实时三维超声心动图评价左室收缩功能及同步性与心电活动的关系

慢性心力衰竭（chronic heart failure,CHF）是各种心脏疾病的终末阶段，具有较高的发病率、病死率，已成为严重威胁人类生命健康的临床综合征。研究表明，慢性心力衰竭发生、发展的各个阶段都普遍存在机械不同步性（LVMD），这是心衰恶化的独立预示因子[1]。然而对于机械不同步性与心电活动的关系仍有分歧[2]。本研究应用实时三维超声心动图（RT-3DE）比较分析心力衰竭患者、心衰高危患者、健康人群的左室收缩功能及收缩同步性，探讨机械不同步性与心电活动的相关性及在慢性心力衰竭防治中的价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象 心力衰竭组（A组）入选了2009-05～2010-03于安徽医科大学第二附属医院住院治疗的慢性心力衰竭患者40例，平均年龄（50.28±15.61）岁，其中男性23例，女性17例。NYHA心功能分级Ⅲ～Ⅳ级。排除心脏瓣膜病、先心病所致者。

心衰高危组（B组）入选了2009-05～2010-03在安徽医科大学第二附属医院住院治疗的高血压病20例，均符合WHO/ISH高血压病诊断标准；冠心病20例，均经冠脉造影证实符合诊断标准。平均年龄（48.27±14.21）岁，男性18例，女性22例。病程均在6个月以上，处于心衰分期的A、B期。排除合并心脏瓣膜病、先心病、心肌病、肺部疾病、甲状腺疾病、继发性高血压。

健康对照组（C组）入选在该院健康体检的健康志愿者30例，平均年龄（45.77±17.39）岁，其中男性16例，女性14例。经体检、生化指标、心电图、心脏彩超检查均未见异常。

1.2 仪器及方法

1.2.1 仪器 ①GE VIVID7.0彩色多普勒超声显像仪,配备二维相控阵探头S5-1 [频率为（2～4）MHz],实时三维探头X3-1[频率（1～3）MHz]；②德国Tom Tec公司Echo PAC Dimension 4D LV-Analysis软件，可半自动探测整个心动周期心内膜边界的三维图像处理工作站；③常规12导联心电图仪。

1.2.2 图像采集 受检者取左侧卧位，同时连接肢体导联心电图，常规二维超声检查能获取满意的图像并符合入选标准。启用X3-1探头置于心尖部，获取心尖四腔心图像，待获得满意的左室图像后，嘱受检者呼气末屏气，启动“Full-volume”键，经心电图触发采集连续四个心动周期，获得“金字塔”全容积数据库。所有动态全容积图像均存储于仪器硬盘中，检查结束后刻录于DVD光盘保存用于分析。

1.2.3 图像分析 将存储于DVD光盘的全容积三维图像导入Tom Tec工作站的实时三维定量分析系统进行脱机分析。调节冠状切面及矢状切面位于左室正中，横切面位于二尖瓣瓣环水平，清晰显示心内膜边界，软件自动将图像停帧于收缩末期及舒张末期，分别手动勾画心内膜边界，若心内膜轮廓与实际不符合，可结合半自动心内膜描计功能调节。软件将左室容积按美国超声心动图学会（ASE）推荐的16节段左室分析法，自动划分为16个节段，并显示左室16节段时间-容积曲线。软件自动计算左室舒张末容积（EDV）、收缩末容积（ESV）、左室射血分数（LVEF）。测量各节段达到最小收缩容积的时间Tmsv，计算16个节段（6个基底段＋6个中间段＋4个心尖段）、12个节段（6个基底段＋6个中间段）Tmsv的标准差与最大差值，即：Tmsv16-SD、Tmsv12-SD、Tmsv16-Dif、Tmsvl2-Dif。因各受检者心率不同，为使数据有可比性，将上述数据除以各受检者的心动周期时间（R-R间期，以毫秒为单位）以标化，获得Tmsvl6-SD%、Tmsvl2-SD%、Tmsvl6-Dif%、Tmsv12-Dif%，从而消除心率的影响。其中Tmsvl6-SD%代表收缩不同步性指数（systolic dyssynchrony index, SDI）。

1.2.4 心电图信息采集 使用具有自动分析功能的常规12导联体表心电图仪记录研究对象的体表心电图，仪器自动计算P-R间期、QRS宽度，并由一位心电图医师按盲法分析测量，取其均值。

2 统计分析

采用SPSS13.0统计软件进行统计分析。统计数据以均数±标准差（±s）表示。如数据为正态分布且方差齐，采用单因素方差分析，如数据为非正态分布或方差不齐，则采用M检验。两变量间相关分析采用直线相关分析。以P＜0.05为差异具有统计学意义。

3 结 果

3.1 A组、B组、C组三组临床及超声指标比较 所有研究对象均获得满意的RT-3DE全容积图像。A、B、C三组间心率、年龄差异无统计学意义（P＞0.05）；A、B两组LVEDV、LVESV、LVEF与C组各组间比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）（表1）。

表1 A、B、C三组各项参数比较（±s）

表1 A、B、C三组各项参数比较（±s）

注：与C组比较，（1）P＜0.05；与A组比较，（2）P＜0.05；LVEF：左室射血分数；EDV：舒张末容积；ESV：收缩末容积；Tmsv：达到最小收缩容积的时间；Dif：最大差值

项 目心衰组（A组）心衰高危组（B组）健康对照组（C组）例数 40 40 30 年龄（岁）45.77±17.39心率（/m in） 74.73±10.04 71.33±9.98 71.53±10.22 50.28±15.6148.27±14.21LVEDV（m l）92.18±17.16 LVESV（m l） 150.46±19.69（1） 60.76±16.86（2） 37.16±6.93 202.34±21.73（1）122.27±23.88（2）LVEF （RT-3DE）（%）59.49±5.17 Tmsvl6-SD（ms） 98.83±27.49（1） 60.33±24.34（2） 30.41±6.12 25.69±4.59（1）50.52±7.18（2）Tmsv12-SD（ms）25.67±4.35 Tmsvl6-Dif（ms） 323.10±114.09（1） 182.73±68.33（2） 67.90±23.39 84.47±25.05（1）45.90±16.63（2）Tmsv12-Dif（ms）49.74±20.56 Tmsvl6-SD% 17.98±3.88（1） 6.48±2.69（2） 2.54±0.86 274.08±120.70（1）141.38±51.65（2）Tmsvl2-SD%1.89±0.74 Tmsvl6-Dif% 38.87±11.49（1） 21.42±8.01（2） 9.51±2.06 9.02±6.40（1）5.42±2.08（2）Tmsv12-Dif%30.67±12.27（1）16.75±6.12（2）7.82±2.46

3.2 A组、B组、C组三组16节段时间-容积曲线比较 C组的16节段时间-容积曲线排列有序，起伏一致，各节段几乎是同时达到最大容积和最小容积，显示为协调一致（图1）。A组、B组的16节段时间-容积曲线排列紊乱无序，各节段达到最大收缩的时间差异较大，显示出左室收缩不同步，且A组较B组更加显著（图2、3）。

图1 健康对照组（C组）左室16节段时间-容积曲线

图2 心衰高危组（B组）左室16节段时间-容积曲线

图3 心衰组（A组）左室16节段时间-容积曲线

3.3 A组、B组、C组三组同步性指标比较 A、B两组Tmsv16-SD、Tmsvl6-SD%、Tmsv12-SD、Tmsvl2-SD%、Tmsv16-Dif、Tmsvl6-Dif%、Tmsvl2-Dif、Tmsv12-Dif%与C组各组间比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）（表 1）。以健康对照组 Tmsvl6-SD%（2.54%±0.86%）的均数＋3个标准差，即 5.12%为SDI的截点值，发现：①C组左室收缩均呈同步性；②A、B组左室收缩不同步比例分别为77.5%（31，40）、32.5%（13，40）。

3.4 A组、B组、C组三组SDI与LVEF、QRS宽度、P-R间期的关系 A组LVEF与收缩不同步性指标呈负相关，以Tmsvl6-SD%（即SDI）最为显著（r=－0.721, P＜0.001）；SDI与 QRS时限呈弱相关（r=0.314, P=0.049），有27.5%（11, 40）的患者QRS＜120ms，但存在心室机械不同步；P-R间期与B、C组各组间比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。B组QRS时限与C组差异无统计学意义（P＞0.05），SDI与LVEF、QRS时限无相关性（表2及图4、5）。

表2 A、B、C三组体表心电图指标比较（±s）

表2 A、B、C三组体表心电图指标比较（±s）

注：与C组比较，（1）P＜0.001，（2）P＜0.000 1；CLBBB:完全性左束支传导阻滞；CRBBB：完全性右束支传导阻滞

项 目A组（n=40）B组（n=40）C组（n=30）P-R间期（ms） 171.35±25.71（1） 163.76±23.01(1) 144.50±19.12 QRS宽度（ms）89.93±13.78 QRS形态，n（%）127.43±16.29（2）93.18±13.23CLBBB（%）0（0）CRBBB（%） 6（15） 3（7.5） 4（10）21（42.5）2（5）未定型（%）13（30）0（0）0（0）

图4 心衰组SDI%与LVEF%直线回归图

图5 心衰组SDI与QRS波时限直线回归图

4 讨 论

准确地测量左室收缩功能及收缩同步性能为慢性心力衰竭的临床诊疗及预后评估提供重要信息。尽管多种影像学方法用于评价心室的收缩功能及收缩同步性，如磁共振、心室造影、M型/二维超声心动图、应变及应变率显像、组织速度显像、组织追踪显像等，但由于昂贵、有创、操作复杂、重复性差等不足，在临床难以广泛推广。RT-3DE能够在同一心动周期迅速采集“全容积”数据库,不依赖于几何假设即可定量真正左室功能及收缩同步性参数,其准确性、可靠性、重复性已得到证实[3、4]。

Castro等[5]应用Tom Tec软件分析，以正常对照组SDI均数+3个标准差计算出SDI截点值为5%。本研究参考Kapetanakis[3]等的方法,以健康对照组SDI（2.54%±0.86%）的均数+3个标准差，即5.12%为SDI的截点值，发现C组左室收缩均呈同步性。与国外研究结果非常近似。

本研究中，与健康对照组比较，心衰高危组的LVEDV、LVESV、收缩不同步性指标明显的增大，且LVEF减低。我们的研究得出与马春燕等[6]，贾妍等[7]相似的结论。认为：LVEF的减低及不同步性的增大可能与心室重构有关。我们还发现：心衰高危组的P-R间期明显大于健康对照组，但QRS宽度与健康对照组差异无统计学意义,SDI与QRS宽度无相关性。表明P-R间期的延长与心室重构致房室之间的电传导延迟有关。因此RT-3DE能够反映有心衰高危因素患者的早期机械不同步及心电活动异常，给临床慢性心力衰竭的早期干预提供客观证据。

国内外学者的研究结果[8、9]均显示QRS时限与SDI相关性较差，而SDI与LVEF有良好的负相关性。Bleeker等[10]研究中QRS＜120ms的患者，27%存在左室收缩不同步。Haghjoo等[8]研究显示：QRS＞120ms的心衰患者P-R间期明显大于QRS＜120ms,（P=0.003）。本研究结果亦支持上述结论。Badano等[11]研究中40%左束支传导阻滞（LBBB）合并心衰患者电机械延迟在正常范围内，左室机械不同步的滞后时间和范围与QRS形态、时限并无明显相关性。本研究心衰组42.5%的患者有CLBBB，其同步性与QRS无明显相关性。以上结果提示QRS时限延长与左室机械不同步并非同义语，并且在室内、室间电传导延迟的同时或早期也存在房室之间电传导的延迟。

心脏再同步化治疗（CRT）是治疗难治性心衰患者确实有效的手段。它不仅纠正了室间、室内的不同步，也通过起搏器优化AV间期，改善了不良房室间期，恢复了心房的辅助泵功能，使心功能明显改善[12]。2009年美国心脏病学会/美国心脏学会（ACC/AHA）公布的《成人心力衰竭诊疗指南更新》中CRT指南仍以QRS＞120ms为心脏不同步指标[13]。然而大量的研究表明：20%～30%的患者对CRT无反应[14、15]。这就提示对于CRT患者的筛选仍需更加全面、客观的标准。为了提高CRT疗效及反应率，有望将心室电活动不同步与机械不同步指标相结合作为筛选依据，使患者更多获益。

综上所述，RT-3DE不仅提供客观评价左室收缩功能及同步性的信息，还能评判心肌病变的程度、评价左室重构.在CRT的患者筛选、疗效评估、预后推测等方面提供有效依据。本研究样本量不够多，有待进一步研究探讨。

[1] Niu Hongxia, Hua Wei, Zhang Shu, et al. Prevalence of dyssynchrony derived from echocardiographic criteria in heart failure patients w ith normal or prolonged QRS duration. Echocardiography, 2007, 24(4): 348-352.

[2] Ghio S,Constantin C, K lersy C, et al.Interventricular and intraventricular dyssynchrony are common in heart failure patients,regardless of QRS duration.Eur Heart, 2004, 25(7): 571.

[3] Kapetanakis S, KearneyM, Siva A, et al. Real-time threedimensional echocardiography: a novel technique to quantify global left ventricular mechanical dyssynchrony. Ciculation, 2005, 112(7): 992-1000.

[4] 谭国娟, 刘宏斌, 智光. 实时三维超声心动图与M型及二维超声心动图判定老年心肌梗死患者左室收缩功能对比研究. 中国医学影像学杂志, 2009, 17(1): 16-19.

[5] Castro S, Faletra F, Angelantonio E,et al.Tomographic left ventricular volumetric emptying analysis by real-time 3-dimensional echocardiography: influence of left ventricular dysfunction w ith and w ithout electrical dyssynchrony. Circ Cardiovasc Imaging, 2008, 1(1): 41-49.

[6] 马春燕,任卫东, 唐力, 等. 实时三维超声心动图评价左室心肌肥厚患者的心肌收缩同步性. 中国医学影像技术, 2008, 24(3): 390-392.

[7] 贾妍, 郭瑞强, 陈金玲, 等.实时三维超声心动图评价陈旧性心肌梗死患者左心室收缩同步性与收缩功能. 中国医学影像技术, 2010, 26(1): 75-78.

[8] Haghjoo M, Bagherzadeh A, Fazelifar AF, et a1. Prevalence of mechanical dyssynchrony in heart failure patients w ith different QRS durations. PACE, 2007, 30(5): 616-622.

[9] 寇红菊, 孙海燕, 黄品同, 等. 实时三维超声心动图对两类不同病因心力衰竭患者左心室收缩同步性的临床研究中华超声影像学杂志, 2009, 6(18): 492-495.

[10] Bleeker GB, Sehalij MJ，Molhoek SG, et a1. Relationship between QRS duration and left ventficular dyssynchreny in patients w ith end-stage heart failure.J Cardiovasc Electrophysiol, 2004, 15(5): 544-549.

[11] Badano LP, Gaddi O, Peraldo C. Left ventricular electromechanical delay in patients w ith heart failure and normal QRS duration and in patientsw ith right and left bundle branch block. Europace, 2007, 9(1): 41-47.

[12] Abraham W, Fisher W, Smith A, et al.Cardiac Resynchronization in Chronic Heart Failure. N Engl J Med, 2002, 346(24): 1845-1853.

[13] Jessup M, Abraham WT, Casey DE, et al.2009 focused update: ACCF/AHA Guidelines for the Diagnosis and Management of Heart Failure in Adults: a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines: developed in collaboration w ith the International Society for Heart and Lung Transplantation.Circulation, 2009, 119(14): 1977-2016.

[14] Arya A, Haghjoo M, Dehghani MR, et al. Effect of cardiac resynchronization therapy on the incidence of ventricular arrhythm ias in patients w ith an implantable cardioverterdefibrillator. Heart Rhythm, 2005, 2(10): 1094-1098.

[15] Cleland JG, Daubert JC, rdmann E, et al. The effect of cardiac resynchronization on morbidity and mortality in heart failure. N Engl J Med, 2005, 352(15): 1539-1549.