双脉冲波多普勒同步评价健康成年人收缩期主动脉口血流与左室心尖运动

颜华英，杨家翔，赵　婧，张红梅，尹立雪△

1.四川省妇幼保健院 功能影像科(成都　610045)；2.四川省医学科学院.四川省人民医院 超声医学研究所(成都　610072)



双脉冲波多普勒同步评价健康成年人收缩期主动脉口血流与左室心尖运动

颜华英1，杨家翔1，赵婧1，张红梅2，尹立雪2△

1.四川省妇幼保健院 功能影像科(成都610045)；2.四川省医学科学院.四川省人民医院 超声医学研究所(成都610072)

【摘要】目的应用脉冲波多普勒(PW)/组织多普勒(TDI)双模式超声技术同步测量健康成年人心脏收缩期主动脉口血流峰值速度(Vmax)和速度时间积分(VTI),左室侧壁或后壁心尖水平心肌峰值速度(PV),并建立主动脉口血流参数与左室心肌峰值速度间的相关性。 方法选取2012年5-6月在四川省人民医院心血管超声科行超声心动图检查的健康志愿者110例, 连续同步记录3个心动周期主动脉口血流与左室侧壁或后壁心尖水平心肌运动频谱，分别测量心尖五腔心切面收缩期主动脉口血流峰值速度(Vmax-1)、速度时间积分(VTI-1)和左室侧壁心尖水平心肌峰值速度(PV-1)；心尖三腔心切面Vmax-2、VTI-2与左室后壁心尖水平心肌峰值速度(PV-2)。分析并比较Vmax-1、VTI-1 与PV-1以及Vmax-2、VTI-2与PV-2的相关性。结果1)VTI-1与VTI-2差异无统计学意义(t=0.46，P>0.05)；Vmax-1与Vmax-2差异有统计学意义(Z=-3.346，P=0.001)。PV-1与PV-2差异有统计学意义(Z=-6.544，P<0.001)。2)PV-1与VTI-1呈负相关(r=-0.32，P<0.01)，与Vmax-1无相关性 (P>0.05)；PV-2与VTI-2、Vmax-2无相关性(P>0.05)。结论 主动脉口血流VTI比Vmax更能体现左室侧壁心肌特征。

【关键词】双多普勒模式；主动脉口血流；左室心尖

在心脏每个心动周期，心房与心室的收缩和舒张按一定顺序进行，与心脏瓣膜的开放和关闭相配合，使血液始终朝一个方向流动。理论上讲，血液之所以能流经主动脉瓣口，是心脏收缩和舒张的结果，而心室活动，特别是左室心尖水平心肌收缩是推动血液由左室射入主动脉的直接动力，因此，主动脉瓣口血流参数与左室心尖水平心肌力学参数密切相关。本研究旨在应用脉冲波多普勒(PW)/组织多普勒(TDI)双模式超声技术，同步评价健康成年人心脏收缩期主动脉口血流峰值速度(Vmax)和速度时间积分(VTI)，左室侧壁或后壁心尖水平心肌峰值速度(PV)，并建立主动脉口血流参数与PV的相关性。

1资料与方法

1.1临床资料

选取2012年5-6月在四川省人民医院心血管超声科行超声心动图检查的健康志愿者110例，其中，男45例，女65例，年龄17～50(32±8)岁,心率51～90 次/min。排除严重心律失常、心脏器质性病变、血流动力学不稳定及其他原因不能耐受常规超声心动图检查者。

1.2仪器与方法

1.2.1仪器Hitachi Ascendus超声仪，具有PW/TDI双模式功能，EUP-S70探头，频率2～5 MHz。 该系统配置的PW/TDI双模式功能具有两个独立的取样框，其位置、大小及与声束的夹角分别可调，能实现主动脉瓣口血流和组织多普勒心肌运动的同时采集和分析。

1.2.2方法嘱受检者左侧卧位，平静呼吸，连接同步心电图。常规超声心尖五腔心切面显示主动脉瓣口血流，启动PW/TDI双模式功能，将PW取样框(长度3 mm)置于主动脉瓣口处血流中央，调整方向以获得最大血流；TDI取样框(长度3 mm)置于左室侧壁心尖水平心肌处。待心电图波形及心率平稳后，嘱受检者于平静呼气末屏住呼吸(持续7～10 个心动周期)，开始同步记录主动脉瓣口血流流速曲线及左室侧壁心尖水平心肌组织多普勒运动速度曲线(图1)。对于心尖三腔心切面，记录方法相同(图2)。本研究中，所有血流方向与声束的夹角控制在20°以内，所有流速曲线采集均由同1位具有丰富经验的熟练超声医生完成。

图1PW/TDI双模式超声技术于心尖五腔心切面同步记录的多普勒运动曲线

注：上部为同步心电图，中部为主动脉瓣口血流频谱，下部为左室侧壁心尖水平心肌组织多普勒频谱。图中红色箭头：取样线框置于主动脉瓣口上；蓝色箭头：取样线框置于左室侧壁心尖水平心肌处。分别测量收缩期主动脉瓣口血流Vmax-1、VTI-1和PV-1

图2PW/TDI双模式超声技术于心尖三腔切面同步记录的多普勒运动曲线

注：上部为同步心电图，中部为主动脉瓣口血流频谱，下部为左室后壁心尖水平心肌组织多普勒频谱。图中红色箭头：取样线框置于主动脉瓣口上；蓝色箭头：取样线框置于左室后壁心尖水平心肌处。分别测量收缩期主动脉瓣口血流Vmax-2、VTI-2和PV-2

1.2.3数据测量在心尖五腔心(三腔心)切面PW/TDI双模式条件下，分别测量收缩期Vmax-1(Vmax-2)、VTI-1(VTI-2)和PV-1(PV-2)，以上参数均取3个心动周期测量值的平均值。

1.3统计学方法

2结果

2.1两个切面所测左室壁心尖水平心肌运动和主动脉口血流参数的比较

两个切面所测主动脉口血流VTI差异无统计学意义(P>0.05)；心尖五腔心切面所测Vmax、PV值大于心尖三腔心切面所测值(P<0.05)(表1)。

2.2同一切面所测的主动脉口血流VTI和Vmax比较

在心尖五腔心切面测得主动脉口血流VTI和Vmax间差异有统计学意义(P<0.05)；在心尖三腔心切面测得主动脉口血流VTI和Vmax间差异有统计学意义(P<0.05)(表2)。

2.3同一切面左室壁运动参数与主动脉口血流参数的相关性分析PV-1与VTI-1 呈负相关(P<0.05)，与Vmax-1无相关性(P>0.05)；PV-2与VTI-2、Vmax-2均无相关性(P>0.05)(表3)。

3讨论

近年来，国内外学者均证明使用双多普勒模式的可行性。Hartley等[1]证明，双多普勒模式测量搏动速率用来估计一部分动脉节段搏动速率的波形和强度是可行的，并能提供一个非侵入性的动脉机械性指标。Huang等[2]采用实时双多普勒成像技术测量Tei指数在高血压患者左室功能评估中的价值，结果发现,心功不全者Tei指数较无心功不全者明显升高,Tei指数与NYHA心功能分级存在明显的线性关系,诊断心功能不全时，重复性、敏感性和特异性均高,且能应用于心律失常患者。另有研究者[3-4]也证实，实时双多普勒成像技术的可行性。

本研究中，心尖五腔心切面所测Vmax大于心尖三腔心切面所测值；两个切面所测主动脉口血流VTI差异无统计学意义(P>0.05)；同一切面所测的主动脉口血流VTI和Vmax间差异有统计学意义(P<0.05)。推测其原因，可能是：1)Vmax是1个变量,比较敏感,而VTI是两个变量,即与速度、时间均有关。主动脉瓣口血流VTI代表了左室收缩期射血量,与主动脉瓣开放面积大小和房室间压力阶差等因素有关。Finegold等[5]研究报道，对部分主动脉瓣狭窄随访患者选择VTI比率和Vmax比率来测量主动脉瓣或左心室流出道DI指数，结果显示，在短时间内使用Vmax或VTI差异无统计学意义(P>0.05)，当使用Vmax测量DI和VTI测量DI比较，差异有统计学意义(P<0.05)。对主动脉瓣狭窄患者的随访，测量DI指标或瓣口有效面积，在95%的置信区间，Vmax比率将减低。Evangelista等[6]研究报道显示，瓣口血流VTI与心率、年龄呈负相关，并且60岁以上检查者的瓣口血流VTI相对稳定。因此，瓣口血流VTI比Vmax更能体现瓣口血流特征的多普勒参数。2)心尖三腔心切面显示，主动脉瓣口血流比心尖五腔心切面稍完整，因此，心尖三腔心切面所测Vmax和VTI更接近实际值，心尖五腔心切面所测值比实际值略偏高。

本研究结果显示，PV-1>PV-2； PV-1与VTI-1 呈负相关(P<0.05)，与Vmax-1无相关性(P>0.05)；PV-2与VTI-2、Vmax-2均无相关性(P>0.05)。推测其原因可能是：1)可能与生理状态心室电激动顺序有关。正常成人左心室同一水平游离壁的运动速度高于室间隔的运动速度，其中左室侧壁速度最高，后壁次之，同一室壁由基底部向心尖部，运动速度逐渐降低，因此，心肌各节段的收缩能力是不一致的，这种不一致可能与心肌纤维特殊的排列方式有关。2)可能与心肌收缩性的特点有关。①心肌收缩依赖外源性钙：心肌的兴奋通过电-机械(兴奋-收缩)偶联引起心肌收缩，偶联步骤与骨骼肌基本相同，但心肌细胞肌浆网的钙池很不发达，容积较小，储钙离子量比较少，心肌细胞的横小管粗大，为钙的进出细胞提供了条件；加之2相(平台期)较长，是心肌细胞依赖外源性钙离子的电生理基础。由于心肌细胞对外源性钙离子有明显的依赖性，因此，血钙浓度对心肌收缩有较大影响。DeAnda等[7]研究报道，左室应激是评价左室收缩功能的重要因素，在左室收缩末期对所有节段通过增加变力状态应激单变量分析具有一定意义，结果显示，左室壁心肌应激跟左室壁具体部位具有相关性，由于解剖学的差异和外在作用因素的不同，因此，左室各个不同部位的应激收缩情况也不同。②同步收缩：心肌是功能性合胞体，产生于心室某一处的兴奋，可以在心肌细胞之间迅速传播，由于特殊传导系统的快速传导，兴奋一经引起，便可使心室肌细胞在近于同步的情况下兴奋和收缩，从参与收缩的心肌细胞数目上看，心肌的收缩是“全或无”的，同步收缩有利于完成泵血功能。王龙等[8]研究报道显示，心室壁的运动是同步的,但左右心室壁及心室内各个部位的运动不是同时的。赵菁等[9]研究报道显示，左心室心肌致密化不全患者存在心肌收缩运动的不同步性，且左心室各壁中间段Q-Ts最延迟的部位依次为下壁、侧壁、后壁，有别于其他原因所致心力衰竭的左心室各壁中间段Q-Ts最延迟的部位依次为侧壁、后壁、下壁。③不发生强直收缩：心肌的有效不应期特别长，相当于整个收缩期和舒张早期，在此时期内，任何刺激都不能使心肌兴奋而发生收缩，要等有效不应期后，才能发生兴奋和收缩，因此，心肌不会产生强直收缩。3)可能与流固耦合动力学相关。固体在流动体载荷作用下会产生变形或运动，而固体的变形或运动又反过来影响流场，从而改变流体载荷的分布和大小，正是这种相互作用，将在不同条件下产生形形色色的流固耦合现象。流固耦合的特点，在于固体变形不仅取决于运动流体所给予的载荷，且又反过来影响流体的运动，从而改变作用于固体表面的载荷，如果流体是液体，那么流体内部还可能发生空化现象。Watanabe等[10]研究报道，其模拟了人左心室收缩和舒张的流体-固体相互作用，成功展现了与临床观察报告相似的早期快速充盈和心房收缩双向流动。

目前，PW/TDI双模式功能技术仍存在较大局限性，图像帧频较低，当二维图像不佳时，左室心肌和主动脉瓣口血流频谱显示欠清晰，成像质量会明显降低；在用于左室心肌或主动脉瓣病变时，尚不能完整显示多普勒频谱图像，影响分析左室不同心肌运动和主动脉瓣口血流结果的可靠性。本研究对时间参数未进行心率校正，可能会引起测量数据变异性增大，影响统计数值的参考价值，亦未对年龄和性别作进一步分析，且本研究样本量尚小，应在更大样本的基础上，对左室侧壁和后壁心肌基底段、中间段分别进行测定。

参考文献

[1]Hartley CJ, Reddy AK, Madala S,etal. Feasibility of Dual Doppler Velocity Measurements to Estimate Volume Pulsations of an Arterial Segment[J]. Ultrasound in Medicine & Biology, 2010, 36(7):1169-1175.

[2]Huang L, Li C, Xu J,etal. Value of Tei index measured by Dual Doppler modality in cardiac function estimation in patients with hypertension [J]. Sheng Wu Yi Xue Gong Cheng Xue Za Zhi,2010, 27(3):556-560.

[3]程重庆, 尹立雪, 沈玉萍, 等. 双脉冲波多普勒超声成像同步评价健康成年人左心室心肌与心包运动[J]. 中华医学超声杂志(电子版), 2013, 10(6):443-448.

[4]陈玲玲, 尹立雪. 双多普勒组织成像技术同步评价室间隔左右肌带运动特征[J]. 中华超声影像学杂志, 2013, 22(8):645-649.

[5]Finegold JA, Manisty CH, Cecaro F,etal. Choosing between velocity-time-integral ratio and peak velocity ratio for calculation of the dimensionless index (or aortic valve area) in serial follow-up of aortic stenosis[J].International Journal of Cardiology, 2013, 167(4):1524-1531.

[6]Evangelista A, García del Castillo H, González-Alujas T,etal. Normal values of valvular flow velocities determined by Doppler echocardiography: relations with heart rate and age [J]. Revista Espanola De Cardiologia,1996,49(3):189-195.

[7]DeAnda A Jr, Komeda M, Moon MR,etal. Estimation of regional left ventricular wall stresses in intact canine hearts [J]. American Journal of Physiology,1998,275(5 Pt 2):1879-1885.

[8]王龙, 朱天刚, 权欣, 等. 组织多普勒成像评价正常成年人心室壁运动的同步性[J]. 中华超声影像学杂志, 2005, 14(1):17-20.

[9]赵菁, 胡大一, 郭继鸿, 等. 心肌致密化不全患者心肌收缩运动同步性研究[J]. 中华心血管病杂志, 2010, 38(5):398-401.

[10] Watanabe H, Sugiura S, Kafuku H,etal. Multiphysics simulation of left ventricular filling dynamics using fluid-structure interaction finite element method[J]. Biophys J, 2004, 87(3):2074-2085.

[11] Wada S. Computational Analysis of Blood Flow in an Integrated Model of the Left Ventricle and the Aorta[J]. Journal of Biomechanical Engineering, 2006, 128(6):837.

Synchronous Assessment of Aortic Valve Flow and Left Ventricular Apex Motion During Myocardium Systole of Normal Adults by Dual Pulse Wave Doppler Echocardiography

YanHuaying1,YangJiaxiang1,ZhaoJing1,ZhangHongmei2,YinLixue2△.

1.MaternalandChildHealthCareHospitalofSichuanProvince.Chengdu610045,China; 2.SichuanAcademyofMedicalSciences&SichuanProvincialPeople′sHospital,Chengdu610072,China

【Key words】Dual doppler mode；Aortic valve flow；Left ventricular apex

【Abstract】ObjectiveTo measure the aortic peak flow velocity (Vmax) and velocity time integral (VTI) and the myocardial peak velocity (PV) in the apex of the left ventricular lateral and posterior wall by using the PW/TDI dual-mode ultrasound technique, and to explore the correlation between the aortic valve flow and the peak velocity of left ventricular. Methods110 cases of healthy volunteers were selected. The motion spectrum in the aortic valve flow and the myocardial apex of left ventricular lateral and posterior walls were recorded synchronously in the three consecutive cardiac cycles, and the echocardiography was employed during myocardium systole to measure the aortic peak flow velocity (Vmax-1), the velocity time integral (VTI-1), and the myocardial peak velocity (PV-1) in the apex of the left ventricular lateral wall from the apical 5-chaber plane, and the aortic peak flow velocity (Vmax-2), the velocity time integral (VTI-2), and the myocardial peak velocity (PV-2) in the apex of the left ventricular posterior wall from the apical 3-chaber plane. Then the parameters were compared and analyzed to explore the correlations among Vmax-1, VTI-1 and PV-1, Vmax-2, VTI-2 and PV-2. ResultsFirst, no statistical significance was found between VTI-1 and VTI-2 (t=0.46，P>0.05), but there were statistical significances between Vmax-1 and Vmax-2 (Z=-3.346，P=0.001) and between PV-1 and PV-2 (Z=-6.544，P<0.001). Second, PV-1 is negatively correlated with VTI-1 (r=-0.32，P<0.01), but it is not correlated with Vmax-1 (P>0.05); PV-2 is not correlated with VTI-2 and Vmax-2 respectively (P>0.05). ConclusionThe VTI of the aortic valve flow can reflect the features of the left ventricular lateral wall better than the Vmax.

doi:10.3969/j.issn.1674-2257.2016.03.012

通信作者：△尹立雪，E-mail：yinlixue@yahoo.com

【中图分类号】R445.1

【文献标志码】A

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1705.R.20160613.1106.026.html

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