三维近端等速度表面积法在测量缺血性二尖瓣反流量中的应用

陈雪梅，敖小华，江小英，卢咏梅，王强，纪军，吴素蓉

1.上海市东方医院吉安医院功能科，江西吉安 331000；2.江西省新干县中医院内科，江西吉安 331300；3.井冈山大学医务室，江西吉安 331000； *通讯作者 陈雪梅xinmingzh@sina.com

缺血性二尖瓣反流（ischemic mitral regurgitation，IMR）易引发心力衰竭，提高患者的病死率。准确评估二尖瓣的反流程度，对有效保护心功能具有重要作用[1]。二尖瓣的反流量及有效反流口面积（effective regurgitant orifice area，EROA）是评价二尖瓣反流程度的有效指标[2-4]。目前，近端等速度表面积法（proximal isovelocity surface area，PISA）是临床评估二尖瓣反流的可靠方法，并已写入欧美国家评估二尖瓣反流的指南[5]。然而，由于二维 PISA存在扫查切面的限制，需要通过半球形数学几何模型的假设才能计算出血流汇聚区，其准确性不足。随着三维超声技术的发展，新一代三维PISA可自动化计算血流汇聚区三维表面积，理论上不再受几何形态学假设的限制，为二尖瓣反流的定量分析提供了新思路。本研究拟比较三维PISA、二维PISA及差值流量法对定量分析二尖瓣反流量及EROA的影响，以探讨三维PISA法定量分析IMR反流量的准确性，为IMR患者的诊治提供理论基础。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2015年5月—2017年2月于上海市东方医院吉安医院确诊为急性心肌梗死导致的IMR患者70例，其中男31例，女39例；年龄40~66岁，平均（54.14±12.03）岁；梗死部位：下壁心肌梗死57例，广泛前壁心肌梗死11例，前侧壁心肌梗死2例；平均心肌缺血时间为（6.54±4.78）h。排除标准：非急性心肌梗死引起的IMR；二尖瓣叶及瓣下结构病变；存在除心肌梗死外的重要器官（肝、肺等）功能障碍；有意识障碍不能配合检查者。根据反流程度分类标准，所有患者均为中、重度二尖瓣反流患者，其中0.2 cm2≤EROA＜0.4 cm2为中度反流，EROA≥0.4 cm2为重度反流。本研究经医院伦理委员会批准，患者或家属均签署知情同意书。

1.2 研究方法 采用Siemens Acuson SC2000彩色多普勒超声诊断仪，4Vlc、4Zlc探头，所有患者均行差值流量法、二维PISA、三维PISA检测，其中二维与三维检测采用“eSie PISA”图像软件进行图像采集。取得血流参数二尖瓣EROA、二尖瓣峰值反流量（peak regurgitation volume，RVol）、二尖瓣峰值反流分数（peak regurgitation fraction，RF）。

1.2.1 差值流量法 患者取左侧卧位，于平静呼吸时记录二维及彩色多普勒超声心动图，并常规评估二尖瓣反流情况。取左心室长轴切面，测量二尖瓣口舒张末期瓣环径，于四腔心切面调整探头位置及方向，在声束与二尖瓣舒张期血流夹角最小、反流血流夹角最小时，记录二尖瓣舒张期脉冲多普勒（PWD），勾勒测量二尖瓣舒张期速度积分（diastolic velocity integral，DVI）与二尖瓣舒张期的最大血流速度（图1A、B）。用同样的方法获取主动脉瓣收缩末期瓣环径、主动脉瓣口收缩期速度积分（systolic velocity integral，SVI）和最大血流速度（图1C、D），然后采用差值流量法根据公式（1）~（3）计算 RVol、EROA、RF。每例患者均检测3次，取平均值。

其中，r1为二尖瓣口舒张末期瓣环径，r2为主动脉瓣口收缩末期瓣环径。

图1 差值流量法计算二尖瓣反流量。A：二尖瓣舒张期PWD，勾勒二尖瓣DVI；B：左心室长轴切面，测量二尖瓣口舒张末期瓣环径；C：收缩期主动脉瓣PWD，勾勒主动脉瓣口SVI；D：左心室长轴切面，测量主动脉瓣口收缩末期瓣环径

1.2.2 三维PISA 患者取左侧卧位，平静呼吸，连接同步导联心电图，调节彩色基线选择适当的Nyquist速度极限，获取1个心动周期三维动态彩色图像。脱机后进入彩色多普勒超声仪的“eSie PISA”图像软件，经过人工微调二尖瓣反流PISA分析区的血流中轴，确定二尖瓣反流的汇聚点及反流方向，进行心脏实时三维彩色图像编辑与分析，点击PISA分析按钮，计算机自动获得二尖瓣反流三维PISA法的血流参数3D-EROA、RVol和RF（图2）。每位患者均检测3次，取平均值。

图2 三维PISA测量二尖瓣反流，计算机自动获得二尖瓣反流的血流参数3D-EROA、RVol和RF

1.2.3 二维PISA 将所选二尖瓣反流最大图像切换成二维模式，确定Nyquist速度极限后，进入彩色多普勒超声仪的“eSie PISA”图像软件，获得二尖瓣反流二维PISA的血流参数2D-EROA、RVol和RF（图3）。每位患者均检测3次，取平均值。

图3 二维PISA测量二尖瓣反流，计算机自动获得二尖瓣反流的血流参数2D-EROA、RVol和RF

1.3 统计学方法 采用 SPSS 17.0软件，计量资料采用±s表示，不同Nyquist速度极限下2D-EROA、3DEROA与 EROA及差值进行比较，得到差值最小的Nyquist速度极限；并在最佳Nyquist速度极限下，采用配对t检验比较二维PISA及三维PISA计算的二尖瓣EROA、RVol及RF与差值流量法的计算结果；2DEROA、3D-EROA与EROA的相关性采用Spearman相关分析。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同Nyquist速度极限下的二尖瓣有效反流面积二维PISA和三维PISA在不同Nyquist速度极限下测量的2D-EROA与3D-EROA相比，差异均有统计学意义（P<0.05）。差值流量法所测EROA为（0.57±0.21）cm2，在Nyquist速度极限逐渐降低时，2D-EROA和3DEROA均随之升高，而与差值流量法所测EROA的差值均逐渐减小。当Nyquist速度极限为28 cm/s时，三维PISA计算的3D-EROA与差值流量法计算的EROA差值最小为（0.06±0.05）cm2，其差值百分比为（8.58±7.61）%，同时，二维PISA计算的2D-EROA与差值流量法计算的EROA速度极限为18 cm/s时，上述差值均有所上升，见表1。

表1 不同检测方法在不同Nyquist速度极限下二尖瓣EROA及其差值（±s）

表1 不同检测方法在不同Nyquist速度极限下二尖瓣EROA及其差值（±s）

注：ΔEROA1=EROA－2D-EROA，差值百分比1=ΔEROA1/EROA×100%；ΔEROA2=EROA－3D-EROA，差值百分比2=ΔEROA2/EROA×100%；差值流量法所测EROA为（0.57±0.21）cm2

55 cm/s 0.14±0.05 0.13±0.05 0.53±0.27 96.57±0.42 0.56±0.19 98.01±0.1634 cm/s 0.31±0.13 0.45±0.11 0.27±0.07 36.14±11.17 0.17±0.12 27.68±19.0418 cm/s 0.29±0.12 0.43±0.21 0.24±0.13 34.17±17.08 0.14±0.10 20.93±12.74

2.2 3种检测方法测量血流参数的比较 在选择Nyquist速度极限为28 cm/s时，采用二维PISA和三维PISA计算的2D-EROA或3D-EROA、RVol及RF均明显小于采用差值流量法计算的各血流参数，差异有统计学意义（P<0.05）；与二维PISA相比，三维PISA所测血流参数结果与差值流量法的参照标准较接近，见表2。

表2 3种检测方法测量血流参数的比较（±s）

表2 3种检测方法测量血流参数的比较（±s）

注：与差值流量法比较，*P<0.05

二维 PISA 0.47±0.16* 55.98±16.17* 45.24±9.83*差值流量法 0.57±0.21 75.94±21.18 61.25±10.69

2.3 相关性分析结果 二维PISA、三维PISA计算的2D-EROA、3D-EROA与差值流量法计算的EROA之间呈正相关（r二维=0.883，P<0.05；r三维=0.953，P<0.05），其中三维PISA与差值流量法计算的EROA之间相关性更强（图4）。

3 讨论

目前，急性心肌梗死导致IMR的病例日益增多，准确评估二尖瓣反流程度对患者诊疗效果及预后具有重要的指导意义，因此对于二尖瓣反流定量分析技术的研究尤为重要[6-9]。PISA是根据流体力学的原理估测二尖瓣反流量的方法，“eSie PISA”图像处理软件的应用在一定程度上提高了检测效率[10-11]。二维PISA技术对于二尖瓣反流程度的评估应用相对较成熟，其定量分析二尖瓣反流量是基于半球形的假设的血流会聚区，但由于二尖瓣反流口形态、反流速度及Nyquist速度极限均可导致血流会聚区的等速面形态改变，故一定程度上影响了采用半球面假设的二维PISA定量二尖瓣反流EROA的准确性[12-13]。三维技术由于不受几何形态学假设的限制，为提高二尖瓣反流定量分析技术提供了新思路。

图4 2D-EROA（A）、3D-EROA（B）与差值流量法EROA的相关性

本研究采用差值流量法计算的二尖瓣反流量作为参考标准，是因为差值流量法在排除主动脉瓣反流的基础上，将二尖瓣和主动脉瓣口均设计为圆形，计算其每搏流量，因为流量连续恒等原理，故理论上二尖瓣反流量等于二尖瓣口流入量减主动脉瓣口流出量的差。它不依赖左心室形态的变化，其反流量测量结果相对较可靠[14]。此外，差值流量法作为传统的计算反流量的方法，有大量的循证医学证据可以查阅对比，因此本研究将其作为三维PISA和二维PISA的参考标准。

本研究通过比较二维PISA和三维PISA在不同Nyquist速度极限下检测的EROA与差值流量法检测结果的差值，结果发现在Nyquist速度极限为28 cm/s时，二维PISA和三维PISA测得的2D-EROA或3D-EROA与差值流量法所测EROA结果的差值最小，表明PISA的计算结果受到Nyquist速度极限的影响，而Nyquist速度极限的设置直接决定了三维、二维PISA判断二尖瓣有效反流程度的准确性。上述结论提示在临床工作中无论使用二维PISA还是三维PISA，均需要注意调整Nyquist速度极限参数，多次测量以得到可靠的结果。

本研究进一步选择在Nyquist速度极限为28 cm/s时，分析二维PISA和三维PISA计算的2D-EROA或3D-EROA、RVol及RF，发现均明显小于采用差值流量法计算各血流参数（P<0.05），其中三维PISA法所测二尖瓣反流参数与差值流量法的参照标准较接近。此研究结果与既往采用差值流量法作为参考标准定量二尖瓣反流的结果[15-16]一致，提示在同样Nyquist速度极限下三维 PISA测得的二尖瓣反流参数更接近临床实际情况。

此外，本研究发现二维PISA、三维PISA计算的2D-EROA或 3D-EROA与差值流量法的计算结果呈正相关（r二维=0.883，P<0.05；r三维=0.953，P<0.05），其中三维PISA与差值流量法计算的EROA之间相关性更强，提示三维PISA较二维PISA结果更可靠。差值流量法由于存在几何形态学假设的限制，其计算结果理论上不会完全符合真实情况，但三维 PISA及二维 PISA结果均与差值流量法存在一定的差距，均出现了低估EROA的情况，说明PISA的评估结果还需要更多的临床数据验证。

本研究的局限性为：①尽管三维PISA不存在半球面假设，能够计算不规则的血流汇聚区，但仍然受到 Nyquist速度极限的影响，数据不够客观。而Nyquist速度极限的定义目前尚无明确可靠的方法，仍然需要大量的临床证据证明。②三维PISA需要在超声连接心电图的情况下连续获得 3个完整心动周期后才可以获取并计算，这在临床工作中的应用比较受限，需要进一步开发速度更快的单心动周期三维技术进行改善。③三维PISA、二维PISA及差值流量法均是评估EROA、RVol的影像学方法，其结果最终是否正确需要手术后才得以验证，而由于操作难度高，相关的验证研究报道仍然非常匮乏，需要进一步探讨。

总之，采用三维PISA定量分析IMR程度的准确性优于二维PISA，所测得EROA、RVol及RF与差值流量法计算结果更接近，值得临床进一步深入研究。

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