三维斑点追踪技术3d-si在评价心肌应变中的应用

三维斑点追踪技术3d-si在评价心肌应变中的应用

二维斑点跟踪技术（2d-sli）没有角度依赖性，现在广泛应用于定量评估心肌的局部和一般功能。但2D-STI追踪范围仅局限在二维平面内,而心肌存在三维空间内的立体运动,从而可能会导致部分斑点追踪失败,造成室壁运动分析出现偏差。新近开发的三维斑点追踪技术(three-dimensionalspeckletrackingimaging,3D-STI)通过采集心脏实时三维图像,在三维空间内追踪心肌回声斑点运动,可以更准确地评价左心室整体和节段的心肌力学。本研究分别应用2D-STI和3D-STI对健康青年志愿者左心室心肌收缩期纵向、径向、圆周3个方向的应变进行测量,旨在探讨3D-STI评价左心室心肌应变的应用价值与优势。数据和方法一、超声心动图检查选择2012年川北医学院在校健康大学生和研究生,入选标准为:(1)体格检查正常;(2)窦性心律,血压正常;(3)心电图及经胸超声心动图检查证实无心脏疾患;(4)足够清晰的心尖四腔心、三腔心、二腔心以及二尖瓣水平短轴、乳头肌水平短轴、心尖水平短轴图像。最终入选者30名,男15名,女15名,年龄21~30岁,平均年龄(23.7±2.2)岁。二、图像分析及检测应用GEVividE9型彩色多普勒超声诊断仪,M3S探头频率为1.7~3.3MHz,V3探头频率为1.7~3.3MHz。同步连接心电图,受检者取左侧卧位。使用M3S探头于心尖部存取心尖四腔心、心尖两腔心、心尖三腔心,于胸骨旁存取二尖瓣水平、乳头肌水平及心尖部左心室短轴切面的二维超声图像,帧频40~70帧/s。使用V3探头置于心尖部,得到标准心尖四腔心清晰图像后,嘱被检查者屏住呼吸,进入4D模式,连续采集6个心动周期的图像后拼接成左心室三维全容积图像,帧频>40帧/s。使用EchoPac-110软件将存储的图像资料进行脱机分析。1.2D-STI图像分析:分别调出存储的二尖瓣、乳头肌、心尖水平左心室短轴及心尖四腔心切面、两腔心切面、三腔心切面二维图像,使用EchoPac-110软件进行脱机分析,分别勾画左心室心内膜边界,启动2D-STI分析软件,软件将自动追踪心肌内同一斑点在不同时间的位置,并计算出左心室壁所有节段的应变值。2.3D-STI图像分析:使用EchoPac-110软件将存储的图像资料进行脱机分析,应用三维斑点追踪技术对心尖部获得的全容积图像进行分析。软件可以从舒张末期的全容积图像中自动切割生成多个切面图像,调整切割线位置以获取心尖四腔心、两腔心和三腔心切面,确定心尖部及左心室底部的位置,软件自动描绘出左心室心内膜边界,必要时可进行手动调整;之后软件将自动追踪感兴趣区内心肌在三维空间的运动信息,并将左心室划分为17个节段,获取左心室壁所有节段应变曲线并测量出各节段的收缩期纵向、径向、圆周应变峰值(图1)。3.重复性检测:从30名受检者中随机抽取10名,由2名检查者分别使用2D-STI和3D-STI分析左心室心肌应变值,1周后由其中1名检查者再次对图像进行分析。使用Bland-Altman分析法对圆周应变进行重复性检验。三、收缩期峰值应变值的计算使用SPSS13.0统计学软件进行统计学分析,所有计量资料均采用表示。2D-STI和3D-STI存储图像及脱机时间、心肌收缩期峰值应变值的比较采用配对t检验,左心室不同水平收缩期峰值应变测值的比较采用单因素方差分析,两两比较采用LSD-t检验。使用Bland-Altman分析法进行重复性检验。P<0.05为差异有统计学意义。左心室各节段收缩期峰值应变1.2D-STI与3D-STI存储图像与脱机分析时间(表1):3D-STI存储图像及脱机分析时间均较2D-STI短,且差异均有统计学意义。2.3D-STI和2D-STI测量左心室所有节段收缩期峰值应变比较(表2):3D-STI所测左心室所有节段收缩期峰值径向应变较2D-STI测值大,而收缩期峰值纵向及圆周应变较2D-STI小,且差异均有统计学意义。3.左心室不同节段收缩期峰值应变比较(表3):3D-STI显示左心室不同水平应变测值有如下规律:径向、纵向及圆周收缩期峰值应变均在左心室中间部呈最大趋势,径向收缩期峰值应变在心尖部最小,圆周及纵向收缩期峰值应变则在基底部最小。2D-STI显示左心室不同水平应变测值规律:纵向、圆周收缩期峰值应变由基底部至心尖部水平有依次增大的趋势;径向收缩期峰值应变则与3D-STI规律相同,即在中间部最大,心尖部最小。4.重复性检测结果(图2~5):Bland-Altman分析结果显示2种方法在测试者间及同一测试者前后2次所测均值与差值呈一致性的变化趋势。节段收缩期应变值的比较随着超声技术的不断发展,目前已有研究报道在评价左心室容积、旋转和扭转运动方面3D-STI均优于2D-STI,3D-STI可成为评价左心室心肌整体和节段收缩功能的新技术。本研究通过与2D-STI测量结果比较,探讨了3D-STI定量评价健康青年志愿者左心室局部收缩功能的价值。本研究结果显示,3D-STI耗时明显短于2D-STI。原因是3D-STI在脱机分析时软件可自动从舒张末期的全容积图像中自动切割生成心尖四腔心、两腔心和三腔心切面,在确定心尖部及左心室底部的位置后自动描绘出左心室心内膜边界,再追踪感兴趣区内心肌在三维空间的运动信息,获取左心室壁所有节段应变曲线并测量出各节段的收缩期纵向、径向、圆周应变峰值。而2D-STI则需分别分析3个短轴平面和3个长轴切面的图像,较3D-STI而言,其分析过程则较耗时。通过3D-STI和2D-ST所测所有节段收缩期应变值均值对比可发现,3D-STI所测径向收缩期整体峰值应变均值较2D-STI测值大,而纵向收缩期整体峰值应变均值及圆周收缩期整体峰值应变均值则较2D-STI小,且差异均有统计学意义。这是因为3D-STI是基于实时三维成像,可以在三维空间内追踪整个心肌的运动,而2D-STI则局限于二维平面,只能追踪到平面内的心肌回声斑点。由于心脏在收缩期伴随有旋转运动,会造成二维平面内部分心肌回声斑点移出追踪平面,导致2D-STI所追踪到的斑点实际只是心肌斑点的投影,再按2D-STI计算原理,其测量的投影长度则小于空间内实际斑点间距离,故所测应变值较实际测值偏大,而3D-STI是对整个成像容积内斑点进行追踪,能更准确地评价心肌的运动。左心室不同水平3D-STI与2D-STI所测径向收缩峰值应变均表现为中间部最大、心尖部最小,并且3D-STI所测纵向收缩期峰值应变、圆周收缩峰值应变均值表现为中间部最大、基底部最小的趋势。而后二者2D-STI测值在各水平间则未显示出此规律。这种现象的原因可能与心肌独特的双螺旋解剖结构和3D-STI与2D-STI斑点追踪原理有关。目前研究报道中尚没有充分证据证实左心室不同水平间心肌运动应变值的变化规律,故仍需进一步研究证实。本研究应用3D-STI、2D-STI所测纵向、径向及圆周应变的整体收缩期峰值应变均值及变化趋势与汤乔颖等应用3D-STI所测值的结果相接近(仪器GEVividE7Dimension),而3D-STI所测径向收缩期峰值应变较段利科等和Satio等使用Artida(Toshiba,Japan)测得的值大。造成这种差异的原因可能是多方面的,通过复习文献发现,使用不同品牌的超声成像仪和不同的应变分析软件所测得心肌应变值亦是不同的。同时,若被检测者年龄分布不同、样本数过少等均会造成测量结果与总体均数之间出现偏差。采用Bland-Altman分析法对圆周收缩期峰值应变进行重复性检验,表明两种方法在两测试者间及同一测试者前后均值与差值呈一致性的变化趋势,具有较好的重复性,与Crosby等和覃小娟等报道相符合。说明这两种技术均具有较