全自动三维超声右心室定量评价慢性肺源性心脏病患者右室收缩功能

王爽 冯艳红

锦州医科大学附属第一医院超声医学科（辽宁锦州 121001）

慢性肺源性心脏病（chronic pulmonary heart disease，CPHD）是临床常见病、多发病，好发于吸烟者及老年人群［1］。CPHD患者由于肺组织、肺动脉血管结构发生病变，导致肺动脉高压和右心室扩大，早期右室尚可代偿，随着病情进展，超过代偿极限后则会出现右心衰竭［2］。因此准确评估患者的右心室功能，明确患者的病情程度，对改善右心系统结构、恢复心肺功能具有重要的临床意义。由于右心室特殊的解剖结构和复杂的几何心腔形状，常规二维超声对右室功能检测受到了限制。人工智能（AI）技术在超声心动图的图像获取、识别和定量分析中提供了广泛的支持［3］，近年来开发的全自动三维超声右心室定量（3D Auto RV）正是利用AI实现了全自动、快速、准确评估右室功能，并将该技术应用于临床工作当中［4-5］。本研究旨在应用3D Auto RV评价CPHD患者的右室收缩功能，为临床评估CPHD病情程度提供新思路。

1.1 研究对象选取2021年6月至2022年5月间就诊于锦州医科大学附属第一医院的门诊或住院治疗的CPHD患者88例，其中男52例，女36例，年龄34～88岁，平均（59.7±10.8）岁，均按全国第三次肺源性心脏病专业会议诊断标准确诊，排除糖尿病、先天性心脏病、心瓣膜病、冠心病、严重心律失常的患者。依据临床表现将选取的患者分为代偿组和失代偿组：代偿组为肺、心功能代偿期患者48例，其中男28例，女20例，年龄34～85岁，平均（58.12±11.80）岁，主要为慢性阻塞性肺气肿的表现；
失代偿组为肺、心功能失代偿期患者40例，其中男24例，女16例，年龄48～88岁，平均（61.90±8.87）岁，主要表现为呼吸衰竭或右心功能衰竭。另选取同期本院健康体检者40例为对照组，血压、心电图及超声心动图等常规检查均正常。本研究已通过我院伦理委员会批准，检查前受试者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法使用Philips Epiq 7C彩色多普勒超声诊断仪，S5⁃1及X5⁃1探头（频率1～5 MHz），内置heart model（HM ACQ）图像采集模式，并配备Qlab13软件工作站。受检者采取左侧卧位，平静呼吸并连接心电图。

通过双平面Simpson法测量左室射血分数（LVEF）；
通过频谱多普勒超声测得三尖瓣反流峰值流速及反流压差，依据简化后的Brenoulli方程计算肺动脉峰值收缩压（PASP）。应用HM ACQ模式获取以右心室为主的心尖四腔心切面，采集并存储连续4个心动周期图像，导入Qlab13后启动3D Auto RV，测量右室舒张末期容积（RVEDV）、右室收缩末期容积（RVESV）、右室每搏输出量（RVSV）、右室射血分数（RVEF）；
选择2D按钮测算出三尖瓣环收缩期位移（TAPSE）、右室面积变化率（RVFAC）、右室的游离壁纵向应变（FWLS）和室间隔纵向应变（SLS），见图1。当分析结果不准确时可进行手动调整获取更准确的追踪结果。所有检查参数均由本课题组两名对该技术操作熟练的医师进行测量。

1.3 统计学方法采用SPSS 25.0统计学软件。计数资料以例（%）表示，组间比较用χ2检验。满足正态分布的计量资料以（）表示，多组间比较用单因素方差分析，进一步两两比较用LSD检验。相关性检验采用Pearson相关性分析。检验效能采用绘制受试者工作特性（ROC）曲线分析。重复性检验通过计算组内相关性系数（ICC）分析，ICC>0.75为一致性好。以P<0.05为差异有统计学意义。

2.1 一般参数比较CPHD各组心率均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），而代偿组与失代偿组心率比较差异无统计学意义（P>0.05）；
失代偿组收缩压高于对照组和代偿组，差异均有统计学意义（P<0.05），但代偿组与对照组比较差异无统计学意义（P>0.05）；
三组间年龄、性别、舒张压比较差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。

表1 一般参数比较Tab.1 Comparison of General parameters±s

表1 一般参数比较Tab.1 Comparison of General parameters±s

注：与对照组比较，*P<0.05；
与代偿组比较，#P<0.05

组别对照组代偿组失代偿组F/χ2值P值例数40 48 40年龄（岁）57.52±10.69 58.12±11.80 61.90±8.87 2.04 0.135性别（男/女）22/18 28/20 24/16 0.214 0.899收缩压（mmHg）106.00±8.35 106.88±11.72 117.00±17.23*#10.11<0.001舒张压（mmHg）69.90±7.67 70.15±8.49 71.70±7.88 0.60 0.551心率（次/min）71.98±11.57 84.98±14.99*90.53±13.38*20.04<0.001

2.2 二维超声参数比较CPHD各组TAPSE、RV⁃FAC、FWLS、SLS均低于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）；
失代偿组TAPSE、RVFAC、FWLS较代偿组均进一步减低，差异均有统计学意义（P<0.05），但RVSLS差异无统计学意义（P>0.05）；
失代偿组LVEF低于对照组及代偿组（P<0.05），但代偿组与对照组比较差异无统计学意义（P>0.05）；
PASP在三组间依次增高，差异均有统计学意义（P<0.05），见表2。

表2 二维超声参数比较Tab.2 Comparison of two⁃dimensional ultrasonic parameters±s

表2 二维超声参数比较Tab.2 Comparison of two⁃dimensional ultrasonic parameters±s

注：与对照组比较，*P<0.05；
与代偿组比较，#P<0.05；
LVEF，左室射血分数；
PASP，肺动脉峰值收缩压；
TAPSE，三尖瓣环收缩期位移；
RVFAC，右室面积变化率；
FWLS，游离壁纵向应变；
SLS，室间隔纵向应变

组别对照组代偿组失代偿组F值P值例数40 48 40 LVEF（%）64.71±5.26 61.31±8.35 53.57±9.91*#20.03<0.001 PASP（mmHg）21.23±5.59 52.96±17.52*75.08±7.38*#206.52<0.001 TAPSE（cm）22.11±2.95 18.63±3.27*14.82±2.38*#62.74<0.001 RVFAC（%）50.88±5.54 42.35±6.36*34.18±4.17*#92.32<0.001 FWLS（%）-25.15±2.00-22.33±2.74*-17.0±2.82*#104.25<0.001 SLS（%）-18.10±3.75-13.34±2.90*-12.18±2.87*39.42<0.001

2.3 三维超声参数比较CPHD各组RVEF均低于对照组，失代偿组较代偿组进一步减低，差异均有统计学意义（P<0.05）；
CPHD各组RVEDV、RVESV均高于对照组，失代偿组较代偿组均进一步增高，差异均有统计学意义（P<0.05）；
失代偿组RVSV低于代偿组与对照组（P<0.05），但代偿组与对照组比较差异无统计学意义（P>0.05），见表3。

表3 三维超声参数比较Tab.3 Comparison of three⁃dimensional ultrasonic parameters±s

表3 三维超声参数比较Tab.3 Comparison of three⁃dimensional ultrasonic parameters±s

注：与对照组比较，*P<0.05；
与代偿组比较，#P<0.05；
RVEDV，右室舒张末容积；
RVESV，右室收缩末容积；
RVSV，右室每搏量；
RVEF，右室射血分数

组别对照组代偿组失代偿组F值P值例数40 48 40 RVEDV 54.65±12.17 62.85±11.33*86.8±14.58*#70.51<0.001 RVESV 22.72±4.51 34.04±7.75*65.5±17.03*#166.16<0.001 RVSV 31.92±8.75 29.22±5.83 21.38±5.49*#26.30<0.001 RVEF 57.91±4.88 47.36±7.99*26.13±8.83*#188.74<0.001

2.4 相关性分析TAPSE、RVFAC、FWLS、SLS与RVEF均具有相关性（P<0.001），其中FWLS与RVEF相关性最高（r=-0.721，P<0.001），见表4。

表4 右心室功能参数与RVEF的相关性分析Tab.4 Correlation analysis between right ventricular function parameters and RVEF

2.5 3 D Auto RV对CPHD失代偿期的诊断效能运用ROC曲线分析3D Auto RV方法测量的右心室功能参数对CPHD失代偿期的诊断效能，结果表明RVEF及FWLS具有较高的预测价值。当RVEF为41.35%（AUC=0.95，P<0.001）时，诊断效能最高，敏感度与特异度分别为80%、85%；
当FWLS为-20.5%（AUC=0.90，P<0.001）时，诊断效能较高，敏感度与特异度分别为85%、81%，见图2。

2.6 重复性检验随机抽取20例患者，由两名操作熟练的医师通过3D Auto RV方法测量RVEF及FWLS，其中一名医师间隔10 min进行第2次测量。结果显示RVEF的组内、组间ICC值分别为0.903和0.916，FWLS的组内、组间ICC值分别为0.885和0.839，见表5。

表5 RVEF及FWLS重复性检验Tab.5 Repeatability test of RVEF and FWLS

CPHD患者随着肺动脉压力持续进行性升高，右室收缩功能处于不断变化的时期，当发展到失代偿期时引起右室射血分数降低、排血量下降，最终导致右心功能衰竭。超声心动图作为诊断CPHD的主要检查方法，可以帮助早期诊断，防止或延缓患者发展到心功能不全的阶段［6］。3D Au⁃to RV软件能自动识别初始影像并进行自动对齐和定位，减少繁琐的操作步骤，可以快速、准确量化右心室容积和RVEF。同时3D Auto RV具有良好的可行性与重复性，其测量值与心脏磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）测量值显著相关，且两种技术间具有较好的一致性［7-8］。该软件采用heart model模式，通过AI检测右室心内膜轮廓，在整个心动周期内进行斑点追踪，智能节段划分和自动计算结果，当图像质量不佳时，可以手动修改轮廓。

三维超声心动图（3DE）可以准确评估不同疾病的右心室功能，为患者提供了有价值的诊断和预后信息，在既往多个研究中得以证实［9-11］。本研究发现，通过3D Auto RV测得的三维右心室容量参数中，CPHD各组的RVEDV及RVESV均高于对照组，且失代偿组增高更显著，但代偿组RVSV与对照组相比增高不明显，与周赵良等［12］研究结果一致，考虑由于CPHD患者右心功能处于代偿阶段时，部分患者右心室扩大、容量增大后抵消了心肌收缩力的下降，维持了RVSV的稳定。

RVEF是测定右心室收缩功能的主要指标，对CPHD患者的诊断、病情程度变化、指导治疗具有重要意义［13］。本研究中CPHD各组的RVEF均低于对照组，且失代偿组较代偿组进一步减低，原因可能是CPHD患者长期肺动脉压力增高，使右室压力负荷增大，代偿期患者就已经发生了右室收缩功能减低，当患者发展到失代偿期时右室收缩功能进一步减低，甚至发生右心衰竭。同时本研究发现3D⁃RVEF对肺心病失代偿期的预测效能高于其他右室功能参数，当RVEF为41.35%时其敏感度及特异度均较高。从而推测3D Auto RV摆脱了二维单平面条件下追踪右室心内膜的限制，与常规右心室功能参数和FWLS相比，3D⁃RVEF对右心室功能进行了更有效的评估，既往对其他疾病的研究［14］同样证实了这一结论。

右室心肌主要是由纵行心肌纤维组成，右室心肌壁较薄，在后负荷增加的情况下心肌形变能力降低、纵向应变降低，从而导致心肌收缩力降低。已有研究［15］表明右室纵向应变对评价右室功能尤为重要。本研究中CPHD患者的FWLS随病情程度加重而逐渐减低，但SLS在代偿组和失代偿组中差别不明显，与既往研究［16］的结论一致，这可能由于室间隔在右室收缩功能中只起到协同作用，对右室游离壁的测量能更好的评估右室纵向应变。TAPSE、RVFAC是目前临床工作中常用的评价右心室收缩功能的指标，本研究中CPHD各组TAPSE、RVFAC均低于对照组，失代偿组较代偿组均进一步减低，与既往研究结果一致［17］。

在RVEF与TAPSE、RVFAC、FWLS、SLS的相关性分析中，RVEF与FWLS相关性最高，同时发现FWLS对CPHD失代偿期也有一定的评估价值。重复性检验显示RVEF与FWLS的组内、组间ICC均大于0.75，表明3D Auto RV技术在不同操作者间具有较好的重复性。

但本研究也有一定的局限性：首先本研究为单中心研究，样本量总体偏少，同时也缺乏与右心功能“金标准”CMR的对照，在今后的研究中应进行大样本、多中心的对比；
其次3D Auto RV对图像质量要求较高，选择样本时排除了声窗差的病例，对纳入研究对象可能出现偏倚。

综上所述，3D Auto RV软件能有效评估慢性肺源性心脏病患者的右室收缩功能，对CPHD失代偿期有一定的预测价值，有望成为临床评估CPHD患者病情程度的新方法。