单心动周期实时三维超声心动图测量健康成人左心室球形指数

张静璇,张全斌,高瑞峰,郭丽丽,张园园,蔚俊丽,李 萌

单心动周期实时三维超声心动图测量健康成人左心室球形指数

张静璇1,张全斌2,高瑞峰2,郭丽丽1,张园园2,蔚俊丽2,李 萌2

目的应用单心动周期实时三维超声心动图(sRT-3DE)探讨健康成人左心室球形指数(LVSI)及其变化规律。方法使用sRT-3DE检查291例研究对象,所测LVSI与左心室容积进行相关性分析;探讨其在性别和不同年龄的差异性,并与二维超声心动图(2DE)所测LVSI相比较。结果健康成人sRT-3DE所测LVSI分别为舒张末(43.05±6.47)%和收缩末(35.90±7.70)%,其与左心室容积之间有相关性;sRT-3DE所测LVSI优于2DE;不同年龄、性别之间健康成人LVSI差异无统计学意义(P>0.05)。结论初步建立健康成人三维超声LVSI参考值范围,舒张末LVSI不受年龄和性别的影响,其方法学优于2DE,为进一步深入研究和临床推广应用提供了依据。

球形指数;左心室;健康成人;单心动周期实时三维超声

大量研究表明,高血压、心肌梗死及扩张型心肌病等患者发生心室重构,左心室形态由类椭圆形向球形演变[1-5]。既往二维超声心动图(two-dimensional echocardiography,2DE)采用左心室长轴与短轴之比[6]测量球形指数评价左心室重构,具有一定的局限性,且多是对患病人群的研究。三维超声显像以容积与体积之比来表达左心室重构程度的球形指数[7],现已受到临床的高度关注。实时三维超声心动图是近年来发展起来的超声心动图成像技术,它不依赖几何形态的假设,可准确评估左心室容积,并计算左心室球形指数(left ventricular spherical index,LVSI)[8,9]。本研究采用单心动周期实时三维超声心动图(singlebeat real-time three-dimensional echocardiography,sRT-3DE)分析不同年龄、性别健康成人LVSI,目的是初步建立健康成人LVSI的参考范围,并探讨健康成人LVSI的变化规律,为临床心血管疾病的诊疗提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2013年1月—2013年10月山西医科大学附属太钢总医院体检的健康成人313名。其中291名完成sRT-3DE检查,男137例,女154例;年龄18岁～80岁(48.7岁±13.2岁)。将研究对象分为男女两组,按年龄分为6组:<30岁(男22例,女14例)、30岁～39岁(男11例,女14例)、40岁～49岁(男34例,女48例)、50岁～59岁(男43例,女53例)、60岁～69岁(男20例,女17例)及≥70岁(男7例,女8例)。入选标准:①无心血管及肺部疾病病史;②实验室检查、心电图、X线胸片及常规超声心动图检查无异常;③经胸超声心动图检查左心室心内膜缘清晰可辨,18 kg/m2

1.2 仪器与方法 使用SIEMENS ACUSON SC2000超声诊断仪,配置4V1c探头(频率1 MHz～4 MHz)及4Z1c探头(1.75 MHz～4.25 MHz),仪器配有LVA自动分析软件。受检者取左侧卧位,同步记录心电图,先后行常规2DE及sRT-3DE检查,调整图像对比度、帧频、深度和扇角大小用足够的帧频率使左室边界清晰可见。注意避免心尖图像压缩,并在采集图像时嘱患者屏气,以减小呼吸带来的位移。待图像显示清晰时获取图像并储存,使用SC2000WP工作站在机分析左心室功能。打开有“4D”标志的图像,启动左室分析程序,软件根据预先设置自动识别收缩末期和舒张末期容积图像,并分别于上述图像沿心内膜自动识别,可手动调整内膜识别标记。系统自动计算下列参数:左室舒张末期容积(LVEDV)、左室收缩末期容积(LVESV)、左室射血分数(LVEF)、左室每搏量(LVSV)、收缩末球形指数(ESSI)和舒张末球形指数(EDSI)。

随机抽取100例样本进行2DE和sRT-3DE对照分析。2DE在二维模式下将探头置于心尖部,在标准四腔心切面测量左心室舒张末和收缩末长径(long diameter,LD)和短径(short diameter,SD);按照文献[6]的方法测定二维球形指数(SI2DE),计算舒张末和收缩末LVSI,公式SI2DE=D/L;为了方便统计,本研究采用SIi=1/SI2DE作为二维结果,与三维超声自动测得的LVSI做相关性分析。

1.3 统计学处理 采用SPSS17.0软件进行数据分析,计量资料用均数±标准差(x±s)表示,按性别分组者采用两独立样本t检验,按年龄分组采用单因素方差分析,相关性分析应用Pearson相关,以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

313例研究对象中22例(7%)因图像质量差而被剔除,余291例(93%)完成了sRT-3DE对左心室容积、射血分数、每搏量和LVSI的分析。

2.1 健康成人的临床特征与LVSI正常值范围(见表1)

表1 健康成人临床特征与超声心动图参数比较(±s)

表1 健康成人临床特征与超声心动图参数比较(±s)

项目总体(n=291)男性(n=137)女性(n=154)P年龄(岁)48.72±13.1948.35±14.3748.93±11.830.708身高(cm)164.99±7.94 170.69±6.40 159.90±5.27 <0.001体重(kg)64.26±11.5970.58±10.6858.59±9.22 <0.001 BMI(kg/m2)1.70±0.181.81±0.161.60±0.14<0.001 BSA(m2)23.49±3.19 24.18±3.11 22.88±3.14<0.001 SBP(mmHg)121.53±6.33124.33±6.29 118.91±9.79 <0.001 DBP(mmHg)78.81±6.1181.00±4.4176.80±6.64<0.001 LVEDV(mL)88.43±23.0995.75±25.5681.87±18.37<0.001 LVEDV/BSA(mL/m2)52.05±12.1952.81±13.1851.36±11.220.310 LVESV(mL)36.16±10.0439.16±11.3533.47±7.81<0.001 LVESV/BSA(mL/m2)21.27±5.3021.59±5.8620.99±4.730.335 LVSV(mL)52.27±13.5756.59±14.9048.40±10.93<0.001 LVSV/BSA(mL/m2)30.77±7.2231.22±7.7330.37±6.720.314 LVEF(%)59.17±2.6259.21±3.1059.13±2.120.783 ESSI(%)35.90±7.7037.27±9.2031.68±5.810.004 EDSI(%)43.05±6.4743.74±7.6342.43±5.150.085注:BMI为体重指数;BSA为体表面积;SBP为收缩压;DBP为舒张压。

2.2 健康成人LVSI与左心室容积有相关性(见表2、表3)

表2 实时三维测量舒张末LVSI与左心室容积的相关性分析

表3 实时三维测量收缩末左室球形指数与左室容积的相关性分析

2.3 sRT-3DE与2DE测量LVSI的比较(见表4)

表4 二维和三维测量左心室参数的比较(±s)%

表4 二维和三维测量左心室参数的比较(±s)%

超声心动图EDSIESSI 3DE42.48±6.0534.67±7.59 2DE48.79±8.0637.84±10.58 P <0.0010.003

2.4 实时三维测量左室参数与性别和年龄的相关性分析(见表5)

表5 实时三维测量左室参数与性别和年龄的相关性分析

3 讨 论

心室重构是机体在一系列潜在或异常血流动力学变化、代谢及炎症等刺激下引起的基因表达、细胞学、分子学和细胞间质的改变,其可造成心脏形状、大小和功能的变化。文献报道心室重构越严重,预后越差,最终导致心力衰竭及死亡[1012]。目前评测心室重构的主要手段仍是超声心动图检查[13]。超声心动图对左心室重构中左心室容积和质量的评价已有大量报道[13,1417],但对左心室形状的评价技术和指标仍较为少见。本研究应用sRT-3DE测量不同性别和各年龄组健康成人LVSI,结果分析如下。

3.1 健康成人LVSI正常参考值范围 本研究所测舒张末LVSI为总体(43.05±6.47)%,男性(43.74± 7.63)%,女性(42.43±5.15)%,收缩末LVSI为总体(35.90±7.70)%,男性(37.27±9.20)%,女性(31.68± 5.81)%。舒张末LVSI和收缩末LVSI比较差异有统计学意义(P<0.05),这是由于舒张末左心室形状趋向于半球形,而收缩末类似于三角形所致。本研究舒张末LVSI高于Muraru等[9]研究的226例白种健康人的舒张末LVSI总体(35±7)%,男性(35±7)%,女性(34±7)%,这可能与方法学差异或研究人群的种族差异有关。

3.2 健康成人LVSI与左心室容积的相关性 健康成人总体上、不同性别、舒张期和收缩期LVSI均与相应的左心室容积或标化后左心室容积均有相关性,表明LVSI可能是评价左心室重构的又一指标。

3.3 sRT-3DE与2DE测量LVSI的比较sRT-3 DE与2DE测量的LVSI相比差异有统计学意义(P<0.05)。这是由于2DE易受成像平面定位因素的影响测值而存在一定误差,且对球形指数的计算仅限于单平面,故不能准确反映左心室的整体形态改变。sRT-3DE不依赖几何假设,并克服了2DE采集数据过程中心尖图像易缩略的不足,测得的左心室容积与MRI有很高的相关性和一致性[8,18,19],表明sRT-3DE测得的LVSI有很高的准确性。本研究证实sRT-3DE可直观显示左心室形态和测量LVSI,尤其是采用单心动周期的实时三维成像弥补了以往实时三维超声心动图由4个～6个子容积拼接而成的缺点,可适用于心率不齐或难以屏气的患者[20,21],为临床评价左心室几何形态学变化提供了一种有前景的新方法。

3.4 不同性别、各年龄组LVSI的差异性 舒张末男女之间LVSI差异无统计学意义(P>0.05),但收缩末LVSI差异有统计学意义(P<0.05),这可能是男女性别之间收缩末的容积差异性所致[13]。以往文献报道,不同年龄组之间的左心室容积差异有统计学意义,随着年龄的增大,左心室容积越来越小[14]。本研究显示不同年龄组LVSI差异无统计学意义(P>0.05)。这是因为LVSI是一个比值,虽然左心室容积随着年龄增大而变小,但是球形的体积也在发生相应的变化。此外,不同性别舒张末LVSI以及各年龄组LVSI差异均无统计学意义(P<0.05),这是否与心肌的构成和分布有关,有待进一步研究。

近年来临床上MRI方法已成为测量左心室容积的“金标准”[22],但是MRI临床应用有其局限性,诸如有心律失常、急危重症、幽闭症或安装有金属植入物者受到检查的限制等,此外,MRI操作复杂,耗时以及价格昂贵不利于重复检查,也限制了其临床推广应用。而sRT-3DE不依赖几何假设,评价容积和球形指数操作方法相对简便、准确,尤其是其可移动性可适用于床旁或随诊检查。

3.4 研究的局限性及展望 22例(7%)研究对象因声窗不佳和图像质量较差,内膜不清晰,未完成三维数据的采集。在sRT-3DE收集的291例研究对象中,200例(68%)直接进行数据处理分析,91例(32%)因局部内膜显示欠清晰,由操作者手动微调后完成数据分析处理,这表明现有的sRT-3DE技术在临床应用中还存在一定的局限性。有关sRT-3DE测量LVSI的准确性还有待进一步研究。初步建立了健康成人sRT-3DE LVSI正常参考值范围,舒张末LVSI不受年龄和性别的影响,sRT-3DE测量的方法学优于2DE,随着超声技术的不断改进和完善,sRT-3DE测量的LVSI有望成为未来评价左心室重构的重要指标。

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R540.4R256.2

:doi:10.3969/j.issn.1672-1349.2015.02.043

:1672-1349(2015)02-0247-03

2014-01-08)

(本文编辑郭怀印)

1.山西医科大学医学影像学系在读硕士(太原030001);2.山西医科大学附属太钢总医院

张全斌,E-mail:tgzyyzqb@sohu.com