-tw、LV-tor、LVProt-A、LVProt-B均较正常对照组略有增加，但差异均无统计学意义（均P＞0.05）。结论 3D-STI可无创、敏感检测甲亢患者左心室三维应变，为临床客观评估甲亢左心室收缩功能提供一种新方法。

甲状腺功能亢进 应变 左心室功能 三维斑点追踪成像

甲状腺功能亢进（甲亢）是内分泌系统的常见病。近年我国一组流行病学调查表明，甲亢的总发病率为1.2%，女性多于男性[1]。甲亢与心血管疾病密切相关，随着甲亢发病率的升高，因甲亢引起的心脏结构和功能改变在临床工作中日益受到重视。尽管近年来组织多普勒应变及其衍生的应变率成像技术已广泛用于评估左心功能，但因其固有的角度依赖性而不能准确反映心肌形变。二维斑点追踪成像（2D-STI）技术逐帧追踪心动周期中左心室心肌运动的声学斑点，无角度依赖性，但其依赖于二维灰阶图像，有时声学斑点存在“出平面”运动而不能被追踪，难以准确反映心脏复杂的三维运动。新近出现的三维斑点追踪成像（3D-STI）解决了上述局限性，且目前临床研究已证实了该技术简单可行且重复性高，是一个潜在的定量分析心肌形变的工具[2]。本研究应用3D-STI定量分析初发甲亢患者左心室整体纵向、圆周应变及心肌旋转、扭转运动的变化，与正常健康组进行比较，初步评价甲亢患者左心室收缩功能改变，现报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象 选择2013年12月至2014年5月温州医科大学附属第二医院内分泌科初次经临床诊断的甲亢患者50例作为研究对象（甲亢组），其中男15例，女35例，年龄17～53（35.6±11.4）岁。所有患者符合2008年中华医学会内分泌学分会甲亢诊断标准条件：（1）出现临床甲亢症状和体征，各心腔未见扩大；（2）实验室标准：TSH＜0.5μU/ml（正常值0.5～10μU/ml），FT3＞9.15pmol/ L（正常值3.19～9.15pmol/L）和（或）FT4＞25.47pmol/L（正常值9.11～25.47pmol/L）；另除外先天性心脏病、瓣膜性心脏病、糖尿病、贫血、结缔组织疾病、营养不良者、有严重的肝肾功能损害者，有酗酒和毒物接触史者，服用减肥药、避孕药、化疗药者。选择同期体检中心健康志愿者45例作为正常对照组，其中男15例，女30例，年龄19～52（35.3±7.7）岁。均经病史、体检、生化、心电图和常规超声心动图等检查排除器质性心脏病。两组除心率差异有统计学意义（P＜0.05）外，年龄、BMI、收缩压及舒张压差异均无统计学意义（均P＞0.05），详见表1。所有受试者均于检查前告知检查方法、目的及签署知情同意书。

表1 两组基本资料比较

1.2 方法

1.2.1 超声心动图常规参数采集 使用荷兰Philips iE33彩色多普勒超声诊断仪，配备二维探头S5-1，频率1～5MHz，三维探头X5-1，频率1.9～3.8MHz，外置三维定量分析软件（4D LV-Analysis 3.0，TomTec Imaging SySTIms，Munich，Germany），使用二维S5-1探头于胸骨旁左心室长轴观舒张期测量室间隔厚度（IVST）、左心室后壁厚度（LVPW）、左心室收缩末期内径（LVESd）、左心室舒张末期内径（LVEDd），左心室短轴缩短率（LVFS），心尖四腔心切面测二尖瓣口血流频谱舒张早期峰速（E峰）和舒张晚期峰速（A峰），并利用改良双平面Simpson法测量左心室射血分数（LVEF）。

1.2.2 3D-STI相关应变参数采集 上述常规参数采集完毕后，切换至三维探头X5-1，取心尖四腔心切面观，调整Loop至1，嘱患者屏气获得清晰二维图像，心电图稳定时，启动全容积（Full-volume）模式，于受检者呼气末屏气时采集连续4个连续稳定心动周期的动态原始数据集（帧频20～30帧/s，Beats调制4），该数据集由60°×60°的宽角“金字塔”式实时全容积图像组成，将所有图像拷贝至DVD光盘中。将储存的图像于IMAGE ARENA4.0工作站进行分析，用德国Tom-Tec4D LVAnalysis 3.0软件进行3D-STI分析。导入容积实时声像图，从原始图像中挑出一帧左心室壁心内、外膜较清晰的图像，点击“4D LV-Analysis”，以心电图P波顶点为舒张末期、T波终末为收缩末期定位二尖瓣中点及左心室心尖，程序自动勾画出舒张末期及收缩末期左心室内膜曲线，手动调节感兴趣区，保证回声斑点处于描记曲线外，以完整追踪心肌斑点运动，此时运行程序，软件自动计算出左心室整体纵向收缩期峰值应变（GLS），左心室整体环向收缩期峰值应变（GCS），左心室整体扭转度角度峰值（LV-tw）、左心室扭力（LV-tor）、左心室心底水平旋转角度峰值（Prot-B）、左心室心尖水平旋转角度峰值（Prot-A）、LVEF等参数，且描绘出部分相应曲线图。

1.2.3 重复性检验 从所获得的全容积图像中随机选择5例对照者和5例甲亢患者的图像，由两位熟练掌握上述三维斑点追踪分析软件的医师独自脱机测量以上指标，两者间差异反映检测者间的误差，然后由其中1位于2周后重复测量上述指标，两次测量结果的差异反映检测者的误差。

1.3 统计学处理 采用SPSS 19.0统计软件，计量资料以表示，两组比较采用两独立样本t检验，计数资料组间比较采用χ2检验。

2 结果

2.1 两组常规超声心动图参数比较 见表2。

由表2可见，与正常对照组比较，甲亢组LVESd、LVEDd减小（均P＜0.05），LVEF、LVFS均大于对照组（均P＜0.05）；甲亢组二尖瓣口舒张早期血流速度（E峰）及舒张晚期血流速度（A峰）均高于正常对照组（P＜0.05或0.01）。

表2 两组常规超声心动图参数比较

2.2 两组3D-STI应变参数比较 见表3。

表3 两组3D-STI应变参数比较

由表3可见，与正常对照组比较，甲亢组心率、GLS、GCS、LVEF均有增加（P＜0.05或0.01）；而LV-tw、LV-tor，LV-ProtB、LV-ProtA具有增加趋势，但差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

3 讨论

心脏是甲状腺激素的主要靶器官之一，过量的甲状腺激素可直接或间接作用于心脏，通过高动力循环引起心脏结构与功能的改变，其主要表现为心律失常、心脏扩大以及心力衰竭甚至心脏猝死，临床上称之为甲亢性心脏病。国外学者通过研究发现由初期甲亢导致的心脏功能损害可随着甲状腺功能的恢复而改善，故早期检出心功能异常可及早进行干预，预防甲亢性心脏病的发生[3]。

由于左心室壁心肌的特殊螺旋状排列，左心室心肌机械活动时导致心脏的运动表现为径向、纵向、环向运动3种方式，心内膜下的右手螺旋心肌及心外膜下的左手螺旋心肌主要产生纵向的收缩功能，中层的环形走行心肌主要决定心脏短轴方向的环形运动。心脏的扭转运动与左心室收缩功能关系密切[4]。左心室整体扭转角度为心室心尖及心底部旋转角度差值，左心室扭力=左心室整体扭转角度/舒张末期左心室长轴长度（°/cm）。本研究通过应用3D-STI技术对50例初发甲亢患者左心室功能研究发现，甲亢患者左心室GLS、GCS较正常对照组均增加。分析其原因，本研究纳入的患者均为初发甲亢，年龄较轻，病程较短，左心室心肌在短期内甲状腺激素的直接或间接作用下，心肌的肌纤维蛋白与肌凝蛋白的浓度增高，促使轻度心肌肥大，同时兴奋腺苷酸环化酶，使环磷酸腺苷增加，心率增快，产生正性肌力作用，表现为高血流动力学，在这种快速血流影响下，位于左心室心内膜下的心肌受应力最大，心肌长轴方向收缩期位移下降较早，中层次之，而心内膜下心肌主要为纵向心肌，中层为环形心肌，故左心室GLS、GCS增加。同时甲亢患者LV-tw、LV-tor、LV-ProtB、LV-ProtA增高，可能是受左心室旋转解剖位置的影响。研究认为心搏量大小影响主动脉根部活动幅度[5]，甲亢患者心搏量增加[6]，致主动脉根部运动幅度增加，而左心室心肌纤维为起于主动脉根部、止于肺动脉根部的一带状结构，受主动脉根部运动影响，故甲亢患者LV-ProtB增加。LV-ProtA的增高可能是由于心尖在扭转中其主要作用所致[7]。同时依据左心室扭转角度计算方法，LV-ProtB、LV-ProtA两者绝对值相加所得左心室扭转角度也增加。虽然绝大多数甲亢患者左心室收缩功能增强，但其中约6%的甲亢患者出现左心室收缩功能障碍[8]，本研究中未发现左心室收缩功能障碍的证据，可能的原因是本实验的研究对象均为初发甲亢，病程相对较短，年纪轻，且排除了心律失常患者等原因。

3D-STI可在三维立体空间内研究左室心肌整体应变、旋转及扭转运动，从机械力学角度敏感地反映左心室收缩功能的改变。3D-STI通过测量初发甲亢患者左心室三维应变，客观评价甲亢患者左心室收缩功能，为临床评估甲亢左心室收缩功能提供一种新方法。3DSTI的局限性在于甲亢患者心率较快检查时容易遗漏心肌快速活动信号，目前仍需将图像储存后脱机分析，尚不能达到在机实时分析。

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Assessment of left ventricular systolic function in patients with hyperthyroidism by three-dimensional speckle tracking imaging

FU Dinghu,TIAN Xinqiao，WANG Zhen,et al.
Department of Ultrasonography,the Second Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University，Wenzhou 325027，China

【 Abstract】 Objective To assess left ventricular global systolic function in patients with hyperthyroidism by three-dimensional speckle tracking imaging(3D-STI)echocardiography. Methods Fifty patients with hyperthyroidism and 45 healthy volunteers(control)were studied.The dynamic image of the four-chamber view,three-dimensional imagines of left ventricular were obtained for all individuals,and TomTec 4D LV analysis software was used to calculate the three-dimensional strain(3DS).The 3DS were measured in all subjects and compared between two groups. Results The LVGLS and LVGCS values in hyperthyroidism group were significantly higher than those in control group[(-20.47±3.08)%vs.(-18.52±4.77)%and(-28.98±3.00)% vs.(-25.88±2.12)%,both P＜0.05];while there were no significant differences in LV-tw,LV-tor,LVProt-A and LVProt-B between two groups. Conclusion Three-dimensional speckle tracking echocardiography can assess alteration of myocardial global systolic function by measuring 3D-strain in patients with hyperthyroidism.

Hyperthyroidism Strain Left ventricular function Three-dimensional speckle tracking

2015-01-30）

（本文编辑：马雯娜）

325027 温州，温州医科大学附属第二医院超声科（付定虎、王珍、吕夕明、詹坤高），内分泌科（吴朝明、潘优津）；河南省人民医院超声科（田新桥）

田新桥，E-mail：tianxq2005@163.com