VRM与2D-STI、3D-STI技术和RT-3DE在评价左室径向非同步化的一致性研究*

刘 怡 董 云 陈 明 高雅琦 王坚锋 吴明烨

心衰严重患者心室收缩存在不同步现状，而心脏再同步化治疗(cardiac resynchronization therapy，CRT)是改善此类患者预后重要方式[1]。虽然近些年CRT适应证扩展，但是仍有部分患者不能从CRT技术上获益，因此正确判定患者心脏非同步化情况是提高CRT应答率的前提[2]。目前，CRT诊断技术如二维、三维斑点追踪成像(two-dimensional，three dimensional speckle tracking imaging，2D-STI，3D-STI)技术和实时三维超声心动图(real time three-dimensional echocardiography，RT-3DE)等用于评估左室收缩情况准确性不佳以及数据稳定性不佳，需要寻找更为稳定、准确左室非同步化评估方式[3-5]。动态全景M型虚拟现实模式(virtual reality mode，VRM)以左室短轴二维灰阶图像为基础，形成单心动周期的动态全景M型三维重建，其具有高帧频、高图像质量、无角度依赖和无信号脱失等优点，可用于指导最佳左室起膊部位。本研究对VRM与2D-STI、3D-STI和RT-3DE手段评估左室径向非同步化的一致性进行比较，探讨VRM评估左室径向非同步化方面应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析上海中医药大学附属曙光医院及上海同济大学附属东方医院超声科2018年3月至2019年3月收治的73例CRT植入Ⅰ类适应证慢性心衰患者资料，将其纳入观察组，另选与同期在医院进行体检的65名健康者相关检查资料，将其纳入健康对照组。观察组患者中男性41例，女性32例；年龄43～73岁，平均年龄(59.83±3.22)岁。健康对照组中男性35名，女性30名；年龄40～75岁，平均年龄(59.94±3.29)岁。两组一般资料之间比较差异无统计学意义，存在可比意义。本研究获得受试者知情同意，研究各项操作获得医院医学伦理会批准。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准:①慢性心衰患者；②符合CRT植入Ⅰ类适应证；③患者接受VRM、2D-STI、3D-STI和RT-3DE影像学检查以及相关数据分析；④各项资料完整。

(2)排除标准:①左室短轴超声心动图透声极差；②射血分数＞50%；③心律失常、冠心病等其他心脏疾病；④血压或者肾功能异常；⑤并发糖尿病以及高血压等基础疾病；⑥相关影像资料不全。

1.3 仪器设备

Toshiba SSH-880 CV超声仪(日本东芝公司)；PhilipsIE33超声仪三维全容积探头(荷兰飞利浦公司)。

1.4 检查方法

患者检查卧位选取右侧卧位，随后心电导线连接，记录合适振幅心电门控信号。取左室心尖四腔和二腔观，Simpson法分别测量3次左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)，获取其平均值，分别测量胸骨旁左室长轴观的左室舒张末期内径和心尖四腔观的左室舒张末期长径与横径。将探头固定，确定扫查深度、宽度与适当合适帧频。取左室二尖瓣水平、乳头肌水平和心尖水平短轴观，各保存4个心动周期的二维灰阶数字成像和通信医学(digital imaging and communications in medicine，DICOM)动态图像；应用型号为Toshiba SSH-880 CV超声仪2D-STI和3D-STI软件分析左室短轴非同步数据。应用PhilipsIE33超声仪三维全容积探头X5-1和3DQ软件分析左室短轴非同步数据及生成容积-时间曲线，最后应用VRM软件脱机分析各左室短轴非同步数据，重建三维应变图。

1.5 观察指标

比较心衰患者与健康者VRM、2D-STI、3D-STI以及RT-3DE相关参数360 °应变达峰时间标准差(360°time strain standard deviation，Ts360-SD)、360 °应变达峰时间最大差值(360°time strain difference，Ts360-dif)、应变达峰时间标准差(time strain standard deviation，Ts-SD)、应变达峰时间最大差值(time strain difference，Tsdif)、收缩不同步指数(systolic dyssynchrony index，SDI)、左心室16节段容积达到最小值时和R波之间的时间差的标准差(the minimum correction value of 16 segments up to minimum volume standard deviation，Tmsv-16SD%)以及节段容积达到最小值时和R波之间的时间差的最大差值(the minimum correction value of 16 segments up to minimum volume difference，Tmsv-16dif%)，评估VRM与2D-STI、3D-STI及RT-3DE对左室径向非同步化定量评价的一致性。

1.6 统计学方法

所有数据均应用SPSS20.0软件包分析与处理，计量数据均以均值±标准差表示，应用t检验进行差异比较，一致性分析应用Bland-Altman检测，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组VRM、2D-STI、3D-STI和RT-3DE相关参数比较

观察组心衰患者Ts360-SD、Ts360-dif、Ts-SD、Ts-dif、SDI、Tmsv-16SD%和Tmsv-16dif%均显著高于健康对照组(t=79.871，t=17.862，t=16.758，t=9.532，t=17.893，t=24.505，t=13.050；P＜0.05)，见表1。

2.2 观察组VRM与2D-STI评价左室径向不同步一致性比较

Ts360-SD指标与Ts-SD指标比较，Ts360-dif指标与Ts-dif指标比较一致性较好，见表2。

2.3 观察组VRM与3D-STI评价左室径向不同步一致性比较

VRM测定Ts360-SD、Ts360-dif指标与3D-STI测定SDI指标比较一致性较好，见表3。

表1 两组VRM、2D-STI、3D-STI及RT-3DE相关参数比较(±s)

表1 两组VRM、2D-STI、3D-STI及RT-3DE相关参数比较(±s)

注：表中VRM为动态全景M型；2D-STI为二维斑点追踪显像技术；RT-STI为三维斑点追踪显像技术；RT-3DE为实时三维超声心动图

表2 观察组VRM与2D-STI评价左室径向不同步一致性比较(ms)

表3 观察组VRM与3D-STI评价左室径向不同步一致性比较(ms)

2.4 观察组VRM与RT-3DE评价左室径向不同步一致性比较

Ts360-SD指标与Tmsv-16SD%比较，Ts360-dif指标与Tmsv-16dif%指标比较一致性较好，见表4。

表4 观察组VRM与RT-3DE评价左室径向不同步一致性比较(ms)

3 讨论

有研究显示，单一影像学技术用于评估与定位左室机械收缩最晚区域准确性不佳，需要结合多种不同步参数才能改善其诊断准确性[6]。STI改善了普通M型帧频过低、实施三维成像内膜清晰度不佳以及TDI技术对角度过度依赖等缺点，能够有效区分缺血心肌组织被动与主动收缩，但该技术尚不能完全兼顾高灰阶图像质量与高帧频两个要求，同时2D-STI、3D-STI只能用于评估各心肌节段平均应变、平均应变率、平均位移和平均峰速度等情况，不能用于指导定位最佳起搏位置[7-9]。STI和RT-3DE技术数据分析对影像分析医师要求较高，相关工作人员需要接受长期标准培训以保证不同步数据分析稳定性。因此，寻找新型更可靠、更精细和更稳定的左室内非同步化分析方法对预测CRT有效性刻不容缓。

本研究中应用VRM、2D-STI、3D-STI、RT-3DE等技术评估心衰患者左室径向情况，结果显示心衰患者Ts360-SD、Ts360-dif、Ts-SD、Tsdif、SDI、Tmsv-16SD%以及Tmsv-16dif%均显著高于对照组，Ts-SD、Ts-dif、SDI、Tmsv-SD以及Tmsv-dif均为反应患者节段心肌达峰时间离散程度，离散程度越大，表示患者心肌同步性越差。2D-STI技术摆脱了传统技术对角度依赖性，可以从多角度评估心室运动，且其测定参数与MR标记成像技术测定相关参数相关性较好。梅丹娥等[10]在扩张型心肌病患者心室收缩情况评估中应用2D-STI发现其确实可以有效评价患者心室收缩不同步。孟湘等[11]王莲玉等[12]研究显示，应用SDI评估心脏疾病患者右心室收缩不同步情况时，其值越高，患者心室同步性越差，与本研究中相关结论基本一致。RT-3DE技术评估心脏情况主要通过患者心室16节段时间-容积曲线评估患者心脏容积情况，其检测计算所得Tmsv-16SD%、Tmsv-16dif%参数能够有效避免二维超声测定缺陷，同时其还可以在相同心动周期对患者心室任意2个节段甚至所有心室节段同步情况[13-14]。本研究中RT-3DE测得Tmsv-16SD%、Tmsv-16dif%较健康者高，提示患者左室同步性较差，心室充盈增加，舒张功能不佳，从而导致患者左室心肌向心运动减少，患者心排量随之减少，心脏功能存在障碍[15-16]。而VRM技术以左室短轴二维灰阶图像为基础，从左室中心建立虚拟M线并饶中心旋转360°，每隔角度1°记录该M线上全部灰度信号，然后将360条灰度信号线并列，进行无缝拼接形成全景M型影像，进而逐帧重复上述过程，最后完成单心动周期的动态全景M型三维重建。与斑点追踪、实时三维超声等现有技术相比，VRM技术同样立足于二维灰阶图像，具有高帧频、高图像质量、无角度依赖和无信号脱失，对非同步化可视性强，心肌运动信息近无损化，达到亚像素精度，可精确定位最晚左室机械收缩区域，对指导最佳左室起搏位置具有重要意义。本研究进行VRM与2D-STI、3D-STI以及RT-3DE测定参数Bland-Altman一致性检验结果显示，VRM测定分析所得相关参数与另外3种技术测定左室径向评估参数一致性较好，同时相对于2D-STI、3D-STI以及RT-3DE测定不同步评价参数存在稳定性不佳问题，VRM技术采用了内膜边界识别和自动跟踪、360°虚拟实境、复数重建亚像素灰度信号，左室中心点半自动定位、心肌被动运动校正、彩色编码位移、动态三维重建等多种先进的图像后处理和成像方法，能够有效保证心肌运动信息细节化和精确性，提高了心脏同步化评估稳定性以及准确性，可为临床发展和评估心脏同步化治疗提供更可靠数据支持。

VRM可为左心室径向非同步评估提供可靠参数，其所得参数与2D-STI、3D-STI以及RT-3DE测定不同步评估参数一致性较好，可为后期心脏同步化治疗提供可靠数据支撑。