李广霞，李素梅，陈伟冬，王宇

大庆龙南医院 物理诊断科超声心动室 (大庆　163458)

VFM技术分析慢性心力衰竭患者左心室流体力学参数的改变

李广霞，李素梅，陈伟冬，王宇

大庆龙南医院 物理诊断科超声心动室 (大庆163458)

【摘要】目的本研究通过应用血流向量成像(vector flow mapping,VFM)技术来探讨慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)患者左心室流体力学参数的变化。方法选取2015年1月至2015年9月于大庆龙南医院就诊的CHF患者共45例作为CHF组，60例健康人作为对照组。常规超声测量左心室收缩与舒张功能指标(EDV、ESV、SV、FS、CO、CI、EF、Tei指数)；于心尖左心室三腔观采集动态彩色多普勒血流图动态图像测定射血-充盈血流逆转间期(FRI)、校正射血-充盈血流逆转间期(CFRI)、射血-充盈血流逆转流率(FRR)和左心室射血期峰值流率(FRPE)，比较两组左心室流体力学参数的差异；并对射血-充盈血流逆转期的各VFM测量参数与常规超声测量左心室收缩与舒张功能指标进行相关性分析。结果常规超声指标：与对照组相比，CHF组LVDd、LVDs、EDV、ESV增大，SV、CO、CI、EF、FS降低，ICT、IRT延长，ET缩短，Tei指数增大，差异均有统计学意义(P<0.05)；血流动力学参数：CHF组FRI、CFRI较对照组延长(P<0.001)，FRR、FRPE减低(P<0.001)；FRI、CFRI与Tei指数呈正相关(P<0.05)，FRI、CFRI与EF、FS、SV、CO、CI呈负相关(P<0.05)，FRR、FRPE与Tei指数呈负相关(P<0.05)，FRR、FRPE与EF、FS、SV、CO、CI呈正相关(P <0.05)。FRI、CFRI、FRR、FRPE与EDV、ESV无相关性(P>0.05)。结论VFM技术能直观显示并定量分析CHF患者左心室流体力学变化，为CHF患者诊断、治疗及预后评价提供了新的参考指标。

【关键词】血流向量成像技术；常规超声检查；慢性心力衰竭；流体力学参数

慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)是人类最常见的心脏病之一，虽然对其临床诊断有了较为详细的认识，但对患者心腔内血流的流体力学变化知之甚少，仍需寻找新型技术来探寻其变化规律。血流向量成像(vector flow mapping,VFM)技术是一种新型超声血流成像方法，通过多普勒频移信息获取心腔内血液流场状态[1]，在彩色多普勒图像基础上，能实时呈现心脏内血液流场的分布，并对心脏的血流结构变化进行分析，该方法为全面评估心腔内血液流场状态提供了新的且较精确的思路[2]。本研究利用VFM技术分析CHF患者左心室流体力学指标变化。

1资料和方法

1.1临床资料

选取2015年1月至2015年9月于大庆龙南医院就诊的CHF患者45例(CHF组)。纳入标准：1)经临床确诊为慢性心力衰竭；2)心功能根据纽约心脏协会标准分级为Ⅱ～Ⅳ级；3)左心室射血分数(ejection fraction，EF)<50%。 排除标准：1)先天性心脏病等导致的左心收缩功能减低者；2)图像显示不满意者。CHF组男24例，女21例，年龄(64.58±12.96)岁，其中陈旧性心肌梗死25例、扩张性心肌病9例、高血压心脏病7例、尿毒症4例。选取60例于本院体检的健康人作为对照组，其中男35例， 女25例，年龄(63.08±11.61)岁。CHF组和对照组的年龄、性别等一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)。

1.2研究方法

使用Aloka公司prosound α10彩超仪(PA52105探头) 常规超声测量左心室收缩与舒张功能指标。常规超声检查指标：左心室舒张末期内径(left ventricular end diastolic dimension,LVDd)、左心室收缩末期内径(left ventricular end systolic dimension,LVDs)、左心室舒张末期容积(left ventricular end-diastolic volume,EDV)、左心室收缩末期容积(left ventricular end-systolic volume,ESV)、EF、左心室短轴缩短率(left ventricular fractional shortening,FS)、每搏输出量(stroke volume,SV)、心输出量(cardiac output,CO)、心指数(cardiac index,CI)、等容舒张期时间(isovolumetric diastolic time,IRT)、等容收缩期时间(constant volume systolic time,ICT)、射血期时间(ejection period of time,ET)。于心尖左心室三腔观采集动态彩色多普勒血流图像，应用VFM分析软件工作站进行脱机分析，采用VFM涡流图的方法，逐帧观察射血-充盈血流逆转间期(flow reversal interval,FRI)(左心室射血停止主动脉瓣关闭至二尖瓣口小圆圈状涡流出现的时期)的各时相，再通过VFM涡流图及对应的心电图，在时间-流率曲线上测定射血-充盈血流逆转的各参数，包括FRI、校正射血-充盈血流逆转间期(corrected flow reversal interval,CFRI)、射血-充盈血流逆转流率(flow reversal rate,FRR)、左心室射血期峰值流率(flow rate in peak ejection,FRPE)。

1.3统计学方法

2结果

2.1两组一般资料

CHF组心率、收缩压、舒张压高于对照组，且差异有统计学意义(P<0.05)，两组年龄、性别和体表面积比较，差异无统计学意义(P>0.05)(表1)。

2.2两组常规超声测量值比较

与对照组比较，CHF组LVDd、LVDs、EDV、ESV增大，SV、CO、CI、EF、FS降低，ICT、IRT延长，ET缩短，Tei指数增大，两组差异有统计学意义(P<0.05)(表2)。

2.3两组流体力学参数比较

与对照组比较，CHF组FRI、CFRI明显延长，FRR、FRPE明显减低(图1和图2)，两组差异有统计学意义(P≤0.001)(表3)。

表1　两组一般资料比较

表2　两组常规超声测量值比较±s)

图1CHF患者时间-流率曲线图

注：FRI=105 ms，FRR=19.2 cm2/s，FRPE=24.8 cm2/s

图2　正常人的时间-流率曲线图

2.4FRI、CFRI、FRR、FRPE与常规超声检测指标的相关性分析

FRI、CFRI与Tei指数呈正相关(P<0.05)，FRI、CFRI与EF、FS、SV、CO、CI呈负相关(P<0.05)，FRR、FRPE与Tei指数呈负相关(P<0.05)，FRR、FRPE与EF、FS、SV、CO、CI呈正相关(P<0.05)。FRI、CFRI、FRR、FRPE与EDV、ESV无相关性(P>0.05)。

表4　FRI、CFRI、FRR、FRPE与常规超声检测指标的相关性分析

3讨论

CHF是由于初始的心肌损害和应力作用而造成的心室舒缩功能低下现象，主要临床表现为呼吸困难、无力和液体潴留。CHF是一种复杂的临床症状群，为各种心脏病的严重阶段[3]，且心力衰竭是一种进行性病变[4]。超声心动图通过测量心腔大小等来评估心力衰竭[5]，主要用于检测心力衰竭时左心室的重构，但无法反映心力衰竭过程中血流动力学参数的改变。本研究应用VFM技术分析CHF患者左心室血流动力学参数变化，为CHF患者提供更为有效的诊断方法。

VFM技术可实时显示心脏内血液流场分布、分析心脏血流结构变化、显示心腔内的血流信息，且可评估心脏中复杂的流场状态，并对心室的血流动力学数据进行分析，为全面评估心脏功能及进行有效治疗提供了更为精准的依据[5]。VFM技术还能对血液流场与心室壁心肌的时空关联性进行分析，从而客观、准确评价心功能系统整体变化。

本研究发现，两组常规超声检查指标比较，差异均有统计学意义；CHF患者FRR、FRPE较对照组明显减低，FRI和CFRI明显延长，FRI延长和FRR减低使得左心室有效充盈时间相对缩短，充盈效率降低，而左心室充盈良好是心室高效射血的必备条件，故左心室有效充盈时间缩短将会影响心脏整体功能。

关于心力衰竭心脏流体力学的研究，Hong等[6]通过超声微粒成像速度测量学(ultrasonic surveying particle imaging velocimetry,PIV)技术对心功能不全患者的左心室血液流场变化进行研究，发现该类患者收缩早期涡流持续时间增加，左心室流出道至心尖部的速度阶差降低。国外研究[7]表明，心脏任何形态和功能的改变都会导致左心室腔内血液流体动力学发生变化。Li 等[8]报道，VFM技术可定量评估主动脉瓣反流。Lu等[9]研究发现，VFM技术可用于观察急性心肌缺血所致心力衰竭的舒张早期心室内流场变化。目前CHF的定量诊断方法比较局限，特别是对射血向充盈的逆转研究更是少之又少。左心室舒张期充盈和机械性能是整个心脏健康情况的指示器，并且有助于心力衰竭的早期诊断[10]，通过PIV技术证明传送的血液通过涡流环在心室腔内产生一个回转，这种观点较直接射血更支持高效的血液运输。本研究将涡流环在心室腔内产生回转称之为“射血-充盈血流逆转间期”，通过涡流图及时间-流率曲线观察这个间期的变化，并计算此时间段血流的射血-充盈血流逆转流率来更好的评价心力衰竭患者的病变程度。本研究发现，与对照组比较，CHF患者FRI、CFRI明显延长，FRR、FRPE明显减低，与上述研究基本一致。

从相关性分析可见，FRI、CFRI、FRR、FRPE可以和EF、FS、SV、CO、CI、Tei指数等常用超声指标一样反映心功能变化，且相关性较好，表明该技术准确性较高。CHF患者心功能降低时，心肌收缩无力，左室腔血流速度减慢，故FRI、CFRI明显延长，FRR、FRPE明显减低。

虽然VFM技术在心脏流体力学研究中具有重要作用，但该技术目前还存在一定的局限性。首先，VFM技术仍需要进行脱机分析，这将导致部分图像信息丢失，使得VFM技术在测量一些高速和低速血流信号时准确性降低；其次，脱机分析过程消耗时间较长，不利于临床广泛应用。此外，本研究受限于病例数较少，无法反映所有患者的情况。

总之， VFM技术可对CHF患者左心室的流体力学变化进行分析，为CHF患者诊断、治疗及预后评价提供新的参考指标。

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Analysis of Changes of Left Ventricle Hydrodynamics Parameters in Patients with Chronic Heart Failure by Vector Flow Mapping Technology

LiGuangxia,LiSumei,ChenWeidong,WangYu.

DepartmentofPhysicalDiagnostics,DaqingLongnanHospital,Daqing163458,China

【Abstract】ObjectiveTo explore the changes of left ventricle hydrodynamics parameters in patients with chronic heart failure(CHF) using vector flow mapping(VFM) technology. Methods45 CHF patients in our hospital were selected as the CHF group and 60 healthy people were chosen as the control group. Echocardiographic examination was performed to measure left ventricle systolic and diastolic function indexes (EDV、ESV、SV、FS、CO、CI、EF、Tei index).The dynamic color doppler images were collected in the three chamber view and flow reversal interval (FRI), flow reversal rate (FRR), corrected flow reversal rate (CFRI) and flow rate in peak ejection (FRPE) were measured. Parameters in CHF group were compared with those in control group. The correlation of VFM parameters and left ventricle systolic and diastolic function indexes measured by echocardiographic examination was analysed by bivariate correlation analysis. ResultsIndexes measured by echocardiographic examination were as follows. Compared with healthy controls, CHF group′s LVDd, LVDs, EDV, ESV and Tei indexes were increase; SV, CO, CI, EF and FS indexes were decreased; ICT, IRT indexes were extended and ET index were shortened, the differences of which were statistically significant (P<0.05). The result of hydrodynamics parameters was as follows: CHF group was significantly increased compared with the control group in FRI, CFRI (P<0.001) and significantly reduced in FRR, FRPE (P<0.001). There were positive correlations between FRI, CFRI and Tei index(P<0.05); negative correlations between FRI, CFRI and EF, FS, SV, CO and CI(P<0.05); positive correlations between FRR, FRPE and Tei index(P<0.05); positive correlations between FRR, FRPE and EF, FS, SV, CO and CI(P<0.05); no significant correlation between FRI, CFRI, FRR, FRPE and EDV, ESV(P>0.05). ConclusionThe visualization of hydromechanics inside the heart of CHF patients could be directly accomplished by VFM, which can provide a new method for diagnosis and evaluation of results of treatment or prognosis.

【Key words】Vector flow mapping; Echocardiography; Chronic heart failure; Hydrodynamics parameters

doi:10.3969/j.issn.1674-2257.2016.01.024

【中图分类号】R540.4+5

【文献标志码】A

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1705.R.20160112.1025.010.html

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