实时三维超声心动图检测左室质量指数评价主动脉瓣置换术后左心室重构的改善情况

童仙君 曹慧 熊文峰 程遵华 金露 万文婷 孙辉

上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院1超声科，2心内科（上海200437）；3同济大学医学院附属第十人民医院心血管内科（上海200072）

主动脉瓣病变包括主动脉瓣狭窄（aortic stenosis，AS）和主动脉瓣关闭不全（aortic incompetence，AI），其会导致左心室压力或容量负荷增加从而引发左室重构（left ventricular hypertrophy，LVH）［1］。左室质量指数（left ventricular mass index，LVMI）是评估LVH的重要指标［2］。目前临床上主要通过主动脉瓣置换（aortic valve replacement，AVR）治疗主动脉瓣病变，AVR能够有效减轻左心室的压力或容量负荷从而逆转LVH［3］。因此，在AVR的治疗前后准确评估LVMI是判断LVH改善程度的关键。然而临床上一般通过测量左室内径、室间隔厚度和左室后壁厚度并利用计算公式得出LVMI，其准确性有限［4］。本研究通过实时三维超声心动图（real time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）计算3D-LVMI评估AVR前后主动脉瓣病变患者LVH的改善情况，并与二维超声测量并计算得到的2DLVMI进行比较，探索RT-3DE下的3D-LVMI在临床应用中的潜在价值。

1 资料与方法

1.1一般资料选择2016年1月至2018年1月在上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院及上海市第十人民医院行主动脉瓣置换（aortic valve replacement，AVR）的主动脉瓣疾病患者68例，其中AS 33例，AI 35例。纳入标准：（1）经心电图、超声心动图等相关检查确诊为单纯主动脉瓣病变；（2）均为窦性心律；（3）左心室射血分数（LVEF）＞50%。排除标准：（1）术前行冠状动脉造影排除明显的冠状动脉狭窄（狭窄率＞50%）；（2）不能配合检查或采集图像不满意、不完整。68例主动脉瓣疾病患者定义为病例组，其中男35例，女33例，年龄44～72岁，平均（56.7±11.62）岁。同期选择健康体检人群70例作为对照组，其中男35例，女35例，年龄40～75岁，平均（58.3±14.13）岁。所有患者均知情同意，本研究获上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院伦理委员会批准。

1.2仪器与方法采用GE Vivid E9超声诊断仪，M5SC相控阵扇形探头，频率1.5～4.6 MHz，4VD相控阵扇形探头，频率2.5～3.6 MHz，帧频≥25帧/s，具有三维成像及定量分析功能。

1.2.12D-LVMI计算患者取平卧位或左侧卧位，连接心电图，行常规心脏各切面扫查，连续测出3个心搏舒张末左室内径（left ventricular end diastolic dimension，LVDd），室间隔厚度（interventricular septum thickness，IVST），左室后壁厚度（left ventricular posterior wall thickness，LVPWT），得出平均值，LVM的计算公式为：LVM（g）=0.8*10.4*［（IVST+LVPWT+LVDd）3-LVDd3］+0.6，进一步计算左心室质量指数（left ventricular mass index，LVMI），LVMI（g/m2）=LVM/体表面积（body surface area，BSA）。所有检查均由2名超声医师采用单盲独立测量。

1.2.23D-LVMI检测切换至三维全容积模式，采集4个心动周期的实时三维容积图像并保存，将图像传输送至EchoPac工作站进行图像分析。于左心室舒张末期，选取心尖四腔及两腔切面的二尖瓣环水平，手动勾画出心内膜面及心外膜面，软件自动计算出LVM（图1），根据BSA进一步计算LVMI。同样方法选取心尖四腔切面二尖瓣环水平的室间隔及侧壁，两腔心切面二尖瓣环水平的前壁和下壁，四腔心或两腔心切面的心尖部5点进行心内膜描记，软件自动计算左室舒张末容积（left ventricular end diastolic volume，LVEDV）、左室收缩膜容积（left ventricular end systolic volume，LVESV）和左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）（图2）。所有检查均由2名超声医师采用单盲独立测量。

1.3数据记录所有患者分别于治疗后1周、1个月和6个月进行随访，进行超声心动图检查并计算2D-LVMI和3D-LVMI。

1.4统计学方法采用SPSS 19.0统计分析软件。计量资料用x±s表示，两组比较采用两独立样本t检验，采用重复测量方差分析比较AS和AI患者治疗前、治疗后1周、治疗后1个月、治疗后6个月2D-LVMI和3D-LVMI的变化差异。采用Bland-Altman分析和组内相关系数（intraclass correlationcoefficient，ICC）对2D-LVMI和3D-LVMI进行重复性检验。ICC＞0.75提示重复性好，0.4＜ICC≤0.75提示重复性一般，ICC≤0.4提示重复性差，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1临床资料比较本研究病例组68例，对照组70例，病例组与对照组临床资料比较见表1。病例组IVST（t=11.036，P＜0.001）、LVPW（t=16.071，P＜0.001）低于对照组，病例组2D-LVMI（t=14.246，P＜0.001）、LVEDVI（t=9.463，P＜0.001）、LVESVI（t=5.758，P＜0.001）、3D-LVMI（t=17.472，P＜0.001）高于对照组，差异有统计学意义。两组年龄、BSA、心率、LVDd和LVEF差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

图1 RT-3DE测量主动脉病变患者AVR术前LVMFig.1 RT-3DE measures LVM in patients with aortic disease before AVR

图2 RT-3DE显示主动脉病变患者AVR术前左心室容积-时间曲线Fig.2 RT-3DE shows left ventricular volume-time curve in patients with aortic disease before AVR

2.2 AVR治疗后3D-LVMI和2D-LVMI的变化趋势AS与AI患者AVR术前、术后1周、术后1、6个月3D-LVMI和2D-LVMI的变化趋势见表2和表3。组内比较发现，AS与AI患者的3D-LVMI和2D-LVMI在整个治疗周期中均呈下降趋势，在不同时间段的变化差异有统计学意义（均P＜0.001）。组间比较发现，AS患者2D-LVMI大于3DLVMI，差异有统计学意义（P＜0.05）。但AI患者2D-LVMI与3D-LVMI差异不明显，差异无统计学意义（P＞0.05）。AI与AS患者在AVR术后1周时3D-LVMI低于2D-LVMI，差异有统计学意义（均P＜0.05）。交互作用的分析显示，AS与AI患者AVR治疗的不同时间与检测方式不存在交互作用，随着AVR治疗时间的延长，两种检测方案下降幅度近似，差异无统计学意义（均P＞0.05）。

表1 病例组与对照组临床资料比较Tab.1 Comparison of clinical data between the patient group and control group ±s

表1 病例组与对照组临床资料比较Tab.1 Comparison of clinical data between the patient group and control group ±s

组别年龄（岁）BSA（m2）心率（次/min）LVDd（mm）IVST（mm）LVPWT（mm）2D-LVMI（g/m2）LVEDVI（mL/m2）LVESVI（mL/m2）LVEF（%）3D-LVMI（g/m2）病例组（n=68）56.72±11.62 1.93±0.31 81.38±14.52 47.28±7.38 8.63±0.81 7.82±0.61 127.28±29.27 78.38±15.38 30.26±7.92 62.63±5.28 144.38±28.56对照组（n=70）58.33±14.13 1.91±0.35 83.82±15.39 49.74±8.93 12.54±2.81 12.19±2.16 65.28±21.35 54.84±13.82 23.64±5.38 63.74±5.29 75.38±16.38 t值1.143 0.355 0.957 1.761 11.036 16.071 14.246 9.463 5.758 1.233 17.472 P值0.255 0.723 0.340 0.080＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 0.220＜0.001

2.3 一致性检验为了评估二维超声和三维超声检测LVMI的误差情况，本研究利用Bland-Altman进行了一致性检验。结果发现，3D-LVMI与2D-LVMI差值的均数0.8，95%一致性界限范围在（-50.6，52.1）之间。ICC结果为0.775，一致性较好（ICC＞0.75），但存在一些误差，见图3A。两位超声医师检测3D-LVMI的一致性分析结果发现，观察者之间的差值均数0.6，95%一致性界限范围在（-17.9，19.1）之间。ICC结果为0.966，一致性优秀，见图3B。两位超声医师检测2D-LVMI一致性分析结果发现，观察者之间的差值均数6，95%一致性界限范围在（-70.7，82.7）之间。ICC结果为0.757，低于两位医师检测3D-LVMI的一致性，但仍然＞0.75，见图3C。

表2 AS患者AVR治疗不同时间点下3D-LVMI和2D-LVMI的变化趋势Tab.2 Trends in 3D-LVMI and 2D-LVMI at different time points in AVR treatment of AS patients ±s

表2 AS患者AVR治疗不同时间点下3D-LVMI和2D-LVMI的变化趋势Tab.2 Trends in 3D-LVMI and 2D-LVMI at different time points in AVR treatment of AS patients ±s

注：在不同时间段的变化方差分析，aP＜0.05；不同时间与检测方式交互作用方差分析，bP＞0.05

检测方式3D-LVMI（g/m2）2D-LVMI（g/m2）t值P值术前142.58±21.36 146.29±34.51 0.541 0.590术后1周112.42±24.68 133.04±33.18 2.950 0.004术后1个月110.06±26.20 114.85±30.75 0.701 0.485术后6个月98.73±26.11ab 96.58±27.88ab 0.333 0.740

表3 AI患者AVR治疗不同时间点下3D-LVMI和2D-LVMI的变化趋势Tab.3 Trends in 3D-LVMI and 2D-LVMI at different time points in AVR treatment of AI patients ±s

表3 AI患者AVR治疗不同时间点下3D-LVMI和2D-LVMI的变化趋势Tab.3 Trends in 3D-LVMI and 2D-LVMI at different time points in AVR treatment of AI patients ±s

注：在不同时间段的变化方差分析，aP＜0.05；不同时间与检测方式交互作用方差分析，bP＞0.05

检测方式3D-LVMI（g/m2）2D-LVMI（g/m2）t值P值术前153.46±28.70 148.48±35.35 0.628 0.532术后1周113.80±21.34 127.16±27.65 2.197 0.032术后1个月104.54±20.27 98.54±27.30 1.014 0.315术后6个月92.06±21.83ab 91.81±27.35ab 0.041 0.967

图3 二维超声和三维超声检测LVMI的bland-atman分析Fig.3 LVMI bland-atman analysis of two-dimensional ultrasound and three-dimensional ultrasound

3 讨论

主动脉瓣病变会导致左心室的压力或容量负荷增加，导致向心性肥厚或离心性肥厚，继而出现LVH［5］。LVH是心脏对慢性容量或压力超负荷的适应性改变，是心脏受累的表现，最终导致心力衰竭［6］。LVMI增加是LVH的一种表现形式，也是LVH最重要的独立影响因素之一［7］。AVR是减轻心室压力或容量负荷的有效方法之一，AVR可以改善患者心脏的血流动力学，让左室腔发生良性重构、LVMI降低［8］。本研究应用RT-3DE计算3DLVMI，通过与二维超声计算得到的2D-LVMI数据进行比较，探索3D-LVMI评价主动脉瓣病变患者AVR术后左室构型变化及AVR改善LVH的效果，为临床提供依据。

本组研究发现，AVR治疗前病例组患者2DLVMI、3D-LVMI均显著大于对照组，说明不论是AI还是AS患者，其左心室均出现了明显的重构。同时病例组的LVDd和LVEF与对照组近似，说明患者的心功能尚处于代偿期，所以心室并没有明显扩大，且反映左心排血功能的LVEF尚能保持在正常范围。本研究分别观察了AS与AI患者术前、术后1周、术后1个月以及术后6个月的LVMI变化情况。结果发现，AS与AI患者不论3D-LVMI还是2D-LVMI，在AVR治疗后的整个周期中均呈下降趋势。这提示AVR确实能够降低主动脉瓣病变患者的容量负荷或压力负荷，一定程度逆转主动脉瓣病变的心室重构，改善心功能，起到较好的治疗效果。所以LVMI逐渐降低，LVH情况得到改善。然而AS与AI患者的LVMI在治疗后6个月时仍然大于对照组，说明患者的LVMI在AVR术后并未恢复至正常水平。这一方面可能是因为术后6个月的时间仍然较短，LVH恢复至正常水平需要更长时间，另一方面可能是由于移植的人工主动脉瓣受到瓣架和瓣环的影响，有效瓣口面积无法与正常人一致，所以跨瓣压差仍然会持续高于正常人，导致LVH不能完全恢复。进一步的组间比较发现，AI患者2D-LVMI与3D-LVMI差异不明显，但AS患者2DLVMI大于3D-LVMI。说明AS患者2D-LVMI与3DLVMI的差异比AI患者明显。这可能是因为AS是向心性肥厚，IVST和LVPWT变化较AI患者明显，所以导致2D-LVMI与3D-LVMI的差异更明显。

本研究通过Bland-Altman进行一致性检验分析，结果发现3D-LVMI与2D-LVMI的ICC结果为0.775，说明3D-LVMI与2D-LVMI存在一定程度的差异，进一步研究发现，两位超声医师检测3DLVMI的一致性非常高，ICC达到0.966，基本没有误差。这主要是因为RT-3DE不依赖于心室任何形态学假设，能直观反映左心室形态，自动计算出LVM，最大程度避免了人工测量带来的误差。而两位超声医师检测2D-LVMI一致性相对3D-LVMI降低许多，ICC仅为0.757，虽然也＞0.75，勉强达到重复性好的标准，但与3D-LVMI的ICC相比仍然存在差距，说明二维超声的人工测量不可避免的会出现误差。主动脉瓣病变患者在AVR术后1周时3D-LVMI较2D-LVMI出现较为明显的下降（3DLVMI下降约30 g/m2，2D-LVMI下降约18 g/m2），提示主动脉病变患者在AVR术后早期就能够有效改善LVH，这与AHMAN等［9］得出的在AVR 10 d即出现LVM回归的研究基本一致。

综上所述，AVR可以改善主动脉瓣病变患者的LVH，RT-3DE以其快速、便捷、测量精确的特点，能够通过LVMI精确评估患者LVH的变化情况，其测量结果较二维超声更精确，值得广泛应用于临床。