双脉冲多普勒超声评价健康人群左右心室机械做功的顺序

刘冬月，朱天刚，陈海燕，王之龙

临床研究

双脉冲多普勒超声评价健康人群左右心室机械做功的顺序

刘冬月，朱天刚，陈海燕，王之龙

目的：应用双脉冲多普勒超声心动图技术观察健康人群中左、右心室收缩期及舒张期机械做功的顺序。

心室功能； 超声心动描记术，多普勒，脉冲

Methods: Dual Doppler echocardiography was performed in 100 normal subjects with dual-outflow-tract-view and apical four chamber view to simultaneously record the spectrum of left/right ventricular outflow tract (LVOT)/(RVOT) and left/right ventricular inflow tract (LVIT)/(RVIT) at the same cardiac cycle. The time cycles of blood flow spectrum from the peak of QRS complex to aorta, pulmonary artery, mitral valve (MV) and tricuspid valve (TV) were measured, the starting time differences for blood flow spectrum of aorta and pulmonary artery, MV and TV were calculated to assess the mechanical sequence of left and right ventricle in systole and diastole respectively.

Results: There were 48/100 (48%) subjects having LV ejection preceded than RV (95% CI 0.38-0.58), 46 (46%) having RV ejection preceded than LV (95% CI 0.36-0.56) and 6 (6%) having LV, RV simultaneous ejection (95% CI 0.01-0.11). There were 96/100 (96%) subjects having RV filling prior to LV (95% CI 0.90-0.99), 3 (3%) having LV filling prior to RV (95% CI 0.01-0.08) and 1 (1%) having LV, RV simultaneous filling (95% CI 0.00-0.05).

Conclusion: There is a regular pattern for mechanical sequence of LV and RV in systole and diastole in healthy subject; in systole, the sequence of LV varies from person to person, while in diastole, RV is always preceded. Based on normal ventricular mechanical sequence, optimizing programming parameter of pace maker and choosing cardiac sequence in diastole might be the final criteria for cardiac resynchronization therapy in the future.

Key wordsVentricular function; Echocardiography; Doppler, pulse

(Chinese Circulation Journal, 2017,32:270.)

对于符合适应征的心力衰竭（心衰）患者，心脏再同步治疗（CRT）能改善其临床症状和生活质量[1]，并能降低心衰的发病率和死亡率[2]。然而，并不是所有接受CRT的患者均能从中获益[3]。多个单中心的研究数据表明，心脏尤其心室的再同步化是心衰患者从CRT中获益的主要机制[4,5]。然而，关于正常人群左、右心室机械做功顺序的研究较少。尽管有学者应用M型超声[6]、单脉冲多普勒（PW）[7]、单组织多普勒（TDI）[7，8]等传统超声心动图技术进行了相关研究，并得出收缩期左、右心室同步或左心室轻度领先右心室的结论，但由于左、右心室机械做功的评估是在不同的心动周期，受前负荷、呼吸、心率变异等的影响，其准确性遭到质疑。也有学者根据心脏电兴奋收缩耦联原理，认为左心室的电活动先于右心室[9]，左心室的机械活动也领先于右心室，故在依据超声结果程控CRT患者起搏器参数的时候往往以收缩期左、右心室同步或左心室领先右心室为靶点。

双多普勒同步取样技术是近年来出现的新技术，可以在同一心动周期和同一切面获取左、右心室流出道或左、右心室流入道血流频谱，使得评估左、右心室收缩和舒张机械做功顺序成为可能。本研究应用双脉冲多普勒超声心动图技术观察正常人群中左、右心室收缩期和舒张期机械做功的顺序，以期为个体化起搏治疗和起搏治疗效果的评价提供客观的依据和简便的方法。

1 对象方法

研究对象：2016-03 至2016-08入选的100 例健康志愿者[27.0（25.0，31.8）岁；男，女各50例]，其入选标准为血压、血脂、血糖、血常规正常，心电图为窦性心律，且无传导阻滞、无频发早搏，无冠心病、先天性心脏病等心血管疾病史，无甲状腺疾病病史。

仪器与方法：采用Hitachi-Aloka Prosound F75彩色超声诊断仪，UST-52105探头，频率1～5 MHz。受检者左侧卧位，连接心电图，常规记录胸骨旁长轴、左心室短轴切面及心尖4-，2-，3腔切面连续4个心动周期动态图像。

在大动脉短轴切面的基础上下移一个肋间，向上翘探头并顺时针旋转约15°，即可得到双流出道切面。开启“Dual Doppler”功能，选择PW/PW模式，将取样容积分别置于主、肺动脉瓣上1cm处，同步记录主动脉、肺动脉血流频谱（图1A），测量心电图QRS波群顶点至主动脉与肺动脉血流频谱的起始时间差值，即得收缩期心室间机械延迟（IVMDs），如果左心室领先右心室记为正值，右心室领先左心室记为负值，左、右心室同步记为0。在心尖四腔心切面，将取样容积分别置于二尖瓣瓣尖水平，同步记录二尖瓣、三尖瓣血流频谱（图1B）。与IVMDs的测量、计算方法类似，测得舒张期心室间机械延迟（IVMDd）。同期利用单PW技术分别获取左、右心室流出道及左、右心室流入道血流频谱，进而测得IVMDs和IVMDd。双平面Simpson法测量左心室射血分数（LVEF）。开启“Dual Doppler”功能，选择PW/TDI模式，将PW取样容积置于二尖瓣瓣尖处，将TDI取样容积分别置于二尖瓣瓣环室间隔和左心室侧壁处，于同一心动周期测得E/e’室间隔和E/e’左心室侧壁。其是评价左心室舒张功能的重要指标之一[10,11]。

图1 双脉冲多普勒超声同步测量IVMDs和IVMDd示意图

统计学分析：采用SPSS20.0与Medcalc统计软件进行分析，数值变量以均值±标准差或中位数（四分位数间距）表示，分类变量以例数（%）表示。单PW法和双PW法评估的相关性，采用Pearson或者Spearman检验，并计算两种方法测量结果的组内相关系数（ICC）。P＜0.05为差异有统计学意义。

可重复性分析：随机选取20例受试者，两个观察者分别按照上述方法测量IVMDs和IVMDd；同一个观察者间隔30天以上测量上述参数。观察者间及观察者自身的测量变异性评估采用Bland-Altman分析，并以ICC表示。

2 结果

受试者的一般情况（表1）。

表1 100例健康志愿者的一般情况

收缩期左、右心室同步性（表2）：48例左心室收缩做功先于右心室，占48%[95%可信区间（CI）: 0.38～0.58]；46例右心室收缩做功先于左心室，占46%（95%CI: 0.36～0.56）；6例左、右心室同时收缩做功，占6%（95%CI: 0.01～0.11）。

表2 健康志愿者收缩期心室机械做功顺序

舒张期左、右心室同步性（表3）：96例右心室舒张做功先于左心室，占96%（95%CI: 0.90～0.99）；3例左心室舒张做功先于右心室，占3%（95%CI:0.01～0.08）；1例左、右心室同时舒张做功，占1%（95%CI:0.00～0.05）。

表3 健康志愿者舒张期心室机械做功顺序

重复性分析：双PW法测量IVMDs和IVMDd的组内测量的ICC分别为0.88（95%CI:0.72～0.95）和0.87（95%CI:0.71～0.95），相应的组间测量的ICC分别为0.73（95%CI:0.43～0.88）和0.72（95%CI:0.41～0.88）；Bland-Altman分析显示，双PW测量收缩期和舒张期机械做功同步性具有较好的可重复性，且组内测量的可重复性优于组间测量。

单PW法和双PW法的比较：两种方法评价收缩期和舒张期左、右心室机械做功顺序的相关系数r分别为0.62，P＜0.001和 0.403，P＜0.001，ICC分别为0.63（95%CI:0.49～0.73）和0.29（95%CI:0.10～0.46）。

3 讨论

很多学者对心室间机械做功顺序进行了研究，结果显示收缩期机械做功左心室先于右心室[7，8]或左、右心室高度同步[7]，然而，对舒张期心室间机械做功顺序的研究较少。2003年，Yu等[8]选取106位健康志愿者[（64.3±9.5）岁，60%男性]，应用单TDI技术分别记录左心室侧壁和右心室游离壁的基底段、中段的心肌运动幅度，测量等容收缩期、收缩期、舒张早期及舒张晚期的达峰时间（以QRS波群起点作为参照）。结果显示，基底段和中段心肌等容收缩期和收缩期左心室均领先于右心室（P值均小于0.001）；舒张早期和舒张晚期左、右心室高度同步（P值均大于0.05）。2012年，Quan等[7]选取88位健康志愿者[（40±15）岁，48%男性]，应用PW分别记录主动脉、肺动脉的血流频谱，测量心电图QRS波群起点至上述频谱起点和顶点的时间间期。结果显示，收缩期起始左、右心室高度同步[（84.49±17.82） ms vs（85.10±18.84） ms，P=0.794]；而收缩期峰值左心室领先于右心室[ （165.61±26.23）ms vs （204.3±34.55）ms，P＜0.01]。

本研究结果与既往报道的结果有所不同，即在正常人群收缩期的心室机械做功中，并非总是左心室在前，也不是左、右心室高度同步，而是因人而异，左心室射血先于右心室的比例占48.0%；右心室射血先于左心室占46.0%；6%的正常人左、右心室同时射血。但是，心室舒张期机械做功的顺序不受心室收缩期机械做功的影响，即无论是左心室射血先于右心室，还是右心室射血先于左心室，96%的正常人心室充盈都是右心室早于左心室。本研究与既往报道的结果不同，其主要原因可能是既往研究是在不同心动周期采集图像进行比较的，而本研究应用双PW技术在同一心动周期同步记录左、右心室收缩期血流频谱，故测量结果更加准确地反映了生理状态下的心室间做功顺序；本研究结果进一步显示，单PW和双PW法评估收缩期左、右心室机械做功顺序的一致性为中等度相关（r=0.62，P＜0.001；ICC=0.63，95%CI:0.49～0.73）。

出现舒张期右心室先于左心室的原因可能是由于左心室壁厚度大于右心室壁，左心室复极所需要的时间明显长于右心室。1998年，Yan等[13]通过动物试验已经证实心脏复极的时间与室壁厚度成正比；2001年，Yan等[14]通过动物实验的左心室肥厚模型进一步证实，左心室肥厚可延长左心室复极时间。右心室复极时间早于左心室，可能是右心室舒张早于左心室的主要原因。

本研究结果提示在正常人群收缩期的心室机械做功顺序存在着显著差异，这可能是目前心脏再同步治疗效果不十分理想的原因之一，同时说明，对于接受CRT的患者，需要对其正常状态下心室的机械做功顺序有非常明确的认识和了解，需要根据正常状态下心室机械做功的顺序对心脏再同步治疗的患者进行个体化治疗。故有必要将超声测量的左、右心室收缩期和舒张期机械做功顺序的测量值纳入日常报告中。此外，本研究显示舒张期心室的机械做功顺序有着很强的规律，即绝大多数为右心室领先左心室。在关注收缩期心室间机械做功同步性的同时，需要重视舒张期心室间同步性，有可能为CRT患者的筛选及CRT反应性的预测提供新的线索。

同时，本研究显示单PW和双PW法评估舒张期左、右心室机械做功顺序的结果一致性较差（r=0.403，P＜0.001；ICC=0.29，95%CI:0.10～0.46）。这可能是因为血流频谱尤其是舒张期血流频谱受前负荷、呼吸、心率等因素影响较大[11]，同时说明，双PW技术在评估心室间同步性尤其是舒张期同步性方面有着独特的优势。

局限性：健康人群的整体年龄偏小，在未来的研究中应该继续扩大样本量，并完善不同年龄段的测量参数，从而对不同年龄段健康人群中左、右心室机械做功顺序做出准确而全面的评估。

结论：健康人群的左、右心室收缩期做功顺序，具有一定的规律，收缩期做功顺序因人而异，但舒张期做功顺序，右心室始终在前，根据正常状态下心室间机械做功的顺序优化起搏器程控参数，选择优化舒张期心脏做功顺序，可能是未来CRT起搏器参数优化的终点指标。

[1] Maggioni AP, Anker SD, Dahlstrom U, et al. Are hospitalized or ambulatory patients with heart failure treated in accordance with European Society of Cardiology guidelines? Evidence from 12, 440 patients of the ESC Heart Failure Long-Term Registry. Eur J Heart Fail, 2013, 15: 1173-1184.

[2] Cleland JG, Abraham WT, Linde C, et al. An individual patient metaanalysis of five randomized trials assessing the effects of cardiac resynchronization therapy on morbidity and mortality in patients with symptomatic heart failure. Eur Heart J, 2013, 34: 3547-3556.

[3] Birnie DH, Tang AS. The problem of non-response to cardiac resynchronization therapy. Curr Opin Cardiol, 2006, 21: 20-26.

[4] Gorcsan J, Oyenuga O, Habib PJ, et al. Relationship of echocardiographic dyssynchrony to long-term survival after cardiac resynchronization therapy. Circulation, 2010, 122: 1910-1918.

[5] Bax JJ, Abraham T, Barold SS, et al. Cardiac resynchronization therapy. J Am Coll Cardiol, 2005, 46: 2153-2167.

[6] Grines CL, Bashore TM, Boudoulas H , et al. Functional Abnormalities in isolated left bundle branch block. Circulation, 1989: 845-853.

[7] Quan X, Zhu TG, Guo S, et al. Ventricular synchronicity: observations comparing pulse flow and tissue Doppler assessment in a Chinese healthy adult cohort. Chin Med J, 2012, 125: 27-32.

[8] Yu CM, Lin H, Ho PC, et al. Assessment of left and right ventricular systolic and diastolic synchronicity in normal subjects by tissue doppler echocardiography and the effects of age and heart rate. Echocardiography, 2003, 20: 19-27.

[9] Durrer D, van Dam RT, Freud GE, et al. Total excitation of the isolated human heart. Circulation, 1970: 899-912.

[10] 韩彤亮, 康维强. 超声心动图评价舒张性心力衰竭的适用标准与合理应用. 中国循环杂志, 2013: 28: 160-162.

[11] Zoghbi WA, Habib GB, Quinones MA. Doppler Assessment of Right Ventricular Filling in a Normal Population. Circulation, 1990:1316-1324.

[12] 杨志寅, 于世鹅, 成序兴, 等. QTc_JTc间期与QT_TQ比的正常值及临床意义. 中国循环杂志, 1992, 7: 259-262.

[13] Yan GX, Shimizu W, Antzelevitch C , et al. Characteristics and distribution of m cells in arterially perfused canine left ventricular wedge preparations. Circulation, 1998: 1921-1927.

[14] Yan GX, Rials SJ, Wu Y, et al. Ventricular hypertrophy amplifies transmural repolarization dispersion and induces early afterdepolarization. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2001: H1968-H1975.

Assessment of Left and Right Ventricular Mechanical Sequence by Dual Doppler Echocardiography in Normal Subjects

LIU Dong-yue, ZHU Tian-gang, CHEN Hai-yan, WANG Zhi-long.
Cardiac Center, Peking University People’s Hospital, Beijing (100044), China Corresponding Author: ZHU Tian-gang, Email: tg_zh@aliyun.com

Objective: To observe left and right ventricular mechanical sequence in systole and diastole by dual Doppler Echocardiography in healthy subjects.

2016-11-16)

（编辑：汪碧蓉）

100044 北京市，北京大学人民医院 心脏中心（刘冬月、朱天刚、王之龙 ）； 复旦大学附属中山医院 心脏超声诊断科（陈海燕 ）

刘冬月 硕士研究生 主要从事心血管超声医学研究 Email:liudongyue001@163.com 通讯作者：朱天刚 Email: tg_zh@aliyun.com

R541

A

1000-3614（2017）03-0270-04

10.3969/j.issn.1000-3614.2017.03.015

方法：选取100例健康志愿者，分别取双流出道切面和心尖四腔切面，应用双脉冲多普勒技术在同一心动周期同步记录左心室流出道、右心室流出道血流频谱和左心室流入道、右心室流入道血流频谱，分别测量心电图QRS波群顶点至主动脉、肺动脉、二尖瓣和三尖瓣血流频谱起始的时间间期，计算主动脉和肺动脉血流频谱、二尖瓣和三尖瓣血流频谱起始时间的差值，进而评估左、右心室收缩和舒张机械做功的顺序。

结果：48例左心室先于右心室射血，占48%（95%CI: 0.38～0.58）；46例右心室先于左心室射血，占46%（95%CI: 0.36～0.56）；6例左、右心室同时射血，占6%（95%CI: 0.01～0.11）。96例右心室先于左心室充盈，占96%（95%CI: 0.90～0.99）；3例左心室先于右心室充盈，占3%（95%CI:0.01～0.08）；1例左、右心室同时充盈，占1%（95%CI:0.00～0.05）。

结论：健康人群的左、右心室收缩期及舒张期做功顺序，具有一定的规律：收缩期做功顺序因人而异，但舒张期做功顺序，右心室始终在前。根据正常状态下心室间机械做功的顺序优化起搏器程控参数，选择优化舒张期心脏做功顺序，可能是未来心脏再同步治疗（CRT）起搏器参数优化的终点指标。