左心房容积追踪技术评价成人继发孔型房间隔缺损伴肺动脉高压的左心房大小和功能

2014-03-09帆GAOFan

中国医学影像学杂志 2014年4期

关键词：房间隔排空容积

高帆GAO Fan

袁建军2YUAN Jianjun

朱好辉2ZHU Haohui

魏常华2WEI Changhua

陈纪昀2CHEN Jiyun

王一洒2WANG Yisa

左心房容积追踪技术评价成人继发孔型房间隔缺损伴肺动脉高压的左心房大小和功能

高帆1GAO Fan

袁建军2YUAN Jianjun

朱好辉2ZHU Haohui

魏常华2WEI Changhua

陈纪昀2CHEN Jiyun

王一洒2WANG Yisa

目的探讨左心房容积追踪（LAVT）技术对成人继发孔型房间隔缺损（S-ASD）伴轻、中度肺动脉高压患者的左心房大小及功能的评价。资料与方法34例S-ASD患者为S-ASD组，36例健康成人为对照组。应用LAVT技术获得左心房容积-时间曲线和容积变化速率曲线，记录左心房容积-时间曲线上的左心房最大容积（LAVmax）、左心房收缩前容积（LAVpre）、左心房最小容积（LAVmin），用体表面积校正后得到相应的LAVImax、LAVIpre、LAVImin，并计算左心房整体排空量（LAVItotal）、左心房被动排空量（LAVIpass）、左心房主动排空量（LAVIact）、左心房整体排空分数（LAVItEF）、左心房被动排空分数（LAVIpEF）、左心房主动排空分数（LAVIaEF）。记录左心房容积变化速率曲线上收缩期左心房的充盈速率峰值（dv/dtS）、舒张早期排空速率峰值（dv/dtE）、舒张晚期排空速率峰值（dv/dtA）。结果与对照组相比，S-ASD组左心房内径（LA）、LAVImax、LAVIpre、LAVImin明显增大，差异有统计学意义（t=2.987、4.196、3.836、4.478, P＜0.05），LAVItEF、dv/dtS、LAVIaEF、dv/dtA明显减小，差异有统计学意义（t=－2.400、－2.481、－2.171、2.506, P＜0.05），LAVItotal、LAVIpass、LAVIact、LAVIpEF、dv/dtE差异无统计学意义（t=2.029、1.984、1.883、－1.628、－0.815, P＞0.05）。结论S-ASD伴轻、中度肺动脉高压的左心房大小及容积增大，助力泵功能、储存功能降低，管道功能未发生明显改变。LAVT技术能够准确、快速地评价S-ASD左心房的大小和功能变化，为临床提供有价值的信息。

房间隔缺损；高血压，肺性；超声心动描记术，多普勒，彩色；容积追踪技术；心房功能，左

房间隔缺损（atrial septal defect, ASD）是成人最常见的先天性心脏病之一，其中约65%～70%的ASD为继发孔型房间隔缺损（secundum atrial septal defect, S-ASD）[1]。近年来，关于ASD患者右心及左心室形态和功能的改变已有广泛研究[1-3]，但关于左心房的研究较少。左心房容积和功能的改变是ASD发生房颤的重要危险因素，以及心脏危险事件发生的预测因子[4]。因此，准确评价ASD患者的左心房功能具有重要的临床意义。左心房容积追踪（left atrial volume tracking, LAVT）技术是专门针对左心房设计的，评价左心房功能的新技术，能够全面、快捷地评价左心房的容积和功能[5]。本研究旨在应用LAVT技术评价S-ASD患者左心房的大小和功能变化，探讨其临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象选取2012-12～2013-08在河南省人民医院确诊的34例S-ASD患者，其中男12例，女22例；年龄20～53岁，平均（38.90±9.40）岁。缺损直径10.50～36.00 mm，平均（22.99±7.66）mm。34例中，16例轻度肺动脉高压，18例中度肺动脉高压。肺动脉收缩压（pulmonary artery systolic pressure, PASP）的估测用三尖瓣反流法，即PASP=右心房压+三尖瓣反流的最大压差（右心房压设为10 mmHg, 1 mmHg= 0.133 kPa）。肺动脉高压（pulmonary arterial hypertension, PAH）指静息状态下的PASP＞30 mmHg[6]。PASP在35～ 49 mmHg为轻度高压，50～69 mmHg为中度高压，≥70 mmHg为重度高压。34例均为窦性心律，均无肺动脉狭窄、房间隔水平右向左分流及二尖瓣反流；排除其他先天性心脏病、高血压、冠心病、糖尿病等疾病。选择36例健康成年人作为对照组，其中男15例，女21例；年龄24～56岁，平均（40.53±11.25）岁，经体格检查、超声心动图、心电图、胸部X线等检查均无心肺及其他疾病。两组性别、年龄差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 仪器与方法采用带有LAVT技术的日立Hi Vision Preirus彩色多普勒超声诊断仪，S70A探头，频率1～5 MHz。①测量每例受检者的身高、体重，计算体表面积（BSA）。②常规经胸超声心动图测量：受检者取左侧卧位，平静呼吸，连接心电图，经胸常规测量左心房内径（LA）、右心房内径（RA）、右心室内径（RV）、左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心室收缩末期内径（LVESD）、左心室舒张末期容积（LVEDV）、左心室收缩末期容积（LVESV）、左心室搏出量（SV）、左心室射血分数（LVEF）、二尖瓣口舒张期血流峰值E峰、A峰，计算E/A。S-ASD组患者测量房间隔缺损大小、三尖瓣反流流速及反流的最大压差。③LAVT技术下图像采集和数据处理：常规测量后，分别采集并储存受检者连续3个心动周期的标准心尖两腔心、心尖四腔心的二维动态图像，采集过程中注意清晰地显示左心房心内膜。采用LAVT技术进行离线分析，将图像定帧于左心室收缩中期，手动描绘左心房心内膜面，启动程序后软件自动逐帧追踪左心房心内膜面，并得到相应的心尖两腔心、心尖四腔心、平均左心房容积-时间曲线和左心房容积变化速率曲线。

每个心动周期的左心房容积-时间曲线均有最高峰（LAVmax）、最低峰（LAVmin）两峰，以及位于两峰之间较为稳定的平台期的一谷。分别记录左心房容积-时间曲线上收缩末期的左心房最大容积（LAVmax）、超声心动图P波对应的左心房收缩前容积（LAVpre）、舒张末期的左心房最小容积（LAVmin），以上3个容积指标经BSA进行标化得到相应的左心房容积指数，为LAVImax、LAVIpre、LAVImin。左心房整体排空量（LAVItotal）=LAVImax－LAVImin、左心房被动排空量（LAVIpass）=LAVImax－LAVIpre、左心房主动排空量（LAVIact）=LAVIpre－LAVImin、左心房整体排空分数（LAVItEF）=LAVItotal/LAVImax、左心房被动排空分数（LAVIpEF）=LAVIpass/LAVImax、左心房主动排空分数（LAVIaEF）=LAVIact/LAVIpre。其中LAVItotal、LAVItEF反映左心房的储存功能，LAVIpass、LAVIpEF反映左心房的管道功能，LAVIact、LAVIaEF反映左心房的助力泵功能。左心房容积变化速率曲线有1个位于收缩期的正向波和分别位于舒张早期、舒张晚期的2个负向波，分别记录左心房容积变化速率曲线上收缩期左心房的充盈速率峰值（dv/dtS）、舒张早期排空速率峰值（dv/ dtE）、舒张晚期排空速率峰值（dv/dtA），分别反映左心房的储存功能、管道功能和助力泵功能。

1.3 统计学方法采用SPSS 17.0软件，两组各指标比较采用成组t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般资料及常规超声心动图测量结果比较两组年龄、身高、体重、BSA、心率、A峰差异无统计学意义（t=－0.443、－0.012、0.250、0.227、1.241、1.089, P＞0.05）。与对照组相比，S-ASD组LA、RA、RV明显增大，差异有统计学意义（t=2.987、3.604、5.175, P＜0.05），LVEDD、LVEDV、LVESD、LVESV、SV、LVEF、E峰、E/A明显减小，差异有统计学意义（t=－2.313、－5.654、－2.140、－2.332、－5.001、－2.313、－2.133、－2.271, P＜0.05）。见表1、2。 2.2 两组间左心房功能指标比较与对照组相比，S-ASD组LAVImax、LAVIpre、LAVImin明显增大，

表1 S-ASD组与对照组一般资料比较

表2 S-ASD组与对照组常规超声心动图测量指标比较

差异有统计学意义（t=4.196、3.836、4.478, P＜0.05），LAVItEF、dv/dtS、LAVIaEF、dv/dtA明显减小，差异有统计学意义（t=－2.400、－2.481、－2.171、2.506, P＜0.05），LAVItotal、LAVIpass、LAVIact、LAVIpEF、dv/ dtE差异无统计学意义（t=2.029、1.984、1.883、－1.628、－0.815, P＞0.05）。见表3及图1、2。注：*与对照组比较，P＜0.05

表3 S-ASD组与对照组左心房功能指标比较

图1 女，33岁。对照组左心房容积-时间曲线，由两峰（最高峰LAVmax、最低峰LAVmin）和位于两峰之间一较为稳定的平台期组成（A）；对照组左心房容积变化速率曲线，由收缩期的1个正向波（dv/dtS）和舒张早期、舒张晚期的2个负向波（dv/dtE、dv/dtA）组成（B）。LAVmax：左心房最大容积；LAVpre：左心房收缩前容积；LAVmin：左心房最小容积；dv/dtS：收缩期左心房充盈速率峰值；dv/dtE：舒张早期左心房排空速率峰值；dv/dtA：舒张晚期左心房排空速率峰值

图2 女，36岁，S-ASD。 S-ASD组患者的左心房容积-时间曲线，由两峰（最高峰LAVmax、最低峰LAVmin）和位于两峰之间一较为稳定的平台期组成（A）； S-ASD组患者的左心房容积变化速率曲线，由收缩期的一个正向波（dv/dtS）和舒张早期、舒张晚期的两个负向波（dv/dtE、dv/dtA）组成（B）。LAVmax：左心房最大容积；LAVpre：左心房收缩前容积；LAVmin：左心房最小容积；dv/ dtS：收缩期左心房充盈速率峰值；dv/dtE：舒张早期左心房排空速率峰值；dv/dtA：舒张晚期左心房排空速率峰值

3 讨论

左心房主要有左心室收缩期的储存功能、左心室舒张早期的管道功能、左心室舒张晚期的助力泵功能3个功能[7]。左心房功能与左心室舒张期血液充盈密切相关，当左心室功能发生障碍时，也影响左心房功能[8]。房颤是引发脑卒中的危险因素，国外研究认为，房颤是ASD患者最常见的心律失常，ASD患者左心房功能的改变引起心房内血流动力学异常，影响左心房壁张力，进而诱发房颤[9]。Abhayaratna等[10]认为左心房整体排空分数的降低使房颤的发生率增加了9.2倍。因此，准确评价ASD患者的左心房功能具有重要意义。准确测量心动周期内每一时相的左心房容积能够较好地评价左心房的功能[11]。LAVT技术是近年来研发的专门针对左心房设计的评价左心房容积和功能的新技术，该技术以二维心肌组织自动追踪技术为原理，应用继发性密度梯度的方法，自动逐帧追踪图像扇形区域内左心房壁上携带必需信息的斑点，并根据单平面Simpson法计算每一时相左心房容积，获得相应的左心房容积-时间曲线和由此曲线衍生的左心房容积变化速率曲线，可以反映不同时间左心房的容积及容积变化率，整体评价左心房功能。LAVT技术与既往的研究技术相比受左心房的形态影响较小，并且可以减少追踪像素，节省追踪时间，具有更快地计算速度、更高的帧频和更高的准确度。

本研究显示，S-ASD的左心室舒张功能和收缩功均有所改变，与以往研究S-ASD的左心室舒张及收缩功能受损的结果相近[12]。关于ASD患者的左心房大小及功能的改变，现有研究尚存在争议[13,14]。本研究结果显示，S-ASD的左心房大小和容积增大，储存功能、助力泵功能降低，管道功能未发生明显改变。ASD患者长期左向右分流，造成右心室的容量、压力负荷，右心室扩大，室间隔逐渐偏向左心室侧，协同右心室做功，从而导致左心室舒张期扩张性降低，进入左心室的血流量减少，左心室收缩的协调性也受到影响，正常形态逐渐发生改变，当ASD伴有PAH时，左心室功能受损更为严重[15]。左心室舒张期扩张性降低，室内压升高，致使左心房的后负荷增大，血液由左心房进入左心室受阻，导致左心房大小和容积增大，LA、LAVImax、LAVIpre、LAVImin增大，血液淤滞，增加了形成心房血栓等其他心血管事件的机会。ASD伴PAH时，肺血管的阻力增加，由右心室经肺动脉进入肺静脉的血液受阻，且LAVImin增大，心房内残余血量增多，使肺静脉回流入左心房的血流也受阻，因此左心房的储存功能减低，LAVItEF、dv/dtS明显减低。由于LAVImax增大，LAVItotal与对照组相比有所增加，但差异无统计学意义。左心房增大，左心房的前负荷增加，根据Frank-Starling定律，心房肌纤维代偿性收缩增强，克服增加的后负荷，维持左心室舒张期的血液充盈，但这一调节仅在早期起到一定的代偿作用。因为左、右心房压差较小且肺血管承受血容量及右心室承受容量和压力负荷的能力较强，所以ASD早期杂音及临床症状不明显，因此，ASD发现一般较晚，而左心房的大小与ASD患者的年龄、肺体循环血量呈正相关[16]，随着年龄的不断增长，房水平分流的长期存在，肺体循环血量也逐渐增加，左心房不断扩大，左心房壁张力不断增加，心肌不断延伸，左心房重构，最终损害助力泵功能。本组中S-ASD患者的左心房助力泵功能下降，与对照组相比，S-ASD组的LAVIaEF、dv/dtA明显降低。LAVIaEF下降，LAVIpre增大，LAVIact与对照组相比无明显降低。但也有研究认为，ASD患者左心房内部结构本身存在损伤，影响左心房的收缩功能[17]。ASD患者左心房的被动排空管道有2条：血流经左心房进入左心室、血流经左心房进入右心房。但左心室舒张期扩张性降低，左心房后负荷增大，左心室舒张早期对左心房血液的抽吸作用降低，左心房进入左心室的血流受阻减少，由于血流从左心房到右心房途径的存在，本组中S-ASD组患者的LAVIpass、LAVIpEF、dv/dtE与对照组相比，差异无统计学意义，S-ASD患者的左心房管道功能未发生明显改变。

总之，LAVT技术能够准确地评价成人S-ASD伴轻、中度PAH患者的左心房大小和功能，为临床提供有价值的信息。本研究中的S-ASD患者的PAH主要为轻、中度PAH，且并未对ASD患者左心房功能指标与PAH及房间隔缺损大小的相关性进行分析，需要加大样本量进一步研究。

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（责任编辑唐洁）

Evaluation of Left Atrial Size and Function in Adults with Secundum Atrial Septal Defect Combined with Pulmonary Arterial Hypertension Using Left Atrial Volume Tracking Method

PurposeTo evaluate the left atrial size and function in adults with secundum atrial septal defect (S-ASD) combined with mild or moderate pulmonary arterial hypertension by employing left atrial volume tracking method (LAVT).Materials and MethodsThirty-four S-ASD patients with mild or moderate pulmonary arterial hypertension as S-ASD group and 36 healthy adults as control group were enrolled in the study. Left atrial volume (LAV)-time curve and volume change rate curve were drawn by using LAVT; maximal LAV (LAVmax), LAV before contraction (LAVpre) and minimal LAV (LAVmin) were recorded in the LAV-time curve and the corresponding indexes such as LAVImax, LAVIpre, LAVImin were further obtained after correction by body surface area, then LAVItotal, LAVIpass, LAVIact, LAVItEF, LAVIpEF, LAVIaEF were calculated. Besides, left artiral dv/dtS, dv/dtE and dv/dtA were measured in the left artial volume change velocity curve.ResultsCompared with control group, S-ASD group had increased LA internal diameter, LAVImax, LAVIpre and LAVImin (differences with statistical signifcance, t=2.987, 4.196, 3.836 and 4.478, P＜0.05), and had reduced LAVItEF, dv/dtS, LAVIaEF and dv/dtA (differences with statistical signifcance, t=－2.400, －2.481, －2.171 and 2.506, P＜0.05). There were no signifcant differences in LAVItotal, LAVIpass, LAVIact, LAVIpEF, dv/dtE between the two groups (t=2.029, 1.984, 1.883, －1.628 and－ 0.815, P＞0.05).ConclusionPatients with S-ASD combined with mild or moderate pulmonary arterial hypertension seem to have enlarged left atrial size and volume. Their atrial booster pump function and storage function deteriorate, but the passage function does not show any obvious change. LAVT method can fast evaluate changes of left atrial size and volume in S-ASD patients, so that it provides useful information for clinical treatment.

Heart septal defects, atrial; Hypertension, pulmonary; Echocardiography, Doppler, color; Volume tracking method; Atrial function, left

1. 郑州大学第一附属医院超声科河南郑州450052

2. 郑州大学人民医院，河南省人民医院超声科河南郑州 450003

袁建军

Department of Ultrasound, People's Hospital of Zhengzhou University, Henan Provincial People's Hospital, Zhengzhou 450003, China

Address Correspondence to: YUAN Jianjun

E-mail: yuan2373@163.com

R541.1；R445.1

2013-10-14

修回日期：2014-02-24

中国医学影像学杂志

2014年第22卷第4期：263-267