實時三維超聲心動圖評價心血管疾病研究進展

1、實時三維超聲心動圖評價心血管疾病研究進展        【摘要】     超聲作為一種無創(chuàng)、簡便、可靠的檢查方法，已廣泛應用于臨床。實時三維超聲心動圖(real time three dimensional echocardiography，RT-3DE)作為醫(yī)學影像學領域發(fā)展起來的一項新技術(shù)，可用于觀察與聲束方向呈任意角度的切面，能夠體現(xiàn)心臟立體結(jié)構(gòu)，直觀地了解房室、瓣膜及大血管的形態(tài)、厚度、腔徑、方位、走向及連續(xù)關系，實時顯示心臟與大血管的活動狀況，并可快速成像

2、，目前已廣泛應用于心血管疾病診斷的研究，對心血管疾病診斷有重要價值。     【關鍵詞】  超聲心動圖;三維;心血管疾病    二維超聲心動圖只能提供斷面圖像，需要多切面掃查，并借助空間想象得到完整印象，而且圖像質(zhì)量很大程度上依賴操作者的手法。傳統(tǒng)的三維超聲心動圖可以獲得臟器的立體圖像，但因獲取圖像費時而限制了其臨床應用，實時三維超聲心動圖(real time three dimensional echocardiography，RT-3DE)作為醫(yī)學影像學領域內(nèi)發(fā)展起來的一項新技術(shù)，不依賴任何幾何學假設

3、，采用超矩陣探頭、高通量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及三維空間定位系統(tǒng)，可以觀察與聲束方向呈任意角度的切面，可以立體發(fā)射和接收圖像信息，快速成像，而不存在運動偽差，使三維成像能夠應用于臨床1。RT-DE可以從三個相互垂直的切面實時顯示心臟各結(jié)構(gòu)的立體形態(tài)、毗鄰位置、空間關系及動態(tài)變化2，3。本文對實時三維超聲心動圖在評價心血管疾病診斷中的研究進展綜述如下。1 在心臟瓣膜疾病診斷中的應用RT-3DE可清楚地顯示瓣膜結(jié)構(gòu)及功能變化，可以準確判斷瓣膜的狹窄程度和范圍，并能準確測量瓣口面積、瓣膜脫垂、瓣膜贅生物、腱索結(jié)構(gòu)及反流信息。Zamorano等4研究了29例存在二尖瓣脫垂的風濕性二尖瓣狹窄的患者，分別采用二維超

4、聲心動圖及RT-3DE測量二尖瓣口面積，并與經(jīng)皮二尖瓣成形術(shù)中直接測量所得值進行比較，結(jié)果顯示RT-3DE與后者測量所得值平均相差0.01(-0.31-0.33)cm，而二維超聲與后者測量所得值平均相差0.12(-0.71-0.47)cm。此試驗證實RT-3DE測量瓣口面積較二維超聲更準確。王靜等5對32例行二尖瓣和(或)主動脈瓣以及三尖瓣人工瓣膜置換術(shù)的患者，應用RT-3DE的灰階成像和彩色成像模式，觀察人工瓣膜和支架的結(jié)構(gòu)形態(tài)及相應的血流動力學改變，研究發(fā)現(xiàn)RT-3DE可清晰顯示人工生物瓣膜回聲、附屬支架強回聲及人工瓣口的反流柱大小、方向。Kwan等6利用RT-3DE對擴張型心肌病和缺血性

5、心肌病引起的二尖瓣反流機制進行研究發(fā)現(xiàn)，擴張型心肌病的二尖瓣瓣葉中部為漏斗形，側(cè)壁發(fā)生脫垂，反流束有兩股，一股來自瓣間，而另一股來自瓣葉的中部;缺血性心肌病的二尖瓣瓣葉自中部至側(cè)壁形成均勻的漏斗狀，故反流束只有來自瓣間的一股，該研究進一步顯示了RT-3DE在評價瓣膜疾病方面的優(yōu)勢。Kasliwal等7認為RT-3DE可以清晰顯示各瓣膜形態(tài)及瓣下裝置，明確瓣膜界限，準確測量瓣膜面積，另外能很好地顯示瓣膜脫垂、瓣膜穿孔、瓣膜裂的部位和程度及多種先天性瓣膜疾病。Acar等8研究了Ebstein畸形后認為RT-3DE可立體顯示下移的三尖瓣與周圍結(jié)構(gòu)的解剖關系，為手術(shù)治療提供參考價值。2 在大動脈疾病診

6、斷中的應用由于實時三維超聲可以沿大動脈走行任意切面掃描大動脈，對檢查部位立體成像，清楚顯示管腔的解剖結(jié)構(gòu)、血管走行特征、狹窄程度、病變周圍的側(cè)支循環(huán)以及動脈粥樣硬化斑塊的空間形狀、病變進展，因而逐漸成為評價血管疾病的首選方法。Allott等9利用三維成像軟件對采集的二維圖像進行三維重建以顯示管腔及附壁的低回聲結(jié)構(gòu)，并測定斑塊容積和隨訪觀察，研究證實三維超聲能準確評價血管結(jié)構(gòu)及功能異常，動態(tài)觀察動脈粥樣硬化病變發(fā)展演變情況，但圖像質(zhì)量受二維圖像和探頭性能影響較大，操作復雜,而RT-3DE可以快速成像，因而節(jié)省了大量時間。張鵬飛等10采用不同濃度比例的瓊脂、明膠和碳化硅顆?；旌衔镏谱鞒捎捕取⒒芈晱?/p>

7、度各異的含有斑塊的血管仿體32個，先后應用Philips Sonos 7500超聲診斷儀的11L-3探頭和X4探頭掃查仿體，并獲取仿體的全容積圖像導入TomTee 4D Cardio View工作站，由兩名超聲醫(yī)師雙盲、隨機分別在2、4、8、16平面狀態(tài)下測量體積，其中一位觀察者在1個月后按此原則再次進行測定，結(jié)果在斑塊及其回聲強度的判斷上，RT-3DE與傳統(tǒng)二維血管成像具有良好的一致性，該技術(shù)具有較高的可重復性。3 在先天性心臟病診斷中的應用RT-3DE可以實時顯示心臟的立體結(jié)構(gòu)，從任意切面和角度觀察了解病變的部位、形態(tài)、大小及其與周圍結(jié)構(gòu)的空間毗鄰關系，因而在先天性心臟疾病的診斷及指導制訂

8、手術(shù)方案等方面較二維超聲具有獨特的優(yōu)勢。對房室間隔缺損進行立體顯示,不僅顯示間隔的連續(xù)性中斷，還通過對兩個正交切面的切割顯示缺損的平面，可以準確判斷缺損的有無、位置、邊緣、形狀、面積及其與相鄰結(jié)構(gòu)的關系。Vanden Bosch等11運用RT-3DE測量的房間隔和室間隔缺損的面積、形態(tài)與術(shù)中所見高度一致。張梅等12報道，采用RT-3DE確定的室間隔和房間隔缺損的空間位置、形態(tài)以及測量的缺損最大直徑與手術(shù)結(jié)果無顯著差異。RT-3DE可以完整顯示先天性心臟瓣膜病的瓣葉位置、數(shù)目、狹窄口面積及功能狀態(tài)，清晰顯示心內(nèi)膜墊缺損的共同房室瓣，清晰顯示部分動脈導管未閉患者的導管走行及形態(tài)，并顯示肺動脈瓣病變

9、患者的肺動脈瓣發(fā)育情況，法洛四聯(lián)癥患者病變的復雜結(jié)構(gòu)及在主動脈根部的短軸觀方位顯示室間隔的騎跨程度。Kevin等采用肋緣下RT-3DE指導，對一個9 mm的房間隔缺損進行封堵，利用活動圖像旋轉(zhuǎn)，可以清晰地顯示缺損部位以及對術(shù)中情況進行監(jiān)控。梁雪村等13對62例先心病患者進行RT-3DE檢查以心血管造影和(或)手術(shù)診斷為金標準，與二維彩色多普勒超聲心動圖檢查結(jié)果進行比較，結(jié)果62例均獲得較滿意的三維容積圖像，在心內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)及近心端大血管走行方面能提供更豐富準確的空間解剖信息。RT-3DE在主要畸形的診斷方面與二維彩色多普勒超聲心動圖一致率達98.4%。以上實驗研究均表明RT-3DE可以提供更為豐

10、富和精確的解剖學信息，更有益于手術(shù)方案的制訂和選擇。4 在心肌病變診斷中的應用5 在評價心室功能方面的應用Schindela等17應用RT-3DE的B、C切面分別測量了39只具有準確解剖結(jié)構(gòu)的乳膠右心室模型的容積，RT-3DE所測值與真實容積關聯(lián)良好(B型r=0.99;C型r=0.98;P均<0.001)。謝明星等18應用RT-3DE與常規(guī)二維超聲，測量30例正常人與30例冠心病患者收縮末期及舒張末期左心房容積、左心房射血分數(shù)，結(jié)果顯示正常組與冠心病組之間，二維超聲測量值與三維超聲測值差異有顯著性意義(P<0.05);三維超聲測量的EF值及E/A與二維測量的EF值及E/A有良好的正

11、相關性，RT-DE能通過三維容積測量評價冠心病患者左心房功能。準確評價左室容積及功能對于先天性心臟病的診斷、手術(shù)方案的選擇及患者的預后評價都是相當重要的。Vanden等11在應用核磁共振成像作為對照，研究了數(shù)例成人先心病左心容積、功能后，認為RT-3DE可精確測量失去正常形態(tài)左心室的先心病患者左心室容積和心功能;以上研究結(jié)果均提示RT-3DE是一種較理想的動態(tài)實時評估左室容積及搏出量的技術(shù)。由于右室的幾何形狀和結(jié)構(gòu)復雜，難以用數(shù)學模型進行模擬，使得二維圖像難以準確測量右室容積及功能。Prakasa等應用RT-3DE研究致心律失常型右室心肌病的右室形態(tài)及功能，并以核磁共振顯像作為對照，研究結(jié)果表

12、明RT-3DE檢測這種右室疾病的右室心功能EF值、每搏量與核磁共振顯像結(jié)果高度相關。現(xiàn)代RT-3DE成像技術(shù)和超聲聲學定量、彩色室壁運動技術(shù)相結(jié)合，可快速實時計測心腔瞬時容積，推算出心搏量和心輸出量，在心功能準確測定方面有很大的潛力，而且具有較強的準確性和可重復性，是傳統(tǒng)二維超聲測量無法比擬的。另外，心衰患者普遍存在不同程度的心室內(nèi)或心室間的不同步化運動，心臟再同步治療可以增強患者的心肌功能，改善患者的臨床癥狀。隨著心臟再同步化治療的廣泛開展，RT-3DE日漸被用于評價心臟再同步化治療的短期和長期效果。Kapetanakis等19觀察了1例患有擴張性心肌病及右束支傳導阻滯并植入雙腔起搏器的老年

13、患者，通過對左室進行掃描和圖像處理，發(fā)現(xiàn)RT-3DE及其定量技術(shù)在分析心肌運動同步性方面具有獨到的優(yōu)勢。RT-3DE在評價心血管疾病中具有獨到的優(yōu)勢，具有實時快速成像;側(cè)向分辨率高;高敏感性和高穿透性;可以觀察與聲束方向呈任意角度的切面，多方位交互觀察臟器等優(yōu)點。雖然RT-3DE尚屬于起步階段，但其在臨床應用方面具有廣闊的前景：(1)RT-3DE可以和負荷試驗相結(jié)合，記錄心室壁的立體圖像變化，從而在觀察心室運動的同步性和全面性等方面提供更為精確的診斷信息;(2)RT-3DE和彩色多普勒相結(jié)合，對彩色血流圖進行三位重建，將可以立體顯示血管的空間走向、狹窄位置及其周圍的側(cè)支循環(huán)，從而為無創(chuàng)性檢查冠狀動脈病變開辟新的途徑;(3)RT-3DE和心臟電生理技術(shù)結(jié)合，可用來觀察心肌的活動順序，研究心臟起搏位點及傳導途徑，此技術(shù)有可能成為觀察心律失常的新方法;(4)如果對RT-3DE的探頭加以改進，實現(xiàn)經(jīng)食管操作，則可以獲得較二維超聲更為清晰的圖像，為臨床診斷提供更為精確的信息。RT-3DE顯像也存在著局限性：圖像重組受被檢者呼吸運動及身體移動影響較大;Alestrini等發(fā)現(xiàn)其對小房間隔缺損和完全型大動脈轉(zhuǎn)位的冠狀動脈畸形不易顯示;目前也缺少高頻、高速適用于較快心率嬰幼兒的探頭;目前尚不能直接進行三維距離與容量測