武汉大学学报(医学版)   2017, Vol. 38Issue (1): 49-52   DOI: 10.14188/j.1671-8852.2017.01.012.
0

引用本文 

黄慧, 郭瑞强, 刘琨, 何艳, 张春莉, 郝美嘉, 刘刚. 二维斑点追踪技术定量评价风湿性二尖瓣狭窄患者瓣膜置换术后左心功能变化的临床应用[J]. 武汉大学学报(医学版), 2017, 38(1): 49-52. DOI: 10.14188/j.1671-8852.2017.01.012.
HUANG Hui, GUO Ruiqiang, LIU Kun, HE Yan, ZHANG Chunli, HAO Meijia, LIU Gang. Quantitative Evaluation on the Postoperative Changes of Left Ventricle Function in Reumatic Mitral Valve Stenosis Patients Who Underwent Mitral Valve Replacement by Two-Dimensional Speckle Tracking Echocardiography[J]. Medical Journal of Wuhan University, 2017, 38(1): 49-52. DOI: 10.14188/j.1671-8852.2017.01.012.

作者简介

黄慧,女,1981-,主治医师,主要从事心血管超声诊断研究

基金项目

湖北省卫生与计划生育委员会科研项目(编号:WJ2015MB200)

通讯作者

郭瑞强,男,1954-,教授,博士生导师,主要从事心血管超声诊断研究

文章历史

收稿日期:2016-09-12
二维斑点追踪技术定量评价风湿性二尖瓣狭窄患者瓣膜置换术后左心功能变化的临床应用
黄慧 1,2, 郭瑞强 1, 刘琨 2, 何艳 2, 张春莉 2, 郝美嘉 2, 刘刚 2     
1. 武汉大学人民医院超声影像科 湖北 武汉 430060;
2. 湖北省第三人民医院超声影像科 湖北 武汉 430033
[摘要] 目的: 应用二维斑点追踪技术(2D-STI)定量评价单纯风湿性二尖瓣狭窄(RMS)患者瓣膜置换术后左心功能的改变。 方法: 40例明确诊断为RMS且左心室射血分数>50%的患者,分别于术前、术后15 d、3个月、12个月行常规超声心动图测量并记录左心房收缩末期内径(LAESD)、左室舒张末期内径(LVEDD)、左室收缩末期内径(LVESD)、左室射血分数(LVEF)、缩短率(LVFS)。应用2D-STI技术获得心尖位长轴切面整体纵向应变及左室各短轴切面整体圆周应变值作为评估指标,应用一阶自回归型协方差结构模型进行混合效应模型分析术前术后各时间段患者左心功能改变情况。 结果: ①常规心脏超声结果比较:术后LAESD、LVEDD、LVESD较术前总体均有明显改善(P < 0.05),其中LAESD较术前减小,LVEDD、LVESD较术前增大,LVEF、LVFS较术前总体无统计学差异,术后3个时间点上述五个参数两两比较均无统计学意义。②二维斑点追踪技术结果比较:二尖瓣置换术后心尖位各长轴切面整体纵向应变值各时间段总体均明显大于术前(P < 0.01),短轴各水平切面的整体圆周应变值各时间段总体均明显大于术前(P < 0.01),两两比较结果显示,随着随访时间延长,各切面应变值逐渐增大,差异均有统计学意义(P < 0.05)。 结论: RMS患者瓣膜置换术后左心功能较术前明显好转。应用2D-STI可较准确地评价RMS患者术后左心功能的变化,为临床提供重要信息。
关键词斑点追踪    二尖瓣狭窄    瓣膜置换    左心室    收缩功能    
Quantitative Evaluation on the Postoperative Changes of Left Ventricle Function in Reumatic Mitral Valve Stenosis Patients Who Underwent Mitral Valve Replacement by Two-Dimensional Speckle Tracking Echocardiography
HUANG Hui1,2, GUO Ruiqiang1, LIU Kun2, HE Yan2, ZHANG Chunli2, HAO Meijia2, LIU Gang2     
1. Dept. of Ultrasound, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, China;
2. Dept. of Ultrasound, The Third Renmin Hospital of Hubei Province, Wuhan 430033, China
[Abstract] Objective: To evaluate quantitatively the change of left ventricle after valve replacement in patients with rheumatic mitral valve stenosis by two-dimensional speckle tracking echocardiography. Methods: Forty identified patients with rheumatic mitral stenosis with left ventricular eject fraction above 50% were enrolled. Traditional echocardiography and speckle-tracking echocardiography were performed in all patients before and 0.5, 3, 12 months after vavle replacement. Left atrial end-systolic diameters, left ventricular end-diastolic diameters, left ventricular end-systolic diameters, left ventricular ejection fraction and shortening fraction were measured by traditional echocardiography. Global longitudinal and circumferential strain in each long-axis and short-axis view of the left ventricle were acquired with speckle-tracking echocardiography. All parameters were analyzed using first-order autoregressive model of covariance analysis. Results: ①Left atrial end-systolic diameters were lower and left ventricular ejection fraction and shortening fraction had no significant difference. The traditional five parameters showed no significant differences among each time points after operation. ②Global longitudinal and circumferential strains in each long-axis and short-axis view of the left ventricle were higher at each time point after operation than before. And with the follow-up time extending, the strain increased gradually. Conclusion: Left ventricular function was improved in patients with rheumatic mitral valve stenosis who underwent mitral valve replacement. Two-dimensional speckle tracking echocardiography can be used to evaluate accurately postoperative change of left ventricular function in patients with rheumatic mitral valve stenosis.
Key words: Speckle Tracking Echocardiography    Rheumatic Mitral Valve Stenosis    Value Replace    Left Ventricle    Systolic Function    

风湿性心脏病(rheumatic heart disease, RHD)是指由于风湿热活动,累及心脏瓣膜的慢性心脏病变,如累及二尖瓣可导致风湿性二尖瓣狭窄(reumatic mitral stenosis,RMS),逐渐引起左心功能的损害。目前最为有效的治疗方法仍然是进行人工瓣膜置换术[1]。准确评价RHD患者的左心功能,有助于手术时机的选择及预后的评估。对于左心功能的评价,临床上现普遍采用的指标是左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF),由于其评价的是左心室所有节段整体收缩功能,不能反映局部收缩功能的变化。二维斑点追踪技术(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI)通过追踪心肌组织内的声学“斑点”分析心肌多个方向的形变能力,没有角度依赖性[2],可定量评价室壁节段性局部收缩功能的变化,因此,本研究采用2D-STI技术对RMS患者术前术后左心室收缩功能进行对比研究,探讨其临床价值。

1 资料与方法 1.1 临床资料

回顾性分析2014年6月-2016年6月由湖北省第三人民医院经胸常规超声心动图明确诊断为RMS且LVEF>50%的患者40例为研究对象,其中男15例、女25例,年龄26-61(47.24±6.45)岁,应用二维超声几何平面法测量二尖瓣口面积,本病例组轻度狭窄患者2例,中度狭窄者23例,重度狭窄者15例, 其中10例合并左心房或左心耳附壁血栓,排除患有先天性心脏病、冠心病、心肌病等器质性心脏病的患者。

1.2 仪器与方法

本研究采用Philips IE33彩色多普勒超声诊断仪,M5s探头(1.7-3.4 MHz)。患者静息状态下左侧卧位,同步连接胸前导联心电图。40例患者均进行进口机械双叶二尖瓣置换术,分别于术前、术后15 d、3个月、12个月行常规超声心动图测量并记录左心房收缩末期内径(LAESD)、左室舒张末期内径(LVEDD)、左室收缩末期内径(LVESD)、LVEF、左室缩短率(LVFS)。调整帧频至50-90帧/s,使图像达到最佳,动态存储连续3个心动周期的二维图像:心尖位四腔心切面、两腔心切面、左心室长轴切面及左心室二尖瓣环水平、乳头肌水平、心尖水平短轴切面。

1.3 图像分析

将上述动态存储图像导入QLAB工作站,进行脱机分析,进入CMQ模式,手动勾勒左心室心内膜,系统自动生成感兴趣区,使感兴趣区与室壁厚度保持一致,软件自动跟踪心肌在各个心动周期内的空间运动,自动生成室壁各节段及整体应变值,记录心脏心尖位长轴方向各切面的整体纵向应变值,短轴各水平切面的整体圆周应变值作为评估指标。

1.4 统计学分析

采用SPSS 15.0统计学软件,所有计量资料以均数±标准差表示,应用一阶自回归型协方差结构模型进行混合效应模型分析,采取配对t检验,以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 常规心脏超声结果比较

二尖瓣置换术后LAESD、LVEDD、LVESD较术前总体均有明显改善(P < 0.05),其中LAESD较术前减小,LVEDD、LVESD较术前增大,LVEF、LVFS较术前总体无统计学差异,术后3个时间点上述五个参数两两比较均无统计学意义(表 1)。

表 1 40例RMS患者手术前后各时间段超声心动图常规测量值(x±s)
2.2 二维斑点追踪技术分析结果比较

手术前后总体比较,心脏各长轴切面整体纵向应变、短轴各水平切面的整体圆周应变值均大于术前,差异有统计学意义(P < 0.01)(表 2图 1-2),其中术后15 d各切面应变值均小于术前,除外心尖四腔切面,其余切面应变值较术前差异均有统计学意义(P < 0.05)。术后随着随访时间延长,整体纵向应变及圆周应变值依次增大(术后12个月>术后3个月>术后15 d),差异具有统计学意义(P < 0.05)。

表 2 40例RMS患者手术前后心尖长轴整体纵向应变均值及左室短轴整体圆周应变均值(%, x±s)
图 1 RMS患者术前心脏应变曲线图 左心室短轴乳头肌水平整体圆周应变值为-7%
图 2 RMS患者术后心脏应变曲线图 换瓣术后12个月,左心室短轴乳头肌水平整体圆周应变值为-29%,较术前明显增高
3 讨论

风湿性二尖瓣狭窄是风湿热活动累及二尖瓣以及心肌,二尖瓣增厚,粘连,挛缩,逐渐形成瓣口狭窄,舒张期血流受阻,在左心房内淤积,引起左心房扩大,压力增高,肺淤血及肺动脉高压,最后导致右心扩大,右心衰的结局。RMS患者左心功能的改变是近几十年来研究的主题。以往的研究表明,RMS患者左心功能受损是心肌病理改变的结果,而与血流动力学变化没有直接联系[3]。病理改变主要为心肌细胞的萎缩及肥大,心肌内小动脉管壁增厚,管腔狭窄,间质纤维化,心内膜纤维组织增生,此病理基础已被证明是影响换瓣术前后左心功能的主要原因之一[4]。但现有相关研究证明左心功能的异常还与血流动力学的改变相关[5]

现有的判断左心功能的指标LVEF存在其局限性,因左心室的收缩功能储备量较大,只有当心肌受到明显的损伤或心脏整体功能受损严重时LVEF才会低于正常范围[5-7],所以该指标并不能发现亚临床的心功能异常;可节段性评价左心室局部心肌收缩运动的组织多普勒成像技术容易受声束与心肌运动方向间夹角、心脏的整体运动、呼吸运动等方面的影响,测值误差较大。

2D-STI技术原理是在高帧频二维超声图像中,追踪感兴趣区内心肌组织中的斑点运动,可分析径向、纵向和环向方向上的心肌运动速度和形变,没有角度依赖性,可定量评价室壁的局部及整体运动功能,操作简单,具有可重复性,成为评价心肌功能的新指标,为临床的治疗提供了可靠的指导意义[8]

本研究结果显示:术后LAESD、LVEDD、LVESD较术前均有明显改善,LVEF、LVFS较术前无明显改变。术后各时间段上述五个参数两两对比无明显差异。长期二尖瓣狭窄引起的左心室充盈不足,心排出量减低,随着二尖瓣机械梗阻解除,血流动力学得以恢复,左心房内血流顺利通过二尖瓣口进入左心室,左心房压力减低,内径逐渐减小,左心室因为进入血流量增多,内径逐渐增大,但在短期的随访中不会发生明显的进一步改变。

2D-STI结果显示术后心脏各长轴切面整体纵向应变、短轴各水平切面的整体圆周应变值均大于术前,与Geyer等[9]相关研究结果一致。由此可见,二维应变较LVEF能更敏感地反映左心功能的改变。Sengupta等[5]认为,左心室舒张末期容积是影响纵向应变值的独立因素,术后左心室舒张末期容积增大,纵向应变值也相应增高。本研究发现患者术后15 d各切面应变值均小于术前,可能与术中再灌注损伤及切除瓣膜相关装置引发短期内的低排有关。随着二尖瓣狭窄的解除,心肌灌注得以恢复,左心功能逐步好转,术后3个月、12个月各应变值明显大于术前,术后12个月各切面应变值均大于术后3个月,说明心脏收缩功能的代偿能力强,随着血流动力学的恢复,可逐步逆转心肌损伤,心肌收缩功能得到一定程度的恢复。

本研究的局限性:样本量较小, 且随访时间较短,因此数据的可靠性及重复性还有待于在大样本及远期随访中进一步证实及提高。

本研究发现,RMS患者LAESD、LVEDD、LVESD总体较术前均有明显改善,LVEF、LVFS较术前无明显改变,左心室整体纵向应变、圆周应变值较术前总体均明显增高,表明术后血流动力学状态得以纠正,左心室收缩功能得到一定程度的恢复。

参考文献
[1] 孙衍庆. 现代胸心外科学[M]. 北京: 人民军医出版社, 2000: 1329-1338.
Sun YQ. Modern Thoracic Surgery[M]. Beijing: People's Military Press, 2000: 1329-1338.
[2] Leitman M, Lysyansky P, Sidenko S, et al. Two-dimensional strain a novel software for real time quantitativeechocardi ographic assessment of myocardial function[J]. J Am Soc Echocardiogr, 2004, 17(10): 1021-1029. DOI: 10.1016/j.echo.2004.06.019.
[3] Bilen E, Kurt M, Tanboga IH, et al. Severity of mitral stenosis and left ventricular mechanics: a speckle tracking study[J]. Cardiology, 2011, 119(2): 108-115. DOI: 10.1159/000330404.
[4] 隋东虎, 刘治全. 风湿性心脏病左心室心肌病理改变与术后心功能的关系[J]. 中国循环杂志, 1999, 14(4): 233-235.
Sui DH, Liu ZQ. Relationship between rheumatic pathological changes of left ventricular muscle and postoperative cardiac function[J]. Chinese Circulation Journal, 1999, 14(4): 233-235.
[5] Sengupta SP, Amaki M, Bansal M, et al. Effects ofpercutaneous balloon mitral valvuloplasty on left ventricular deformation in patients with isolated severe mitral stenosis: A speckle-tracking strain echocardiographic study[J]. J Am Soc Echocardiogr, 2014, 27(6): 639-647. DOI: 10.1016/j.echo.2014.01.024.
[6] 姜忠荣, 吕慧霞, 刘培京, 等. 超声心动图评价蒽环类药对乳腺癌患者心脏毒性[J]. 中国医学影像技术, 2005, 21(8): 1209-1212.
Jiang ZR, Lü HX, Liu PJ, et al. Echocardiography in assessment of cardiotoxity in breast cancer patients treated with anthracycline[J]. Chin J Med Imaging Technol, 2005, 21(8): 1209-1212.
[7] Ho E, Brown A, Barret P, et al. Subclinical anthracycline and trastuzumab induced cardiotoxicity in the long term follow up of asymptomatic breast cancer survivors:a speckle tracking echocardiographic study[J]. Heart, 2010, 96(9): 701-707. DOI: 10.1136/hrt.2009.173997.
[8] 杨颖, 陈峰, 张宝娓, 等. 二维应变对左心室整体应变与应变率的研究[J]. 中国医学影像技术, 2006, 22(7): 1018-1020.
Yang Y, Chen F, Zhang BW, et al. Two-dimensional strain in evaluation of global left ventricular strain and strain rate[J]. Chin J Med Imaging Technol, 2006, 22(7): 1018-1020.
[9] Geyer H, Caracciolo G, Abe H, et al. Assessment of myocardial mechanics using speckle tracking echocardiography: fundamentals and clinical applications[J]. J Am Soc Echocardiogr, 2010, 23(7): 351-369.