实时三维超声心动图评估正常成人右心室功能的准确性及重复性研究

来源:用户上传      作者: 朱长玉等

　　[摘要] 目的 探讨实时三维超声心动图（RT-3DE）对右心室功能评估的准确性及重复性。 方法 选取2012年5月～2013年5月嘉兴市第二医院体检科心脏正常的成年健康志愿者48名为研究对象，在同一时期分别采用RT-3DE及心脏磁共振（MRI）检查右心室功能，以MRI的检查结果为参照，分析RT-3DE所测得的右室舒张末容积（（RVEDV）、收缩末容积（RVESV）和右室射血分数（RVEF）值的准确性及重复性。 结果 48名参试者均完成检查项目，RT-3DE与MRI两种方法对RVEDV、RVEF的测定结果[（RVEDV：（102.19±6.33）mL比（104.31±4.78）mL；RVEF：（51.59±4.88）mL比（52.38±4.86）mL）]比较，差异无统计学意义（t = 1.792、0.833，P = 0.080、0.409）；在RVED及RVEF的测定方面，RT-3DE与MRIV均呈正相关（r = 0.90、0.89，P < 0.05）。RT-3DE与MRI对RVESV的测定结果[（53.09±3.37）mL比（49.79±5.79）mL]比较，差异有统计学意义（t = 3.618，P = 0.001），即RT-3DE对RVESV的检测值相对较小，在RVESV的测定方面，RT-3DE与MRI呈正相关（r = 0.72，P < 0.05）；两名分析者间及分析者自身评估差异比较均无统计学意义（P > 0.05）。 结论 RT-3DE所测得RVEDV、RVEF与MRI相当，对RVESV的检测值相对较小，该方法简便、无创，且重复性好，准确性有待进一步提高。
　　[关键词] 右心室功能；实时三维超声心动图；磁共振；准确性；重复性
　　[中图分类号] R541 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2014）09（a）-0071-04
　　[Abstract] Objective To evaluate the accuracy and reproducibility of real-time three-dimensional echocardiography （RT-3DE） in assessing right ventricular volume and systolic function. Methods 48 healthy adult volunteers from May 2012 to May 2013 in Department of Physical Examination of the Second Hospital of Jiaxing City were selected as study objects， and right ventricular function were measured by RT-3DE and cardiac magnetic resonance （MRI） at the same time respectively. The results of MRI being served as a reference， the accuracy and reproducibility of results of right ventricular end-diastolic volume （RVEDV）， right ventricular end-systolic volume （RVESV） and right ventricular ejection fraction （RVEF） measured by RT-3DE were analyzed. Results 48 healthy adult volunteer participants completed the two kinds of examinations. There were no differences between the results of RVEDV and RVEF measured by RT-3DE and MRI [RVEDV： （102.19±6.33） mL vs （104.31±4.78） mL； RVEF： （51.59±4.88） mL vs （52.38±4.86） mL] （t=1.792， 0.833； P = 0.080， 0.409）； in the measurement of RVEDV and RVEF， there were positive correlation between RT-3DE and MRI （r = 0.90， 0.89； P < 0.05）. The RVESV measured by RT-3DE and MRI had statistically significant difference [（53.09±3.37） mL vs （49.79±5.79） mL， t = 3.618， P = 0.001]， the RVESV values measured by RT-3DE to was relatively small， in the measurement of RVESV， there was a positive correlation between RT-3DE and MRI （r = 0.72， P < 0.05）. There was no significant differences between two analysts and themselves （P > 0.05）. Conclusion The results of RVEDV and RVEF measured by RT-3DE and MRI are equal and the value of RVESV is relatively smaller. RT-3DE is convenient， noninvasive and of good repeatability， but the accuracy should be further improved. 　　[Key words] Right ventricular function； Real-time three-dimensional echocardiography； Magnetic resonance； Accuracy； Reproducibility
　　近年来研究表明，右室功能正常与否直接影响着整个血液循环系统是否能正常运行，早期准确地评估右室功能，对许多心脏疾病的病情评估及治疗措施的选择有极其重要的价值[1]。超声心动图以其无创、无辐射、操作简便等优点在临床广泛应用，然而由于右心室复杂的几何结构及与左心室之间的相互影响等原因，传统的M型和二维超声心动图在很多心脏指标的测量上存在诸多弊端[2]。近年来迅速发展的实时三维超声心动图（real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）动物研究表明可以从多个角度动态显示心脏的三维空间结构，真实显示左右心室的解剖形态，被认为是测量右心室容积、评价右心室功能潜在的理想方法[3]。本研究以心脏磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）为参照，探讨RT-3DE对右心室功的评估准确性及重复性，分析二者的相关性，为今后的临床应用提供参考。
　　1 资料与方法
　　1.1 一般资料
　　选取2012年5月～2013年5月嘉兴市第二医院体检科心脏正常的成年健康志愿者48名为研究对象，本研究报医院伦理委员会通过并同意，所有参试人员对参试内容知情，均签署知情同意书。其中男23名，女25名，年龄25～60岁，平均（58.5±25.5）岁。纳入标准：①既往无心脏病史，均为窦性心律，胸片及心电图检查正常；②超声心动图检查无明显异常，各瓣膜反流均不超过微量；③RT3DE及MRI检查相距<24 h；④排除RT3DE图像质量评分在1.5分以下者；⑤排除MRI检查禁忌证。
　　1.2 方法
　　1.2.1 MRI检查方法 采用Siemens公司3.0T磁共振仪，相控阵线圈，梯度场40 mT/m，切换率每秒200 T/m。摆放心脏线圈时，注意解剖位置，避免位置差异引起的信号丢失，保证心电图电极质量。扫描参数：层厚8 mm、层距2 mm、TR 3.8 ms、TE 1.9 ms、翻转角60°、矩阵200×256，FOV 32 mm。首先在相互垂直的矢状位和冠状位，定位心脏位置，定位后，应用真正稳态进动快速成像电影序列（TrueFISP），加用呼吸和心电门控技术，在屏气时采集图像，以二尖瓣瓣孔至心尖平面为长轴，以电影序列扫描心室短轴面，获取自瓣膜水平至心尖部的多层面图像。将原始数据导入后处理工作站待分析。应用ARGUS软件进行图像分析，首先确定分析范围，调整窗宽及窗位，使心肌和心腔的对比清晰，然后应用于整个图像的分析。如有必要，根据每幅图像的实际进行调整，由计算机软件自动计算得出右室舒张末容积（right ventricular end-diastolic volume，RVEDV）、收缩末容积（right ventricular end-systolic volume，RVESV）和右室射血分数（right ventricular ejection fraction，RVEF）。
　　1.2.2 RT-3DE检查法 采用飞利浦公司产Philips IE 33型心脏多普勒超声显像诊断仪，配备实时三维探头X3-1及TomTec工作站。检查时连接肢导联心电图，同步记录心电图。嘱受检者左侧卧位，平静呼吸，将探头位置调整至靠近胸骨，得到清晰的右心室图像后，通过全容积显像方式采集三维数据，连续采集4个心动周期，数据传输至TomTcc工作站，应用4DRV-Function对右心室进行分析。以右心室冠状切面、矢状切面和水平切面三相交切面作为基础切面，以心电图R波顶点为舒张末期，T波终末为收缩末期，分别勾画上述三个剖面图的初始内膜边界，在此基础上软件自动校正心内膜边界，如不理想，可手动校准，获得动态三维右心室模型，软件通过以上参数自动计算出RVEDV、RVESV及RVEF。
　　1.2.3 重复性研究 所有参试人员均在同一时间段内（一般限定在24 h内）完成RT-3DE和MRI两项检查，为保证测量值的准确性，所有RT-3DE全容积图像及MRI图像资料均随机编号待评估。采用双盲法，由2名影像专业副主任医师分析者分别对右心室功能参数进行分析；为确定分析者自身评估值得差异，2名分析者在2周后重新对测量值进行分析。以上分析结果再由互不知情的影像专业副主任医师以上分析者对前两名分析者间的变异及分析者自身的变异进行评估；分析者之间变异及自身变异用差值百分比表示[（2次测量的差值/2次测量的均值）×100%]。
　　1.3 统计学方法
　　采用SPSS 18.0统计软件对数据进行分析，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，RT-3D与MRI测量值之间的比较使用配对t检验；采用Pearson相关分析法分析两种方法所测值之间的关系；计算不同观察者之间以及2周后再次测量的差异，分别采用独立样本t检验及配对t检验，以P < 0.05为差异有统计学意义。
　　2 结果
　　2.1 MRI和RT-3DE测量结果比较及相关关系分析
　　48名参试者均完成检查项目，RT-3DE图像质量评分均在1.5分以上。RT-3DE与MRI两种方法对RVEDV的测定结果比较，差异无统计学意义（P > 0.05），即两种方法对RVEDV及RVESV的检测无区别，两者呈正相关（r = 0.90、0.72，均P < 0.05），RT-3DE对RVESV的检测值相对较小。对RVEF的检测结果比较，差值为（-0.77±6.46）%，差异无统计学意义（P > 0.05），即两种方法检测无区别，且两者呈正相关（r = 0.89，P < 0.05）。见表1。 　　2.2 可重复性研究
　　比较两名分析者间及分析者自身测量差异：两名分析者对RVEDV、RVESV及RVEF检测的变异系数比较，分别为（1.24±2.54）%比（1.40±2.14）%；（-3.41±3.52）%比（-2.98±4.21）%；（2.57±3.20%）比（2.49±2.98）%，差异均无统计学意义（P > 0.05）；两名分析者2周后对自身前后检测结果进行比较，差异均无统计学意义（P > 0.05）。即RT-3DE与MRI对右心室容积及功能检测具有可重复性及稳定性。
　　3 讨论
　　近20年来随着对心脏疾病研究的不断深入，右心系统在心血管循环系统中的重要性逐渐显现，右心室功能对晚期心脏衰竭、先天性心脏病以及肺动脉血栓、肺动脉高压等疾病的病情评估、临床诊治及预后有着重要的意义[4]。目前评价右心室功能主要有放射性核素、X线心室造影、超声心动图及磁共振成像等方法，然而以上技术均有创伤性、成本高及技术复杂等缺点，在临床上特别是广大基层难以广泛推广[5]；另右室结构复杂、形态不规则及部分位于胸骨后面等原因，任何一个单一的二维切面上都不能完整显示右心室面貌，其测量方法明显有局限性[6]。传统的M型和二维超声心动图评估心脏功能，对右心室的评估经验和技术积累远远落后于左心室，目前对左心室的评估是在几何形状假设的基础上进行，尚有一定误差，对右容积与功能的评估，就很难达到精确测量[7]。RT-3DE是近年来超声技术领域的重大革新和突破，是一种能实时地显示心脏三维空间结构的成像技术，可从多个角度、及直观地显示心脏的解剖结构特征和空间毗邻关系，其在容积测量上不再依赖于形状假设，成像速度快、重复性好，可对心脏容量、心脏功能、心肌质量及瓣膜反流等方面进行定量测定[8]。
　　目前MRI技术被公认为评估心功能参数的“金标准”，多项临床及动物实验研究结果证实RT-3DE对测量左心室功能参数具有较高的准确性和很好的可重复性，与MRI高度相关，且RT-3DE能降低观察者内和观察者间的变异对观测值的影响[9]。近年来开始应用于临床并不断改进的RT-3DE在右心功能的评价方面也取得了一定的进展，有离体动物模型研究验证RT-3DE可用于评估右心室[10]。本研究采用RT-3DE与MRI两种方法对健康成人志愿者进行右心室容积及功能测定，结果显示两种方法检对RVEDV及RVEF的测定，无明显区别；对RVESV的测定两种方法平均相差（3.31±6.33）mL，有显著差异，即RT-3DE检测值相对较小；两种方法关于右心室参数的检测的相关分析，均提示高度相关。本研究中RT-3DE与MRI检测右室容积及功能具有高度的一致性，同时显示不同分析者之间及分析者自身评判结果之间均具有良好的重复性。本研究的局限性为受试者均为健康志愿者；其次目前RT-3DE扇扫角度普遍较小，探测视野尤其是彩色角度局限，有时不能包括整个兴趣区，即使应用全容积成像也有可能无法包含右心室的全貌，这尚是健康人群，如为心脏肥厚、心房心室扩大者，则就无法保证测量的准确性；另结果容易受到受检者的呼吸或心脏移位的影响，而且三维探头的分辨力不及二维超声，其图像的质量有待进一步提高[11-13]。
　　综上所述，相比于MRI技术，RT-3DE评价右心功能的准确性仍有待提高，但重复性好，RT-3DE方法便捷、无创及可重复性好，虽目前RT-3DE对右心室容积数据缺乏正常参考值及一些缺憾，对右室功能评价受到多种因素的影响，其临床应用尚受到一定的限制，但随着计算机技术的发展，有理由相信RT-3DE在不久的将来为各种与右心室相关的心脏疾病的诊断、治疗及预后提供准确、有价值的参考信息，发挥重要的作用。
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　　（收稿日期：2013-12-13 本文编辑：任 念）
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