实时三维超声心动图区分左心衰合并肺高压不同亚型的研究

白 洋，杨 军，王 旭，闫 虹

（中国医科大学附属第一医院心血管超声科，辽宁 沈阳 110001）

实时三维超声心动图区分左心衰合并肺高压不同亚型的研究

白 洋，杨 军，王 旭，闫 虹

（中国医科大学附属第一医院心血管超声科，辽宁 沈阳 110001）

目的：探讨应用单心动周期实时三维超声（sRT-3DE）结合传统二维及多普勒超声心动图区分射血分数（EF）减低的左心衰（LVF）患者合并肺高压不同亚型的可行性。方法：经超声心动图检查左室射血分数（LVEF）＜50%的60例患者为病例组，通过肺动脉收缩压（sPAP）及肺血管阻力（PVR）分为3个亚组：左心衰不伴肺高压（LVF-NPH）组15例，左心衰伴被动性肺高压（LVF-PPH）组15例，左心衰伴反应性肺高压（LVF-RHP）组30例，正常健康人35例为对照组。病例组及对照组行常规二维超声及sRT-3DE检查，分析获得三维、二维及多普勒超声参数，进行组间对比分析和相关性分析。结果：①LVF-NPH组和对照组比较，左、右室EDVI、ESVI均增大，左右室EF均减低；LVF-PPH组与LVF-NPH组比较，RVESVI增大，LVEF减低；LVFRPH组与LVF-PPH组比较，RVEDVI、RVESVI增大，LVEF、RVEF减小 （P＜0.05）。②PVR与sPAP有良好相关性，PVR与RVEF、RVFAC、TAPSE的相关性均优于sPAP，与RVEDV、RVESV的相关性差于sPAP。③ROC曲线分析获得RVEDVI、RVESVI及RVEF诊断RPH的曲线下面积分别为0.732、0.844、0.904；敏感性和特异性良好。结论：sRT-3DE结合传统二维及多普勒超声可以较好地评价LVF患者右室结构和功能状态、区分患者合并肺高压的不同亚型。

心力衰竭，充血性；高血压，肺性；超声心动描记术，多普勒，彩色

肺高压（Pulmonary hypertension，PH）是不同原因导致的肺循环阻力增加的一组疾病，是左心衰（Left ventricular failure，LVF）最常见的并发症，合并PH会使LVF病情进一步恶化，因而需要采取针对性治疗。LVF导致的PH有两种类型，被动性PH（Passive pulmonary hypertension，PPH）和反应性PH（Reactive pulmonary hypertension，RPH），不同类型的PH的诊断及治疗选择大不相同，因此区分LVF导致PH的亚型有非常重要的意义[1]。本文选取射血分数（Ejective fraction，EF）减低的心衰患者（左室射血分数（LVEF）＜50%）为研究对象，应用实时单心动周期全容积实时三维超声心动图 （Single cardiac cycle real-time three dimensional echocardiography，sRT-3DE）结合传统二维及多普勒超声研究伴随不同亚型PH的心衰患者的三维右室重构（Right ventricular remodeling，RVR），探讨超声心动图区分PH不同亚型的可行性，为临床的诊断和治疗方案选择提供帮助。

1 资料与方法

1.1 研究对象

2014年1—12月于我院就诊，经超声心动图检查LVEF＜50%的60例患者为病例组，病例组通过超声心动图评估所得的肺动脉收缩压 （Systolic pulmonary artery pressure，sPAP）及肺血管阻力（Pulmonary vascular resistance，PVR，单位woods unit，WU）分为3个亚组：左心衰不伴肺高压组（LVF-NPH组，sPAP＜40 mmHg，1 mmHg=0.133 kPa）、左心衰伴被动性肺高压组（LVF-PPH组，sPAP≥40 mmHg且PVR＜3 WU）及左心衰伴反应性肺高压组（LVF-RPH组，sPAP≥40 mmHg且PVR≥3 WU）。

所有病例组患者需排除中度以上三尖瓣返流、先天性体肺循环分流性心脏病及其他导致PH的疾病。LVF-NPH组15例，男10例，女5例，平均年龄（58±14）岁；LVF-PPH组15例，男7例，女8例，平均年龄（59±12）岁；LVF-RHP组30例，男20例，女10例，平均年龄（57±12）岁；另有正常健康人群35例，男19例，女16例，平均年龄（56±16）岁作为对照组。

1.2 仪器与方法

1.2.1 实验仪器

使用Siemens ACUSON SC2000超声诊断仪，配置4Z1c探头（1.75～4.25 MHz）及4V1c探头（频率1～4 MHz）对病例组及对照组行常规二维超声及sRT-3DE检查，检查图像存盘使用SC2000WP工作站VA16D分析软件脱机分析。

1.2.2 二维图像采集和分析

病例组及对照组取心尖四腔心切面，调整图像清晰显示左室心尖及侧壁。标准心尖四腔心切面测量右室舒张、收缩末面积，计算右室面积变化分数（Fractional area change，FAC）。M型取样线置于心尖四腔心三尖瓣环获得三尖瓣环位移（Tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）。病例组频谱多普勒三尖瓣返流法间接估测sPAP，估测方法：sPAP=4×TRV2+RAP。TRV代表三尖瓣返流峰值速度，右房压力（RAP）按照ASE[2]推荐的方法，通过下腔静脉内径及吸气末塌陷率评估。根据右室流出道收缩期频谱速度时间积分 （Time-velocity integra，VTIRVOT）及TRV评估 PVR[3]，评估方法：PVR=TRV/ VTIRVOT×10+0.16，单位WU。根据sPAP进行PH程度划分，轻度PH：50 mmHg＞sPAP≥40 mmHg，中度PH：80 mmHg＞sPAP≥50 mmHg，重度PH sPAP≥80 mmHg。

1.2.3 sRT-3DE图像采集与分析

病例组及对照组sRT-3DE显示心尖四腔心切面，至少采集两幅连续3～4个心动周期的全容积三维图像，一幅以清晰显示右室游离壁及心尖部肌小梁为标准，另一幅以清晰显示左室心尖和侧壁为标准。图像存盘VA16D分析软件后处理分析（图1），获得左、右室收缩末、舒张末容积、每搏量及EF，通过体表面积（Body surface area，BSA）对容积参数进行标化，得到左室和右室舒张末容积指数（End-diastolic volume index，EDVI）、收缩末容积指数（Endsystolic volume index，ESVI） 以及射血量指数（Stroke volume index，SVI）。

1.2.4 综合比较分析

比较正常组、LVF-NPH组、LVF-PPH及LVFRPH之间超声测值的差异，分析右室容积及功能的改变与PVR和sPAP的相关性，分析sRT-3DE参数诊断LVF-RPH的诊断效力。

图1a sRT-3DE图像采集获得心尖四腔心单心动周期实时三维图像。 图1b VA16D分析软件可以对三维图像自动切割，通过对径向短轴、四腔长轴及冠状切面心内膜进行手动勾画可以获得右室容积和EF。 图1c VA16D分析软件计算获得右室三维容积曲线及右室EDV、ESV、EF。Figure 1a. The apical four chamber view acquired by sRT-3DE.Figure 1b. Endocardial borders of sagittal view,apical four chamber view and coronal view automatically cuted by VA16D offline analysis software were traced manually at end-diastole and systole to calculate the RV volume and EF.Figure 1c. The right ventricle capacity curve calculated by VA16D offline analysis software.

1.3 统计学方法

采用SPSS 18.0分析软件，所有数据用均数±标准差（±s）表示，正常组、LVF-NPH组、LVF-PPH及LVF-RPH之间比较应用单因素方差分析LSD多重比较；相关性分析应用Pearson相关性分析，诊断效力评价使用ROC曲线分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

35例正常对照及60例病例组均获得理想的二维及三维图像，脱机分析成功获得相关二维、三维及多普勒数据。

2.1 一般情况比较

见表1。

4组间年龄、BSA比较无统计学差异。LVFNPH组PVR均＜3 WU；LVF-PPH组中有7例为中度PH，其余8例为轻度PH；LVF-RPH组中3例为轻度PH；3例为重度PH，其余24例为中度PH。

2.2 LVF-NPH和对照组比较

左、右室EDVI、ESVI均增大，左右室EF均减低（P＜0.01），右室射血分数（RVEF）均值基本保持在正常范围 （49.22%±9.31%）；LVF-PPH组与LVFNPH组比较，RVESVI增大，LVEF减低 （P＜0.05）；LVF-RPH组与 LVF-PPH组比较，RVEDVI、RVESVI增大（P＜0.05），LVEF、RVEF减小（P＜0.05）（表 2）。

表1 病例组与对照组基本参数比较

表2 病例组与对照组三维容积及功能参数比较

2.3 相关性分析

PVR与 sPAP有良好相关性 （r=0.765，P＜0.001），PVR与RVEF、RVFAC、TAPSE的相关性均好于sPAP（r1=-0.715，-0.517，-0.638；P＜0.01）（r2= -0.623，-0.448，-0.441；P＜0.01）；PASP与 RVEDV、RVESV的相关性优于PVR（r1=0.471、0.653；P＜0.01）（r2=0.431、0.502；P＜0.01），VTIRVOT与PVR相关性优于 sPAP （r1=-0.877，P＜0.01）（r2=-0.561，P＜0.01）；RVEF与LVEF相关性良好（r=0.628，P＜0.01）。

2.4 sRT-3DE诊断RPH的诊断价值分析

应用ROC曲线分析获得RVEDVI、RVESVI及RVEF诊断RPH的曲线下面积分别为0.732、0.844、 0.904（图2）。

RVEDVI＞68.66 mL/m2、RVESVI＞41.24 mL/m2、 RVEF＜40.85%诊断RPH的敏感度分别为73.3%、80%、86.7%，特异度分别为60%、76.7%、80%。

3 讨论

心衰是一个全球性的健康问题，其流行性呈上升趋势。PH是心衰最常见并发症，在EF减低的心衰患者中，约有25%～50%的患者合并PH[4]。合并PH会使LVF病情进一步恶化[5]，心衰患者的治疗结局不佳的一个重要原因是对所有的患者没有区分亚型，而采用了同一的标准的治疗方法。因此，更好的区分心衰病人亚型，针对相关靶点进行治疗，可以提高心衰的治疗效果，而PH是心衰治疗的一个重要靶点[6]。

心衰导致的PH有两种类型[7]，其一为PPH，其肺动脉压力升高的主要原因是由于肺静脉压力增加的反向传递，肺血管阻力无明显增加；其二为RPH，在肺静脉压力增高的基础上肺血管发生组织学的重构，导致肺血管阻力增加，可以通过PVR的不同进行区分，不同亚型的PH治疗方案不同。右心导管是PH血流动力学评估的金标准，可以得到包括PVR在内肺血管参数，区分心衰的PH亚型，但由于其有创性，不能在临床中广泛使用。超声心动图通过三尖瓣血流评估sPAP是目前最常用的评估PH的方法，但其临床意义有限，sPAP与PVR在评估PH程度严重性时结果不完全一致，在本研究中由sPAP评估的轻度PH有3例为RPH；而中度PH中有3例为PPH，可见有相同的sPAP的病人可能有完全不一样的肺血管阻力。在相关性评估中，PVR与sPAP有良好相关性，PVR与右室功能评估参数的相关性均优于sPAP，但与右室容积参数的相关性差于sPAP，这可能是由于sPAP及PVR计算均依赖于TRV，PVR计算中引入VTIRVOT，随TRV的增加VTIRVOT减小，PVR较sPAP增高更明显，可以更显著地反应肺血管病变的严重程度，sPAP计算则更依赖于TVR，更容易受容量负荷增加影响，因而与容积相关性更好。由于决定PH最终预后的是右心功能和肺血管阻力，而非单纯肺动脉压力变化程度[8]，PVR可以反映肺血管组织学变化、与RVEF的相关性更好，同时还可以帮助区分PH亚型，因而具有更重要的临床意义。多项研究报道了超声非介入性评价PVR的方法，认为超声评估PVR有很好的敏感性和特异性，能更好的反应肺血管的状况[9-10]、PH对右室的影响及疾病的严重程度，其广泛应用有重要临床价值。

图2 应用ROC曲线分析获得RVEDVI、RVESVI及RVEF诊断RPH的曲线下面积分别为0.732、0.844、0.904。Figure 2. Receiver-operating characteristic curve analysis:the AUCs of ROC curves of RVEDVI,RVESVI and RVEF to differentiate RPH were 0.732,0.844,0.904,respectively.

以往由于右心室形状不规则、心尖部肌小梁较多、心内膜显示不清，常规超声心动图不能准确评估右心室的结构和功能，近年来sRT-3DE的出现弥补了这一不足。sRT-3DE采集单心动周期全容积的三维图像，无需拼接，软件通过对右心室心内膜边界的勾画，自动跟踪心内膜，在短时间内获得较为准确的右室容积和功能信息，已有多项研究证实了3DE评价右心结构和功能的准确性[11-12]。本研究以PVR及sPAP对心衰病人分组，应用sRT-3DE研究LVF患者的右室重构，探讨sRT-3DE区分LVF合并PH不同亚型的可行性，以期应用3DE参数帮助RPH的诊断，在一些肺动脉或三尖瓣返流频谱获得困难的患者中，使用3DE方法区分PH亚型，为临床的诊断和治疗方案选择提供帮助。

本研究证实LVF-NPH患者，左、右室EDVI、ESVI均增大，左右室EF均减低，但RVEF均值基本保持在正常范围，表明在不伴PH时心衰患者的右室重构已经发生，表现为容积的增大、射血减低，但RVEF尚未发生严重损害。LVF-PPH患者与NPH比较，仅RVESVI增大，RVEF无显著性减低，这可能是由于PPH肺动脉压力增加，左室左房压增高的反向传递，肺动脉结构和功能没有显著的异常，对右室形态和功能的影响较小，同时也表明RVESVI是反应压力影响的较敏感的指标。LVF-RPH患者右室舒张、收缩末容积显著增大，功能显著减低，表明RPH患者PVR显著性增大对右心结构和功能产生严重的影响。压力超负荷、代谢及神经内分泌信号改变、缺血、氧化应激及炎症反应等被认为参与了右心衰竭的过程[13]。本研究中RVEF与LVEF减低显著相关，证明心衰患者的进展过程中，左、右心功能的恶化是一个相互伴随的过程，而PVR的增加是LVF患者右心衰竭的重要原因。

本研究中，由sRT-3DE得到的右室容积和功能参数诊断 RPH均具有较好的敏感性和特异性。sRT-3DE参数诊断RPH的诊断效能分析中，RVEF获得的ROC曲线下面积最大，因而准确性最高，其后依次为RVESVI、RVEDVI。研究证实sRT-3DE参数可以为RPH的诊断提供有用信息，运用sRT-3DE获得RVEF、RVEDVI、RVESVI区分PH亚型也具有较好的准确性。

综上所述，通过sRT-3DE结合传统二维及多普勒超声可以区分LVF患者PH亚型，诊断反应性PH，评价LVF合并PH患者右室的结构和功能改变，为临床提供更多有用信息，指导心衰亚型的诊断和治疗。

[1]Galie N,Hoeper MM,Humbert M,et al.Guidelines for the diagnosis and treatment of pulmonary hypertension[J].Eur Respir J, 2009,34(6):1219-1263.

[2]Rudski LG,Lai WW,Afilalo J,et al.Guidelines for the echocardiographic assessment of the right heart in adults:a report from the American Society of Echocardiography endorsed by the European Association of Echocardiography,a registered branch of the European Society of Cardiology,and the Canadian Society of Echocardiography[J].J Am Soc Echocardiogr,2010,23(7):685-713.

[3]Abbas AE,Fortuin FD,Schiller NB,et al.A simple method for noninvasive estimation of pulmonary vascular resistance[J].J Am Coll Cardiol,2003,41(6):1021-1027.

[4]Aronson D,Eitan A,Dragu R,et al.Relationship between reactive pulmonary hypertension and mortality in patients with acute decompensated heart failure[J].Circ Heart Fail,2011,4(5):644-650.

[5]Khush KK,Tasissa G,Butler J,et al.Effect of pulmonary hypertension on clinical outcomes in advanced heart failure:analysis of the Evaluation Study of Congestive Heart Failure and Pulmonary Artery Catheterization Effectiveness(ESCAPE)database[J].Am Heart J,2009,157(6):1026-1034.

[6]Kjaergaard J,Akkan D,Iversen KK,et al.Prognostic importance of pulmonary hypertension in patients with heart failure[J].Am J Cardiol,2007,99(8):1146-1150.

[7]Georgiopoulou VV,Kalogeropoulos AP,Borlaug BA.et al.Left VentricularDysfunction With Pulmonary Hypertension Part1: Epidemiology,Pathophysiology,and Definitions[J].Circ Heart Fail, 2013,6(2):344-354.

[8]Selimovic N,Rundqvist B,Bergh CH,et al.Assessment of pulmonary vascular resistance by Doppler echocardiography in patients with pulmonary arterial hypertension [J].J HeartLung Transplant,2007,26(9):927-934.

[9]Rajagopalan N,Simon MA,Suffoletto MS,et al.Noninvasive estimation of pulmonary vascular resistance in pulmonary hypertension[J].Echocardiography,2009,26(5):489-494.

[10]Opotowsky AR,Clair M,Afilalo J,et al.A simple echocardiographic method to estimate pulmonary vascular resistance[J].Am J Cardiol,2013,112(6):873-882.

[11]白洋，杨军，王玥.单心动周期实时三维超声心动图对肺高压患者右心功能的研究 [J].中国医科大学学报，2012，41（3）：244-246.

[12]Kim J,Cohen SB,Atalay MK,et al.Quantitative Assessment of Right Ventricular Volumes and Ejection Fraction in Patients with Left Ventricular Systolic Dysfunction by Real Time Three-DimensionalEchocardiography versusCardiacMagneticResonance Imaging[J].Echocardiography,2015,32(5):805-812.

[13]Vonk Noordegraaf A,Galie N.The role of the right ventricle in pulmonary arterial hypertension[J].Eur Respir Rev,2011,20 (122):243-253.

Real-time three dimensional echocardiography differentiating the subtypes of pulmonary hypertension in left heart failure

BAI Yang,YANG Jun,WANG Xu,YAN Hong
(Department of Cardiovascular Function,the First Hospital,China Medical University,Shenyang 110001,China)

Objective:Using single cardiac cycle real-time three dimensional echocardiography(sRT-3DE)combined with conventional two-dimensional(2DE)and Doppler echocardiography to differentiate the subtypes of pulmonary hypertension in left ventricular failure(LVF)with reduced ejective fraction(EF).Methods:In the case group,60 patients with LVEF＜50%measured by sRT-3DE were divided into three subgroups by sPAP and PVR:15 patients in LVF-NPH group,15 patients in LVF-PPH group and 30 patients in LVF-RPH group;35 healthy people were selected as control group.The 2DE and sRT-3DE were performed in all groups to analyze the 2DE,3DE and Doppler parameters,and the correlation analysis were performed.Results:①Compared with the control group,the right ventricular EDVI,ESVI increased and LVEF,RVEF decreased in LVFNPH group;Compared with LVF-NPH group,right ventricular ESVI increased and LVEF decreased in LVF-PPH group; Compared with the LVF-PPH group,the right ventricular EDVI,ESVI increased and LVEF,RVEF decreased in LVF-RPH group(P＜0.05）.②There was significant correlation between PVR and sPAP.The correlations of PVR with RVEF,RVFAC and TAPSE were better than those of sPAP,but the correlations of PVR with RVEDV and RVESV were worse than those of sPAP.③The AUCs of ROC curve of RVEDVI,RVESVI and RVEF to differentiate RPH were 0.732,0.844 and 0.904,respectively,which indicated excellent sensitivity and specificity.Conclusion:sRT-3DE combined with the traditional 2DE and Doppler echocardiography can accurately assess the state of the right ventricular structure and function and differentiate the subtypes of PH in patients with LVF.

Heart failure,congestive;Hypertension,pulmonary;Echocardiography,Doppler,color

R543.2；R540.45

A

1008-1062（2016）06-0393-04

2015-11-09

白洋（1984-），女，山西人，在读博士研究生。E-mail：baiyangfriend1984@163.com

杨军，中国医科大学附属第一医院心血管超声科，110001。E-mail：junyang63@sina.com

高等学校博士学科点专项基金（20112104110010）；辽宁省科学技术项目2012225078。