三維全自動左心室容積定量技術在評價冠狀動脈粥樣硬化性心臟病患者左心收縮功能中的應用

王晶，李玉宏

（錦州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院超聲科，遼寧 錦州 121001）

冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ê喎Q冠心?。┦?全球關注的公共衛(wèi)生問題，人口老齡化及危險因素的持續(xù)作用使其發(fā)病率仍然處于較高水平，隨病情進展，可導致心力衰竭甚至猝死，造成巨大的精神和經(jīng)濟負擔［1］。目前，冠狀動脈造影是診斷冠心病的金標準，但該方法不能了解心室重構及缺血對心肌的影響程度。超聲心動圖是最便捷的檢查方式，可以通過評估室壁運動情況、左心室容積及射血分數(shù)為臨床診斷冠心病提供影像學依據(jù)，有助于監(jiān)測冠心病患者藥物治療或PCI手術前后心功能變化，準確評估患者預后，及時調(diào)整治療方案，減緩冠心病導致的心功能損傷。三維全自動左心室容積定量技術（3D-heart model，HM）是近年來發(fā)展的新技術，利用人工智能特點一鍵式測量左心室容積和射血分數(shù)［2-4］，本研究旨在探討HM技術在冠心病患者左心收縮功能的定量分析中的可行性和可重復性，為臨床提供一種可快速、準確評估冠心病患者左心收縮功能的方法。

1 材料與方法

1.1 一般資料及分組

選取2019年6月至2020年6月于錦州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科住院的冠心病患者100例。排除RT-3DE聲像圖中左心室心肌17節(jié)段中3節(jié)段以上顯示不清者；臨床資料不全者；合并心律失常、瓣膜病變、先天性心臟病患者等。納入標準：臨床確診冠心病患者符合《穩(wěn)定性冠心病診斷與治療指南》［5］；冠狀動脈造影至少1支血管狹窄≥50%，超聲心動圖檢查圖像清晰者。

根據(jù)冠狀動脈造影檢查結果、心電圖、病史及心肌酶學水平將患者分為冠心病心梗組（A組，n=60），其 中，男39例，女21例，年 齡（58.750±14.498）歲，心率（77.280±12.408）次/min，收縮壓為（126.520±7.108）mmHg，舒張壓為（79.580±7.198）mmHg；冠心病非心梗組（B組，n=40），其中，男25例，女15例，年齡（59.050±11.325）歲，心率（72.880±11.241）次/min，收縮壓為（125.200±7.148）mmHg，舒張壓為（78.700±7.304）mmHg。同期選取與病例組相匹配的正常對照組（C組，n=50），既往均無心臟病史、高血壓病史，行常規(guī)心電圖及超聲心動圖檢查均正常，其中，男30例，女20例，年齡（54.020±16.069）歲，心率（73.260±9.398）次/min，收縮壓為（125.180±6.365）mmHg，舒張壓為（77.780±6.028）mmHg。本研究經(jīng)本院倫理委員會審核通過，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 方法

采用Philips EPIQ 7C型彩色多普勒超聲診斷儀，探頭X5-1，S5-1，頻率1～5 MHz，內(nèi)置3D-HM圖像采集模式。囑患者左側(cè)臥位，連接心電圖，必要時囑患者改變體位并配合屏氣，獲得清晰內(nèi)膜圖像，分別記錄圖像采集時間（T1）、分析時間（T2）及總時間（T3）。雙平面Simpson’s法：在心尖分別采集并存儲4個周期心尖四腔觀和兩腔觀動態(tài)圖像；分別描繪心尖四腔觀和兩腔觀的左心室舒張末和收縮末心內(nèi)膜曲線，以Simpson’s法計算出左心室容積和射血分數(shù)。HM法：HM邊界值設為舒張末60%，收縮末40%［6］，心尖四腔觀使左心室中心沿著軸線，點擊屏幕上的HM ACQ按鈕收集圖像，啟動HM自動分析獲得HM結果。RT-3DE法：全容積模式下，存儲4個心動周期心尖四腔觀的動態(tài)圖像，采用QLab 10.7軟件3DQ Advance插件脫機分析，于舒張末和收縮末分別在心尖長軸四腔、兩腔觀二尖瓣環(huán)水平及左心室心尖部心內(nèi)膜面標記5個參考點，獲得RT-3DE結果。見圖1。

圖1 雙平面Simpson’s 法、HM法及RT-3DE法測量圖像Fig.1 Pictures of biplane Simpson’s，HM and RT-3DE

1.3 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 23.0軟件進行統(tǒng)計學分析。計數(shù)資料采用χ2檢驗。計量資料以±s表示。多組間比較方差齊時采用單因素方差分析，方差不齊時采用非參數(shù)Kruskal-WallisH檢驗；相關性分析采用Pearson相關性檢驗；采用Bland-Altman進行一致性檢驗，分析散點的分布與一致性界限的位置關系，若一致性界限在臨床上可接受，則認為2種方法之間一致性較好。重復性檢驗采用組內(nèi)相關系數(shù)（intraclass correlation coefficient，ICC），ICC＜0.4為重復性差，0.4～0.75為重復性好，＞0.75為重復性很好。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 3組一般資料比較

3組年齡（F=2.511，P=0.081）、性別（F=0.292，P=0.864）、心率（F=1.923，P=0.150）、收縮壓（F=0.670，P=0.513）、舒張壓（F=0.944，P=0.392）比較，差異均無統(tǒng)計學意義。

2.2 HM法、Simpson’s法與RT-3DE法測量結果比較

如表1～3所示，HM法測得的左心室舒張末容積（left ventricular end-diastolic volume，LVEDV）、左心室收縮末容積（left ventricular end-systolic volume，LVESV）均高于RT-3DE法測得值，左心室射血分數(shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）無統(tǒng)計學差異；A、B組中HM法及RT-3DE法測得的LVEF略低于雙平面Simpson’s法，而C組中3種方法測得的LVEF無統(tǒng)計學差異。HM法、Simpson’s法及RT-3DE法A組LVEDV及LVESV均高于B組及C組，LVEF低于B組和C組（均P＜0.05）。

表1 正常對照組Simpson’s、HM與RT-3DE測量結果比較Tab.1 Comparison of Simpson’s method，3D-HM，and RT-3DE in the control group

表2 冠心病心梗組Simpson’s、HM與RT-3DE測量結果比較Tab.2 Comparison of Simpson’s，3D-HM，and RT-3DE in the group with myocardial infarction

2.3 HM法、Simpson’s法與RT-3DE法測量結果相關性及一致性分析

HM法LVEDV、LVESV、LVEF測得值與RT-3DE法相關性高，一致性均在臨床接受范圍內(nèi)，見表4。

表4 冠心病組與正常對照組Simpson’s、HM與RT-3DE的相關性分析和一致性檢驗Tab.4 Correlation and consistency analysis of Simpson’s，3D-HM，and RT-3DE

2.4 3種方法測量時間比較

3D-HM法T1 ［（8.127±0.932）s］、T2 ［（21.198±3.246）s］及T3 ［（29.325±4.136）s］均短于雙平面Simpson’s法 ［（15.197±1.411，73.805±3.431，89.002±4.796）s］及RT-3DE法 ［（13.736±1.311，79.547±3.772，93.282±5.057）s］，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

表3 冠心病非心梗組Simpson’s、HM與RT-3DE測量結果比較Tab.3 Comparison of Simpson’s，3D-HM，and RT-3DE in the group with non-myocardial infarction

2.5 重復性檢驗

從納入的100例患者中隨機抽取20例，由2名醫(yī)師分別以HM法測量LVEDV、LVESV和LVEF，ICC分別為0.987，0.993，0.989；其中1名醫(yī)師10 min后再次測量，ICC分別為0.996，0.996，0.990。

3 討論

由于冠狀動脈發(fā)生粥樣硬化管腔狹窄，導致冠心病心肌缺血，當斑塊破裂或血管完全閉塞時發(fā)生心肌壞死，終末期并發(fā)心力衰竭。目前，臨床上推薦冠心病患者使用雙平面Simpson’s 法評估左心收縮功能，但受幾何假設及局部空間形態(tài)影響［7］。本研究中以RT-3DE作為評估的金標準，但是RT-3DE數(shù)據(jù)后處理需要繁瑣的手動調(diào)節(jié)，主觀性強且耗時。HM技術是飛利浦公司開發(fā)的一種全自動左心定量分析技術，可以實現(xiàn)在三維圖像基礎上一鍵式采集、分析，從而快速、準確測出左心室容積及射血分數(shù)，本研究對比分析了HM法的可行性。HM運用一種自適應智能分析算法，通過獲取最優(yōu)的邊界識別左心室心內(nèi)膜面，通過運動分析自動建立左心室3D模型，匹配大數(shù)據(jù)庫中的模型，呈現(xiàn)左心室容積參數(shù)和射血分數(shù)值［4，8］。

本研究結果顯示，HM法測得的LVEDV及LVESV均高于RT-3DE法，這與BARLETTA等［3］研究結果相似，可能是由于圖像分析的原理及對心內(nèi)膜邊界的界定不同，HM檢測血流組織與致密心肌間界面，更易識別心內(nèi)膜小梁，本研究中HM邊界值設為舒張末期60%，收縮末期40%，與李萌等［6］研究一致，根據(jù)邊界設定值識別心內(nèi)膜區(qū)域并自動匹配數(shù)據(jù)庫模型，而RT-3DE在界定界面時由操作者勾畫內(nèi)膜可能未將小梁納入左心室心腔，導致其三維容積偏小，TAMBORINI等［9］研究也曾報道三維超聲心動圖測值小于心臟磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）。冠心病心梗組LVEDV及LVESV高于正常組，LVEF低于正常組，這是由于冠狀動脈閉塞，心肌缺血壞死，出現(xiàn)左心室重構，代償失調(diào)則會導致射血能力減低、心腔擴大等。本研究表明冠心病患者中HM法及RT-3DE法測得的LVEF略低于雙平面Simpson’s法，可能是由于HM是在三維基礎上建立的心臟模型，而雙平面的二維心腔不能完全表示左心室整體結構，容積差異可導致LVEF的高估［10］。相關性和一致性分析中顯示HM法與RT-3DE法存在正相關，且高于雙平面Simpson’s法與RT-3DE法的相關性，一致性均在臨床可接受范圍內(nèi)。HM法圖像采集、分析時間均短于雙平面Simpson’s法及RT-3DE法，可能由于后者圖像采集時呼吸、體位移動等會造成圖像拼接的錯位，采集時間延長，后兩者分析時均需要操作者主觀描記心內(nèi)膜，耗時較長。本研究還表明HM可重復性高，HM重復分析同一數(shù)據(jù)集時具有確定性收斂效應。

本研究的局限性在于樣本量小；未與CMR金標準對比；未納入心內(nèi)膜圖像欠清晰者，未研究HM局部編輯功能對于圖像欠清晰者的價值。

綜上所述，HM是一項重復性好、客觀性強且快速、準確的心功能測定方法，對于長期監(jiān)測冠心病患者左心功能的波動及評估治療效果具有重要意義。