全容積三維超聲心動(dòng)圖定量評(píng)價(jià)正常人、冠心病患者的左心室收縮功能(一)

1、全容積三維超聲心動(dòng)圖定量評(píng)價(jià)正常人、冠心病患者的左心室收縮功能(一)作者：韓增輝，錢(qián)蘊(yùn)秋，周曉東，張軍，李軍【關(guān)鍵詞】 左心室【Abstract】 AIM: To validate the feasibility and accuracy of full volume three dimensional echocardiography （FV3DE） in eva luating the global and regional contractile function of left ventricle in normal persons and patients with coronary

2、 artery diseases. METHODS: FV3DE images were acquired in 16 normal subjects and 18 patients with coronary artery disease by a matrix array transducer, the global and regional volume and ejection fraction （EF） of left ventricle were measured by TomTec 4D LVanalysis software. At the same time, the res

3、ults of global and regional volume and EF were compared with those measured by Simpsons method. RESULTS: The global volume and EF of left ventricle could be measured with FV3DE well and truly in the normal subjects and the patients. There were no statistically significant differences among the resul

4、ts of FV3DE and Simpsons method. Meanwhile, detailed data about regional volume and contractile function of left ventricle could be get by FV3DE. CONCLUSION: FV3DE is a novel, noninvasive technique capable of detecting global and regional volume and contractile function of left ventricle.【Keywords】

5、echocardiography；threedimensional ultrasound；coronary artery disease；left ventricular function【摘要】 目的：探討新技術(shù)全容積三維超聲心動(dòng)圖（FV3DE）定量檢測(cè)正常人、冠心病患者左心室整體及各節(jié)段收縮功能的可行性與準(zhǔn)確性. 方法：使用全容積三維超聲成像技術(shù)，于心尖四腔切面采集16例正常人及18例冠心病患者左心室的“金字塔”三維數(shù)據(jù)庫(kù)，使用容積及收縮功能分析軟件，脫機(jī)測(cè)算左心室整體及各節(jié)段的容積及收縮功能，并與二維超聲雙平面Simpson法測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比. 結(jié)果：無(wú)論在正常人及冠心病患者，F(xiàn)V3DE

6、均可準(zhǔn)確獲得收縮末期和舒張末期的左心室容積、射血分?jǐn)?shù)，與二維超聲雙平面Simpson法結(jié)果高度一致；另外，F(xiàn)V3DE數(shù)據(jù)脫機(jī)分析還可全面獲得整個(gè)心動(dòng)周期中左心室各壁各節(jié)段的局部容積及射血分?jǐn)?shù)變化曲線(xiàn). 結(jié)論：全容積三維超聲心動(dòng)圖可以準(zhǔn)確測(cè)量左心室容積，計(jì)算左心室整體收縮功能，并全面分析左心室各節(jié)段的收縮功能，為系統(tǒng)且無(wú)創(chuàng)的研究左心室功能開(kāi)辟了新途徑.【關(guān)鍵詞】 超聲心動(dòng)圖；三維超聲；冠心??；左心室功能0引言快速、安全而準(zhǔn)確地測(cè)量左心室收縮功能在臨床上有重要意義. 本研究我們應(yīng)用新技術(shù)全容積三維超聲心動(dòng)圖(full volume 3Dechocardiography, FV3DE)研究正常人及冠

7、心病患者的左心室三維結(jié)構(gòu)，使用脫機(jī)分析軟件分別測(cè)量正常成人、冠心病患者的左心室整體及局部的心室容積及射血分?jǐn)?shù)，以評(píng)價(jià)該技術(shù)測(cè)定左心室整體及局部節(jié)段收縮功能的可行性與準(zhǔn)確性.1對(duì)象和方法11對(duì)象對(duì)照組：為健康志愿者16(男14，女2)例，年齡2758（41.610.7）歲，經(jīng)臨床診斷及二維超聲檢查均為無(wú)心臟疾患者，血壓正常，竇性心律，平均心率(758)次/min. 冠心病組：共18例，均為男性，年齡3964（平均47.312.3）歲，為本院住院的急性心肌梗死病例、既往確診為陳舊性心肌梗死的患者及擬行冠脈搭橋術(shù)的病例.12方法Philips公司IE33超聲診斷儀，使用S4探頭進(jìn)行常規(guī)二維超聲心動(dòng)圖

8、檢查及左心室容積雙平面Simpson法的測(cè)量；該機(jī)配備實(shí)時(shí)三維超聲成像技術(shù)，三維成像探頭頻率24 MHz. 該機(jī)三維成像包括實(shí)時(shí)顯示(Live 3D)與全容積（full volume）兩種顯像方式；Tom Tec三維超聲工作站，配備有4D LVanalysis軟件，可對(duì)三維數(shù)據(jù)資料進(jìn)行任意剖切，測(cè)量心腔整體、局部的容積及射血分?jǐn)?shù). 受檢者取左側(cè)臥位，連接肢體導(dǎo)聯(lián)心電圖. 首先使用S4探頭進(jìn)行常規(guī)二維超聲檢查，并于心尖位置采用雙平面Simpson法測(cè)量左心室收縮末期（ESV）和舒張末期容積（EDV），獲得左心室整體射血分?jǐn)?shù)（GEF）. 改用三維成像探頭，于心尖四腔切面仔細(xì)調(diào)整探頭,將理想的左心室

9、圖像置于中央，啟動(dòng) “full volume”功能鍵，屏幕上出現(xiàn)左右排列的兩幅互為正交的二維圖像,使二者均包含整個(gè)左心室，囑受檢者暫時(shí)屏氣，按“acquire”鍵進(jìn)行圖像采集，儀器將采集到的4 個(gè)心動(dòng)周期的三維圖像重建為包容整個(gè)心臟的“金字塔”形圖像，啟動(dòng)切割調(diào)節(jié)鍵對(duì)“金字塔”依次進(jìn)行前后、左右和上下方向的切割，進(jìn)行切面顯像的觀(guān)察，獲得滿(mǎn)意圖像. 每例均采集3個(gè)“金字塔”數(shù)據(jù)圖像，將所有圖像存儲(chǔ)于超聲診斷儀硬盤(pán)中，檢查結(jié)束后刻錄于光盤(pán)保存. 啟動(dòng)Tom Tec三維超聲工作站中4D LVanalysis軟件，將三維數(shù)據(jù)光盤(pán)中所有數(shù)據(jù)導(dǎo)入工作站硬盤(pán)中，逐個(gè)進(jìn)行測(cè)量. 將每個(gè)患者的全容積三維圖像進(jìn)行

10、任意方位的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，直至在3個(gè)平面上分別同時(shí)顯示左心室心尖四腔觀(guān)、兩腔觀(guān)和短軸觀(guān)，取心內(nèi)膜顯示最清晰一幀心尖四腔和兩腔圖像，標(biāo)定二尖瓣環(huán)及心尖位置，然后確定舒張末期和收縮末期，以心尖四腔與兩腔觀(guān)作為基礎(chǔ)平面，采用心尖長(zhǎng)軸8平面法，手動(dòng)勾畫(huà)一個(gè)完整心動(dòng)周期中每幀圖像的左心室心內(nèi)膜面，完成以后，軟件將自動(dòng)完成計(jì)算，并可分別動(dòng)態(tài)顯示一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)左心室形態(tài)的變化，左心室整體及16節(jié)段局部的射血分?jǐn)?shù)變化曲線(xiàn)及容積變化曲線(xiàn)（圖1）. 將鼠標(biāo)定于曲線(xiàn)任一位置，軟件可自動(dòng)顯示該區(qū)域在特定時(shí)相的容積或者射血分?jǐn)?shù)值.圖1一個(gè)心動(dòng)周期中正常人左心室16節(jié)段中4個(gè)節(jié)段的射血分?jǐn)?shù)變化曲線(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理：定量數(shù)據(jù)用xs表示

11、. 兩測(cè)量方法間比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)， P0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.2結(jié)果2.1.1整體收縮功能在對(duì)照組中，F(xiàn)V3DE測(cè)得的ESV，EDV，GEF分別為(4012) mL， (9517) mL，（608）；雙平面Simpson 法測(cè)得的ESV，EDV，GEF分別為(4414) mL，(9919) mL，（6410），兩種方法的結(jié)果差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.05）.2.1.2室壁節(jié)段收縮功能對(duì)照組中，不同室壁最大射血分?jǐn)?shù)之間的差異大于不同心室水平之間的差異：后壁（7210）前壁（6812）下壁（6311）側(cè)壁（559）室間隔（539）. 而同一室壁的腱索水平、高位乳頭肌、低位乳頭肌水平之間射血分

12、數(shù)差異很小，心尖水平則有所降低.2.2.1整體收縮功能FV3DE測(cè)得的ESV，EDV，GEF分別為(6713) mL，(11823) mL，（4214）；雙平面Simpson 法測(cè)得的ESV，EDV，GEF分別為(7013) mL，(12722) mL，（4511）. 兩種方法測(cè)得的數(shù)值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.05），與對(duì)照組比較，冠心病患者ESV，EDV均增大，GEF明顯降低（P0.05）.3討論左心室容積及收縮功能是心臟患者重要的臨床指標(biāo)，能幫助正確指導(dǎo)臨床治療及判斷預(yù)后，因此如何簡(jiǎn)潔、安全而準(zhǔn)確地測(cè)量左心室容積及收縮功能具有重要意義. 目前臨床上較為常用且相對(duì)精確的心功能測(cè)量方法是二維

13、超聲心動(dòng)圖的雙平面Simpson法. 長(zhǎng)期的研究及臨床應(yīng)用證明此法對(duì)形態(tài)正常左心室的功能測(cè)量有很高的準(zhǔn)確性1，但經(jīng)胸探測(cè)心尖切面觀(guān)時(shí)往往高估或低估左心室長(zhǎng)軸徑及容量，進(jìn)而高估或低估射血分?jǐn)?shù)，當(dāng)多次多處心肌梗死、室壁瘤形成等心室變形嚴(yán)重并且不均衡的情況下2，該方法只能獲得左心室整體的心室容積和射血分?jǐn)?shù)，對(duì)心室各壁各節(jié)段局部的收縮功能的評(píng)價(jià)作用有限.實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖（realtime 3dimensional echocardiography, RT3DE）是問(wèn)世不久的一項(xiàng)最新超聲心動(dòng)圖診斷技術(shù)，它操作簡(jiǎn)便，成像快速，能夠?qū)崟r(shí)顯示心臟正常、病理結(jié)構(gòu)的立體形態(tài)以及動(dòng)態(tài)變化，能逼真顯示以往二維超聲無(wú)

14、法或很難獲得的切面結(jié)構(gòu)，顯示各結(jié)構(gòu)與病變的毗鄰位置及空間關(guān)系，提供更豐富的診斷信息，是具有重要意義的一項(xiàng)新突破3-5. RT3DE包括實(shí)時(shí)顯示（Live 3D）與全容積（Full Volume）兩種顯像方式，其中Live 3D方式為真正的實(shí)時(shí)三維成像，成像快速清晰，圖像直觀(guān)，質(zhì)量好，偽像少，但成像圖像寬度小，無(wú)法包含整個(gè)左心室結(jié)構(gòu)，因此我們使用準(zhǔn)實(shí)時(shí)的全容積成像方式進(jìn)行本研究.研究結(jié)果表明，F(xiàn)V3DE成像范圍較大，形象逼真，在所有正常者以及大部分的冠心病例中，F(xiàn)V3DE能夠快速再現(xiàn)左心室內(nèi)膜面的立體形態(tài)，通過(guò)不同方向、部位的切割和旋轉(zhuǎn)，可以很好地多方位觀(guān)察左心室內(nèi)結(jié)構(gòu)的立體形狀，使用偽彩后顯示

15、效果更佳. FV3DE可以動(dòng)態(tài)地直觀(guān)地觀(guān)察左心室各室壁的運(yùn)動(dòng)情況，對(duì)于心肌梗死部位的心肌不僅可以觀(guān)察到室壁的厚度變化，也可觀(guān)察到明顯的運(yùn)動(dòng)異常，但遺憾的是不能單幀回放. 對(duì)于FV3DE三維數(shù)據(jù)進(jìn)行脫機(jī)的軟件分析，可以方便地獲得左心室整體容積與射血分?jǐn)?shù). 采用8平面法切割數(shù)據(jù)，可以獲得左心室16節(jié)段室壁局部的容積、射血分?jǐn)?shù)的變化曲線(xiàn). 其中左心室整體容積及射血分?jǐn)?shù)檢測(cè)結(jié)果與常規(guī)二維超聲Simpson法檢測(cè)結(jié)果非常接近. 16節(jié)段室壁局部的容積、射血分?jǐn)?shù)的變化曲線(xiàn)直觀(guān)形象，較好顯示出正常人不同節(jié)段室壁對(duì)于收縮功能分布特點(diǎn)，在冠心病患者清楚顯示出運(yùn)動(dòng)異常的室壁節(jié)段和正常室壁心肌的運(yùn)動(dòng)變化，彌補(bǔ)了全方

16、位M型的不足.本研究提示，F(xiàn)V3DE存在以下不足：圖像質(zhì)量不及Live3D清晰，脫機(jī)分析數(shù)據(jù)時(shí)，心內(nèi)膜面清晰度有所下降，勾畫(huà)心內(nèi)膜面時(shí)難度較大. 我們?cè)O(shè)想如果將左心室超聲顯影技術(shù)（LVO）與FV3DE聯(lián)合應(yīng)用，將有望彌補(bǔ)這一缺陷. FV3DE的“金字塔”形取樣容積的扇角盡管明顯大于Live3D，但仍嫌不足，對(duì)于心腔擴(kuò)大及室壁瘤形成的患者往往不能完整顯示整個(gè)左室及室壁瘤的邊緣，會(huì)遺漏部分心室壁結(jié)構(gòu). 由于是準(zhǔn)實(shí)時(shí)成像，F(xiàn)V3DE在取樣過(guò)程中，受檢者的呼吸、心律失?；蝮w位移動(dòng)會(huì)造成形成的三維圖像錯(cuò)位，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性. 目前實(shí)時(shí)三維超聲成像系統(tǒng)上尚未裝備聯(lián)機(jī)分析軟件，需脫機(jī)分析結(jié)果，若要了解整個(gè)左

17、心室各壁各節(jié)段的運(yùn)動(dòng)情況，分析步驟還很繁瑣.【參考文獻(xiàn)】1 Silverman NH, Ports TA, Snider AR, et al. Determination of left ventricular volume in children: Echocardiographic and angiographic comparisonsJ. Circulation, 1980, 62（3） :548-557.2 Wyatt HL, Meerbaum S, Heng MK, et al. Crosssectional echocardiography : Analysis of mathematic models for quantifying volume of symmetric and asymm