一个心动实时全容三维与二维双平面改良Simpson’s法测定左室射血分数的对比研究

作者:智光[1] 徐勇[2] 周肖[1] 
单位:中国人民解放军总医院(301医院)[1]
北京解放军301医院[2]

关键词:超声心动图 实时三维左室收缩功能

摘 要 目的:同时应用一个心动实时全容积三维(以下简称4D法)和常规二维改良Simpson’s法(以下简称2D法)测定左室容积和射血分数,以证明4D超声心动图技术能更快捷,更准确地测定左室收缩功能。方法:入选106例检查对象,其中男性57例,女性49例,年龄18~72岁,其中正常组58例,心肌梗死组36例,扩张型心肌病组12例。分别以4D法(SC2000 acuson Siemens 和2D法(sequoia 512,acuson) 测定左室舒张末,收缩末容量和左室射血分数。以SPSS 13.0进行2种方法的相关性统计学分析。结果:左室舒张末容积4D法测定50.00~280.73ml, 2D法测定 50.00~246.43 ml r=0.820,P<0.01;.左室收缩末容积4D法18.00~220.22 ml,2D法 19~224.16 ml  r=0.897,P<0.01;左室射血分数4D法 18.75%~71.00%,2D法 21.5%~71.6%. r=0.797,P<0.01。结论:本研究结果提示,4D法测定其结果与常规2D法具有较好的相关性,有可能成为临床测定左室心功能的更为准确、快捷、方便的方法,大大提高临床超声检查效率,减轻心脏超声医师的工作量。

Measurement of Left Ventricle Ejection Fraction with One Beat Real-time Full Volumetric 3D and Biplane Modified Simpson’s Way

Zhi Guang,Cui Zhenshuang,Xu Yong,et al

Echo Lab of Cardiology ,Gerneral Hospital of PLA,Bei Jing 100853 China 

[Abstract] Objective To verify the accuracy of LVEF measured by one heartbeat real-time full-volume 3D and compare with the routine method. Methods 106 subjects (male 57,female 49, 18-72- year-old)were enrolled in this study, among which there are 58 healthy persons, 36 myocardial infraction patients, 12 dilated cardiomyopathy.  Left ventricle end-diastolic volume,  end –systolic volume and left ejection fraction were measured with real-time full volume 3D (SC2000, acuson Siemens) and 2D biplane modified Simpson’s way (sequoia 512,acuson) respectively. A statistics study was done with SPSS 13.0, and to analyse the regress relationship.Result Left ventricle end-diastolic volume was 50.00—280.73ml,by 3D and 50.00—246.43 by biplane 2D, r=0.820,p<0.01.

Left ventricle end-systolic volume was 18-220.22 ml by 3D and 19-224.16 ml by biplane

2D r=0.897,p<0.01.Left ventricle ejection refraction was 18.75—71.00% by 3D and 21.5—71.6% by biplane 2D. r=0.797,p<0.01. Conclusion The result of this study suggests that one heartbeat  real-time full volume 3D could prove more comprehensively and accurately left ventricle systolic function.

Key word: Echocardiography, 3D real-time full volume, LV systolic function   

超声心动图测定左室收缩功能是目前临床上最常用,最方便的测定左室功能的无创性检查方法,左室射血分数(LVEF)已成为临床医师评估各类患者心脏功能的重要指标。但由于超声检查技术的局限性,其结果通常受到患者的声窗大小、心脏形态改变和检查者的操作技术的影响,其结果有时重复性较差,尤其是有心肌梗死室壁瘤形成的患者,M型超声检查不能反映梗死部位的心室径和左室收缩运动的改变,即使是双平面二维改良Simpson’s法测定LVEF具有较好的重复性,其结果较为可靠,但耗时太多,在繁杂的临床常规工作中难以实现。

应用4D法全面、快速、准确地测定左室功能,一直是心脏超声工作者的梦想,既住的重建和实时三维往往需要多个心动周期图像进行重建及多项处理才能得到结果,在临床上推广应用受到限制。新近Siemens公司推出的Siemens Acuson SC2000型超声心动图检查仪对这一技术有一突破性性进展,可以仅用一个心动周期的超声图像即可能自动算出LVEF。本研究应用这一新的技术,测定正常人和心脏病患者的LVEF,并与常规双平面改良Simpson’s法(以下简称2D法)测定LVEF,进行对照研究。以期证明4D超声能准确,快速测定LVEF。

资料与方法

1.1  研究对象

入选检查对象:健康正常人,为我院体检健康人,心肌梗死患者和扩张型心肌病患者合计106例,男性57例,女性49例,年龄72~18岁,平均49.49岁,各组情况见表1。

1.2  检查仪器和方法

采用Siemens Acuson SC2000超声心动图仪,4Z1c容积探头,检查频率为H2.8或2.8MHz,适当调整深度和检查范围,以得到容量频率(VPS)20~70容积/s之间,获得满意的三维图像。 

选择一个心动周期储存动态三维图像。在机或脱机工作站进科LV分析模式,进行分析,在选取三维图像后,仪器自动同步显示4个二维参考面(左室短轴和4腔,3腔和2腔长轴图)以供进行适当的修正,在完成修正后,仪器便可以给出一糸列有关左室收缩功能的指标,如LVEDV、LVESV和LVEF等常用数据。(图1,2)

在完成4D检查后, 换用4V1C探头于心尖位获取最佳2D4腔和2腔面,以2D法分别测定4腔面和2腔面LVEF,并由仪器自动给出双平面左室舒张末容积(EDV)、左室收缩末容积(ESV)和LVEF。记录双平面 EDV、ESV、LVEF数据。

1.3  统计学处理

统计处理采取SPSS 13.0软件,所有计量资料以x±s表示,对相关数据采用Pearson相关分析,P<0.01为有统计学意义。

结    果

2.1  全部人群EDV(T-EDV)测定

  应用4D测得的EDV最小值50.00 ml,最大值280.73ml; 常规2D法所测得的EDV最小值50.00,最大值246.43ml.2种方法所测值之间具有极好的相关性,r=0.820,P<0.01(表2)。2.2  全部人群ESV(T-ESV)测定

应用4D测得的ESV最小值18.00ml,最大值220.22ml; 常规2D法所测得的ESV最小值19.00,最大值224.16ml。2种方法所测值之间具有极好的相关性,r=0.897,P<0.01,(表2)。

1.3  全部人群LVEF(T-LVEF)测定

应用4D一个心动周期测得的左室射血分数最小值18.75%,最大值71.0%; 常规2D法所测得的左室舒张末期容积最小值20.15%,最大值76.00%。2种方法所测左室射血分数具有极好的相关性,r=0.797,P<0.01(表2)

1.4  扩张型心肌病患者LVEF(DCM-LVEF)测定

应用4D一个心动周期测得的12例扩心病患者LVEF最小值16.8%,最大值47.8%; 同时应用常规2D法所测得的LVEF最小值18.75%,最大值45.51%.2种方法所测值之间具有极好的相关性,r=0.946,P<0.01(表2)。

1.5  心肌梗死患者LVEF(MI-LVEF)测定

应用4D一个心动周期测得36例心肌梗死患者LVEF最小值25.00%,最大值71.00%; 常规2D法所测得的LVEF最小值37.00%,最大值62.00%.2种方法所测得的LVEF虽有一些差异,但具有一较好的相关性,r=0.506,P<0.01(表2)。

表2 4D与2D法测量各组患者EDV、ESV、LVEF的相关性

分组

r

P

回归方程

T-EDV

T-ESV

T-LVEF

  DCM-LVEF

MI-LVEF

0.820

0.897

0.797

0.946

0.506

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

a=17.83+0.79b

a=3.84+0.90b

a=8.78+0.86b

a=-8.26+1.23b

a=5.91+0.87b

注:a=4D法测值,b=2D法测值

T-EDV=全部人群舒张末容积;T-ESV= 全部人群收缩末容积;  T-LVEF=全部人群左室射血分数;DCM-LVEF=扩张型心肌病患者左室射血分数;MI-LVEF心肌梗死患者左室射血分数

讨  论

3.1  目前常用超声心动图方法测定左室收缩功能的不足

   超声心动图测定心脏功能是目前临床上最常用的无创性检查方法,其结果虽有不尽人意之处,但对临床上各种心血管病的诊断和治疗起了不可替代的重要作用。因此,心脏超声检查,几乎无一例外需要进行心脏功能的检查,目前主要是左室收缩功能的检查,EDV、ESV和LVEF。目前常用的检查方法有M型和2D法检测,其计算公式也各有不同。尽管所测得的结果并不能完全代表患者的左室收缩功能,但对多数患者来说,对临床治疗还有一定的指导作用。但是,在各种病因造成心室重构的患者,尤其是心肌梗死患者,发生严重的心室重构,不同的测量方法对不同部位的心肌梗死后的左心室则可能得出不同的结果,对下壁心肌梗死患者以M型超声测定左室射血分数,则可能低估左室射血功能,而对前壁心肌梗死的病人,以M型测定左室功能则可能高估左室功能。就是用2D法测定左室容积,前壁心肌梗死需同时测定心尖四腔和二腔面测定,下壁心肌梗死在心尖二腔面能反映梗死部位对左室功能的影响,而在四腔面往往改变不明显。所以,在心肌梗死的患者应用二维法测定左室容积时,最好同时测定心尖四腔面和二腔面,这样费时较多,临床让不易做到。鉴于以上目前常用的测定左室收缩功能的超声方法的局限性,发展一种方便,快速,准确,重复性好的检测左室容积的方法极为重要。

3.2  一个心动周期实时三维测定左室容积及射血分数的技术优势

新近推出的一个心动实时三维的全容积探头,可更准确,更方便,迅速地测定左室容积。此项新技术具有许多技术优势。采用了最先进的探头技术,以90°X90°的全容积全信息获取心脏图像,具有较高的容频,每秒可达20~80容积,具有较高的时间分辨力,只要一个心动周期就能获得心脏的全部信息,而不需要心电图同步门控图像,再进行三维图像重建。因此不会出现图像理裂隙现象,可以进行心脏功能的多种分析,包括血流动力学和心肌机械力学及心腔内血流状态分析。同时由于图像获取容频快,较少受患者呼吸运动影响。如对三维图像不熟悉,在获取三维图像时,显示屏可同步显示左室长轴和短轴图像,可供采集图像时参考。鉴于以上技术特性,检查患者时所需时间极短,如只作心功能分析只需数分钟就能完成检查,以后只要在工作站上进行分析,并可根据图像情况,对个别显示不清晰的节段略加修正,即可得到较为满意的左室射血分数。

3.3  一个心动周期实时三维测定左室收缩功能的初步体会

   我们初步应用实时一个心动超声心动图测定左室容积完成了百余患者的检查,并与常规2D测定的EDV和ESV,LVEF进行了对照研究。2种方法测定的结查具有较好的相关性,尤其是左室形态并未发生重构,超声图像清晰,左室内膜显示清晰的患者,不管LVEF大小,相关性均较好,本研究发现,在正常组和扩张型心肌病患者的LVEF相关性好于心肌梗死的患者。多数心肌梗死患者均有不同程度的心室重构,常用M型测定只能反映局部室壁收缩运动。并不能反映左室的整体功能,即使是2D法,也不能完全代表左室16个节段的收缩功能。所以测得的射血分数2种方法虽然有较好的一致性,但仍有一定的差异,则可能说明,可能4D能更为全面地了解左室每个节段的收缩功能,每个节段的容积变化。对严重心室重构的患者所测定的LVEF更为可靠。

另一个明显的特点是4D测定左室容积,方法简单,快速,只需要一个心动即可获得左室的全部量信息,此法是在得到全容积三维图像同时,提供3个观察面即心尖四腔,长轴三腔及短轴面的参考二维图像。以帮助确定三维图像完整性。在我们初步应用过程中,以经一个较短的学习过程后,就可能较快的掌握三维图像的采集方法,得到较为满意的三维图像。其次,要更好地分析每一节段的容积改变,特别是各节段的容积变化率,必须有较高的容积率,即每秒所取图像的容积数,一股不能低于每秒20个容积(VPS),容积数越多分析所得容积变化率越高,并可用于分析左室各节段的收缩和舒张功能。如容积数过低,可适当缩小取样范围,则可增加时间分辨力,增加每秒容积数。

3.4  一个心动实时全容积三维的发展趋势

   目前用于临床进行4D超声心动图,为更全面,更准确,更快捷测定测定左心室容积提供了一个重要的有发展前途的新技术。随着超声技术的不断发展, 4D超声心动图,将不断提高空间分瓣力更高,图像更清晰,提高时间分瓣力,容频进一步加快,实时三维将可用于室壁运动的分析,用于心肌机械运动和心肌电生理及心肌同步性分析,特别是心肌的三维运动,心肌应变和心肌扭抟和解旋运动,心腔内血流分析等将为心脏功能的超声测定开创一个新方向。

结  论

   4D超声心动图测定EDV和ESV及LVEF与常规2D法测定的结果具有较好的相关性,而4D法测定更快捷,更方法,更适合应用于心肌梗死患者,同时能极大地减轻超声工作者的工作负担,提高工作效率,具有极大的临床应用前景。

参考文献

[1]王雪;张梅;张运等。实时三维超声心动图定量冠心病、扩张型心肌病心房和心室容积及功能的研究。 中国医学影像技术 ,2006,22(4):500-503.

[2]Lu X, Georgescu B, Otsuki J, et al.Automatic Detection of Standard Planes in 3D Echocardiography. 5th IEEE international Symposium on Biomedical Imaging: From Nano to Macro (ISBI). Paris, France May, 2008.

[3]Hung J, Lang R, Flanchskampt F, Shernan SK, et al.3D Echocardiography: A Eeciew of the Current Status and Future Directions. Journal of the American Society of Echocardiography, 2007, 20:213-233.

[4]S. Kapetanakis, MBBS; M.T. Kearney, MD; A. Siva, PhD; et al.Real-Time Three-Dimensional Echocardiography, A Novel Technique to Quantify Global Left Ventricular Mechanical Dyssynchrony Circulation .August 16,2005, 112(7): 992-1000.

[5]Thomas DE, Wheeler R, Yousef ZR,et al.The role of echocardiography in guiding management in dilated cardiomyopathy. Eur J Echocardiogr, 2009 Dec,10(8):iii15-21.

[6]Chan KL, Liu X, Ascah KJ, et al.Comparison of real-time 3-dimensional echo-cardiography with conventional 2-dimensional echocardiography in the assessment of structural heart disease. J Am Soc Echocardiogr,2004 Sep,17(9):976-80.

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图1  实时三维分析左室容积

图2  实时三维计算左室射血分数


    2010/7/21 18:04:25     访问数:3223
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