二维斑点追踪技术评价慢性阻塞性肺疾病患者右心室功能的研究

谷冰雨 张 霞

慢性阻塞性肺疾病（COPD）患病率高，多表现为咳嗽、咳痰，但可进行预防与治疗改善患者症状，减少病死率[1]。COPD 患者的临床症状可能是肺动脉高压和心血管并发症引起[2]，而右心室室壁薄，顺应性较大，理论上更易受压力负荷影响[3]，所以评估右心室功能十分必要。二维斑点追踪技术（2D-STI）是一种评价心肌运动细微变化的新兴技术，通过图像处理算法追踪感兴趣区域的心肌斑点运动变化反应心肌的变形能力，对心室功能进行定量评估[4]。本文采用2D-STI 技术以期更早发现COPD 患者的右心功能损害，结合更贴近临床的慢性阻塞性肺疾病评估测试（CAT），探讨CAT 分数与右心功能的相关性以及对COPD 患者右心功能的预测价值，现报道如下。

1 临床资料

1.1 一般资料 收集2020 年9 月至2021 年12 月在皖南医学院弋矶山医院门诊及住院治疗的COPD患者80 例，筛选后纳入COPD 患者67 例和与之匹配的健康对照组30 例。根据CAT 评分[5]，将COPD患者分为轻中度COPD 组33 例（1～20 分），重度COPD 组34 例（21～40 分）。本研究经医院医学伦理委员会审核通过，批件号：（2019）轮审研第（88）号，所有研究对象均签署知情同意书。

1.2 纳入标准 临床上，有长期咳嗽、咳痰等症状且使用支气管舒张剂后，第1 秒用力呼气容积/用力肺活量＜70%（FEV1/FVC＜70%），排除其他持续气流受限疾病后诊断为COPD，本次研究纳入临床确诊COPD 的患者[6]。

1.3 排除标准 （1）严重影响右心功能的疾病，如左心室功能衰竭、心肌梗死等；（2）其他肺组织疾病，如肺结核、肺栓塞；（3）严重先天性心脏病、房颤、心肌病；（4）免疫系统疾病，如类风湿关节炎、骨髓瘤等；（5）图像质量差，2D-STI 不能准确进行测量；（6）不能配合本次检查，未能获取CAT 分数的患者。

2 方 法

2.1 仪 器 机器型号为Philips EPIQ 7C，配备S5-1 探头和Qlab10.5 工作站。

2.2 资料收集 收集患者基本信息，身高、体质量、年龄，并进行CAT 量表的填写，由1 名呼吸科医师讲解评分规则，患者进行独立评分，保证评分客观准确性。

2.3 常规超声心动图 嘱患者取左侧卧位，同时连接动态心电图，按照超声心动图测量指南对数据进行标准化测量[7]，获得右心室前后径（RVD）、左心室射血分数（LVEF）、心率（HR）、主肺动脉内径（MPAD）、右心室基底段内径（RVD1）、右心室中间段内径（RVD2）、右心室面积变化率（FAC）、三尖瓣环纵向峰值位移（TAPSE）、组织多普勒测定三尖瓣环收缩期峰值速率（S’）、心肌功能指数（Tei 指数）。

2.4 二维斑点追踪 嘱患者屏气，优化图像质量，获取右心室为主的四腔心切面，充分暴露右心室游离壁和心尖，储存四个心动周期的图像。通过aCMQ 软件离线对图像进行分析，手动定义右心室心内膜边界，动态观察调整心肌边界和厚度，确保右心室和室间隔完全被追踪，软件自动跟踪感兴趣区所有心肌组织，右心室游离壁和室间隔均被划分为三个节段，分别为基底段、中间段、心尖段，然后得到每个节段应变值（见图1～3），三者的平均值则分别为右室游离壁纵向应变（RVFWLS）、室间隔应变（IVSLS），六个节段的平均值则为右室整体纵向应变（RVGLS），得到的应变均以绝对值表示。

图1 二维斑点追踪测量健康对照组的右心室游离壁纵向应变、室间隔应变

图2 二维斑点追踪测量轻中度慢性阻塞性肺疾病患者的右心室游离壁纵向应变、室间隔应变

图3 二维斑点追踪测量重度慢性阻塞性肺疾病患者的右心室游离壁纵向应变、室间隔应变

2.5 统计学方法 应用SPSS 26.0 统计软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料用均数±标准差（±s） 表示，三组间的比较使用方差分析。非正态分布的计量资料用中位数（四分位数间距）[M（P25，P75）]表示，三组间的比较使用Kruskal-Wallis H 检验。计数资料用百分比表示，三组间的比较使用χ2检验。CAT 分数与参数之间的相关性用Pearson 相关分析。不同超声医生的一致性检验用Kendall’s W 分析。P＜0.05 为差异有统计学意义。

3 结 果

3.1 三组研究对象一般资料比较 三组间年龄、性别、心率、体质指数等一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 三组研究对象一般资料比较

3.2 三组研究对象构型数据比较 三组间MPAD、RVD、RVD2 比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。与健康对照组比较，轻中度COPD 组、重度COPD 组RVD1 增加（P＜0.05），见表2。

表2 三组研究对象构型数据比较

3.3 三组研究对象功能数据比较 三组间LVEF、TAPSE、S’比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。与健康对照组比较，轻中度COPD 组、重度COPD 组FAC减低（P＜0.05），Tei 指数增高（P＜0.05）。与健康对照组、轻中度COPD 组比较，重度COPD 组IVSLS 绝对值减低（P＜0.05）。健康对照组、轻中度COPD 组、重度COPD 组RVFWLS 绝对值和RVGLS 均逐渐减低，三组比较差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

表3 三组研究对象功能数据比较

3.4 COPD 患者CAT 分数与心功能参数相关性分析 FAC 与CAT 分数之间呈负相关（r=-0.211），Tei指数与CAT 分数之间呈正相关（r=0.114），IVSLS 绝对值与CAT 分数之间呈负相关（r=-0.249），RVFWLS绝对值与CAT 分数之间呈负相关（r=-0.621），RVGLS 绝对值与CAT 分数之间呈负相关（r=-0.454），见图4～8。

图4 右心室面积变化率与慢性阻塞性肺疾病评估测试分数之间的Pearson 相关性散点图

图5 心肌功能指数与慢性阻塞性肺疾病评估测试分数之间的Pearson 相关性散点图

图6 室间隔应变绝对值与慢性阻塞性肺疾病评估测试分数之间的Pearson相关性散点图

图7 右心室游离壁纵向应变绝对值与慢性阻塞性肺疾病评估测试分数之间的Pearson 相关性散点图

图8 右心室整体纵向应变绝对值与慢性阻塞性肺疾病评估测试分数之间的Pearson 相关性散点图

3.5 一致性分析 从COPD 患者和健康对照组中共随机抽取30 人，由另1 位超声医师采用2D-STI 技术分别对IVSLS 绝对值、RVFWLS 绝对值进行测量。测得IVSLS 绝对值的一致性系数为0.943，RVFWLS绝对值的一致性系数为0.863。

4 讨 论

COPD 是一种高发的呼吸系统疾病，长期的病程会增加抑郁症风险，严重影响患者身心健康，增加社会负担[8]。COPD 患者右心功能受损的机制主要为慢性气流受限和肺部炎症反应。慢性气流受限可引起肺小血管收缩和重塑，产生肺动脉高压，损害右心室舒缩功能[9]。肺部炎症反应可进展至全身，增加动脉僵硬度、心血管并发症和血栓形成风险[10]。早期COPD 患者右心室发生代偿性肥厚，当肥厚失代偿时，右心室发生扩张及增加心率来保持心输出量，右心室功能逐渐受损，最终可进展为右心室功能衰竭。因此需要早期发现右心室功能变化，及时进行临床处理，避免严重心血管不良事件的发生。

临床上有多种方法评价COPD 患者情况，改良版英国医学研究委员会（mMRC）呼吸困难问卷、CAT等为常用方法[5]，CAT 涵盖了COPD 患者肺内与肺外症状，每个项目间相关性好，与多种问卷存在高度一致性，简便易懂且重复性高。Tu 等[11]对78 例急性加重期COPD 患者研究发现，CAT 与COPD 炎症变化有关，且比mMRC 呼吸困难问卷更敏感。Rassouli等[12]发现，CTA 分数与病情恶化风险也相关，每增加1 分，风险增加8%，故本文利用CAT 量表评价COPD 患者情况。

本研究中，三组间LVEF 比较差异均无统计学意义（P＞0.05），但LVEF 正常的COPD 患者可发现右心室收缩功能受损，Cuttica 等[13]对74 例非重度COPD患者进行研究也发现，左室收缩功能正常的COPD 患者右心室结构发生变化。可能是COPD 影响左右心室的机制不同，且右心室本身压力低且仅需很小的压力差就可完成向肺动脉射血，这种特点使得右心室对压力负荷更加敏感，使右心室舒张功能先受损。

右心功能数据中三组间TAPSE、S’比较，差异无统计学意义（P＞0.05），TAPSE 和S’是对基底部的某一点心肌进行测量，仅反应纵向功能且存在角度依赖性，所以TAPSE 和S’有时不能准确反映右心室整体收缩功能。与对照组比较，轻中度COPD 组和重度COPD 组RVD1、Tei 指数和FAC 差异有统计学意义（P＜0.05），但都未能敏感地发现临床症状加重时COPD 患者右心功能的变化。Tei 指数受血流影响较小且不受右心室几何形状的影响，可反映右心室的舒缩功能，COPD 患者可发生右心室早期舒张压轻微升高，三尖瓣开放延迟，从而使Tei 指数增加[14]。FAC和RVD1 发生变化，可能因为COPD 患者右心室结构发生了变化，而功能仍处在代偿阶段。

2D-STI 是一项通过追踪心肌的运动路径，在二维图像上得到局部和整体的心肌应变，可准确地反映心肌运动能力的新技术，在心功能研究中展现了良好的前景。本研究中三组间RVGLS、RVFWLS 比较，差异均有统计学意义（P＜0.05），表明对于右心室功能变化2D-STI 技术比常规指标更敏感，且随着CAT 分数的增加，患者临床症状逐渐加重，右心功能损害也逐渐加重。Li 等[15]对53 例肺动脉高压患者也发现，RVFWLS 比常规指标可更好地反映肺动脉高压严重程度。而IVSLS 中轻中度COPD 组和对照组之间无统计学差异（P＞0.05），Masson Silva 等[16]对91例稳定期COPD 进行分析发现，当纳入室间隔应变时对右心功能不全的预测降低。这可能是因为右心室主要收缩为心内膜的纵向心肌，纵向心肌大部分位于游离壁，所以RVFWLS 可发生严重受损。室间隔由左右心室共享，且左心室收缩主导了室间隔的运动，RVGLS 恶化同时也可部分反映了左室功能受损。

相关性分析中，RVFWLS 与CAT 分数相关性最高。与常规指标相比，RVFWLS 对COPD 患者右室功能障碍诊断性最好，且是唯一可与所有功能参数表现出良好相关性的指标[16]。且本研究两位超声医师利用2D-STI 技术测量的数据显示了良好的一致性，表明该技术用于评价右室功能具有可靠性。

综上所述，COPD 患者在未有明显临床症状时，右心室功能已发生损害，随着CAT 分数的增加，损害更加严重，2D-STI 可以早期发现COPD 患者右心室功能的改变，可作为评价右心室功能的一种新技术，利用CAT 对患者临床症状进行评估更加贴近临床生活，可成为一种判断COPD 患者右心室功能的简便方法。但由于我们的研究以老年男性为主且未能进行大样本量及多中心研究，故结果可能存在偏差。