三维斑点追踪技术联合E/e′在脓毒症心肌功能障碍诊断中的应用价值*

唐钟祥 朱智勇 张燕华 张元 曾韵怡

脓毒症是病原微生物严重感染引起的宿主反应失调导致的致命性器官功能障碍，其诱发的心肌功能障碍（sepsis induced myocardial dysfunction，SIMD）是造成脓毒症休克的常见原因，严重时可导致患者死亡[1-2]。SIMD 发病机制目前尚未明确，有研究发现，脓毒症病情进展过程中可产生多种影响线粒体自律性调节和心肌纤维功能的细胞因子，是导致心肌细胞凋亡的相关因素，并进一步导致SIMD 发生，心肌功能受损严重程度常与SIMD 患者不良预后有关[3-4]。因此，采用简便可靠的检查手段早期识别、诊断SIMD，对临床诊疗方案制定具有重要意义。以往临床多采用常规超声心动图对脓毒症患者心脏功能指标进行评估，但较易受心脏前后负荷影响，影响其评估的准确度[5]。舒张早期二尖瓣血流峰值速度E/舒张早期二尖瓣瓣环峰值速度e'（E/e'）是舒张早期二尖瓣尖处血流峰值速度E 与二尖瓣环处心肌运动速度e'的比值，常作为超声心动图多普勒组织成像技术的衍生指标，在心肌收缩、舒张功能及左心室充盈压评估中广泛应用[6]。三维斑点追踪成像（3-dimensional apeckle tracking imaging，3D-STI）技术可通过追踪心肌组织各回声斑点获得其运动的全方面信息，对心脏和智能体及局部功能进行评价[7]。本研究主要探讨分析3D-STI技术联合E/e'在SIMD 早期诊断的价值，旨在为临床相关诊疗方案的制订提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2020 年1 月-2021 年12 月广东省中西医结合医院收治的90 例脓毒症患者。纳入标准：年龄20～75 岁；符合文献[8]脓毒症诊断标准；均接受心脏超声心动图检查，且图像清晰；心率60～110 次/min；临床资料完整。排除标准：合并严重脏器功能不全；合并严重心率失常或心肌受损的心脏疾病；合并先心病、肥厚型心肌病；入院24 h 内死亡；合并恶性肿瘤。参照文献[9]，根据是否出现SIMD 将其分为SIMD 组57 例和非SIMD 组33 例。另选取同期于本院行超声心动图检查的45 例健康体检者（health control，HC）纳入HC 组。HC 组纳入标准：年龄20～75 岁；接受心脏超声心动图检查，且图像清晰；临床资料完整。HC组排除标准：存在脓毒症或其他组织器官急慢性感染性疾病；合并严重脏器功能不全；合并严重心率失常或心肌受损的心脏疾病；合并先心病、肥厚型心肌病；合并恶性肿瘤。本研究经广东省中西医结合医院医学伦理委员会通过，患者及其家属均知情同意。

1.2 仪器与方法 于患者入院24 h 内和体检者体检当天，使用Toshiba artidassh880cv 型超声诊断仪对所有纳入对象进行超声心动图检查，探头包括PST-30SBT 和PST-25SX，图像分析选用自带的3DT 分析软件。研究对象均平卧位及左侧卧位，连接同步心电图后采用PST-30SBT 探头进行彩超检查，采集左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）、左心室舒张末期容积（left ventricular enddiastolic volume，LVEDV）、左心室收缩末期容积（left ventricular end-systolic volume，LVESV）等 数据。更换PST-25SX 探头后将其置于受检者左心室心尖部，取标准的四腔心和两腔心切面，使用full 4D 模式显示左侧心尖段、中间段、基底段切面和右侧心尖四腔、两腔切面，检查完毕后存储左心室全容积动态图像。所有操作均由同一组经验丰富的超声影像科医师完成。

1.3 图像分析

1.3.1 E/e' 使用3DT 模式分析存储的动态图像，在选定的心动周期内标记四腔心和两腔心切面的二尖瓣前后叶瓣环和心尖处内膜3 个点，操作软件自动勾画左室心内膜和心外膜曲线，观察左心收缩和舒张末期标记情况，图像清晰度欠佳时进行手动调节，软件自动计算LVSEV、LVEDV、LVEF、二尖瓣口血流测量包括舒张早期（E）和舒张晚期（A）峰值速度，测量二尖瓣环舒张早期峰值运动速度（e'），计算E/e'。

1.3.2 3D-STI 指标 取心尖四腔心切面，进入4D模式通过调节声束角度和深度清晰显示左心室心内膜，完成三维容积成像后将数据传输至相应工作站。运行程序计算左心室总体纵向应变（left ventricular global longitudinal strain，LVGLS）、左心室 总体圆应 变（left ventricular global circumferential stain，LVGCS）、左心室 总体径 向应变（left ventricular global radial stain，LVGRS）和左心室总体面积应变（left ventricular global area stain，LVGAS）等3D-STI指标。

1.4 统计学处理 数据分析用SPSS 22.0 统计学软件，计量资料用（x-±s）表示，差异采用单因素方差分析（One-Way ANOVA），两组对比采用LSD-t分析；计数资料用率（%）表示，组间差异用χ2检验；受试者操作特性（receiver operating characteristic curve，ROC）曲线分析3D-STI 联合E/e'诊断脓毒症SIMD 的价值；P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 SIMD 组、非SIMD 组 和HC 组基线 资料比较 SIMD 组和非SIMD 组脓毒症患者及HC 组年龄、性别、体重指数（BMI）、合并基础病等基线资料差异均无统计学意义（P＞0.05），有可比性，见表1。

表1 SIMD组、非SIMD组和HC组基线资料比较

2.2 脓毒症SIMD 患者典型3D-STI 影像表现 本研究纳入的90 例脓毒症患者3D-STI 影像表现为左室壁和室间隔明显增厚，二尖瓣环处S'波受负荷条件和心肌顺应性影响较小，其速度可对左室收缩功能进行有效评估，全心纵向应变呈现明显下降表现，典型病例见图1。脓毒症SIMD 患者LVEF 明显低于非SIMD 患者，3D-STI 影像显示整体纵向应变下降，呈节段性改变，其中以中间段及心尖段下降最为明显。典型病例见图2。

图1 脓毒症患者典型3D-STI影像表现

图2 脓毒症SIMD患者典型3D-STI影像表现

2.3 SIMD 组、非SIMD 组和HC 组超声心动图参数水平比较 SIMD 组、非SIMD 的LVEDV、LVESV及E/e'均高于HC 组，LVEF 低于HC 组，差异均有统计学意义（P＜0.05）；SIMD 组LVEDV、LVESV 和E/e'均明显高于非SIMD 组，LVEF 明显低于非SIMD组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 SIMD组、非SIMD组和HC组超声心动图参数水平比较（）

表2 SIMD组、非SIMD组和HC组超声心动图参数水平比较（）

*与HC 组比较，P＜0.05；#与非SIMD 组比较，P＜0.05。

2.4 SIMD 组、非SIMD 组 和HC 组3D-STI 指 标水平比较 SIMD 组、非SIMD 组和HC 组LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 等3D-STI 指标绝对值差异均有统计学意义（P＜0.05），且SIMD 组LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 绝对值均明显低于非SIMD 组和HC 组，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 SIMD组、非SIMD组和HC组3D-STI指标水平比较[%，（）]

表3 SIMD组、非SIMD组和HC组3D-STI指标水平比较[%，（）]

*与HC 组比较，P＜0.05；#与非SIMD 组比较，P＜0.05。

2.5 3D-STI 联 合E/e' 诊断脓毒症SIMD 的 价值 ROC 分析结果显示，E/e'诊断脓毒症SIMD 的曲线下面积（area under the curve，AUC）为0.704（P=0.002），敏感度、特异度 分别为89.47%、57.58%，截断值 为11.85%，见 图3。LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 诊断脓毒症SIMD 的AUC 分别为0.856、0.713、0.701 和0.715，敏感度分别为78.95%、61.40%、91.23%和75.44%，特异度分别为78.79%、93.94%、51.52%和72.73%，见图4。3D-STI 参数联合E/e'诊断脓毒症SIMD 的AUC 为0.905，敏感度、特异度分别为94.74%和75.80%，见图5。见表4。

表4 3D-STI参数联合E/e′诊断脓毒症SIMD的ROC特征

图3 E/e′诊断脓毒症SIMD的ROC曲线

图4 3D-STI参数诊断脓毒症SIMD的ROC曲线

图5 3D-STI参数联合E/e′诊断脓毒症SIMD的ROC曲线

3 讨论

脓毒症患者因高心输出量、血管张力下降和心肌细胞凋亡导致的SIMD 是引起患者脓毒症休克、心血管衰竭和死亡的主要原因，早期诊断和积极预防治疗对提高患者生存率具有重要意义[10]。目前诊断脓毒症SIMD 尚缺乏高度特异性的金标准，临床多通过患者E/e'比值变化等超声心动图异常表现结合相关症状体征和生物学标志物进行评估[11-12]。3D-STI 是评估心肌组织及功能的新型多普勒衍生技术，可动态追踪心肌声学斑点的三维运动轨迹，通过动态实时多角度对心脏全容积图像进行连续分析，达到评估心肌组织运动的目的[13-15]。本研究主要探讨分析3D-STI 参数联合E/e'对脓毒症SIMD 的诊断价值。

本研究 中，SIMD 组、非SIMD 的LVEDV、LVESV 及E/e' 均高于HC 组，LVEF 低 于HC 组，且SIMD 组LVEDV、LVESV 和E/e'均明显高于非SIMD 组，LVEF 明显低于非SIMD 组。上述结果说明脓毒症患者普遍存在心肌收缩和舒张功能受损，LVEDV、LVESV、LVEF 和E/e'等超声心动图参数与正常人群存在较大的差异，其中E/e'比值升高可能与脓毒症SIMD 存在密切的相关性。脓毒症SIMD患者常出现可逆性的心肌抑制，表现为左室功能早期改变和区域心肌显著变化，但部分患者LVEF 仍处于正常范围。张泽奎等[15]研究发现重测变异性和负荷依赖性也较易对脓毒症SIMD 患者的LVEDV、LVESV、LVEF 测量造成误差，限制了其在脓毒症SIMD 早期诊断中的应用。超声心动图参数是反映心肌收缩和舒张功能的常见指标，其中二尖瓣环平面收缩期离散度是评估心肌收缩功能的良好指标，E/e'比值常用于评估左心室舒张功能不全，常作为脓毒症休克患者生存率的独立预测因子应用于临床中，表现为E/e'显著升高[16]。本研究结果与李传强等[17]的研究结果类似，提示临床应重点关注E/e'比值升高的脓毒症患者，并及时给予有针对性的干预措施，以降低其发生SIMD 的风险。

本研究结果显示，SIMD 组、非SIMD 组和HC组LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 等3D-STI指标绝对值差异显著，且SIMD 组LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 绝对值均明显低于非SIMD 组和HC 组，说明脓毒症患者3D-STI 指标绝对值呈现显著降低趋势，且与SIMD 存在密切的相关性。LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 是超声心动图评估左心功能的常用测量指标，其中LVGAS、LVGRS 主要通过径向运动和面积反映心肌收缩功能，LVGCS 可在一定程度上反映心肌的固有收缩性[18]。而3D-STI 获得的LVGLS 通过评价心肌纤维长度在收缩末期-舒张末期的变化对心肌收缩功能进行评价，反映了心肌局部和整体功能，与其他应变参数比较，可更好地反映心肌舒缩功能异常变化[19-20]。本研究采用ROC 曲线评估3D-STI 联合E/e'诊断脓毒症SIMD 的价值，结果显示E/e'诊断脓毒症SIMD 的曲线下面积AUC 为0.704，敏感度、特异度分别为89.47%、57.58%，截断值为11.85%，提示临床应重点关注E/e'超过11.85%的脓毒症患者。LVGLS、LVGCS、LVGRS 和LVGAS 诊断脓毒 症SIMD 的AUC 分别为0.856、0.713、0.701 和0.715，敏感度分别为78.95%、61.40%、91.23%和75.44%，特异度分别为78.79%、93.94%、51.52%和72.73%。其中LVGLS 诊断脓毒症SIMD 的AUC显著高于LVGCS、LVGRS 和LVGAS 等参数，说明LVGLS 是3D-STI 参数中对脓毒症SIMD 具有最佳诊断价值的参数。3D-STI 参数联合E/e'诊断脓毒症SIMD 的AUC 为0.905，敏感度、特异度分别为94.74%和75.80%，显著高于3D-STI 参数和E/e'单独诊断的AUC，证实了3D-STI 参数联合E/e'诊断脓毒症SIMD 具有最佳诊断效能，可应用于临床脓毒症SIMD 的筛查和诊断。

综上所述，3D-STI 联合E/e'可准确评估脓毒症患者左室舒缩功能，对脓毒症SIMD 具有较好的诊断价值。本研究的不足之处在于未考虑3D-STI对患者心内膜边界的识别要求较高对研究结果的影响，部分病例影像图像需进行细微的手动调节，后续仍需加大样本量进行深入研究验证，但本研究仍为脓毒症SIMD 的临床诊断提供了简便可靠的影像学评估手段。