全身成像三维量化评价左心室收缩功能的可行性研究*

唐海霞，景香香，林 凌，钟文津，刘丽莉

(海南省人民医院/海南医学院附属海南医院超声科,海口 570311)

心脏在血液循环系统中具有重要的地位，其作用是将所存储的血液泵出，满足人体新陈代谢所需，左心室收缩即是泵出心排血量的过程，因而，在评价心泵功能时主要将心排血量作为核心参数。左心室的心肌收缩力代表其收缩功能，左心室压力-容积关系能够有效体现左心室的心肌收缩力。当收缩功能正常时，能够将满足全身代谢所需的心输出量泵出，反之则心排血量减低。因此，准确评价收缩功能是否受损及严重程度，对于临床诊疗和预后至关重要。本研究采用全身成像三维量化(GI3DQ)对左心室收缩功能进行评价，并与二维双平面Simpson′s法(以下简称2D法)和实时三维超声心动图(RT-3DE)比较，探讨GI3DQ评价左心室收缩功能的可行性和准确性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取本院2018年1月至2019年12月45例患者，无严重心律失常，肺部气体干扰少，检查图像清晰，分辨率好，可清楚勾勒出左心室的心内膜和心外膜；心脏各个切面均清晰完整显示。男29例，女16例，年龄31～71岁，平均(52.38±11.56)岁。其中左心室收缩功能正常者37例，减低者8例。

1.2 方法

1.2.1仪器

采用 Philips iE33 超声诊断仪，配有二维相控阵探头S5-1(频率2～4 MHz)，实时三维矩阵探头X5-1(频率1～3 MHz)，三维彩色多普勒血流成像系统，QLAB9.0及GI3DQ图像处理工作站。

1.2.22D法心功能数据采集

患者常规取左侧卧位，取心尖四腔心和左心室两腔心切面，在标准的心尖四腔心切面上，于左心室舒张末期，沿左心室内膜勾画得到心室腔形态，确定后，再于左心室收缩末期，沿左心室内膜勾画出心室形态。在标准的左心室两腔心切面上执行相同的数据采集工作，设备将通过自动计算得出左心室舒张末期容积(EDV)、收缩末期容积(ESV)、每搏输出量(SV)及左心室射血分数(LVEF)，见图1 A。

1.2.3RT-3DE数据采集

在实时三维成像模式下，设置探头频率为1.7～3.5 MHz，将探头置于心尖处，得到心尖四腔心标准切面，待设备显示以探头发射中心为轴心的3个正交60°二维切面后，调节探头方向，获得最理想的心尖两腔与长轴切面，并对灰度及反差进行相应的调节，进而得到清晰的心内膜缘显示，取4个心动周期，将图像导入QLABadv，勾画出收缩、舒张末期的左心室心内膜，设备可自行分析得出左心室数据，见图1B。

1.2.4GI3DQ心功能数据采集

将上述实时三维采集图像导出，使用Philips QLAB 9.0软件GI3DQ插件载入导出的数据，分别于左心室舒张末期和收缩末期连接二尖瓣闭合点至心尖部后，软件自动切割为15层，每层切片平面手动勾画心室内膜轮廓，软件自动计算出EDV和ESV，从而计算得出SV，LVEF=SV/EDV×100%,见图1C。

A：2D法；B:RT-3DE；C：GI3DQ。

1.3 统计学处理

2 结 果

2.1 2D法与GI3DQ两种方法评估心功能参数比较

两种方法测得心功能指标情况见表1，两组EDV、ESV、SV、EF比较差异均无统计学意义(P>0.05)。两种方法测得LVEF相关性较好(r=0.870)，见表2、图2。Bland-Altman一致性分析：两种方法评价LVEF平均差=-1.11%，95%一致性界限(-13.11%～9.89%)，差异无统计学意义(P>0.05)，见图3。

2.2 RT-3DE与GI3DQ两种方法评估心功能参数比较

两种方法测得心功能指标情况见表3，两组EDV、SV比较差异均无统计学意义(P>0.05)，两组ESV、EF比较差异有统计学意义(P<0.05)。两种方法测得LVEF相关性较好(r=0.920)，见表4、图2。Bland-Altman一致性分析：两种方法评价LVEF平均差=+1.67%，95%一致性界限(-6.42%～9.76%)，差异无统计学意义(P>0.05)。GI3DQ 与 2D法及RT-3DE评价LVEF比较，仅有2%(1/45)的点在95%一致性界线以外，GI3DQ 与 2D法相比，差值的绝对值最大为12%，GI3DQ 与 RT-3DE相比，差值的绝对值最大为8.09%，见图3。

表1 2D与GI3DQ左心功能参数测量值比较

表2 2D与GI3DQ左心功能参数相关性分析

表3 RT-3DE与GI3DQ左心功能参数测量值比较

表4 RT-3DE与GI3DQ左心功能参数相关性分析

图2 不同方法评价LVEF的相关性分析散点图

图3 不同方法评价LVEF的 Bland-Altman 散点图

3 讨 论

随着心脏疾病的治疗越来越精准，准确评估心脏功能变得越来越重要，超声心动图技术的发展使心功能的评价更加简便、精确[1-2]。左心室收缩功能的评价是影响心脏疾病诊疗和预后的一个重要因素[3-4]，LVEF的测量是评价心室收缩功能的关键指标，现阶段进行定量研究LVEF的影像学中，超声心动图是最为经典也是最常用的[5-6]，因其简便、快捷、无创、费用低、无辐射等优点，对左心功能的评价有着重要的临床意义。然而超声心动图不同评价方法有着各自的优点和局限性，如何精确评估已成为目前研究的重点。

GI3DQ是在实时三维超声心动图基础上发展起来的新兴技术。国内目前在心脏方面的研究报道中主要用于评价瓣膜反流，是唯一能直接测量瓣膜反流容积的新方法[7-9],能在对反流容积进行三维重建的基础上将其分割成数个层面进行叠加分析，兼顾了反流容积的不规则性，更加真实准确。本研究利用其叠加分析的原理，将其应用于左心室收缩功能的评价中，能准确测量出左心室的容积，定量分析左心室的收缩功能，且与2D法和RT-3DE法有良好的相关性。因而进行心功能评价时，GI3DQ技术可作为超声心动图领域内的一项新技术。

本研究发现，GI3DQ与2D法及RT-3DE技术的组间和组内相关性和可重复性均较好。从技术层面上分析，2D法对左心室收缩功能的测量被认为具有较高的准确性[10]。2D法的评估建立在对心室腔几何形态的假设上，对于存在室壁节段性运动异常，尤其是室壁瘤的情况，其测量结果可能会出现较大误差[11]。本研究中2D法测得的EDV、ESV均小于GI3DQ的测量值，但差异无统计学意义(P>0.05)，可能是由于单一截面的2D法心腔不能完全展示心室的整体结构所致；RT-3DE 由于不受超声观察平面的限制，可以完整显示心腔内结构，因此不受心腔几何形态的限制，同时缩小了不同操作者间的测量误差。多项研究表明，RT-3DE评价左心室容积和LVEF的准确性与CT和磁共振成像(MRI)有良好的相关性和一致性[12-14]；但在实际操作中发现采集图像时对患者的呼吸、心率有一定要求，患者如不能很好地配合呼吸，则测量误差就会较大，并且由于该技术的局限性，部分患者心内膜看起来比较模糊，易出现室壁残缺，影响对其观察和心内膜的描记[15]，这也许就是RT-3DE与GI3DQ测量参数比较中，ESV、EF比较差异有统计学意义的原因；GI3DQ依赖于RT-3DE对图像的采集，分析过程中与2D法原理相似，综合了2D法与RT-3DE测量的特点，只需要一个完整的心动周期，本研究多次重复测量发现呼吸的配合对结果影响不大，但受心律的影响较大，如心律不齐的患者，每个心动周期的容积都会有变化，因此，测量值差异较大。在本研究中GI3DQ测量心功能与2D法及RT-3DE比较，相关性较好，LVEF的r值分别为0.870和0.920，且比2D法及RT-3DE测量方法更具优势。Bland-Altman 一致性分析显示，GI3DQ 与 2D法及RT-3DE评价LVEF比较，仅有2%(1/45)的点在95%一致性界线以外，GI3DQ 与 2D法相比，差值的绝对值最大为12%，GI3DQ 与 RT-3DE相比，差值的绝对值最大为8.09%。因此，可以认为两种方法测量的结果具有较好的一致性，GI3DQ在临床上可以替代 2D法及RT-3DE测量左心室收缩功能。

准确评价心脏功能有助于指导临床治疗和预后判断，但目前尚缺乏准确而简便易行的心脏功能客观评价方法，尤其在冠心病中。GI3DQ 是一项很有前景的检查评价技术，有待于进一步去实践和验证。