三维斑点追踪成像评估化疗致卵巢癌患者左心室功能损伤

翟子敬，秦文娟，王 臻，冯 佳，黄 磊，董珊珊，张彩云，刘奎灿，芦桂林*

(1.石河子大学医学院临床医学系，新疆 石河子 832008；2.石河子大学医学院第一附属医院超声医学科，新疆 石河子 832008)

卵巢癌是妇科常见恶性肿瘤，病死率较高[1]。手术联合化学治疗(简称化疗)是临床治疗卵巢癌最常用的方案，紫杉醇及卡铂是首选化疗药物，已广泛用于临床，效果良好[2]，但均可导致心律失常、心绞痛、心肌梗死甚至心力衰竭[3]。三维斑点追踪成像(three dimensional speckle tracking imaging， 3D-STI)可早期评估左心室收缩及舒张功能[4]。本研究观察3D-STI评估紫杉醇联合卡铂化疗对卵巢癌患者左心室功能影响的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2019年6月—2020年4月30例卵巢癌术后患者(卵巢癌组)，年龄35～65岁，平均(51.5±7.4)岁；体质量50～70 kg，平均(58.67±5.19)kg；均接受经腹全子宫+双侧附件切除术，术后病理明确诊断卵巢上皮性恶性肿瘤，其中浆液性癌ⅠA期2例、ⅢA期2例、ⅢB期4例、ⅢC期12例，浆液性乳头状囊腺癌4例，卵巢透明细胞癌6例；术前未经化疗或其他抗肿瘤治疗，术后接受6个周期紫杉醇联合卡铂方案化疗(3周为1个周期)。选择同期体检健康女性30名为对照组，年龄35～65岁、平均(48.4±6.6)岁，体质量50～70 kg、平均(59.11±4.30)kg。本研究经院伦理委员会批准，且研究对象对研究内容均知情同意。

1.2 仪器与方法 采用GE Vivid E9型彩色多普勒超声诊断仪，4V探头，频率1.5～4.0 MHz。分别于化疗前及化疗3个、6个周期后行3D-STE检查。嘱受检者左侧卧，连接心电图，清晰显示心尖四腔二维图像后进入四维模式，帧频≥40%心率，嘱患者屏气，不间断采集并存储3个心动周期声像图及三维全容积图像。将图像导入EchoPAC 7.0工作站，以3D-STI分析软件进行后处理，追踪整个心动周期内所有图像中左心室室壁心内膜及心外膜边界，获得左心室射血分数(left ventricular ejection fraction， LVEF)、左心室整体纵向应变(global longitudinal strain， GLS)、左心室整体圆周应变(global circumferential strain， GCS)、左心室整体扭转角度(left ventricular twist angle， LVtw)及扭矩(torsion， Tor)，计算心肌综合指数(myocardial composite index， MCI)；同时记录左心室收缩末期应变(A)，调节应变-时间曲线至舒张期前1/3点，获得该点的应变(B)，计算纵向及圆周应变显像舒张指数(systolic-diastolic index， SI-DI)：Tor=LVtw/左心室心尖至基底段之间的距离，MCI=GLS×LVtw，SI-DI=(A-B)/A×100%。

表1 3D-STI相关参数比较(±s，n=30)

表1 3D-STI相关参数比较(±s，n=30)

组别LVEF(%)GLS(%)GCS(%)LVtw(°)卵巢癌组 化疗前62.32±3.6820.13±2.4321.97±2.5313.57±1.82 化疗3个周期后60.33±3.80*#17.93±2.44*#19.90±2.07*#11.67±1.53*# 化疗6个周期后58.23±4.14*#Δ16.03±2.02*#Δ18.20±1.97*#Δ9.77±2.28*#Δ对照组62.34±3.3920.30±2.5222.40±2.3813.74±1.75F值8.10622.44524.25629.877P值<0.001<0.001<0.001<0.001组别Tor(°/cm)MCI(%×°)SI-DI(%)SI-DI(%)卵巢癌组 化疗前1.79±0.29248.77±43.0518.13±2.9021.53±2.12 化疗3个周期后1.51±0.23*#191.47±41.00*#15.36±2.26*#15.36±2.26*# 化疗6个周期后1.22±0.23*#Δ148.54±38.52*#Δ12.36±2.60*#Δ12.83±3.96*#Δ对照组1.82±0.29253.44±38.5718.40±2.8221.93±2.51F值33.60146.16233.69762.648P值<0.001<0.001<0.0010.001 注:*:与对照组比较,P<0.05;#:与化疗前比较,P<0.05;Δ:与化疗3个周期后比较,P<0.05;L-SI-DI、C-SI-DI分别为纵向、圆周SI-DI

1.3 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，采用单因素方差分析进行多组间比较，两两比较采用LSD-t检验；以中位数(上下四分位数)表示不符合正态分布者，多组间比较采用Kruskal-Wallis秩和检验，两两比较采用Mann-WhitneyU检验。以受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线评价3D-STI参数对化疗致左心室收缩功能损害的诊断效能；采用Pearson相关分析评价3D-STI参数与化疗周期之间的相关性。随机抽取卵巢癌组10例数据，由2名超声科副主任医师(工作10年以上)分别对应变参数进行重复测量，以重复性检验分析观察者间一致性；由同一名超声科医师间隔>6 h重复测量2次(2次测量)，以可靠性分析评价观察者内可重复性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2组受检者年龄(t=1.684，P=0.098)、体质量(t=0.360，P=0.720)差异均无统计学意义。

2.1 3D-STI相关参数比较 卵巢癌组化疗前与对照组3D-STI各参数差异均无统计学意义(P均>0.05)，化疗3个及6个周期后LVEF、GLS、GCS、LVtw、Tor、MCI、L-SI-DI及C-SI-DI相比化疗前及对照组均降低(P均<0.05)，且化疗6个周期后各参数均低于化疗3个周期后(P均<0.05)。见表1、图1。

图1 各组3D-STI参数Tor对比图显示Tor值随化疗周期延长而逐渐降低 A.对照组(43岁)； B、C.分别为卵巢癌组(45岁)化疗3个周期(B)及6个周期后(C)

表2 3D-STI各参数诊断卵巢癌患者化疗致左心室收缩功能损害的ROC曲线结果

表3 卵巢癌患者化疗后左心室3D-STI参数与化疗周期的相关性

2.2 3D-STI各参数对化疗致左心室收缩功能损害的诊断效能 GLS、LVtw、Tor及MCI诊断化疗致左心室收缩功能损害的AUC均>0.800(P均<0.05)，其敏感度、特异度均>60.00%，约登指数均>0.50；其中MCI的曲线下面积(area under the curve, AUC)最大(0.907)，Tor的敏感度最高(86.67%)，GLS特异度(90.00%)最高。见表2、图2。

图2 3D-STI各参数诊断卵巢癌患者化疗致左心室收缩功能损害的ROC曲线

2.3 3D-STI各参数与化疗周期之间的相关性 各参数与化疗周期均呈负相关(P均<0.05)，其中MCI、Tor的相关性最高(r=-0.812、-0.781)，见表3。

2.4 重复性分析 观察者内重复性检验显示左心室Tor和MCI的ICC分别为0.890、0.884，观察者间ICC分别为0.898和0.880。见图3。

3 讨论

紫杉醇联合卡铂为卵巢癌术后首选化疗方案，抑制肿瘤细胞增殖及生长效果良好[5]，但在杀伤肿瘤细胞的同时可因氧化应激及钙蛋白酶诱导肌动蛋白降解等机制损伤正常组织细胞，尤其是心肌细胞。

二维斑点追踪成像技术中无法追踪随心脏运动而脱离显像平面的回声斑点，可致偏倚，且不能同时获得左心室心尖短轴及基底短轴，及二者相减而得到的真实旋转角度。3D-STI技术解决了上述问题，能更加真实地反映左心室运动情况[6]。HE等[7]证实，3D-STI测量的左心室心肌应变与MRI测值之间存在良好的一致性。

本研究结果显示，化疗3、6个周期后，卵巢癌患者LVEF逐渐降低，提示化疗药物已造成左心室功能受损，但早期左心室功能受损较轻，LVEF下降不易被发现，较难准确评估；化疗后左心室GLS、GCS及LVtw下降提示左心室收缩功能受损，且受损程度随药物累计剂量(即化疗周期)增加而加重，与张艳等[8-9]的结果相符合。由于采集数据中左心室心尖部缺乏明确解剖参照，在不同患者LVtw定位可能存在差别。为避免测量误差，本研究采用Tor评估左心室收缩功能[10]。ROC曲线结果显示Tor诊断卵巢癌患者化疗后左心室收缩功能损害的敏感度最高，且其AUC高于LVtw，提示Tor反映左心室收缩功能变化的效果优于LVtw，且观察者内及观察者间重复性均较高；GLS诊断卵巢癌患者化疗后左心室收缩功能损害的特异度最高，原因可能在于GLS与位于冠状动脉最远端的心内膜下内层心肌纤维纵行排列密切相关，较易受损，而左心室扭转同时受心肌收缩程度、心肌内外膜肌纤维排列方式及收缩平衡影响，而外层心肌力矩较大，收缩时扭力更大，故左心室扭转方向与外层心肌旋转方向一致，即化疗药物可致左心室心肌弹性形变能力下降，扭转异常、幅度减低，GLS可特异性地反映上述改变[11-12]。

心肌三层结构中，内层呈右手螺旋排列，外层呈左手螺旋排列，中层水平环形排列，在立体空间内心脏运动由肌纤维多种运动形式构成，且心肌在三维空间的形变由心肌应变和扭转运动共同形成，故单一运动方式无法全面反映心肌收缩功能，仅能体现部分心肌收缩力变化[13]。本研究选用由GLS和LVtw构成的新参数——MCI，以更全面评估左心室收缩功能，发现化疗3个周期后MCI已出现明显下降，6个周期后下降更显著，且MCI与化疗周期呈负相关。ROC曲线结果显示MCI诊断卵巢癌患者化疗后左心室收缩功能损害的AUC最高，与HAYAT等[14]结果相符，提示MCI可早期发现化疗所致心脏损害，为临床早期干预、及时调整或更换药物提供依据。化疗3个周期后L-SI-DI、C-SI-DI降低，化疗6个周期后下降更显著，且均与化疗周期呈负相关，与郭雪婷等[15]的结果相符，表明紫杉醇联合卡铂化疗亦可致左心室舒张功能损害。

图3 观察者内(A、B)及观察者间(C、D)心室Tor与MCI重复性检验 Bland-Altman图

本研究的主要局限性：①3D-STI技术对图像质量要求较高；②超声科医师水平及患者个体差异等因素均可对结果产生一定影响；③样本量小，随访周期短。

综上所述，紫杉醇联合卡铂化疗早期即可出现左心室功能受损；3D-STI技术、尤其Tor及MCI等参数可早期监测化疗所致心肌损害。