2D-STI联合3D-HM在蒽环类药物对乳腺癌患者左心室功能损害评估中的应用

倪成香 蔡洁 范霜月 胡国梁

[摘要] 目的 探究二維斑点追踪成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）联合三维超声心动图全自动左心定量（three-dimensional echocardiography HeartModel，3D-HM）技术在蒽环类药物（anthracycline，ATC）对乳腺癌患者左心室功能损害评估中的应用价值。方法 选取2021年3月至2022年6月于金华市人民医院接受化疗的乳腺癌患者55例，根据化疗第4周期内心电图情况将患者分为心电图正常组（n=19）和心电图异常组（n=36）。分别于化疗前（T0）、化疗第2周期（T1）及第4周期（T2）采用常规超声心动图获取左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）、左室舒张末期容积（left ventricular end-diastolic volume，LVEDV）、左室收缩末期容积（left ventricular end-systolic volume，LVESV）等参数；2D-STI技术获取左室整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）参数，3D-HM技术获取3D-LVEF、3D-LVEDV、3D-LVESV等三维参数。结果 T2时，两组患者LVEF水平较T0、T1时均显著下降（P<0.05）；两组患者T0、T1、T2时的LVEF、LVEDV、LVESV参数比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；T0、T1时，两组患者的GLS水平比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；T2时，两组患者GLS水平较T0、T1时均显著下降（P<0.05），且心电图异常组患者GLS水平显著低于心电图正常组（P<0.05）；T0、T1时，两组患者的3D-LVEF水平比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；T2时，两组患者3D-LVEF水平较T0、T1时显著下降（P<0.05），且心电图异常组患者3D-LVEF水平低于心电图正常组（P<0.05）。两组患者T0、T1、T2时的3D-LVEDV、3D-LVESV参数比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。受试者操作特征曲线分析结果显示，GLS、3D-LVEF及其联合检测评估心电图异常患者左心室功能改变的曲线下面积分别为0.767、0.739和0.788（P<0.05）。结论 乳腺癌ATC化疗患者无论心电图是否存在异常，均出现左心室功能受损，且心电图异常患者左心室功能受损更明显，2D-STI、3D-HM技术可敏感识别患者左心室功能的改变，二者联合可提高对心电图异常患者左心室功能损伤的预测价值。

[关键词] 乳腺癌；蒽环类药物；二维斑点追踪成像；三维超声心动图全自动左心定量；左心室功能

[中图分类号] R737.9；R445.1      [文献标识码] A      [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2023.11.005

Application of two-dimensional speckle tracking imaging combined with three- dimensional echocardiography HeartModel in evaluating anthracycline induced damage to left ventricular function in breast cancer patients

NI Chengxiang， CAI Jie， FAN Shuangyue， HU Guoliang

Department of Ultrasonic， Jinhua People's Hospital， Jinhua 321000， Zhejiang， China

[Abstract] Objective To investigate the application value of two-dimensional speckle tracking imaging （2D-STI） combined with three-dimensional echocardiography HeartModel （3D-HM） in evaluating anthracycline （ATC） induced damage to left ventricular function in breast cancer patients. Methods A total of 55 breast cancer patients who received chemotherapy at Jinhua People's Hospital from March 2021 to June 2022 were selected and divided into normal electrocardiogram group （n=19） and abnormal electrocardiogram group （n=36） according to the electrocardiogram in the 4th cycle of chemotherapy. Parameters such as left ventricular ejection fraction （LVEF）， left ventricular end-diastolic volume （LVEDV） and left ventricular end-systolic volume （LVESV） were measured by conventional echocardiography. Left ventricular global longitudinal strain （GLS） was measured by 2D-STI. 3D-LVEF， 3D-LVEDV and 3D-LVESV were measured by 3D-HM. Results At T2， the level of LVEF decreased significantly in both groups compared with that at T0 and T1 （P<0.05）; the differences in LVEF， LVEDV and LVESV parameters at T0， T1 and T2 in both groups were not statistically significant （P>0.05）; at T0 and T1， the differences in GLS levels in both groups were not statistically significant （P>0.05）; at T2， the GLS levels of patients in both groups decreased significantly compared with those at T0 and T1 （P<0.05）， and the GLS levels of patients in the abnormal ECG group were significantly lower than those in the normal ECG group （P<0.05）; at T0 and T1， there was no statistically significant difference between the 3D-LVEF levels of patients in both groups （P>0.05）; at T2， the 3D-LVEF levels of patients in both groups decreased significantly compared with those at T0 and T1 （P<0.05）， and the 3D-LVEF levels of patients in the abnormal ECG group were lower than those in the normal ECG group （P<0.05）. The differences in 3D-LVEDV and 3D-LVESV parameters at T0， T1 and T2 between the two groups were not statistically significant （P>0.05）. Receiver operator characteristic curve analysis showed that area under the curve of GLS， 3D-LVEF alone and in combination to evaluate changes of left ventricular function in patients with abnormal electrocardiogram were 0.767， 0.739 and 0.788， respectively （P<0.05）. Conclusion Breast cancer patients undergoing ATC-based chemotherapy have impaired left ventricular function regardless of whether the electrocardiogram is abnormal or not， and impaired left ventricular function is more obvious in patients with abnormal electrocardiogram. 2D-STI and 3D-HM can sensitively identify the changes of left ventricular function. Combination of the two can improve the prediction of impaired left ventricular function in patients with abnormal electrocardiogram.

[Key words] Breast cancer; Anthracycline; Two-dimensional speckle tracking imaging; Three-dimensional echocardiography HeartModel; Left ventricular function

乳腺癌是临床常见的恶性肿瘤，其发病率位居我国女性恶性肿瘤首位[1]。蒽环类药物（anthracycline，ATC）是乳腺癌化疗的基本药物之一，可显著改善患者生存情况，但该药物产生的氧自由基具有明显的心脏毒性作用，使患者心脏受到不同程度的损伤[2-3]。心电图异常是肿瘤患者化疗期间常见的不良反应，有研究发现，与心电图正常患者相比，心电图异常患者存在更严重的左心室功能受损现象[4]。但心电图特异性较低，存在遗漏心肌受损的风险。二维斑点追踪成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）技术可追踪心肌回声斑点运动轨迹，敏感检测心肌局部收缩的微小变化，其中左室整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）是评估局部心室收缩功能的重要技术，但该技术易受个体差异、操作医师技术及经验差异的影响，测量结果准确性有待提高[5]。三维超声心动图全自动左心定量（three-dimensional echocardiography HeartModel，3D-HM）技术可全自动定量检测左心室容积，但在整体心功能评估方面，常会低估心脏局部收缩功能的损害[6]。为提高乳腺癌ATC化疗患者左心室功能评估的准确性，本研究分析了2D-STI联合3D-HM技术在不同心电图表现的乳腺癌ATC化疗患者左心室功能评估中的应用价值。

1  资料与方法

1.1  一般资料

选取2021年3月至2022年6月于金华市人民医院接受化疗的乳腺癌患者55例，根据化疗第4周期内心电图情况将患者分为心电图正常组（n=19）和心电图异常组（n=36）。纳入标准：①临床检查符合乳腺癌的诊断标准[7]，均为术后接受多柔比星化疗方案治疗；②均为女性，年龄35～60岁；③化疗前心电图确定为窦性心律（心率为60～100次/min）；④化疗前肝肾功能、心肌酶谱检查等未见明显异常；⑤化疗同期未进行放疗或内分泌治疗。排除标准：①合并糖尿病、高血压、冠心病等基础疾病患者；②合并可致心脏功能异常的心血管疾病患者；③合并内分泌疾病患者；④超声心动图图像不清患者。其中，心电图正常组年龄35～60岁，平均（48.25±8.72）岁；体表面积1.41～1.81m2，平均（1.61±0.13）m2。心电图异常组年龄35～58岁，平均（47.83±7.94）岁；体表面积1.40～1.78m2，平均（1.61±0.10）m2；心电图异常类型：导联T波低平及ST-T段异常改变10例、心电轴左偏4例、窦性心动过速或过缓3例、房性早搏1例、室性早搏1例。两组一般临床资料比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。本研究经金华市人民医院伦理委员会批准（伦理审批号：IRB-2021024-R），患者均知情同意。

1.2  方法

1.2.1  化疗方案  所有患者术后均采用AC化疗方案（多柔比星60mg/m2+环磷酰胺600mg/m2），静脉滴注，21d为1个周期，两组均化疗4个周期。

1.2.2  常规二维超声心动图检查  分别于化疗前（T0）、化疗第2周期（T1）及第4周期（T2）采用Philips EPIQ7c彩色多普勒心血管超声诊断仪对患者行常规二维超声心动图检查。患者取左侧卧位，使用S5-1探头获取标准四腔心及两腔心切面，于收缩末期及舒张末期分别描绘左心室心内膜轮廓，获取左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）、左室舒张末期容积（left ventricular end-diastolic volume，LVEDV）、左室收缩末期容积（left ventricular end-systolic volume，LVESV）参数。以LVEF较化疗前基线值下降≥10%且绝对值<53%为超声评估化疗后心脏毒性金标准，参数均重复测量3次取平均值。

1.2.3  2D-STI分析  获取心尖四腔、三腔、两腔切面的3个较为稳定心动周期动态图像，取心肌显示最清晰的1帧图像冻结，采用CMQ10.8软件自动调节设定感兴趣区范围，使2条取样线分别对应左心室心内膜及心外膜，保证各个节段所在位置基本一致；软件自动分析生成牛眼图，获取左室各节段收缩期峰值纵向应变，取所有节段平均值的绝对值为左室GLS，参数均重复测量3次取平均值。

1.2.4  3D-HM分析  使用X5-1三维容积探头，使心尖四腔心切面聚焦左心室水平，存储HeartModel容积图像，系统自动重建獲取左心三维立体图，进入HeartModel三维定量分析，获取3D-LVEF，3D-LVEDV、3D-LVESV等三维参数，参数均重复测量3次取平均值。

1.2.5  心脏毒性评估标准  参考2014年ASE/EACI专家共识[8]对心脏毒性的定义：①LVEF较基线值下降10%，绝对值<53%；②合并或未合并充血性心力衰竭体征；③2～3周后复查结果仍同上。以化疗结束后3D-LVEF的变化评估是否发生心脏毒性。

1.3  统计学处理

采用SPSS 20.0统计学软件对数据进行处理分析，计量资料以均数±标准差（）表示，组间比较采用t检验，组内不同时间点比较行重复测量资料的方差分析；受试者操作特征（receiver operator characteristic，ROC）曲线分析2D-STI联合3D-HM技术相关参数评估心电图异常患者左心室功能改变的应用价值；P<0.05为差异有统计学意义。

2  结果

2.1  常规二维超声心动图参数比较

T2时，两组患者LVEF水平较T0、T1时均显著下降（P<0.05）；T0、T1、T2时，两组患者的LVEF、LVEDV、LVESV参数比较，差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。

2.2  2D-STI参数比较

T0、T1时，两组患者的GLS水平比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；T2时，两组患者GLS水平较T0、T1时均显著下降（P<0.05），且心电图异常组患者GLS水平显著低于心电图正常组（P<0.05），见表2。

2.3  3D-HM参数比较

T0、T1时，两组患者的3D-LVEF水平比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；T2时，两组患者3D-LVEF水平较T0、T1时显著下降（P<0.05），且心电图异常组患者3D-LVEF水平低于心电图正常组（P<0.05）。T0、T1、T2时，两组患者的3D-LVEDV、3D-LVESV参数比较，差异均无统计学意义（P>0.05），见表3。

2.4  2D-STI、3D-HM技术相关参数评估心电图异常患者左心室功能改变的价值分析

在第4周期化疗结束后，心电图异常组中有8例患者出现心脏毒性。ROC曲线分析结果显示，

GLS、3D-LVEF及其联合检测评估心电图异常患者左心室功能改变的曲线下面积（area under the curve，AUC）分别为0.767、0.739和0.788，差异均有统计学意义（P<0.001），联合检测可提高患者左心室功能改变的诊断价值，见表4、图1。

3  讨论

ATC的心脏毒性作用存在剂量依耐性，当累积剂量达700～900mg/m2时，患者心功能不全的发生率为0.9%～48.0%[9]。因此，化疗期间对患者的心脏功能进行监测具有重要意义。2016年，欧洲心脏病学会发布的《癌症治疗及心血管毒性立场声明》[10]指出，应在化疗期间对患者行心电图和超声心动图检查，以监测心脏毒性發生情况。但心电图仅能反映瞬时心电活动变化，超声心动图存在一定滞后性，因此寻找准确检测心肌损伤的检查方法一直是国内外研究热点。

本研究分析了2D-STI、3D-HM技术在ATC对乳腺癌患者左心室功能损害评估中的应用价值，研究结果显示，T2时，两组患者LVEF水平较T0、T1时均明显下降；但两组患者T0、T1、T2时的常规二维超声心动图参数比较差异无统计学意义，T2时心电图异常组患者GLS水平低于心电图正常组，提示ATC对乳腺癌患者左心室功能存在一定影响。常规二维超声心动图检查在评估ATC化疗患者心肌损伤方面存在滞后，而2D-STI可运用二维应变技术，评估心脏整体及节段心肌的运动情况，通过测量心肌纵向应变，早期发现心脏的亚临床损伤[11]。苗爱雨等[12]应用2D-STI技术评价ATC对乳腺癌患者左心室功能的影响，发现化疗后患者GLS明显降低，而常规超声心动图参数无明显变化，与本研究结果一致。本研究中，两组患者T2时GLS水平均较T0、T1时明显下降，表明患者无论是否出现心电图异常，其心脏均受到药物毒性作用，出现心肌损伤。ATC经代谢分解后，会出现Fe3+-蒽环类螯合物，使心肌细胞代谢发生障碍，导致细胞外基质胶原沉积，微血管纤维化病变，心肌纵向应变下降[13]。

对比两组患者的3D-HM参数发现，T2时，两组患者3D-LVEF水平较T0、T1时明显下降，且心电图异常组患者3D-LVEF水平低于心电图正常组，提示3D-HM可以敏感地发现乳腺癌ATC化疗患者在化疗早期LVEF的变化，且心电图异常患者3D-LVEF下降更明显。吴一峰等[14]应用3D-HM技术评估乳腺癌不同化疗周期患者左心室收缩功能，发现与化疗前相比，化疗后第4周期3D-LVEF显著下降，认为3D-HM技术是全自动左心室量化分析，具有较高的准确率与重现性，其自动化检测能避免人工调整造成的数据误差，在患者出现心功能受损症状前即可监测到心功能的改变，有利于指导临床ATC的使用。本研究中，两组患者3D-LVEDV、3D-LVESV比较差异均无统计学意义，考虑与左心室强大的代偿作用有关，也可能与心肌韧性为可恢复状态有关[15]。有研究发现3D-HM与2D-STI在监测乳腺癌化疗后左心功能变化方面具有良好相关性，但并未进一步研究二者联合应用同时评估左心室功能的价值[16]。本研究ROC曲线分析结果显示，GLS、3D-LVEF及其联合检测评估心电图异常患者左心室功能改变的AUC分别为0.767、0.739和0.788，提示2D-STI、3D-HM技术可敏感识别患者左心室功能的改变，联合检测可进一步提高患者左心室功能改变的诊断价值。

综上所述，乳腺癌ATC化疗患者无论心电图是否存在异常，均出现左心室功能受损，且心电图异常患者左心室功能受损更明显，2D-STI、3D-HM技术可敏感识别患者左心室功能的改变，二者联合可提高对心电图异常患者左心室功能损伤的预测价值。

[参考文献][1] FREDDIE B， JACQUES F， ISABELLE S， et al. Global cancer statistics 2018 GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries[J]. CA Cancer J Clin， 2018， 68（6）： 394–424.

[10] ZAMORANO J L， LANCELLOTTI P， RODRIGUEZ MU?OZ D， et al. 2016 ESC position paper on cancer treatments and cardiovascular toxicity developed under the auspices of the ESC Committee for Practice Guidelines： the task force for cancer treatments and cardiovascular toxicity of the European Society of Cardiology（ESC）[J]. Eur Heart J， 2016， 37（36）： 2768–2801.

[14] WANG G H， LIU Z J， XU G X， et al. Sleep disturbances and associated factors in chinese children with autism spectrum disorder： a retrospective and cross-sectional study[J]. Child Psychiatry Hum Dev， 2016， 47（2）： 248–258.