实时三维超声左心室造影评价慢性心力衰竭患者的左心室收缩同步性

张梅青，王秋霜*，安秀芝，王淑华，杨菲菲，黄党生，雷继晓

1.解放军总医院第四医学中心心内科，北京 100048；2.解放军总医院第四医学中心核医学科，北京 100048； *通讯作者 王秋霜 jennywqs@sina.com

心脏收缩失同步严重程度是心力衰竭患者出现心脏性猝死事件及死亡率增高的独立预测因子[1]，因此准确评价心脏运动同步性对明确心力衰竭进展并及时治疗至关重要。目前超声因其便捷、无创、经济的优势成为临床评价心脏运动同步性的首选方法，而常用的TDI、二维斑点追踪技术等参数用于评价心脏收缩不同步尚存在不足[2-3]，临床迫切需要开发新的参数及方法。实时三维超声心动图（real-time threedimensional echocardiography，RT3DE）通过定量评价心室整体与节段的时间-容积变化状态，从而准确评价左心室收缩同步性和心功能[4-5]，而左心室超声造影能清晰地显示左心室内膜边界，克服了三维超声依赖清晰图像的局限性，两者结合可明显提高诊断准确性[6-8]，目前国内外三维超声左心室造影（contrast enhanced real-time three-dimensional echocardiography，3D-CE）评价左心室收缩同步性的相关研究鲜有报道。本研究拟以门控SPECT心肌灌注显像（gated SPECT myocardial perfusion imaging，GSMPI）为参照，探讨3DCE评价左心室收缩同步性的准确性及临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 纳入2017年2月—2018年9月于解放军总医院第四医学中心心内科住院的慢性心力衰竭患者32例，包括心肌梗死26例和扩张性心肌病6例，其中男23例，女9例；年龄29~78岁，平均（64±10）岁，根据心力衰竭程度分为轻中度心力衰竭组[左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）35%~50%）]20例和重度心力衰竭组（LVEF<35%）12例；选择同期20例健康志愿者为对照组，其中男14例，女6例；年龄45~78岁，平均（62.9±9.1）岁。排除标准：药物过敏、严重心律失常、严重肝肾功能不全、起搏器安装、动静脉瘘及图像质量差不利于分析者。所有检查均经受检者知情同意，并签署知情同意书。

1.2 RT3DE检查 采用Philips 7C型彩色多普勒超声诊断仪，X5-1型探头（探头频率2~3.5 MHz）。患者取左侧卧位，平静呼吸连接胸前导联心电图。获取满意的左心室长轴观切面、短轴观乳头肌水平切面，短轴观二尖瓣水平切面、心尖四腔观切面，测量心腔大小，以Simpson法测量LVEF。在二维超声基础上获取满意的心尖四腔观切面，此时点击全容积显像键，将图像的帧频设置为15帧/s以上，嘱患者尽量屏气，采集由4个心动周期图像叠加而成的三维数据库（图1A），获取并存储全容积动态三维超声图像，然后进入造影模式。

1.3 左心室超声造影 于患者右手背建立静脉通道，连接三通管，注射用生理盐水加入六氟化硫微泡粉末瓶中，并振荡形成微泡混悬液，待检查者显示清晰心尖四腔观模式时，缓慢静推微泡超声对比剂1~2 ml，后继续推注生理盐水5 ml，右心房、室顺序显影，约35 s左心室腔对比剂显影，45 s左心室心内膜边界清晰显影，左心室腔内对比剂充填完整，采集左心室全容积切面（图1B）。将图像数据导入硬盘，以供脱机分析。以上检查由2名超声科副主任医师完成。

图1 男，63岁，LVEF=38%，造影前后对比。

1.4 左心室收缩同步性测量 数据导入Qlab 10.0工作站，选中三维全容积图像，点击3DQ Advance分析功能键，进入分析界面，同时显示左心室心尖四腔、两腔观及左心室短轴观切面。分别于舒张末期（R波顶点）和收缩末期（T波结束点）放置左心室侧壁、后间隔、前壁、下壁二尖瓣环及心尖部5个取样点，分析软件将自动勾画心内膜并进行序列分析，必要时可对心内膜区域进行微调，最后点击序列分析键，系统即刻自动描绘出动态三维心腔“薄壳样”立体图像，自动测得左心室收缩同步性参数：左心室第16节段、12节段达最小收缩末容积时间的标准差（time to minimum systolic volume，Tmsv），即Tmsv16-SD、Tmsvl2-SD，为消除心率对数据的影响，以上数据除以心电图R-R间期，得到校正后的百分数分别定义为左心室16节段、12节段收缩非同步指数（systolic dyssynchrony index，SDI）：16R-SDI、12R-SDI。同时描绘出左心室整体及节段容积-时间曲线的变化趋势及时间-位移参数图。

1.5 门控SPECT心肌灌注显像 采用Siemens Symbia T16型SPECT仪，所有患者均在静息状态下经肘静脉注射99Tcm-MIBI 740 MBq（20 mCi），于60~90 min后行心肌灌注断层扫描，采集的图像经重建处理，应用4D-MSPECT软件处理数据，测得所有患者的左心室收缩同步性及收缩功能定量参数：相位直方图带宽（phase histogram bandwidth，BW）即 左心室各区域心肌开始收缩相位分布的95%的宽度，相位标准差（phase standard deviation，SD）即相位分布起始时间点的标准差，左心室舒张末期容积（left ventricular end diastolic volume，LVEDV）、左心室收缩末期容积（left ventricular end systolic volume，LVESV）及LVEF。

所有数据的获取及分析均由经过专业培训的2位有经验的主治医师及以上完成，数据测量3次，取平均值。

1.6 统计学方法 采用SPSS 23.0软件，正态分布的计量资料以表示，多组间比较采用方差分析，两两比较采用LSD法；计数资料组间比较采用χ2检验。 3D-CE同步性参数与核素心肌灌注显像同步参数间的相关性采用Pearson相关分析。两种检查方法诊断左心室收缩不同步的一致性采用Kappa检验，采用组内相关性系数（ICC）检验操作者内、操作者间测量数据的一致性。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较 对照组、轻中度心力衰竭组及重度心力衰竭组患者性别、年龄等比较，差异无统计学意义（P>0.05），LVEF依次减低（F=27.7，P<0.05），重度心力衰竭组较对照组及轻中度心力衰竭组心率快，差异有统计学意义（P<0.05），见表1。

表1 对照组与轻中度心力衰竭组及重度心力衰竭组患者一般资料比较（±s）

表1 对照组与轻中度心力衰竭组及重度心力衰竭组患者一般资料比较（±s）

注：LVEF为左心室射血分数；与对照组比较，*P<0.05；与轻中度心力衰竭组比较，#P<0.05

项目 对照组（n=20） 轻中度心力衰竭组（n=20） 重度心力衰竭组（n=12） F/χ2值 P值 男性[例（%）] 14（70） 14（70） 9（75） 2.7 0.081 0.586 身高（cm） 167.2±11.1 165.8±7.9 166.2±12.3 1.0 0.412 年龄（岁） 62.9±9.1 66.9±8.3 68.2±12.5 0.9 0.330 心率（次/min） 71.2±13.6 76.2±9.0 81.5±13.4*# 6.2 0.026 体重（kg） 62.8±9.6 63.2±11.3 65.7±10.6 1.1 LVEF（%） 59.7±6.5 48.4±5.2* 31.4±3.7*# 27.7 0.000

2.2 左心室收缩同步性比较三维超声非造影条件（RT3DE） 与对照组比较，重度心力衰竭组左心室同步性较低，Tmsv16-SD、16R-SDI差异有统计学意义（F=5.8、6.0，P<0.05），对照组与轻中度心力衰竭组、轻中度心力衰竭组与重度心力衰竭组比较，差异均无统计学意义（P>0.05，表2）。

3D-CE：重度心力衰竭组较对照组、轻中度 心力衰竭组同步性减低，4个参数差异均有统计学意义（F=18.5、11.6、15.6、12.8，P<0.05），轻中度心力衰竭组与照组比较，差异无统计学意义（P>0.05）（图2、3，表2）。

门控SPECT心肌灌注显像：重度心力衰竭组较对照组和轻中度心力衰竭组左心室同步性减低，BW、SD差异有统计学意义（P<0.05）（图4，表2）。

图2 三维超声17节段校正的时间-容积曲线。

图3 三维超声左心室17节段时间-位移参数图，计时图（上图）为左心室各节段达到最小容积的时间，位移图（下图）显示左心室各节段达到最小容积的位移运动方向。

图4 门控核素心肌灌注显像相位直方图带宽（BW）。

表2 RT3DE、3D-CE及GSMPI评价左心室收缩同步性（±s）

表2 RT3DE、3D-CE及GSMPI评价左心室收缩同步性（±s）

注：与对照组比较，*P<0.05；与轻中度心力衰竭组比较，#P<0.05。RT3DE为实时三维超声，3D-CE为三维超声左心室造影，GSMPI为门控核素心肌灌注显像，Tmsv16-SD、12 SD为左心室16节段、12节段达最低收缩末容积时间标准差，16R、12R-SDI为左心室16节段、12节段收缩非同步指数，BW为相位直方图带宽，SD为相位标准差

指标 对照组（n=20） 轻中度心力衰竭组（n=20） 重度心力衰竭组（n=12） F值 P值 RT3DE Tmsv16-SD（ms） 47.0±30.9 71.7±64.3 107.8±65.1* 5.8 0.040 Tmsv12-SD（ms） 49.1±37.0 76.9±50.9 109.7±69.4 2.7 0.080 16R-SDI（%） 5.3±4.6 8.3±7.5 11.8±6.3* 6.0 0.035 0.331 12R-SDI（%） 5.6±4.3 8.9±7.4 12.2±6.8 1.1 3D-CE Tmsv16-SD（ms） 46.3±35.1 70.1±41.7 143.7±39.0*# 18.5 ＜0.001 Tmsv12-SD（ms） 37.4±21.2 58.3±30.6 133.1±38.5*# 11.6 ＜0.001 16R-SDI（%） 5.6±4.5 8.3±4.6 15.8±3.3*# 15.6 ＜0.001 ＜0.001 12R-SDI（%） 4.3±3.3 5.0±3.2 13.4±5.5*# 12.8 GSMPI BW 26.0±19.6 30.4±18.9 69.6±25.5*# 12.7 ＜0.001 SD 6.0±3.4 7.6±4.8 16.1±6.0*# 14.7 ＜0.001

2.3 RT3DE及3D-CE与GSMPI评价左心室收缩同步性的相关性 RT3DE左心室同步性参数16R-SDI与BW、SD呈正相关（r=0.360、0.340，P<0.05）；3D-CE结果显示16R-SDI与BW、SD呈正相关（r=0.479，0.470，P<0.05），12R-SDI与BW、SD呈正相关（r=0.444、0.426，P<0.05），Tmsv16-SD与BW、SD呈正相关（r=0.424、0.403，P<0.05），Tmsv12-SD与BW、SD呈正相关（r=0.387、0.383，P<0.05）（表3）。

2.4 3D-CE与GSMPI诊断左心室收缩不同步的一致性 对照组BW为26.0±19.6、16R-SDI为（5.6±4.5）%，分别以其最大值为界值，即认为BW>45.6、16RSDI>11.1%为左心室收缩不同步，结果显示，GSMPI 诊断左心室收缩不同步15例，左心室收缩同步37例， 左心室收缩不同步者中2例3D-CE诊断为左心室收缩同步，诊断为左心室收缩同步者中5例3D-CE诊断为左心室收缩不同步（表4），两种检查方法的一致性较好（Kappa=0.690），提示3D-CE与GSMPI诊断左心室收缩不同步具有中高度一致性。

2.5 重复性检验 RT3DE及3D-CE同步性参数16RSDI操作者内ICC值分别为0.626（95%CI0.652~0.949）和0.822（95%CI0.623~0.903）；操作者间ICC值分别为0.603（95%CI0.592~0.857）和0.813（95%CI0.603~0.895），操作者间和操作者内测量结果具有较高的一致性，3D-CE较RT3DE重复性显著提高。

表3 RT3DE、3D-CE所测左心室同步性与GSMPI测值的相关性

表4 3D-CE与GSMPI诊断左心室收缩不同步（例）

3 讨论

慢性心力衰竭的治疗是心内科的难点，而左心室不同步是导致和加重心力衰竭的重要原因。因此，研究准确测定左心室不同步的方法是近年临床关注的焦点。目前，评价心脏机械收缩同步性的影像学方法主要有超声心动图和核医学。超声心动图的TDI技术有角度依赖，斑点追踪技术则存在“跨平面失追踪”的不足，且以上方法均无法在同一心动周期内完成所有节段运动的评估，因此可能造成一定的误差。RT3DE通过自动描记心内膜技术，不需要对正常或构型改变的心脏进行几何假设，同一心动周期内快速采集实时多平面图像，在评估左心室同步运动方面具有无可替代的优势，但RT3DE的准确评价依赖清晰的图像质量，准确勾画心内膜边界是准确评价左心室收缩同步性的关键。3D-CE通过注入对比剂显著增加二次谐波量，使原来没有明显回声反射的心腔内血流得到显像，从而清楚地观察心内膜边界；与普通三维超声比较，3D-CE在保留同一时间、同一实相多个角度全面观察心肌运动的同时，可获得更准确的诊断信 息，尤其对于体位受限、声窗条件欠佳、图像质量差等心内膜显示不清的重症患者。GSMPI相位分析技术通过计算一个心动周期中单位体积心肌放射性计数反映室壁运动情况，分析左心室700多个区域的心肌收缩起始时间相位分布图，不但评估左心室整体收缩同步性，还准确判定收缩最晚部位，又因技术高度自动化而具有高度的准确性和可重复性，是评估左心室收缩同步性的标准参考方法[9-12]。因此，本研究以GSMPI为对照，探讨3D-CE诊断左心室收缩同步性的临床价值。

本研究显示，对照组、轻中度心力衰竭组及重度心力衰竭组间左心室收缩同步性呈逐步减低的趋势，提示慢性心力衰竭患者发生不同程度的左心室收缩不同步，表明心肌梗死和心肌缺血直接导致心肌收缩力减低，同时梗死和缺血心肌节段达峰时间延长造成左心室收缩不同步，且与左心室收缩功能状态密切相关，与以往应用RT3DE评价左心室收缩同步性的相关研究结论一致[13-18]。Nucifora等[16]研究显示心肌梗死后左心室收缩同步性明显受损，且相同梗死面积时左心室收缩不同步者左心室功能更差；对于重度心力衰竭接受再同步化治疗（CRT）的患者，应答组的不同步指数（SDI）明显高于无应答组，SDI>11.9%可预测CRT反应，敏感度为90%，特异度为75%，较组织多普勒有预测价值[18]。同时研究发现，RT3DE的重复性不理想[19]。本研究实时RT3DE发现重度心力衰竭组较对照组左心室收缩同步性减低，但未发现不同程度心力衰竭组间左心室收缩同步性的差异，而结合3D-CE后，重度心力衰竭组较对照组和轻中度心力衰竭组左心室收缩同步性减低，Tmsv16-SD、Tmsv12-SD、16R-SDI及12R-SDI差异均有统计学意义（P<0.05），与门控SPECT心肌灌注显像结论一致，表明RT3DE结合3D-CE后较非造影条件下诊断左心室收缩同步性的敏感度和准确度明显提高。

目前关于3D-CE评价左心室收缩同步性的研究鲜有报道，但部分研究表明RT3DE结合3D-CE在诊断左心室收缩功能方面的准确度较非造影条件下明显提高，观察者间的变异度由RT3DE非造影条件下的14.3%降低至造影后的7.0%[20]，RT3DE结合3DCE后评估LVEF较非造影增强时与MRI的相关性明显提高（r=0.75、0.51，P<0.05）[6]；对于需要准确评价左心室功能而图像质量不佳或不宜搬动的重症患者，可由3D-CE代替MRI检查[7-8]。本研究结果显示，RT3DE结合3D-CE后操作者内及操作者间左心 室同步性参数的重复性明显提高，造影后左心室收缩不同步参数与GSMPI测值的相关程度明显提高，相关参数也增多。在诊断左心室不同步方面，两种方法的一致性较好（Kappa=0.690），提示3D-CE与GSMPI诊断左心室收缩不同步具有中高度一致性。

本研究的局限性：①样本量较小，未能根据心力衰竭程度精细分组，结果的精确性和代表性受限，有待扩大样本量进一步研究；②仅评价左心室整体收缩同步性，未评估节段心肌改变；③三维超声评估左心室收缩同步性缺乏正常参考值，诊断左心室收缩不同步的阈值有待进一步探讨。

总之，慢性心力衰竭患者存在不同程度的左心室收缩不同步，随心力衰竭程度加重逐步减低。3D-CE可客观、有效地评价慢性心力衰竭患者的左心室收缩同步性，较RT3DE的诊断敏感度和准确度明显提高，与GSMPI有较高的一致性，具有重要的临床应用价值。