3D心脏解剖模型成像对不同心脏疾病心脏功能的评估价值

3D心脏解剖模型成像对不|同心脏疾病心脏功能的评估价值吴伟春;兰天;朱振辉;王洋;张冰;权欣;万琳媛;王江涛；王浩【摘要】目的:初步探讨3D心脏解剖模型成像(heartmodel,HM)对不同心脏疾病功能的评估价值.方法:选取2016年7月至2016年9月期间阜外医院的住院患者18例，采用三种常用心脏测量功能方法(M型超声、二维双平面Simpson法、心脏运动定量分析CMQ法)和HM法测量左心室舒张末期容积(LVEDV)和左心室射血分数(LVEF)值，并与心脏MRI检查结果进行比较.结果:18例患者中,心肌病患者7例(其中扩张性心肌病2例，围产期心肌病1例，肥厚型心肌病4例)，冠心病患者8例，其他疾病3例(心律失常2例,瓣膜病1例)与MRI金标准相比，四种超声测量左心室心功能指标均有较好的相关性，其中HM法相关性最好,LVEDV与LVEF的日值分别为0.924,0.912,P<0.01,M型超声测量的LVEDV与LVEF的R值最低，分别为0.800和0.743,P=0.210和P=0.009.此外,HM法在不同疾病中的LVEF的测量差异和准确性比较中，它的差异也是最小(P均>0.05),准确性最高结论:HM法能够准确测量LVEDV及LVEF值,并且重复性好，客观性强，是一种值得推荐的测量心脏功能的新方法.【期刊名称】《中国循环杂志》【年(卷)，期】2019(034)001【总页数】4页(P81-84)【关键词】3D心脏解剖模型成像;心脏功能【作者】吴伟春;兰天;朱振辉;王洋;张冰;权欣;万琳媛;王江涛;王浩【作者单位】100037北京市，中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院超声科；100037北京市，中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院核磁共振科;100037北京市，中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院超声科;100037北京市，中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院超声科;100037北京市，中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院超声科;100037北京市，中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院超声科;100037北京市，中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院超声科;飞利浦投资有限公司;100037北京市，中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院超声科【正文语种】中文【中图分类】R541目前，临床上超声心动图仍主要采用M型超声和二维双平面Simpson法［1-2］评估心脏功能，其优点是迅速评价，心脏时相分辨率高，简单易行；主要缺点是该技术采用一条采样线通过二维超声引导估测心脏功能，在某些情况下是无法准确评估心脏功能的。三维超声心动图（三维超声）的兴起，理论上是可以较为准确地评价心脏功能，但是由于帧频低，图像分辨率差，分析时间长，反而造成心脏容积的估测误差较大，无法在临床上广泛应用［3］。3。心脏解剖模型成像（heartmodel，HM）是一种最新的、基于解剖智能超声（AIUS）模型的分割算法评价心脏功能，最大的优点是基于三维的、先验的、成像时间快的心脏功能成像技术［4］。为了验证该技术的准确性和可靠性，本研究采用核磁共振（MRI）作为金标准，同时采集M型超声、二维双平面Simpson法、心脏运动定量分析法（CMQ）及HM法计算不同心脏疾病的左心室舒张末期容积（LVEDV）和左心室射血分数（LVEF），并对其进行对比研究。1资料与方法研究对象:选取2016年7月至2016年9月期间阜外医院住院患者18例，男性10例，女性8例，平均年龄（48.12+14.71）岁淇中心肌病7例（其中扩张性心肌病2例，围产期心肌病1例，肥厚型心肌病4例），冠心病8例，其他疾病3例（心律失常2例，瓣膜病1例）。所有患者均在入院24h内完成四种超声测量心脏功能方法（M型超声、二维双平面Simpson法、CMQ法、HM法）及心脏MRI检查。仪器与方法:EPIC7超声仪、X5-1三维探头，HM模式（飞利浦公司，美国）。在胸骨旁左心室长轴切面二尖瓣腱索水平留取M型超声，采用心尖二腔、四腔心留取动态图像、采用三维探头留取心尖四腔心切面。留取图像后，分别采用M型超声Teicholz校正公式，二维双平面Simpson法、在心尖四腔心切面进行CMQ法，即选择感兴趣区，软件自动分析出LVEDV及LVEF值。在三维模式中进入HM模式，在心尖四腔心切面、一个心动周期内自动勾画及测量左心室整体功能参数（主要是LVEDV和LVEF值）。如果心内膜勾画不清楚，可以选择手动模式，再修改不清楚的心内膜部分。MRI使用3.0T超导MRI仪（PhilipsIngenia，荷兰），协同表面接受线圈，配备4导联向量心电触发装置及呼吸门控装置。统计学方法：应用SPSS20.0分析软件进行分析。计量资料为表示。采用Pearson相关分析和两配对样本t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。2结果四种超声心动图方法与MRI对左心室整体功能参数的评价（表1）:18例患者中有6例HM法需要手动调节。与MRI金标准相比，HM法测量LVEDV的相关性最好（r=0.924,P=0.000）；四种超声方法测量的LVEF值均有较好的相关性（P均v0.05）,其中HM法相关性最好（r=0.912）,M型超声和CMQ法相关性最差（r=0.743,r=0.845）。而相对于HM方法，M型超声对LVEDV和LVEF检测结果与MRI结果的相关性相对较差（r=0.800、0.743和P=0.210，0.009）。表1四种超声心动图方法与MRI对LVEDV和LVEF评估的相关性分析注：MRI：核磁共振；LVEDV:左心室舒张末期容积；LVEF：左心室射血分数；CMQ：心脏运动定量分析；HM：3D心脏解剖模型成像项目LVEDV（ml）r值P值LVEF（%）r值P值MRI147.25±73.181.0000.00044.00±17.941.0000.000M型超声法202.55±88.650.8000.21054.58±16.410.7430.009二维双平面Simpson法130.10±68.010.9040.00050.67±14.960.8620.000CMQ法112.70±58.550.8330.17058.23±13.580.8450.001HM法145.69±69.200.9240.00049.25±14.490.9120.000四种超声心动图方法与MRI对不同种类心脏疾病的LVEF的比较（图1和表2）：与MRI比较，M型超声检测的冠心病和其他心脏病患者的LVEF均较高（P<0.05）；二维双平面Simpson法和CMQ法检测心肌病和肥厚型心肌病患者的LVEF也均较高（P<0.05）；HM法检测不同心脏病患者的LVEF差异均无统计学意义（P>0.05）。表2四种超声心动图方法和MRI对不同心脏疾病的LVEF的比较注：MRI：核磁共振；CMQ：心脏运动定量分析；HM：3D心脏解剖模型成像。与MRI比较*P<0.05不同心脏疾病例数左心室射血分数（%）MRIM型超声二维双平面Simpson法CMQ法HM法心肌病733.67±18.1433.25±14.0747.53±19.07*47.13±16.06*39.77±22.01肥厚型心肌病454.66±18.7157.10±19.6560.30±11.95*61.10±11.01*55.55±11.02冠心病846.37±18.4257.99±13.42*50.87±15.4053.40±11.2849.10±12.41其他心脏病350.00±6.1267.24±15.23*57.60±18.1155.40±12.4155.10±18.23图1男性冠心病患者二维、三维超声心动图与MRI检测LVEF比较注：HM:3D心脏解剖模型成像；LVEF：左心室射血分数;MRI：核磁共振。1A：二维超声心动图显示左心室下后壁变薄；1B:运动幅度减低（箭头所示）；1C：HM法测量LVEF值为35%；1D:MRI测量LVEF值33%3讨论超声心动图是无创测量心脏功能的重要影像学方法之一，并且由于其简便、便捷的优点，是临床上应用最广泛和常用的方法［5］，但是目前超声测量心脏功能仍有很多的问题，最主要存在的问题是重复性差，主观性强，依赖超声操作人员的技术水平［6-7］。M型超声是临床最常应用于测量心脏收缩功能的方法，其测量时间短，操作简单，准确性较高，重复性较二维双平面Simpson法好，柴坷等［8］的研究中也是如此，M型超声更适合常见的心脏形态，无节段性室壁运动异常的心脏。而LVEF仍然被认为是最能反映左心室泵功能的指标之一。左心室容积的计算是LVEF计算的基础，它比较容易从传统M型超声中计算获得。常规二维超声也可反映整个心室的平面情况，主要应用经典的二维双平面Simpson法［9］，也称圆面总和方法，它将左心室切割成许多小薄片，每薄片的体积叠加就是左心室体积，这样不管左心室体积如何变化，都能较为准确地计算其体积，但缺点是需测量时间长，需要连接心电图，准确识别心脏运动的实相，常受肥胖、肺气肿等因素的影响使心内膜边缘模糊，导致其在临床上使用受限。CMQ法是一种能够快速地提供更多有关心脏运动信息的新技术，可更好地测定左心室局部功能。与以往的定量技术比较，CMQ法可以追踪心室壁的整体运动，而不只是心内膜的运动，测量更为准确且更接近真实情况。我们的研究结果显示，CMQ法测量时间较快，对于冠心病患者较有优势，而对于肥厚型心肌病差异较大（表2）。随着三维超声心动图技术的问世，对心腔容积的计算取得了比二维超声更精确的参数，以往的实时三维超声在评价左心室收缩功能上明显优于二维超声，但目前仍存在一定的局限性［10-11］，易受患者呼吸及心脏的移位影响，视野较局限；其次，分辨率不及二维图像，图像质量有待提高。HM应用程序是一个三维超声测量心脏功能的新方法，这种方法采用先验的知识（正常和异常心脏模型），使三维的方法能够迅速地分析出不同疾病的心脏形态和容量，得到更加准确的心脏容积和收缩功能。此项技术不需要连接心电图，处理的时间与M型超声及CMQ法相似（平均约10s），较二维双平面Simpson法大幅度缩短（＞1min）。与MRI金标准比较，其相关性很高，尤其是冠心病和肥厚型心肌病患者的图像清晰较高（图1）,对于不同心脏疾病的心脏功能的各种测量方法比较，HM法也较其他方法相对准确。此外，它还能测量左心房容积，间接反映左心室舒张功能。已有研究证明HM法获得的LVEF值、左心房、左心室的容积与MRI的所测量的一致性较高［12］。在本研究中，HM法的缺点是如果二维超声图像欠佳，HM法测量也会不准确，需要手动法进行边界调节，从而产生测量误差。本研究的样本量较少，需要采用金标准MRI做对照，故对于HM的准确性还需要继续长期的、大样本的研究进行验证。总之，超声心动图的各种技术包括M型超声、二维双平面Simpson法、CMQ法及HM法等均可作为评价左心室功能的诊断方法，其各有其优点和局限性。随着超声技术的迅速发展，三维超声技术必然是二维技术的前进方向。较之前的三维超声技术，HM法的主要优点是更为方便和准确，从而使我们将三维测量心功能技术能够真正的应用于临床，而不是仅仅作为科研的工具，这也是我们这项研究的根本目的所在。参考文献【相关文献】郑昭伦，张薇，邢艳秋，等.超声心动图诊断左心室扩大和收缩功能减低[J].中华超声影像学杂志，2001,10(10):7-9.DOI:10.3760/j.issn:1004-4477.2001.10.002.邬冬梅,汤嘉宁，王慧峰，等.心肌磁共振显像、核素心肌灌注显像、超声心动图与X线左心室造影测定左心室功能的对比研究[J].中国循环杂志,2006,21(06):449-452.DOI:10.3321/j.issn:1000-3614.2006.06.017.王勇，黄云洲,李冬蓓,等.实时三维超声心动图测量室壁瘤左心室功能的临床应用[J].中华医学超声杂志(电子版)，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