负荷组织多普勒和斑点追踪法预测心脏再同步化治疗的响应

孙步高 SUN Bugao

张 宁 ZHANG Ning

徐 伟 XU Wei

李晓宏 LI Xiaohong

负荷组织多普勒和斑点追踪法预测心脏再同步化治疗的响应

孙步高 SUN Bugao

张 宁 ZHANG Ning

徐 伟 XU Wei

李晓宏 LI Xiaohong

作者单位
南京大学医学院附属鼓楼医院超声科 江苏南京 210008

2016-02-24

中国医学影像学杂志

2016年 第24卷 第7期：508-511，513

Chinese Journal of Medical Imaging

2016 Volume 24 （7）： 508-511， 513

目的 利用组织多普勒成像（TDI）和斑点追踪法（STI）检测心力衰竭患者心室的同步性，比较静息超声和负荷超声试验评价心脏再同步化治疗（CRT）的效果。资料与方法 心力衰竭患者35例拟行CRT术，CRT术前利用TDI和STI检测左心室的同步性，TDI测量左心室12节段组织多普勒曲线的电机械延迟时间（EMD），STI测量左心室短轴前间隔与后壁径向应变（RS）和四腔心切面各个节段横向应变峰值延迟最大时间差值（TS），分别在静息超声和负荷超声心动图试验下测量；CRT术后复查超声心动图检测心力衰竭患者的CRT响应。结果 35例患者CRT植入22例（63%）存在响应，CRT响应组与CRT无响应组比较：静息超声TDI测量的EMD分别为（83±32）ms 与（60±26）ms（t=2.113，P＜0.05），STI测量的RS分别为（207±78）ms与（151±61）ms（t=2.216，P＜0.05），TS分别为（213±81）ms与（163±60）ms（t=2.091，P＜0.05）；负荷超声试验后EMD 分别为（91±29）ms 与（56±26）ms（t=3.527，P＜0.01），RS分别为（228±71）ms 与（144±61）ms（t=3.556，P＜0.01），TS分别为（231±75）ms 与（154±62）ms（t=3.287，P＜0.01）。结论 TDI和STI能够检测左心室内的同步性，负荷超声检测的同步性参数是预测心力衰竭患者CRT响应的有效指标，优于静息状态下的参数。

心力衰竭；超声心动描记术，多普勒，彩色；斑点追踪成像；心脏起搏器，人工；心室功能，左

组织多普勒成像（tissue Doppler imaging，TDI）和斑点追踪成像（speckle tracking imaging，STI）常用来评价心室的同步性［1］，预测心脏再同步化治疗（cardiac resynchronization therapy，CRT）的响应，但静息超声的部分同步性参数在预测显著的CRT响应中缺乏足够的敏感性和特异性，Chaudhry 等［2］利用负荷超声检测的肌力收缩储备预测CRT的响应获得较好结果。本研究利用负荷超声TDI和STI，比较静息状态下的参数，探讨负荷超声检测的同步性参数与CRT响应的关系。

1　资料与方法

1.1 研究对象 收集2010年1月－2014年12月南京大学医学院附属鼓楼医院心内科收治的心力衰竭患者35例，其中男20例，女15例；年龄46～78岁，平均（64±8）岁。临床诊断扩张性心肌病26例（74%），缺血性心肌病9例，符合CRT植入的指征：纽约心功能分级（New York heart association，NYHA）3～4级；心电图上完全性左束支传导阻滞QRS≥120 ms或者心电图QRS时间≥180 ms；左心室射血分数（ left ventricular ejection fraction，LVEF）≤35%；内科药物治疗3个月以上［3］，心电图检查非窦性心律或内科药物治疗＜3月者排除在外。CRT术后6～12个月随访超声心动图，与术前比较CRT术后LVEF增加5或以上视为CRT响应［2］，据此将35例患者分为CRT响应组22例和CRT无响应组13例，两组患者年龄及性别情况见表1。所有受检者均签署知情同意书，经本院医学伦理委员会批准。

1.2 仪器与方法 采用Philips iE33型彩色多普勒超声心动图仪，探头S5-1，频率1.7～3.4 MHz。患者左侧卧位，常规二维超声心动图和多普勒超声检查，二维测量内径，Simpson法测量左心室舒张末期容积（left ventricular end-diastolic volume，LVEDV）、左心室收缩末期容积（left ventricular end-systolic volume，LVESV）、LVEF。TDI检查：进入TDI模式，选取左心室心尖四腔心、两腔心和心尖长轴切面，存储后用Qlab9.0软件进入SQ程序，得到左心室12节段组织多普勒曲线，测量电机械延迟时间（QRS波起点至S波顶点的时间，electromechanical delay，EMD），12个节段之间最大差值≥65 ms视为左心室内的不同步［3］。

STI：选取二维左心室中段短轴切面和心尖四腔心切面，利用Qlab软件进入TDMQ程序，左心室中段短轴切面获得径向应变（radial strain，RS）和环向应变（circumferentia strain，CS）、心尖四腔心切面获得横向应变（transverse strain，TS）和长轴应变（longitudinal strain，LS），据Tanaka等［1］的研究，短轴的CS和四腔心的LS检测的左心室同步性参数对预测CRT响应结果对比组之间的差异无统计学意义，所以只选取RS 和TS检测左心室的同步性，RS在左心室短轴切面前间隔与后壁之间峰值延迟最大时间差值≥130 ms或TS在四腔心切面各个节段峰值延迟最大时间差值≥130 ms视为左心室内的不同步［1］。负荷超声心动图试验：采用低剂量多巴酚丁胺负荷试验（dobutamine stress echocardiography，DSE）［4］，起始5 µg/（min·kg），每3 min增加5 µg/（min·kg），直至达到目标心率（85%最大心率）或新出现节段性室壁运动异常或多巴酚丁胺剂量达到20 µg/（min·kg），试验全程监测心电图、血压，负荷试验前后分别记录左心室中段短轴切面和心尖四腔心、两腔心、心尖长轴切面，计算DSE前后TDI左心室12节段的EMD和STI的RS、TS。

1.3 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，计量资料组间比较采用t检验，计数资料比较采用χ2检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2　结果

2.1 CRT响应与无响应组一般参数比较 见表1。两组在CRT后LVEDV、LVESV、LVEF和NYHA之间差异有统计学意义（t=－5.633、－5.709、6.888、－5.104，P＜0.001），DSE后LVEF 之间差异有统计学意义（t=7.231，P＜0.001）。表2是CRT响应组与无响应组TDI和STI术前参数的比较，静息状态下超声的左心室内同步性参数EMD、RS和TS在静息状态对比组间差异有统计学意义（P＜0.05），在负荷试验后对比组间差异亦有统计学意义（P＜0.01）。左心室四腔心切面多普勒曲线图和左心室中段短轴切面RS图分别见图1和图2。

图1　女，73岁，扩张型心肌病。CRT术前，Qlab9.0软件进入SQ程序，左心室四腔心切面组织多普勒曲线

2.2 TDI和STI法静息同步与不同步组以及DSE后同步与不同步组CRT前后LVEF值比较 见图3、4。静息状态下的左心室不同步仅粗略预测CRT后LVEF值的改善（P＜0.05），而DSE后的左心室不同步性能够明显预测CRT后LVEF值的改善（P＜0.001）。

表1　35例心力衰竭患者CRT响应组与CRT无响应组的一般参数

表2　35例心力衰竭患者CRT响应组与CRT无响应组的TDI和STI参数

图2　男，58岁，扩张型心肌病。CRT术前，Qlab软件进入TDMQ程序，左心室中段短轴切面RS

2.3TDI和STI检测的左心室内同步性参数对CRT响应的预测值比较TDI和STI检测的左心室同步性参数在静息状态和负荷试验预测CRT的响应，其敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值见表3，STI的参数优于TDI参数，DSE同步性参数的预测价值优于静息状态，DSE与静息状态比较，TDI法和STI法的敏感度和阴性预测值差异有统计学意义（P＜0.05）。

图3　同步与不同步组CRT前后LVEF的改变（TDI）

图4　同步与不同步组CRT前后LVEF的改变（STI）

表3　TDI和STI检测的左心室内同步性参数对CRT响应的预测值（%）

3　讨论

CRT对部分心力衰竭患者的生存及临床症状的改善具有较好的疗效，美国心脏病学会、美国心脏协会、心律协会公布了CRT的入选指征，但约33%的心力衰竭患者对CRT治疗的响应不理想［2］，因此三腔起搏器植入前的筛选有重要的临床意义。心力衰竭患者心脏功能的评价内容包括收缩功能、舒张功能，还包括心脏的同步性，同步性是预测心力衰竭患者CRT后改善生活质量、心功能及生存率等CRT响应的可靠指标，心脏超声是临床上常用来评估同步性的检查手段，包括多普勒频谱超声、M型超声、TDI、STI［5］及实时三维超声组织同步成像［6］。TDI和STI常用来检测心室的同步性，但Chung等［7］多中心的前瞻性预测CRT响应的研究中发现利用常规的TDI技术来筛选CRT缺乏足够的预测价值，STI有不受心脏整体运动和角度的影响、时间分辨率较高等优点，较TDI更真实、准确地反映心脏的运动，STI可反映左心室局部的收缩运动，也能够方便地计算出左心室节段运动的机械收缩时间差值，测量左心室壁节段收缩的时间差值优于TDI［8］，Tanaka等［1］的多中心研究认为短轴切面的RS和四腔心切面TS参数的不同步性与CRT的响应相关，而短轴的CS和四腔心的LS应变检测的左心室同步性参数对预测CRT响应结果对比组之间的差异无统计学意义，鉴于此，本研究直接应用该研究结果，未采用短轴的CS和四腔心的LS检测的左心室同步性，因而未能验证CS和LS预测CRT响应的价值。

负荷超声心动图试验对检测存活心肌及肌力收缩储备有重要价值，Chaudhry等［2］利用负荷超声检测的肌力收缩储备预测CRT的响应获得较好结果；本课题组前期用负荷三维超声检测肌力收缩储备预测CRT的响应亦获得满意的结果，对缺血性心肌病和非缺血性心肌病心力衰竭患者，一定数量的存活心肌CRT后能够改善左心室的重构，具有肌力收缩储备的节段数与CRT后EF值改善呈现较好的相关性［4］。本研究将评估心室同步性指标的TDI和STI法与DSE相结合，Rocchi等［3］采用的是卧式踏车试验，在Philips SONOS-5500机型上用频谱组织多普勒法测量瓣环的组织多普勒曲线，比较EMD差值，从而检测左心室的同步性，该方法非同步显示左心室壁瓣环组织多普勒曲线，受心率等因素影响较多。由于本研究采用的是较新型的组织多普勒测量技术，因此获得的组织多普勒速度和位移曲线不受心率的影响，能够多个节段同时显示；STI法能够准确、方便地计算出左心室节段运动的机械收缩时间差值，对预测心力衰竭患者CRT后的响应，DSE的同步性参数的敏感性和特异性均高于静息状态下的同步性参数，与Guido等［3］的踏车试验结果相一致。心力衰竭患者运动或药物负荷试验后心室的不同步机制尚不完全清楚，DSE后不同步可能与存活心肌的存在有关，Chaudhry等［2］认为肌力收缩储备（存活心肌）存在是预测CRT响应的独立指标；Ansalone等［9］认为与静息状态相比，运动后左心室电机械激动的位置发生变化，静息状态下，左心室侧壁是最延迟激动处，运动后左心室后壁为最延迟激动处，起搏电极置于电激动最延迟处能够提供CRT最佳的响应；Bleeker等［10］利用MR图像的结果发现，在临近左心室壁心肌瘢痕处起搏，可导致CRT的响应不佳。本研究结果表明对CRT响应的预测价值，无论是TDI还是STI，DSE的同步性参数优于静息状态，并且STI优于TDI。

总之，负荷超声心动图STI和TDI检测的左心室同步性参数对CRT的响应预测价值优于静息状态，在DSE下利用STI和TDI测量左心室的同步性参数，简便、重复性强、易于推广。本研究样本量较小；负荷试验后的不同步增加可能和存活心肌相关，但存活心肌的检测缺乏与PET-CT心肌葡萄糖代谢显像和MR扫描的对照；STI是基于应变基础上的，其可重复性和不同厂商之间有待进一步标准化［11］，三维超声的STI在评估左心室整体和节段的功能及同步性方面应优于二维STI［12］。

［1］ Tanaka H， Nesser HJ， Buck T， et al. Dyssynchrony by speckletracking echocardiography and response to cardiacresynchronization therapy： results of the Speckle Tracking and Resynchronization （STAR） study. Eur Heart J， 2010， 31（6）：1690-1700.

［2］ Chaudhry FA， Shah A， Bangalore S， et al. Inotropic contractile reserve and response to cardiac resynchronization therapy in patientswith markedly remodeled left ventricle. J Am Soc Echocardiogr， 2011， 24（1）： 91-97.

［3］ Rocchi G， Bertini M， Biffi M， et al. Exercise stress echocardiography is superior to rest echocardiography in predicting left ventricular reverse remodelling and functional improvement after cardiac resynchronization therapy. Eur Heart J， 2009， 30（1）： 89-97.

［4］ 孙步高， 徐伟， 张宁， 等. 负荷三维超声评价肌力收缩储备及其预测心力衰竭患者心脏同步化治疗的响应. 中国超声医学杂志， 2014， 30（12）： 1092-1095.

［5］ Gold MR， Birgersdotter-Green U，Singh JP， et al. The relationship between ventricular electrical delay and left ventricular remodeling with cardiac resynchronization therapy. Eur Heart J， 2011， 32（20）： 2516-2524.

［6］ 王小娟， 邓爱云， 张钲， 等. 实时三平面组织同步显像评价心肌梗死左心室心肌收缩不同步运动. 中国医学影像学杂志， 2014， 22（2）： 110-113， 116.

［7］ Chung ES， Leon AR， Tavazzi L， et al. Results of the predictorsof response to CRT （PROSPECT） trial. Circulation， 2008，117（20）： 2608-2616.

［8］ 葛丽丽， 李玉宏. 斑点追踪技术对心肌梗死患者室壁运动的二维应变研究. 中国医学影像学杂志， 2012， 20（6）： 455-458.

［9］ Ansalone G， Giannantoni P， Ricci R， et al. Doppler myocardial Imaging to evaluate the effectiveness of pacing sites in patients receiving biventricular pacing. J Am Coll Cardiol， 2002， 39（3）：489-499.

［10］ Bleeker GB， Kaandorp TA， Lamb HJ， et al. Effect of posterolateral scar tissue on clinical and echocardiographic improvement after cardiac resynchronization therapy. Circulation， 2006， 113（7）： 969-976.

［11］ Yang H， Marwick TH， Fukuda N， et al. Improvement in strain concordance between two major vendors after the strain standardization initiative. J Am Soc Echocardiogr， 2015， 28（6）：642-648.

［12］ 李春艳， 朱文晖， 刘稳刚. 三维斑点追踪成像评价原发性高血压患者左心室整体收缩功能. 中国医学影像学杂志，2013， 21（3）： 197-200.

（本文编辑周立波）

Dyssynchrony by Tissue Doppler Imaging and Speckle-tracking Approach of Stress Echocardiography and Response to Cardiac Resynchronization Therapy

Purpose Cardiac resynchronization therapy （CRT） improves functional capacity and survival in heart failure. Tissue Doppler imaging （TDI） and speckle tracking image （STI） can predict response to CRT for heart failure patients. The aim of this study is to evaluate whether exercise dyssynchrony by TDI and STI could select responders to CRT. Materials and Methods Thirty-five patients were enrolled and scheduled for CRT implantation performed dobutamine stress echocardiography （DSE）. TDI and STI were used to measure synchronism of left ventricular. Pulsed TDI was acquired using two-，three- and four-chamber apical views to assess the longitudinal movement of the left ventricle. Each segmental electromechanical delay （EMD） was defined as the time from the onset of the QRS to the peak of the systolic （S） TDI wave. Also rest left ventricular dyssynchrony was evaluated by two speckle tracking strain methods： radial from midventricular short-axis views and transverse from an apical four-chamber view. Radial dyssynchrony was defined as a time difference between the anteroseptal and posterior wall segmental peak strain and transverse dyssynchrony was defined as maximum opposing wall delay in time-to-peak strain among the three apical views from basal and mid-levels considered as significant dyssynchrony. DSE was performed to determine stress dyssynchrony for the patients before pacing implantation. Follow-up echocardiography was performed after CRT for response to CRT.Results During the follow-up period after CRT，22 patients （63%） were responders. Intraventricular dyssynchrony data between the responder and nonresponder groups were compared as follows： （83±32） ms vs. （60±26）ms （t=2.113， P＜0.05） in EMD measured by TDI， （207±78） ms vs. （151±61） ms （t=2.216，P＜0.05） in opposing wall delay of short-axis radial strain （RS） and （213±81） ms vs. （163±60） ms （t=2.091， P＜0.05） in opposing wall delay of transverse strain （TS） from apical views at rest； （91±29） ms vs. （56±26） ms （t=3.527， P＜0.01） in EMD， （228±71）ms vs. （144±61） ms （t=3.556， P＜0.01） in RS and （231±75） ms vs. （154±62） ms （t=3.287，P＜0.01） in TS at stress.Conclusion Intraventricular dyssynchrony assessed by stress TDI and STI is a strong independent predictor of CRT response.

Heart failure； Echocardiography， Doppler， color； Speckle tracking imaging；Pacemaker， artificial； Ventricular function， left

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.07.008

张 宁

2015-12-23

Department of Ultrasound， Drum Tower Affiliated Hospital of Medical College，Nanjing University， Nanjing 210008， China

Address Correspondence to： ZHANG Ning E-mail： sunnysky119@sina.com

R541.6；R445.1