三维斑点追踪成像技术评价左心室心肌致密化不全患者左心室收缩功能

吕慧娜，任卫东，孙　璐，毕文静，乔　伟，肖杨杰

（中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳　110004）

三维斑点追踪成像技术评价左心室心肌致密化不全患者左心室收缩功能

吕慧娜，任卫东，孙璐，毕文静，乔伟，肖杨杰

（中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳110004）

目的：应用超声三维斑点追踪成像技术（3D-STE）评价左心室心肌致密化不全（LVNC）患者左心室整体及局部心肌收缩功能。方法：对31例LVNC患者（LVNC组）及31名健康志愿者（对照组）行超声检查，采集三维全容积图像并分析，测量常规超声心动图指标与左心室整体及各节段面积应变（GAS/AS）、纵向应变（GLS/LS）、径向应变（GRS/RS）、圆周应变（GCS/CS），并进行组间及组内比较。采用Pearson相关分析检验GAS与各指标间相关性。结果：①与对照组相比较，LVNC组左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心室舒张末期容积（EDV）、左心室收缩末期容积（ESV）、左心室球形指数（SPI）值均增加，舒张末期室间隔厚度（IVSd）、舒张末期左心室厚壁厚度（LVPWD）、射血分数（EF）值均减低（P均＜0.01）。②与对照组相比较，LVNC组左心室GAS、GLS、GRS、GCS均减低（P均＜0.01）。③LVNC组非致密节段心肌（心尖及乳头肌水平）较同一水平致密节段心肌AS、LS、RS、CS均减低（P均＜0.05）。④LVNC患者GAS与EF呈正相关，与EDV、ESV、SPI呈负相关。结论：LVNC患者左心室整体及局部心肌收缩功能减低，且以非致密节段心肌收缩功能减低更为明显，应用超声3D-STE可对LVNC患者左心室局部心肌功能进行定量评价。

心肌疾病；心室功能，左；超声心动描记术，三维

左心室心肌致密化不全（LVNC）是胚胎发育过程中心肌致密化过程停滞而引起的一种少见的先天性心肌疾病，1984年该病首次被报道，其主要特征是心室内异常粗大的肌小梁和与左心室腔相通的小梁间丰富的隐窝［1］。LVNC临床主要表现为心力衰竭、心律失常和血栓形成［2-3］。超声三维斑点追踪成像技术（3D-STE）是近年来新发展的超声技术，是在二维斑点追踪成像技术（2D-STE）的基础上发展而来的。本研究旨在应用3D-STE评价LVNC患者左心室心肌收缩功能。LVNC患者左心室多为部分节段受累，在整体收缩功能减低的情况下，观察非致密节段心肌与致密节段心肌收缩功能的差异，对临床早期诊断和治疗LVNC具有重要意义。

1　资料与方法

1.1一般资料

收集2013年6月—2014年6月我院门诊或住院诊断为LVNC患者35例，采用31例（4例患者心尖部图像采集不理想而不予采用），男18例，女13例，年龄5～63岁，平均（34.3±17.7）岁。所有患者均符合以下标准：符合Jenni等［4］提出的超声心动图诊断标准，①左心室壁心肌分为两层，外层明显变薄的致密心肌（C）和内层明显增厚的非致密心肌（NC），非致密心肌可见异常粗大的肌小梁和丰富的隐窝；②收缩末期NC/C≥2；③彩色多普勒可探及心腔内低速血流信号与隐窝相连通；④不合并其他心脏畸形。所有患者排除高血压、冠心病、糖尿病及心律失常。另选取年龄、性别相匹配的健康志愿者31名作为对照组，男17例，女14例，年龄6～67岁，平均（33.9±17.6）岁，并排除高血压、冠心病等器质性心脏疾病。所有受检者均知情同意。

1.2仪器与方法

采用GE vivid E9彩色多普勒超声诊断仪，M5S-D探头，频率2.0～5.0 MHz，4V-D探头，频率1.7～3.5 MHz。嘱受检者左侧卧位，平静呼吸，连接同步导联心电图，采用M5S-D探头采集二维图像，常规测量左心室舒张末期内径（LVEDD）、舒张末期室间隔厚度 （IVSd）及舒张末期左心室后壁厚度（LVPWD）。采用4V-D探头，适当调节扇角及深度至清晰显示完整的心尖四腔、三腔、两腔心切面。嘱受检者于呼气末屏住呼吸，进入4D模式，采集由6个心动周期组成的三维全容积图像，存储于光盘，供脱机使用。

将存储图像导入Echo Pac PC工作站，采用4D Auto LVQ模式，于舒张末期及收缩末期各手动取一个二尖瓣闭合点及一个心尖点，软件将会自动描记出左心室心内膜和心外膜的界限，手动调节，使描记的心内膜、心外膜界限更加准确，可自动得出左心室舒张末期容积（EDV）、左心室收缩末期容积（ESV）、射血分数（EF）及左心室球形指数（SPI），启动分析程序，系统将自动得出左心室心肌整体面积应变（GAS）、左心室整体纵向应变（GLS）、左心室整体径向应变（GRS）以及左心室整体圆周应变（GCS），并对每一节段的心肌进行斑点追踪，得出左心室心肌各节段应变曲线（图1）。

图1　左心室GAS图，曲线图模式：黄实线为17条节段面积应变-时间曲线，白虚线为左心室整体面积应变-时间曲线。牛眼图模式：显示瞬时左心室各节段面积应变值。图1a为对照组患者左心室GAS图；图1b为LVNC患者左心室GAS图。Figure 1.　Strain curve：yellow lines refer to regional area strain；white dotted line is global area strain of the left ventricle.Color-coded 17-segment bull's eye plot represents the momentary area strain.Figure 1a：Normal GAS of the left ventricule.Figure 1b：GAS of the left ventricle with LVNC.

1.3重复性检验

从病例组与对照组中各随机抽取10人，由2名操作人重复分析图像（GAS），行检查者间重复性检验；再从病例组与对照组中各随机抽取10人，由同一名操作人间隔1月后再次分析图像，进行检查者内重复性检验。

1.4统计分析

采用SPSS 17.0统计软件，计量资料以均数±标准差（±s）表示，两组间比较采用两独立样本t检验。采用Pearson相关分析检验GAS与各指标间相关性，由于GAS中负号代表方向，故在相关性分析中带入绝对值。采用Bland-Altman分析检验检查者内和检查者间重复性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1组间超声测值比较

与对照组相比较，LVNC组LVEDD、EDV、ESV、SPI值均增加，IVSd、LVPWD、EF值均减低 （P均＜0.01），见表1。LVNC组左心室GAS、GLS、GRS、GCS均减低（P均＜0.01），见表2。

2.2LVNC组非致密节段与致密节段比较

LVNC组31例患者心尖水平全部受累 （115个非致密节段），10例患者的二尖瓣水平受累（14个非致密节段），18例患者的乳头肌水平受累（60个非致密节段）。

表1　LVNC组和对照组各超声指标比较（±s）

表1　LVNC组和对照组各超声指标比较（±s）

组别　LVEDD（mm）　IVSd（mm）　LVPWD（mL）　EDV（mL）　ESV（mL）　EF（%）　SPI LVNC组　64.00±16.93　6.47±1.48　6.60±1.71　204.10±112.90　133.57±98.48　38.13±14.93　0.62±0.09对照组　46.00±3.40　8.10±0.84　7.93±0.74　69.10±14.86　26.93±5.64　61.03±2.93　0.37±0.09 t值　5.71　-5.25　-3.91　6.49　5.92　-8.25　11.16 P值　＜0.01　＜0.01　＜0.01　＜0.01　＜0.01　＜0.01　＜0.01

表2　LVNC组和对照组3D-STE整体收缩期应变比较（±s）

表2　LVNC组和对照组3D-STE整体收缩期应变比较（±s）

组别　GAS　GLS　GRS　GCS LVNC组　-14.99±9.46　-9.26±6.23　20.48±1.43　-7.53±4.87对照组　-31.43±3.05　-17.12±2.35　49.42±7.21　-18.28±2.62 t值　-9.21　-6.57　10.04　-10.83 P值　＜0.01　＜0.01　＜0.01　＜0.01

LVNC组非致密节段心肌（心尖及乳头肌水平）较同一水平致密节段心肌面积应变（AS）、纵向应变（LS）、径向应变（RS）、圆周应变（CS）均减低（P均＜0.05），二尖瓣水平非致密节段心肌与同一水平致密节段心肌AS、LS、RS、CS相比差异无统计学意义（P均＞0.05），见表3。

表3　LVNC组左心室各水平节段收缩期应变比较（±s）

表3　LVNC组左心室各水平节段收缩期应变比较（±s）

心尖水平　二尖瓣水平　乳头肌水平AS　LS　RS　CS　AS　LS　RS　CS　AS　LS　RS　CS非致密节段 -11.20±7.40　-6.92±5.02　13.94±10.6　-6.02±4.20　-16.54±9.86　-9.74±6.43　21.99±14.82　-9.28±6.05　-9.27±6.29　-6.24±5.14　11.18±8.57　-4.56±2.74致密节段　-27.91±5.19　-18.87±1.87　33.11±4.90　-12.43±4.35　-18.72±9.12　-10.79±6.16　24.79±13.89　-10.95±5.66　-21.86±11.99　-15.11±8.08　31.58±19.82　-10.22±5.96 t值　8.98　7.07　-5.36　4.27　1.48　1.06　-1.26　1.84　7.64　7.78　-7.63　6.99 P值　＜0.01　＜0.01　＜0.01　＜0.05　＞0.05　＞0.05　＞0.05　＞0.05　＜0.01　＜0.01　＜0.01　＜0.01

2.3GAS与各指标的相关性分析

GAS与EF呈正相关（r=0.87，P＜0.01），与EDV、ESV、SPI呈负相关（r=-0.79、-0.82、-0.64，P均＜0.01），见图2。

2.4重复性检验

Bland-Altman分析图中显示检查者内及检查者间各点均散布在95%的可信区间内，表明收缩期GAS在检查者间及检查者内重复性较好，见图3。

3　讨论

目前，常规超声心动图是临床诊断LVNC的首选方法，但只能评价心脏结构及左心室整体收缩功能，对于左心室局部心肌的功能改变缺乏深入的评价及探讨。近年来发展的2D-STE对于评价LVNC患者左心室整体及局部心肌收缩功能虽具有一定意义，但由于斑点的跨平面效应以及图像分析费时等缺点不易广泛应用。3D-STE通过全容积成像，追踪左心室心肌在三维立体空间任意方向的位移，在很多方面克服了2D-STE的局限性，能够更全面、准确、快捷地评价左心室心肌收缩功能［6-8］。由于心内膜下心肌层主要由纵行肌纤维组成，心内膜下心肌损伤主要反映在纵向方向运动的异常［9］，从而纵向应变具有较高的临床价值，而面积应变是新的超声心动图参数，它是左心室收缩和舒张时的心内膜表面的形变，是纵向应变和圆周应变的复合，因此能够更早、更敏感的评价左心室心肌收缩功能。

本研究中，LVNC组左心室 GAS、GLS、GRS、GCS均明显低于对照组，且差异有统计学意义，表明LVNC组左心室整体心肌收缩功能减低，可能是因为：①LVNC患者的冠状动脉微循环系统异常，一是在非致密化心肌中存在低灌注现象，二是无论心肌是否为非致密化，均存在冠状动脉储备功能障碍，从而使心肌慢性缺血，导致内膜下心肌纤维化以及左心室收缩功能减低［10-11］。②本研究中LVNC组左心室心肌各节段AS、LS、RS、CS均减低，其应变曲线紊乱，离散度增大，达峰时间差异较大，表明LVNC患者的室壁运动存在不同程度的失同步，因而进一步导致了左心室整体心肌收缩功能减低。Jenni等［10］研究发现左心室非致密节段心肌不协调收缩，导致左心室局部心肌收缩功能减低。③本研究中LVNC组SPI明显高于对照组，说明LVNC患者左心室腔进行性扩大，心室发生重构，也是导致左心室收缩功能减低的原因。

本研究中LVNC组非致密节段心肌在心尖及乳头肌水平，较同一水平致密节段心肌的AS、LS、RS、CS均明显减低，且差异有统计学意义。表明LVNC患者左心室非致密节段心肌较致密节段心肌收缩功能减低。这可能与LVNC患者病理形态学有关。有研究表明，非致密节段心肌室壁厚度明显增加，由较多粗大无功能的肌小梁组成，分布不均匀，肌束明显肥大，心内膜下纤维组织变性以及胶原纤维组织明显增生，而致密节段心肌变薄，肌束形态基本正常。正常胚胎发育初期心室肌逐渐致密化，致密化过程是从心外膜到心内膜、基底部到心尖部逐步进行，LVNC的病因和发病机制目前尚不明确，多数人认为是由于胚胎期基因突变，引起病变区心肌致密化过程停滞，因而受累部位多累及左心室心尖部、侧壁或下壁中段，而基底部受累较少［2，4，12］。本研究中LVNC组受累节段心肌分布情况与之相符合，这可能与本研究中LVNC组二尖瓣水平非致密节段心肌与同一水平致密节段心肌AS、LS、RS、CS相比差异无统计学意义有关。另外，也可能与研究中病例数过少有关，待进一步增大样本量研究。

图2　LVNC组左心室GAS与各参数的相关性分析散点图。图2a为左心室GAS与EF的相关性，图2b为左心室GAS与EDV的相关性，图2c为左心室GAS与ESV的相关性，图2d为左心室与SPI的相关性。其中GAS的负号代表方向，故所有相关性分析中GAS取绝对值。Figure 2.　Scatterplot and regression lines of individual values of the GAS and corresponding values of different parameters.Figure 2a：The correlation between GAS and EF.Figure 2b：The correlation between GAS and EDV.Figure 2c：The correlation between GAS and ESV. Figure 2d：The correlation between GAS and SPI.The absolute value of GAS is used in the correlation analysis since negativity only indicated direction.

图3　GAS的重复性分析。图3a为检查者间Bland-Altman分析图，图3b为检查者内Bland-Altman分析图。各点均散布在95%的可信区间内，表明收缩期GAS在检查者间及检查者内重复性较好。Figure 3.　The repeatability data of GAS.Figure 3a：Bland-Altman plots of interobserver difference of GAS.Figure 3b：Intraobserver analysis of GAS.All points distribute in 95%confidence intervals，which indicates a good repeatability.

本研究中GAS与EF呈正相关 （r=0.87），与Kleijn等［13］的研究相一致。应用GAS对心脏功能进行评价与EF相比较具有很好的相关性，说明GAS可以很好地反应左心室收缩功能。GAS与EDV、ESV及SPI均呈负相关 （r=-0.79、-0.82、-0.64），提示当左心室发生重构、容积增加时，即短轴直径增加速度显著超过长轴直径时，左心室心肌收缩功能明显减低。GAS与多参数具有相关性，且具有测量时间短、重复性高等特点，易于临床应用。

本研究的局限性：①3D-STE对图像质量要求高，需清晰地显示心内膜，而LVNC患者的心腔增大，因此可能较难采集完整的左心室，需手动调整心内膜边界，因此具有一定的主观性。②关于3D-STE的研究为可行性研究，本研究样本量较小，仍需进一步加大样本量进行研究。

本研究表明LVNC患者左心室整体及局部心肌收缩功能减低，且以非致密节段心肌收缩功能减低更为明显，应用3D-STE可以更快捷的绘制心肌应变曲线，操作简单，敏感度高，可对LVNC患者左心室局部心肌功能进行定量评价，为临床早期诊断和治疗提供更多信息，具有良好的发展前景。

［1］Eidem BW.Noninvasive evaluation of left ventricular noncompaction：What's new in 2009？［J］.Pediatr Cardiol，2009，30（5）：682-689.

［2］Oechslin EN，Attenhofer Jost CH，Rojas JR，et al.Long-term follow-up of 34 adults with isolated left ventricular noncompaction：a distinct cardiomyopathy with poor prognosis［J］.J Am Coll Cardiol，2000，36（2）：493-500.

［3］Ritter M，Oechslin E，Sütsch G，et al.Isolated noncompaction of the myocardium in adults［J］.Mayo Clin Proc，1997，72（1）：26-31.

［4］Jenni R，Oechslin E，Schneider J，et al.Echocardiographic and pathoanatomical characteristics of isotated noncompaction：a step towards classification as a distinct cardiomyopathy［J］.Heart，2001， 86（6）：666-671.

［5］Aurigemma GP，Silver KH，Priest MA，et al.Geometric changes allow normal ejection fraction despite depressed myocardial shortening in hypertensive left ventricular hypertrophy［J］.J Am Coll Cardiol，1995，26（1）：195-202.

［6］Crosby J，Amundsen BH，Hergum T，et al.3-D speckle tracking for assessment of regional left ventricular function［J］.Ultrasound Med Biol，2009，35（3）：458-471.

［7］Xu TY，Sun JP，Lee AP，et al.Three-dimensional speckle strain echocardiography is more accurate and efficient than 2D strain in the evaluation of left ventricular function［J］.Int J Cardiol，2014，176（2）：360-366.

［8］Luis SA，Yamada A，Khandheria BK，et al.Use of three-dimensional speckle-tracking echocardiography for quantitative assessment of global left ventricular function：a comparative study to three-dimensional echocardiography［J］.J Am Soc Echocardiogr，2014，27（3）：285-291.

［9］Helle-Valle T，Crosby J，Edvardsen T，et al.New noninvasive method for assessment of left ventricular rotation：speckle tracking echocardiography［J］.Circulation，2005，112（20）：3149-3156.

［10］Jenni R，Wyss CA，Oechslin EN，et al.Isolated ventrieular noncompaction is associated with coronary microcirculatory dysfunction［J］.J Am Coll Cardiol，2002，39（3）：450-454.

［11］Kalavakunta JK，Tokala H，Gosavi A，et al.Left ventricular noncompaction and myocardial fibrosis：a case report［J］.Int Arch Med，2010，3：20.

［12］Burke A，Mont E，Kutys R，et al.Left ventricular noncompaction：a pathological study of 14 cases［J］.Hum Pathol，2005，36（4）：403-411.

［13］Kleijn SA，Aly MF，Terwee CB，et al.Three-dimensional speckle tracking echocardiography for automatic assessment of global andregional left ventricular function based on area strain［J］.J Am Soc Echocardiogr，2011，24（3）：314-321.

Evaluation on left ventricular systolic function using three-dimensional speckle-tracking echocardiography in patients with left ventricular noncompaction

LV Hui-na，REN Wei-dong，SUN Lu，BI Wen-jing，QIAO Wei，XIAO Yang-jie
（Department of Ultrasound，Shengjing Hospital，China Medical University，Shenyang ll0004，China）

Objective：To evaluate the left systolic function of noncompacted and compacted left ventricular segments in patients with left ventricular noncompaction（LVNC）using three-dimensional speckle-tracking echocardiography（3D-STE）.Methods：Thirty-one patients with LVNC（LVNC group）and thirty-one healthy volunteers（Control group）were enrolled in the study. Three-dimensional full-volume image storage was acquired.Parameters of two-dimensional echocardiography and left ventricular global area strain（GAS/AS），longitudinal strain（GLS/LS），radial strain（GRS/RS）and circumferential strain（GCS/CS）between groups and within groups were measured respectively.The correlations of GAS with the above parameters were analyzed.Results：①Compared with control group，LVEDD，EDV，ESV and SPI of the patients with LVNC increased significantly（P＜0.01），while IVSd，LVPWD and EF reduced significantly（P＜0.01）.②Compared with control group，GAS，GLS，GRS and GCS reduced significantly（P＜0.01）.③AS，LS，RS and CS at the level of the papillary muscle and the apical of noncompacted myocardium in patients with LVNC reduced compared with those of compacted segments at the same level（P＜0.05）.④It showed a positive correlation between GAS and EF，and negative correlations between GAS and EDV as well as ESV and SPI.Conclusion：Left ventricular systolic function reduces in patients with LVNC with the most obvious reduction in the noncompacted segmental systolic function.3D-STE can accurately assess left ventricular function in LVNC patients，which is a noninvasive and sensitive tool to detect regional systolic dysfunction of noncompacted myocardium.

Cardiomyopathies；Ventricular function，left；Echocardiography，three-dimensional

R542.2；R540.45

A

1008-1062（2015）04-0255-05

2014-12-11

吕慧娜（1986-），女，辽宁沈阳人，医师。

任卫东，中国医科大学附属盛京医院超声科，110004。