多平面经食管三维超声心动图测量左心室心肌重量
作者：王旭 张运 张薇 张梅 林蔚青 郑昭伦 钟明 姚桂华 解敏 鹿庆华 朱式娟
单位：250012 济南，山东医科大学附属医院心脏内科
关键词：超声心动描记术；左室心肌重量；心肌梗塞
多平面经食管三维超声心动图测量 左心室心肌重量
摘 要 为了探索准确评价左室肥厚的超声心动图方法， 利用自行研制的多平面经食管超声心动图三维重建系统(3-DE)， 测量了18只实验犬冠状动脉结扎前后的在体左室心肌重量(LVM)， 并以左室心肌重量的解剖学测值为标准对照， 与二维超声心动图面积-长度法(2-DE)进行了比较。 结果显示， 冠状动脉结扎前， 3-DE及2-DE测量的LVM均与其解剖学测值高度相关(r分别为0.95， 0.90， SEE分别为2.1 g, 5.3 g)； 冠状动脉结扎后， 3-DE的测量结果仍与LVM的解剖学测值保持高度相关(r=0.96, SEE=2.2 g)， 而2-DE测值与实际重量的相关性则显著下降(r=0.78, SEE=10.7 g)。 认为三维超声心动图能较二维超声心动图更为准确地测量左室心肌重量， 尤其在节段性室壁运动不良造成左室严重变形的情况下优越性更为显著。
, 百拇医药
Transesophageal Three-dimensional Echocardiography Measuring Left Ventricular Mass Wang Xu, Zhang Yun, Zhang Wei, et al. Affiliated Hospital of Shandong Medical University, Jinan 250012
Abstract Left ventricular mass (LVM) is an important clinical variable. The aim of this study was to develop a multiplane transesophageal echocardiography three-dimensional reconstruction system in LVM determination and compare it with two-dimensional echocardiographic (2DE) method. Epicardial 2DE and multiplane transesophageal echocardiography were performed in 18 open-chest dogs before and after coronary artery ligation and LVM was calculated by two methods: 1.Area-length formula based on 2DE images. 2.3DE method based on reconstruction of 18 cross-sectional images of left ventricle, which were obtained by rotating the phased array of multiplane transesophageal echocardiographic probe, into three-dimensional format. These results were compared with the actual weight of LVM measured by anatomic method. The result showed that LVM estimated by 3DE correlated highly with the actual value of LVM both before and after coronary artery ligation (r=0.95, 0.96 respectively); on the other hand, the correlation of LVM measured by 2DE correlated highly with the actual weight before coronary artery ligation (r=0.90, SEE=5.3 g), but differed significantly after coronary artery ligation (r=0.78, SEE=10.7 g). We concluded that 3DE can quantitatively assess LVM with high accuracy both in normal hearts and in hearts with regional wall motion abnormalities, and therefore is superior to 2DE in measuring LVM in patients with coronary artery disease.
, 百拇医药
Key words echocardiography left ventricular mass myocardial infarction
左室心肌重量是心脏事件的独立预测指标，其准确测量对心脏疾病的状态判断、预后分析及治疗选择均具有重要意义[1]。为研究三维超声心动图(3-DE)定量评价左室肥厚的准确性，本文采用自行研制的多平面经食管超声心动图三维重建系统，在冠状动脉结扎前后分别测量了18只实验犬的在体心脏左室重量(LVM)，并以LVM的解剖学测值为标准对照，与传统的二维超声心动图方法进行了比较。
材 料 与 方 法
一、 研究对象
随机选择杂种犬18只， 雌雄不拘， 平均体重13.5±5.5 kg。 以3%戊巴比妥钠静脉麻醉， 压力型人工呼吸机维持通气。 因犬的右肺副叶恰位于食管中段与心脏之间， 为获取满意的超声图像， 对所有实验动物均将该肺叶结扎切除， 所余空间以生理盐水充填。
, 百拇医药
二、 研究方法
1. 多平面经食管超声心动图检查及三维重建测量LVM： 采用HP-1500型彩色多普勒超声诊断仪及HP21364A多平面经食管探头。 用特制的橡胶套套于探头管体表面， 插入犬食管。 将探头尖端固定于食管中下段， 调整探头位置， 直至扫查平面在0～180°的旋转过程中能全面显示左室轮廓， 然后固定探头位置， 从0～180°渐次旋转相控阵面， 每隔10°记录至少3个完整心动周期的切面图像， 并同步记录心电图。
图像处理系统由486个人计算机、 北京科力公司生产的BIE-2020型超声图像处理系统及我们自行设计的三维重建软件组成。 将每隔10°摄取到的切面超声图像依次输入超声图像处理系统， 根据同步记录的心电图R波顶点选择舒张末期左室图像， 自0～180°扫查平面逐幅描绘左室心内膜轮廓， 由上述计算机三维重建系统重组出左室腔的三维轮廓并计算出其体积； 然后按照同样方法描绘舒张末左室心外膜轮廓并计算出其体积， 并由此计算左室心肌的体积， 最后乘以心肌比重计算出LVM：
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LVM=(舒张末左室心外膜轮廓体积
-舒张末左室心内膜轮廓体积)
×1.051.05： 心肌比重(g/cm3)
2. 二维超声心动图检查及面积-长度法测量LVM： 将经胸超声探头(频率3.5 MHz)直接置于犬心外膜表面， 调整探头位置及方向， 自二尖瓣腱索水平显示并记录左室短轴切面及心尖四腔心切面图像， 并同步记录心电图。 将记录在录像带上的超声图像输入BIE-2020超声图像处理系统， 根据心电图选择舒张末期图像， 分别描绘左室心内膜及心外膜轮廓， 然后由该系统采用面积-长度法自动计算出左室心内膜及心外膜轮廓体积， 最后由此计算LVM：
LVM=(左室心外膜轮廓体积
-左室心内膜轮廓体积)×1.05
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1.05：心肌比重(g/cm3)
3. 心肌缺血动物模型的制备： 上述检查完成后， 于左前降支的不同部位结扎冠状动脉， 30分钟后， 在缺血心肌心外膜出现紫绀， 室壁运动显著减弱且血流动力学状态稳定的情况下， 重复进行经食管及经胸二维超声心动图检查， 并分别采用上述三维及二维超声心动图方法测量LVM。
4. 左室心肌重量的解剖学测量： 所有超声检查完成后， 处死动物， 取出心脏， 根据Geiser等提出的方法分离左室心肌[2]， 最后将剩余心肌以物理天平称重， 得到LVM的实际重量。
结 果
18只实验犬LVM的实际重量为42～73.2 g， 平均63.1±7.1 g。 冠状动脉结扎前， 2-DE及3-DE测量的左室心肌重量均与其解剖学测值高度相关(r分别为0.95, 0.90, SEE分别为2.1 g, 5.3 g)； 冠状动脉结扎后， 3-DE的测量结果仍与左室心肌重量的解剖学测值保持高度相关(r=0.96, SEE=2.2 g)， 而2-DE的测值与实际重量的相关性则显著下降(r=0.78, SEE=10.7 g)。
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讨 论
M型及二维超声心动图都曾用于LVM的测量， 但由于这两种方法在测量LVM时均需将左室假设成一定的几何形状， 因而使其准确性在一定程度上受到限制[3，4]。 分析本研究结果可以发现， 冠状动脉结扎前， 2-DE方法测量的LVM与其实际值高度相关， 证明在左室形状正常的情况下， 2-DE方法即可准确测量LVM， 取得与以往研究相一致的结果； 而在冠状动脉结扎后， LVM的2-DE测值与实测值的相关性显著下降， 这主要是由于冠状动脉的结扎造成显著的节段性室壁运动不良， 左室严重变形， 使面积-长度法所要求的几何形状假设不能成立， 从而在计算中产生较大误差。 3-DE由于在定量计算的过程中不需依赖几何形状假设， 因而其准确性不会受左室形状的影响。 分析本研究结果可以发现， 冠状动脉结扎前后， LVM的3-DE测值均与其解剖学测值高度相关， 证明3-DE可对左室肥厚进行准确的定量评价， 且其精确度不受左室形状变化的影响。 与2-DE方法相比， 3-DE测量LVM准确性更高， 尤其在节段性室壁运动不良造成左室严重变形的情况下， 这一优越性更为显著。
, 百拇医药
参 考 文 献
1 Levy D, Garrison RJ, Savage DD, et al. Prognostic implications of echocardiographically determined left ventricular mass in the framingham heart study. N Eng J Med, 1990,322∶1561.
2 Geisser E, Bove KE. Calculation of left ventricular volume and relative wall thickness. Arch Pathol, 1974,97∶13.
3 Deverux RB, Reichek N. Echocardiographic determination of left ventricular mass in man: anatomic validation of the method. Circulation, 1977,55∶613.
, 百拇医药
4 Schiller NB, Shah, Crawford P, et al. For the American Society of Echocardiography Committee on standards, Sub committee on Quantitation of Two-dimensional Echocardiograms. Recommendation for Quantitation of left ventricle by two-dimensional echocardiography. J Am Soc Echocardiogr, 1992,5∶596.
本研究受国家自然科学基金资助
(收稿 1997-04-14 修回 1998-02-04)
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单位：250012 济南，山东医科大学附属医院心脏内科
关键词：超声心动描记术；左室心肌重量；心肌梗塞
多平面经食管三维超声心动图测量 左心室心肌重量
摘 要 为了探索准确评价左室肥厚的超声心动图方法， 利用自行研制的多平面经食管超声心动图三维重建系统(3-DE)， 测量了18只实验犬冠状动脉结扎前后的在体左室心肌重量(LVM)， 并以左室心肌重量的解剖学测值为标准对照， 与二维超声心动图面积-长度法(2-DE)进行了比较。 结果显示， 冠状动脉结扎前， 3-DE及2-DE测量的LVM均与其解剖学测值高度相关(r分别为0.95， 0.90， SEE分别为2.1 g, 5.3 g)； 冠状动脉结扎后， 3-DE的测量结果仍与LVM的解剖学测值保持高度相关(r=0.96, SEE=2.2 g)， 而2-DE测值与实际重量的相关性则显著下降(r=0.78, SEE=10.7 g)。 认为三维超声心动图能较二维超声心动图更为准确地测量左室心肌重量， 尤其在节段性室壁运动不良造成左室严重变形的情况下优越性更为显著。
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Transesophageal Three-dimensional Echocardiography Measuring Left Ventricular Mass Wang Xu, Zhang Yun, Zhang Wei, et al. Affiliated Hospital of Shandong Medical University, Jinan 250012
Abstract Left ventricular mass (LVM) is an important clinical variable. The aim of this study was to develop a multiplane transesophageal echocardiography three-dimensional reconstruction system in LVM determination and compare it with two-dimensional echocardiographic (2DE) method. Epicardial 2DE and multiplane transesophageal echocardiography were performed in 18 open-chest dogs before and after coronary artery ligation and LVM was calculated by two methods: 1.Area-length formula based on 2DE images. 2.3DE method based on reconstruction of 18 cross-sectional images of left ventricle, which were obtained by rotating the phased array of multiplane transesophageal echocardiographic probe, into three-dimensional format. These results were compared with the actual weight of LVM measured by anatomic method. The result showed that LVM estimated by 3DE correlated highly with the actual value of LVM both before and after coronary artery ligation (r=0.95, 0.96 respectively); on the other hand, the correlation of LVM measured by 2DE correlated highly with the actual weight before coronary artery ligation (r=0.90, SEE=5.3 g), but differed significantly after coronary artery ligation (r=0.78, SEE=10.7 g). We concluded that 3DE can quantitatively assess LVM with high accuracy both in normal hearts and in hearts with regional wall motion abnormalities, and therefore is superior to 2DE in measuring LVM in patients with coronary artery disease.
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Key words echocardiography left ventricular mass myocardial infarction
左室心肌重量是心脏事件的独立预测指标，其准确测量对心脏疾病的状态判断、预后分析及治疗选择均具有重要意义[1]。为研究三维超声心动图(3-DE)定量评价左室肥厚的准确性，本文采用自行研制的多平面经食管超声心动图三维重建系统，在冠状动脉结扎前后分别测量了18只实验犬的在体心脏左室重量(LVM)，并以LVM的解剖学测值为标准对照，与传统的二维超声心动图方法进行了比较。
材 料 与 方 法
一、 研究对象
随机选择杂种犬18只， 雌雄不拘， 平均体重13.5±5.5 kg。 以3%戊巴比妥钠静脉麻醉， 压力型人工呼吸机维持通气。 因犬的右肺副叶恰位于食管中段与心脏之间， 为获取满意的超声图像， 对所有实验动物均将该肺叶结扎切除， 所余空间以生理盐水充填。
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二、 研究方法
1. 多平面经食管超声心动图检查及三维重建测量LVM： 采用HP-1500型彩色多普勒超声诊断仪及HP21364A多平面经食管探头。 用特制的橡胶套套于探头管体表面， 插入犬食管。 将探头尖端固定于食管中下段， 调整探头位置， 直至扫查平面在0～180°的旋转过程中能全面显示左室轮廓， 然后固定探头位置， 从0～180°渐次旋转相控阵面， 每隔10°记录至少3个完整心动周期的切面图像， 并同步记录心电图。
图像处理系统由486个人计算机、 北京科力公司生产的BIE-2020型超声图像处理系统及我们自行设计的三维重建软件组成。 将每隔10°摄取到的切面超声图像依次输入超声图像处理系统， 根据同步记录的心电图R波顶点选择舒张末期左室图像， 自0～180°扫查平面逐幅描绘左室心内膜轮廓， 由上述计算机三维重建系统重组出左室腔的三维轮廓并计算出其体积； 然后按照同样方法描绘舒张末左室心外膜轮廓并计算出其体积， 并由此计算左室心肌的体积， 最后乘以心肌比重计算出LVM：
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LVM=(舒张末左室心外膜轮廓体积
-舒张末左室心内膜轮廓体积)
×1.051.05： 心肌比重(g/cm3)
2. 二维超声心动图检查及面积-长度法测量LVM： 将经胸超声探头(频率3.5 MHz)直接置于犬心外膜表面， 调整探头位置及方向， 自二尖瓣腱索水平显示并记录左室短轴切面及心尖四腔心切面图像， 并同步记录心电图。 将记录在录像带上的超声图像输入BIE-2020超声图像处理系统， 根据心电图选择舒张末期图像， 分别描绘左室心内膜及心外膜轮廓， 然后由该系统采用面积-长度法自动计算出左室心内膜及心外膜轮廓体积， 最后由此计算LVM：
LVM=(左室心外膜轮廓体积
-左室心内膜轮廓体积)×1.05
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1.05：心肌比重(g/cm3)
3. 心肌缺血动物模型的制备： 上述检查完成后， 于左前降支的不同部位结扎冠状动脉， 30分钟后， 在缺血心肌心外膜出现紫绀， 室壁运动显著减弱且血流动力学状态稳定的情况下， 重复进行经食管及经胸二维超声心动图检查， 并分别采用上述三维及二维超声心动图方法测量LVM。
4. 左室心肌重量的解剖学测量： 所有超声检查完成后， 处死动物， 取出心脏， 根据Geiser等提出的方法分离左室心肌[2]， 最后将剩余心肌以物理天平称重， 得到LVM的实际重量。
结 果
18只实验犬LVM的实际重量为42～73.2 g， 平均63.1±7.1 g。 冠状动脉结扎前， 2-DE及3-DE测量的左室心肌重量均与其解剖学测值高度相关(r分别为0.95, 0.90, SEE分别为2.1 g, 5.3 g)； 冠状动脉结扎后， 3-DE的测量结果仍与左室心肌重量的解剖学测值保持高度相关(r=0.96, SEE=2.2 g)， 而2-DE的测值与实际重量的相关性则显著下降(r=0.78, SEE=10.7 g)。
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讨 论
M型及二维超声心动图都曾用于LVM的测量， 但由于这两种方法在测量LVM时均需将左室假设成一定的几何形状， 因而使其准确性在一定程度上受到限制[3，4]。 分析本研究结果可以发现， 冠状动脉结扎前， 2-DE方法测量的LVM与其实际值高度相关， 证明在左室形状正常的情况下， 2-DE方法即可准确测量LVM， 取得与以往研究相一致的结果； 而在冠状动脉结扎后， LVM的2-DE测值与实测值的相关性显著下降， 这主要是由于冠状动脉的结扎造成显著的节段性室壁运动不良， 左室严重变形， 使面积-长度法所要求的几何形状假设不能成立， 从而在计算中产生较大误差。 3-DE由于在定量计算的过程中不需依赖几何形状假设， 因而其准确性不会受左室形状的影响。 分析本研究结果可以发现， 冠状动脉结扎前后， LVM的3-DE测值均与其解剖学测值高度相关， 证明3-DE可对左室肥厚进行准确的定量评价， 且其精确度不受左室形状变化的影响。 与2-DE方法相比， 3-DE测量LVM准确性更高， 尤其在节段性室壁运动不良造成左室严重变形的情况下， 这一优越性更为显著。
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参 考 文 献
1 Levy D, Garrison RJ, Savage DD, et al. Prognostic implications of echocardiographically determined left ventricular mass in the framingham heart study. N Eng J Med, 1990,322∶1561.
2 Geisser E, Bove KE. Calculation of left ventricular volume and relative wall thickness. Arch Pathol, 1974,97∶13.
3 Deverux RB, Reichek N. Echocardiographic determination of left ventricular mass in man: anatomic validation of the method. Circulation, 1977,55∶613.
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4 Schiller NB, Shah, Crawford P, et al. For the American Society of Echocardiography Committee on standards, Sub committee on Quantitation of Two-dimensional Echocardiograms. Recommendation for Quantitation of left ventricle by two-dimensional echocardiography. J Am Soc Echocardiogr, 1992,5∶596.
本研究受国家自然科学基金资助
(收稿 1997-04-14 修回 1998-02-04)
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