多平面经食管三维超声心动图定量评价冠心病患者左室收缩功能

中华超声影像学杂志 1998年第3期第7卷 临床研究

作者：郑昭伦　张运　张薇　李继福　王旭　鹿庆华　朱式娟　陈玉国　邢艳秋

单位：250012　济南市， 山东医科大学附属医院心内科

关键词：超声心动描记术；经食管超声心动描记术；冠心病；左室功能

　　摘　要　应用多平面经食管三维超声心动图技术(3DE)对30例冠心病患者的左室容量、 射血分数等心功能指标进行了分析， 并与两维超声心动图(2DE)及心血管左室造影(LVA)所测值进行了对比， 结果显示： 2DE所测左室舒张末期容量、 收缩末期容量、 心搏量及射血分数与左室造影相应指标呈中度相关 ， 而3DE 则与左室造影相应测值呈高度相关(P值＜0.01)； 2DE所测左室射血分数(EF)高于左室造影结果(P值＜0.05)， 3DE所测EF与左室造影结果无显著差异(P值＞0.05)。 表明在冠心病患者中， 经食管3DE仍可较准确地定量评价左室功能， 其准确性优于2DE方法， 为左室收缩功能的定量评价提供了简便可行的新途径。

　　Quantification of the Left Ventricular Systolic Function in Patients with Coronary Artery Disease by Multiplane Transesophageal Three-dimensional Echocardiography Zheng Zhaolun, Zhang Yun, Zhang Wei, et al. Affiliated Hospital, Shandong Medical University, Jinan 250012

　　Abstract To evaluate the accuracy and reliability of three-dimensional(3DE) echocardiography in measuring left ventricular volume and ejection fraction in patients with coronary artery disease (CAD), transthoracic two-dimensional echocardiography (2DE), multiplane transesophageal 3DE and left ventriculography (LVA) were performed within 24 hours in 30 patients with CAD. The results showed that: the correlations of EDV, ESV, SV and EF determined by 2DE and LVA were only moderate (r=0.86, 0.88, 0.88 and 0.89, P＜0.01); whereas there were still high correlations of EDV, ESV, SV and EF measured by 3DE and LVA (r=0.93, 0.94. 0.90 and 0.94, P＜0.01). The EF measured by 2DE and LVA was significantly different (P＜0.05), but there were no significant difference between EF measured by 3DE and LVA (P＞0.05). In conclusion, 3DE provides a highly feasible and reliable approach to the measurement of the left ventricular volume and ejection fraction, and is superior to 2DE in quantitating left ventricular systolic function in patients with CAD.

　　Key words transesophageal echocardiography coronary artery disease left ventricular function

　　冠心病患者左室功能的准确评价对于治疗选择、 疗效评估和预后判断均具有十分重要的临床价值。 近年来的研究证实， 三维超声心动图(3DE)技术计算左室容量时是根据其实际形状而不依赖于几何形状假设， 因此结果更加准确^［1，2］。 本文应用九十年代先进的多平面经食管3DE技术对30例冠心病患者的左室收缩功能进行了研究， 并与心血管左室造影(LVA)及两维超声心动图(2DE)进行对比， 以探讨多平面经食管3DE测量冠心病患者左室容量及射血分数的准确性。

资 料 和 方 法

　　一、 研究对象

　　30例经选择性冠状动脉造影确诊为冠心病的患者构成本研究的对象，男22例，女8例，年龄38～72岁，平均49±12岁，其中陈旧性心肌梗塞10例(广泛前壁2例、前间壁6例、下壁2例)，心绞痛20例；冠状动脉造影显示管腔直径狭窄程度＞50%的单支血管病变者13例，两支血管病变者14例，三支血管病变者3例。 所有患者均为窦性心律，心功能Ⅰ～Ⅲ级。

　　二、 研究方法

　　1. 经胸两维超声心动图检查： 采用美国惠普公司SONOS-1500型彩色多普勒超声诊断仪， 探头频率2.5/2.0 MHz。 应用心尖双平面Simpson方法计算出左室舒张末期容量(EDV)和收缩末期容量(ESV)， 并进而求出心搏量(SV)及射血分数(EF)。 所有测值均取三个心动周期的平均值。

　　2. 多平面经食管超声心动图检查： 多平面经食管超声探头频率3.7/5.0 MHz， 患者术前准备及插管方法同我们以往的报道^［3］。 将探头定位于食管中下段， 使探头尖端前屈紧贴食管前壁， 反复调整探头位置， 直至扫查切面在0～180°的旋转过程中能全面显示左室， 同时启动仪器中的边缘增强系统(edge enhancement system)以使心内膜的显示更加清晰， 然后固定探头， 在患者平静呼吸状态下， 自0～180°旋转相控阵装置， 每隔10°记录至少3个完整心动周期的左室两维切面图像， 并同步记录心电图和相控阵旋转角度。

　　3. 左室三维重建： 将多平面经食管超声技术所采集的18幅两维切面图像回放， 以最大和最小心腔面积为标准选择左室舒张末期和收缩末期图像， 采用北京科力公司产BIE-2020型超声心动图图像处理系统将其转换为数字图像后输入装有三维重建软件的486计算机， 并同时输入同步记录的心电图和切面图像的角度信息， 用计算机鼠标器逐帧半自动描绘心内膜边缘， 由计算机将描绘的轮廓线上各个光点数字化并输入计算机存储器， 利用自行研制的计算机软件进行三维重建。 该软件自动重组出左室的三维轮廓后采用多面体法计算出EDV及ESV。 SV和EF以下式计算： SV=EDV-ESV， EF=(EDV-ESV)/EDV。

　　4. 左室造影检查： 所有患者于超声心动图检查后24小时内行选择性冠状动脉造影及左室造影。 左室造影采用日本岛津公司产HD-150 G双向心血管造影系统或荷兰菲力普公司产V-3000型心血管数字减影机， 用高压注射器以20 ml/s的速度向左室注入造影剂40～50 ml， 取右前斜位45°投照心脏， 以单平面Simpson方法计算左室EDV及ESV。 为纠正X线散射作用造成的左室容量高估， 以Wynne^［4］提出的回归方程加以纠正。 所有测值均取三个心动周期的平均值。

　　5. 统计分析：测值以±s表示，以配对t检验和直线相关分析对比2DE、经食管3DE与左室造影法测量的左室EDV、ESV、SV及EF。

结　　果

　　3DE所测各项指标与左室造影结果取得了高度相关关系， 其相关程度明显高于2DE方法， 而标准误则小于2DE方法(P值＜0.01)。 2DE所测EDV、 ESV与左室造影相应测值比较有显著差异(P值＜0.05)， 其对EDV和ESV分别低估17.1%和22.3%； 3DE则分别仅低估8.7%和8.6%。 2DE所测EF高于左室造影测值(P值＜0.05)， 而3DE所测EF与左室造影结果无显著性差异(P值＞0.05)。 具体结果见表1，2。

表1　　2DE、 3DE 和 左 室 造 影 三 种 方 法 的 测 值

　　注　*　P值＜0.05　2DE： 两维超声心动图　3DE： 三维超声心动图　LVA： 左室造影

表2　　2DE、 3DE 和 左 室 造 影 测 值 的 相 关 分 析

　　注　*　P值均＜0.01

讨　　论

　　冠心病是一种严重危害人体健康的常见病， 准确评价冠心病患者的心功能对治疗决策和预后判断均具有十分重要的临床意义。 由于2DE技术具有操作简便、 安全无创、 易于重复等特点， 已广泛应用于左室收缩功能的评价， 但在显著节段性室壁运动不良的冠心病患者中， 2DE心功能测量的误差较大^［5，6］。 Kuroda等应用2DE的单、 双平面Simpson's方法和单、 双平面面积长度法测量了56例心脏病患者的EDV、 ESV、 SV及EF等指标， 并与高速CT所测结果进行了对比， 结果显示双平面Simpson's方法所测结果同高速CT法相关性良好(r=0.90)， 优于其它三种方法； 但作者对25例心肌梗塞患者的进一步研究表明， 2DE的四种方法与高速CT测值的相关性显著下降(r=0.64～0.80)^［7］。

　　八十年代发展起来的3DE不仅能观察心脏的形态和结构， 而且由于在测量心功能指标时是根据心室的实际形状而非几何假设， 因而可获得更准确的定量信息。 近年来已有学者进行了经胸壁3DE测量心功能的研究， 并取得了一定成果。 Zoghbi^［8］等应用经胸3DE对24例心脏病患者进行了心功能测定， 并与心血管造影作了对比， 发现两者的测值良好相关， 其EDV、 ESV和EF的相关系数分别为0.92、 0.96和0.82。 Sapin等对35例行左室造影的患者在术前1～3小时内行2DE及经胸3DE检查， 结果显示3DE与左室造影所测EDV和ESV的相关系数分别为0.97和0.98， 明显优于2DE方法(r分别为0.85和0.91)^［9］。 但经胸3DE采集两维图像时受到胸壁、 肋骨和肺组织的影响且心脏深部结构位于声束的远场， 图像质量较差， 在心内膜描划时易引起误差， 因而临床应用受到限制。 经食管超声心动图为诊断心脏疾病开辟了一个新的窗口， 同时也使三维重建技术应用于临床成为可能。 Pandian^［2］对经食管3DE的应用做了评价， 认为它不仅可提供高质量的图像， 而且对于心功能参数的计算比2DE更加准确， 是今后研究发展的方向。

　　经食管超声心动图(TEE)的临床应用， 使超声心动图技术由无创性进入到半有创的新时代^［10］， 在美国Mayo Clinic医学中心， TEE检查已占所有经胸超声心动图检查的5%到9%， 其它医学中心的情况也相似， 而且目前TEE这一新技术正越来越多地应用于危重患者的检查^{［11～13］}。 本研究中， 我们在所有患者TEE检查前均首先详细询问患者病史， 包括是否有吞咽困难史、 胃肠道手术及出血史， 以及食管肿瘤、 食管憩室等病史。 患者在检查前常规禁食4小时， 以2%地卡因喷雾局麻咽部， 并肌注10 mg安定， 这与美国Mayo Clinic医学中心及其它学者的做法是相似的^{［10， 11～13］}。 在检查过程中采用探头撤退法、 晶片旋转法、 管体转动法及尖端屈曲法相结合的探查技术， 可减少探头操作， 减轻患者痛苦。 在本研究中， 所有TEE检查均由经验丰富的心脏内科专家进行， 并常规监测患者的心电图及呼吸， 保证了TEE检查的安全及顺利进行， 除1例心绞痛患者在检查结束时出现胸闷、 心前区不适， 经含化硝酸甘油症状迅速缓解外， 余患者无严重不良反应。 这一结果表明， 在严格排除禁忌症和严密的监护条件下， 即使对于心肌梗塞和心力衰竭的患者， 多平面TEE仍然是一项相当安全的检查技术。

　　本研究首先采用多平面经食管3DE对冠心病患者的左室功能进行了定量研究。 在30例冠心病患者中， 2DE所测EDV和ESV与左室造影的相应测值仅呈中度相关， 而3DE与左室造影相应测值呈高度相关关系， 且3DE所测EDV和ESV对左室造影结果的低估仅为2DE方法的一半。 分析其原因是冠心病的节段性室壁运动异常使左室形状发生较大变化， 2DE计算左室容量的几何形状假设不再成立， 因此测量误差增大， 而3DE是根据左室的实际形状计算容量， 故测量结果更为准确。 左室射血分数(EF)是一项能够敏感反映左室射血功能的常用指标， 在前后负荷及心率等因素相对稳定的情况下， EF能准确反映心肌的收缩功能， 因此对EF测定的准确程度是衡量3DE临床价值的重要指标。 在本研究中， 2DE仅与左室造影所测定EF呈中度相关关系， 而3DE所测EF与左室造影结果高度相关； 2DE所测EF高于左室造影方法(P值＜0.05)， 3DE与左室造影所测EF无显著性差异(P值＞0.05)。 表明在EF的测量中3DE较2DE更为准确。

参　考　文　献

　　1Martin RW, Bashein G. Measurement of stroke volume with three-dimensional transesophageal ultrasonic scanning: comparision with thermodilution measurement. Anesthesiology, 1989, 70∶470.

　　2Pandian NG, Nanda NC, Schwartz SL, et al. Three-dimensional and four-dimensional transesophageal echocardiographic imaging of the heart and aorta in human using a computed tomographic imaging probe. Echocardiography, 1992, 9∶677.

　　3张运. 多平面经食管超声心动图的临床应用和研究进展. 中国超声医学杂志， 1994， 10∶6.

　　4Wynne J, Green LH, Mann T, et al. Estimation of left ventricular volumes in man from biplane cineangiograms filmed in oblique projections. Am J Cardiol, 1978, 41∶726.

　　5Techholz LZ. Problems in echocardiographic volume determination: Echocardiographic correlation in the prescence or abscence of asynergy. Am J Cardiol, 1976, 37∶7.

　　6Scholler NB, Schak PM, Crawford M, et al. Recommendations for quantitation of the left ventricular volume by two-dimensional echocardiography. J Am Soc Echocardiogr, 1989, 2∶358.

　　7Kuroda T, Seward JB, Rumberger JA, et al. Left ventricular volume and mass: Comparative study of two-dimensional echocardiography and ultrafast computed tomography. Echocardiography, 1994, 11∶1.

　　8Zoghbi WA, Buckey JC, Massey MA, et al. Determination of left ventricular volumes with use of a new nongeometric echocardiographic method:clinical validation and potential application. J Am Coll Cardiol, 1990, 15∶610.

　　9Sapin PM, Schroder KM, Gopal AS, et al. Comparision of two- and three-dimensional echocardiography with cineventriculography for measurement of left ventricular volume in patients. J Am Coll Cardiol, 1994, 15∶610.

　　10Seward JB, et al. Transesophageal echocardiography: American college of cardiology position statement. J Am Coll Cardiol, 1992, 20∶506.

　　11Bijoy K, Khandheria BK. The transesophageal echocardiographic examination: is it safe? Echocardiography, 1994, 11∶55.

　　12Daniel WG, Erbel R, Kasper W, et al. Safety of transesophageal echocardiography:A multicenter survey of 10, 419 examination. Circulaton, 1991, 83∶817.

　　13Khoury AF, Afridi I, Quinones MA, et al. Transesophageal echocardiography in critically ill patients: Feasibility, safety and impact on management. Am Heart J, 1994, 127∶1363.

　　本研究为国家自然科学基金资助项目

(收稿　1996-10-14　修回　1997-06-12)