基于斑点追踪超声心动图技术的AutoEF 软件自动测量右心室面积变化分数一致性分析

司 同，吴 静（通信作者）

（南通市第三人民医院<南通大学附属南通第三医院>超声科 江苏 南通 226001）

右心室长期以来被认为是一个可有可无的心脏腔室，对整体心脏功能没有显著贡献。Fontan 手术的引入将先天性心脏病患者的右心室排除在循环之外，进一步助长了这种误解[1]。直到最近二十年，人们才认识到右心室的几何形态和功能在临床和预后中的重要性。在心脏手术中，右心室功能障碍与术后正性肌力药物的需求增加、重症监护室住院时间延长和死亡率升高相关[2]；右心室功能是肺动脉高压、先天性心脏病和冠状动脉疾病以及左心衰竭或瓣膜性心脏病等各种情况下心血管发病率和死亡率的独立预测因子[3-4]。因此，右心室越来越被认为是评估和干预的重要目标，这也刺激了能全面评估右心室的成像技术的发展。

超声心动图通过LVEF 评价左心室收缩功能。面积变化分数（fractional area change，FAC）是另一个超声心动图获得的有价值的参数，可以了解整体右心室收缩功能[5]。基于斑点追踪超声心动图（speckle tracking echocardiographic，STE）技术的算法不单纯依赖于边界的检测，而且结合了基于心肌二维运动估计的心室形状和运动模型。STE 技术最初被用于左心室[6]，几乎所有具备STE 技术的仪器均自带左心室评估软件。近年来，随着对右心室重要性认识的发展，部分超声仪器开发了基于STE 的右心室程序。但目前大部分软件仍只针对左心室。AutoEF 软件最初是为左心室射血分数（LVEF）评估而设计，本研究探索了AutoEF 软件的新应用，通过自动测量FAC 来评估右心室收缩功能。报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2022 年11 月—2023 年3 月南通市第三人民医院收治的27 例疑似或已知疾病涉及右心室功能的住院患者进行前瞻性研究，其中男17 例，女10 例，平均年龄（61.00±8.51）岁。研究期间，原治疗方案保持不变。

纳入标准：①年龄≥18 岁；②疑似或已知疾病涉及右心室功能的患者；③患者均签署知情同意书。排除标准：①声窗不足，导致心尖切面显示不清；②心律不齐的患者；③临床资料不完整者。

1.2 方法

使用GE 公司的VIVID E95 和VIVID E90 超声仪器，探头型号为M5Sc，探头频率（2.0～4.5）MHz。检查由两名从事心脏超声工作＞5 年的医师进行，试验中对彼此的测量结果一无所知。每位受试者在同一天接受两名医师单独的超声心动图检查，均手动和自动使用AutoEF软件测量FAC。

受试者经胸获取以右心室为中心的心尖四腔心切面，要求整个右心室都在视野内，包括收缩和舒张时的心尖部和右心室游离壁。储存三个心动周期动图。（1）手动FAC 测量：手动描记舒张期末和收缩期末右心室心内膜边界，肌小梁和乳头肌包含在心腔内。舒张末期定义为三尖瓣关闭的一帧，收缩末期定义为三尖瓣打开前的一帧。FAC 为收缩期末和舒张期末右心室面积变化的百分比，FAC=（舒张末期面积-收缩末期面积）/舒张末期面积。（2）自动FAC 测量：使用AutoEF 软件，点击按钮“4CH”，鼠标标记三尖瓣环两侧和右心室心尖的心内膜，自动检测心内膜轮廓。在本研究中，没有进行手动校正，以保证真正的自动化分析。点击“prosess”自动跟踪心内膜，自动测量结果中的LVEF 4CH 记录为右心室FAC（图1）。

图1 右心室FAC 自动测量影像

在临床实践中，一个经验丰富的医师倾向于将测量结果与视觉印象进行比较。如对结果不满意，则重复测量。为了避免来自视觉印象的偏差，本研究未允许重复测量。

在最后一名受试者检查10 d 后，由第三方随机抽选其中10 名受试者的存图，采用盲法进行第2 次手动及自动测量，以评估观察者内部重复性。

1.3 观察指标

①统计两种方法FAC 测量结果；②评估FAC 测量在观察者内的一致性；③评估人工FAC 测量的观察者间一致性。

1.4 统计学方法

采用SPSS 26.0 统计软件分析数据，符合正态分布的计量资料以均数±标准差（）表示，采用t检验；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，采用χ2检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。用ICC 评价手工和自动FAC 测量的观察者内和观察者间一致性。

2 结果

2.1 两种方法FAC 测量的描述性统计

两位观察者第1 次及第2 次自动FAC 测值均大于手动法。见表1。

表1 手动法和AutoEF 自动法测量FAC 的描述统计（）

表1 手动法和AutoEF 自动法测量FAC 的描述统计（）

2.2 观察者内的一致性

为了评估FAC 测量在观察者内的一致性，两位超声心动图医师在最后一名受试者检查10 d 后，对随机抽取的10 名研究对象的存图使用两种方法重复测量。观察者内一致性的ICC 分析表明，初始和重复的手动FAC 测量的ICC 为0.851（95%置信区间：0.510～0.961），Auto EF 软件初始和重复自动FAC 测量的ICC 为0.926（95%置信区间：0.733～0.921），见表2。

表2 观察者内与观察者间一致性检验

2.3 观察者间一致性

为了评估人工FAC 测量的观察者间一致性，比较了两位经验丰富的超声心动图医师在27 个研究对象中获得的测量结果。对观察者间一致性的ICC 分析揭示了两种方法的观察者间的变异性都良好，但使用AutoEF 软件自动测量（ICC：0.949，95%置信区间：0.891～0.976）的相关性高于手动方法（ICC：0.863，95%置信区间：0.722～0.935），见表2。

3 讨论

由于右心室复杂的解剖和力学特性，对其大小和功能的评估具有挑战性。理想的成像技术应能够全面、准确和可重复地评估右心室形态、收缩力和血流动力学性能，并且应能广泛使用，安全且廉价，可在不同的临床环境中及时评估右心室。

心脏磁共振（cardiacmagnetic resonance，CMR）是第一个提供多方向右心室评估的方法，目前被认为是右心室评估金标准[7]，但受到成本和可用性的限制。

超声心动图是评估右心室的一线诊断技术。FAC 是评估右心室整体收缩功能的二维方法，包含了右心室收缩的纵向和径向变量，不受角度依赖的影响[5]。FAC与CMR 的右心室射血分数（right ventricular ejection fraction，RVEF）有良好的相关性[7]，还是不良结局的独立预测因子[2]。FAC ＜35%提示右心室收缩功能障碍。测量FAC 对图像质量有较高要求，描记时需要心内膜边界显示良好。而且与其他需要大量手动操作的技术一样，准确性取决于操作者的经验和专业知识。

由于自动测量需要的操作更少，AutoEF 对于不熟练的操作者来说，比传统Simpson 法在监测左心室功能方面更具重复性。Szulik 等[8]研究报告了基于STE 技术的AutoEF 软件自动测量LVEF 和CMR 之间的高度一致性，表明AutoEF 软件的稳健性和准确性。对比不同经验的操作者评估左心室功能，FRANCHI 等[9]用Simpson 法手动测量的LVEF 值显示，经验不足和经验丰富的操作者之间存在中度相关性（r=0.70）；AutoEF 显示出良好的相关性（r=0.94）。

MEDVEDOFSKY 回顾性分析149 例成年患者，右心室大小、功能不一，使用EchoInsight 软件得出右心室大小和功能的常规定量指标，包括舒张末期面积（EDA）、收缩末期面积（ESA）、三尖瓣环收缩期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）和FAC 等。自动分析所需的时间约为每位患者30 s，而常规分析约需4 min。采用自动法获得的参数与人工测量结果吻合良好[10]。LOWISZ 通过人工和EchoInsight 软件分析46 例法洛四联症儿童的右心室。软件自动测量的观察者内一致性与人工测量相仿，但观察者间的ICC 超过手动测量。与人工方法相比，自动法产生的FAC 相对较低[11]。这些研究结果一致强调了自动技术在提高心功能评估的准确性和效率方面的潜力。

本研究创造性地应用Auto EF 软件测量FAC，评估右心室收缩功能。观察者内的ICC 显示，无论自动和手动法，每位操作者自身的可重复性很高，表明经验丰富的医师可始终如一地获得可靠的FAC 值。此外，观察者间的一致性分析表明，无论自动或是手动，两个独立的操作者测量结果一致性表现良好，表明即使由不同的操作者执行该技术，也能获得良好一致性。虽然手动和自动法的观察者内和观察者之间一致性都较好，但自动法ICC 较手动更高，可能因为手动法需要更多操作，而自动法只需要有限的用户交互，这有助于提高临床常规中FAC 评估的稳健性。

综上所述，本研究通过FAC 测量将AutoEF 软件的应用从左心室扩展到右心室，为支持该软件的多功能性提供了证据。采用自动FAC 测量可以简化右心室收缩功能的评估，提供高效和可重复的结果。这一进展有助于早期发现和处理右心室功能障碍。尽管研究结果很有希望，但有一定的局限性。首先，本研究里AutoEF 软件自动获得的FAC 值高于手动描记，有必要进一步加大样本量来证明差异是否具有显著性。其次，如果想替代手动测量FAC，需要更大的队列进行研究，并得出AutoEF下FAC 的正常值区间。