三維斑點追蹤技術(shù)和二維斑點追蹤技術(shù)評價心肌應(yīng)變的比較研究

三維斑點追蹤技術(shù)和二維斑點追蹤技術(shù)評價心肌應(yīng)變的比較研究

左心室心肌收縮期的峰值適應(yīng)性可以反映左心室的收縮功能。二維斑點跟蹤技術(shù)（2dt）克服了傳統(tǒng)組織多普勒角度的依賴，能量消耗左室縱向、徑向和周向的心肌收縮，并評估左室的整體和局部功能。而心臟的運動是三維空間內(nèi)的復(fù)雜運動,新近發(fā)展起來的三維斑點追蹤技術(shù)(three-dimensionalspeckletracking,3DT)可以從三維立體空間內(nèi)分析左心室心肌應(yīng)變,評價左心室收縮功能。本研究分別運用2DT和3DT研究并比較正常人左心室心肌在3個方向的應(yīng)變值,旨在初步探討3DT在評價左心室心肌應(yīng)變中的應(yīng)用價值。數(shù)據(jù)和方法一、納入與排除標(biāo)準(zhǔn)選取來我院體檢的健康志愿者35例,其中3例(8.6%)因圖像質(zhì)量較差,不能清晰顯示心內(nèi)膜邊界而被排除。納入研究的32例正常人中,男20例,女12例,年齡22~68歲,平均(37.55±10.88)歲。入選標(biāo)準(zhǔn):基礎(chǔ)心律為竇性心律,既往無各種心臟疾病史,經(jīng)體檢、心電圖和超聲心動圖檢查證實無心臟疾患;排除標(biāo)準(zhǔn):高血壓、糖尿病、吸煙、非竇性心律以及聲窗不佳圖像質(zhì)量差者。二、左心室前壁部區(qū)域應(yīng)變的圖像分析采用ToshibaArtida超聲診斷儀,使用PST-30SBT和PST-25SX探頭,配有2DT和3DT分析軟件。受檢者取左側(cè)臥位,平靜呼吸,同步記錄心電圖。應(yīng)用PST-30SBT探頭,采集并存儲連續(xù)3個心動周期的二尖瓣、乳頭肌、心尖水平左心室短軸及心尖四腔切面、兩腔切面、左心室長軸切面二維圖像,以供2DT軟件脫機分析,同時記錄所用時間。切換成PST-25SX探頭,取心尖四腔心切面,進入4D模式,圖像轉(zhuǎn)換成心尖四腔和兩腔切面實時雙幅顯示,調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量,使心內(nèi)膜邊界顯示清晰,進入Full4D模式,微調(diào)探頭位置和方向,盡量使主動脈根部不在四腔和兩腔切面上顯示,待圖像滿意后,矚受檢者屏住呼吸,存儲左心室的全容積動態(tài)圖像,以供3DT軟件脫機分析,同時記錄所用時間。2DT和3DT軟件中,左心室壁分為16個節(jié)段,包括二尖瓣水平6個節(jié)段、乳頭肌水平6個節(jié)段和心尖水平4個節(jié)段。2DT圖像分析:分別調(diào)出存儲的二尖瓣、乳頭肌、心尖水平左心室短軸及心尖四腔切面、兩腔切面、左心室長軸切面二維圖像,勾畫心內(nèi)膜和心外膜邊界,啟動2DT分析軟件,軟件自動追蹤心肌內(nèi)同一斑點在不同時間的位置,計算出左心室壁16個節(jié)段的應(yīng)變值,同時記錄運用2DT進行圖像分析所用時間。3DT圖像分析:調(diào)出存儲的全容積動態(tài)圖像,用Layout鍵選取顯示5個切面的界面,左側(cè)3個短軸切面由上至下依次是心尖水平、乳頭肌水平、心底水平切面,右側(cè)兩個是心尖四腔和兩腔切面(圖1),調(diào)節(jié)兩條縱線分別置于兩腔和四腔切面的軸心,調(diào)節(jié)3條橫線,使其與縱線垂直,將左心室均分為3等份。啟動3DT分析軟件,分別在兩腔和四腔切面上各取3個點,其中兩個置于二尖瓣環(huán)前、后葉根部心內(nèi)膜面,一個置于離二尖瓣環(huán)距離最遠(yuǎn)的心尖處心內(nèi)膜面,軟件自動勾畫出左心室心內(nèi)膜和心外膜輪廓,適當(dāng)調(diào)整勾畫線,使其與心內(nèi)膜和心外膜邊界重合,點擊屏幕左上方的“Start”鍵,軟件自動計算出左心室壁16節(jié)段整體和局部應(yīng)變等指標(biāo)(圖2),記錄運用3DT分析圖像所用時間。重復(fù)性檢驗:從32例受試者中隨機選取10例,由兩名檢查者分別用2DT和3DT測得左心室心肌應(yīng)變,1周后由其中1名檢查者再次對圖像進行分析測得左心室心肌應(yīng)變,分別計算2DT和3DT觀察者間和觀察者內(nèi)變異系數(shù)。三、應(yīng)變均數(shù)測定采用SPSS11.5軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析,所用計量資料均采用xˉ±sxˉ±s表示,組間比較采用配對t檢驗,組內(nèi)3個水平間應(yīng)變均數(shù)的比較采用單因素方差分析,兩兩比較采用LSD法。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果一、3乳頭肌及心尖水平變化從二尖瓣水平至心尖水平,3DT與2DT測得的左心室心肌3個方向的應(yīng)變變化規(guī)律一致,即:縱向應(yīng)變:二尖瓣水平-乳頭肌水平-心尖水平逐漸增大;徑向應(yīng)變:乳頭肌水平最大,心尖水平最小;圓周應(yīng)變:心尖水平最大,二尖瓣水平最小(P<0.05,表1)。3DT測得的左心室16節(jié)段縱向應(yīng)變均值與2DT相比較小(P<0.05),圓周應(yīng)變均值較大(P<0.05),而徑向應(yīng)變均值兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05,表2)。二、2黑暗區(qū)域和黑暗區(qū)域的圖像時間的比率與2DT相比,應(yīng)用3DT分析左心室心肌應(yīng)變時,存儲圖像和分析圖像所用時間均明顯縮短,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05,表3)。三、3通過d和2dt分析左心室16段心肌的平均適應(yīng)性時變異系數(shù)運用3DT與2DT分析左心室16節(jié)段心肌縱向、徑向和圓周平均峰值應(yīng)變,組間和組內(nèi)變異系數(shù)間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05,表4)。左心室運動特征左心室心肌的整體和節(jié)段收縮期峰值應(yīng)變可以反映左心室的整體和局部收縮功能。近年來,2DT克服了傳統(tǒng)組織多普勒成像角度依賴性的缺點,可用于評價正常人及各種病理狀態(tài)下左心室的心肌應(yīng)變。但2DT是基于二維平面追蹤的,而具有立體結(jié)構(gòu)的心臟運動是多模式復(fù)雜運動的組合,Helle-Valle等研究發(fā)現(xiàn)左心室基底段在長軸方向上的位移約為4mm,而超聲束寬度為2~3mm,這表明心肌中的斑點在心動周期中很可能運動到所研究的平面之外。新近推出的3DT是在斑點追蹤原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,但他不受心肌運動方向限制,可以在三維容積內(nèi)客觀、準(zhǔn)確的追蹤心肌的運動軌跡,彌補了2DT局限于所掃描的平面內(nèi)追蹤心肌運動斑點的不足,有望對復(fù)雜的心肌運動進行評價。心肌獨特的纖維結(jié)構(gòu)造就了心臟運動的復(fù)雜性,已有研究表明左心室心肌纖維由一條起于主動脈根部,止于肺動脈根部的心肌帶構(gòu)成,左心室心內(nèi)膜下心肌纖維繞圓周平面呈+80°斜向走行,心外膜下心肌纖維呈-60°斜向走形,室壁中層纖維呈近水平環(huán)狀走形。因此,左心室的運動包括縱向運動、徑向運動以及旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)運動,左心室心肌在舒縮過程中發(fā)生的形變也包括了長軸方向的縱向應(yīng)變,短軸方向的徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變。本研究顯示,2DT與3DT測得左心室心肌應(yīng)變變化趨勢一致,即:縱向應(yīng)變和圓周應(yīng)變均為二尖瓣水平、乳頭肌水平、心尖水平依次增大,這有利于收縮期血液由心尖部射向主動脈瓣口;徑向應(yīng)變?yōu)槿轭^肌水平最大,心尖水平最小,可能與左心室的扭轉(zhuǎn)運動有關(guān)。3DT所測得的左心室16節(jié)段收縮期縱向峰值應(yīng)變均值與2DT相比較小,這可能是因為2DT測得的縱向峰值應(yīng)變是在左心室心尖部3個切面的二維圖像上追蹤得到的,而左心室在收縮過程中伴隨著扭轉(zhuǎn)運動,舒張末的原始斑點于收縮末運動至二維平面之外,2DT于收縮末追蹤到的目標(biāo)斑點為三維空間內(nèi)實際目標(biāo)斑點在二維平面內(nèi)的投射斑點,二維平面內(nèi)成對的投射斑點之間的距離小于三維空間內(nèi)實際目標(biāo)斑點間的距離,致使2DT測得的縱向峰值應(yīng)變值偏大;由于收縮期左心室長軸縮短,引起短軸各平面均向心尖移動,故2DT于收縮末追蹤到的短軸目標(biāo)平面比三維空間內(nèi)實際目標(biāo)平面更接近二尖瓣水平,使該平面內(nèi)成對目標(biāo)斑點的距離大于三維空間實際目標(biāo)平面內(nèi)成對目標(biāo)斑點間的距離,所以2DT測得的16節(jié)段收縮期圓周峰值應(yīng)變均值較3DT小。這與國外的研究結(jié)果一致。如上所述,2DT于收縮末追蹤的短軸目標(biāo)平面比三維空間內(nèi)的實際目標(biāo)平面更接近二尖瓣水平,且徑向應(yīng)變峰值乳頭肌水平最大,二尖瓣水平和心尖水平均減小,使2DT測得心尖水平徑向應(yīng)變比3DT偏大,二尖瓣水平和乳頭肌水平徑向應(yīng)變較3DT偏小,故2DT測得16節(jié)段徑向峰值應(yīng)變均值與3DT相比,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。由此可見,3DT與2DT測得的左心室16節(jié)段縱向和圓周峰值應(yīng)變均值差異有統(tǒng)計學(xué)意義,可能是因為2DT局限于二維平面內(nèi)追蹤,忽視了心臟運動的三維復(fù)雜性。運用3DT存儲圖像和分析圖像所用時間均明顯短于2DT。這是因為運用2DT時需要采集和存儲左心室3個短軸切面和3個心尖切面圖像,在圖像分析時同樣要分別勾畫6個切面的心內(nèi)膜和心外膜邊界;而運用3DT時只需同時采集心尖兩腔和四腔切面,存儲左心室全容積圖像,圖像分析時只需勾畫兩個切面的心內(nèi)膜和心外膜邊界,因此3DT所用時間明顯縮短,這說明3DT是一種方便、省時的分析左心室整體和局部功能的新方法,這與Saito等的研究結(jié)果一致。本研究表明,3DT與2DT在測量左心室16節(jié)段3個方向上平均收縮期峰值應(yīng)變時,組間和組內(nèi)變異系數(shù)間差異無統(tǒng)計學(xué)意義,說明兩種方法的可重復(fù)性一致。而Nesser等在應(yīng)用3DT評價健康志愿者的左心室容積的變化時,其準(zhǔn)確性和可重復(fù)性均優(yōu)于2DT。本研究提示,