经胸多平面三维超声心动图与心室造影测量左室容量和收缩功能的对比研究
作者：王勇 张运 李继福 张梅 陈玉国 李贵双 张薇 季晓平 邢艳秋 张园园
单位：山东医科大学附属医院心内科 济南，250012
关键词：超声心动描记术；经胸心血管造影术；心室功能；左
中华超声影像学杂志000306
摘 要：目的 探讨经胸多平面三维超声心动图测量左室容量和收缩功能的可靠性。方法 在24例患者中进行经胸二维和经胸多平面三维超声心动图检查,分别采用双平面Simpson法和TomTec Echo-View计算机成像系统测量左室舒张末期容积(EDV)、收缩末期容积(ESV)、心搏量(SV)及射血分数(LVEF),并与单平面左室造影所测结果对比。结果 经胸二维超声心动图与左室造影所测EDV、ESV、SV及LVEF均呈中度相关,r分别为0.88、0.88、0.88和0.87,二者间有显著性差异;而经胸多平面三维超声心动图与左室造影测值高度相关,r分别为0.90、0.92、0.88和0.90,二者间无显著性差异。结论 经胸多平面三维超声心动图为定量分析左室容量和收缩功能提供了相对无创和高度可靠的新途径。
, 百拇医药
Comparison of transthoracic multiplane three-dimensional echocardiography with cineventriculography in the measurement of left ventricular volume and systolic function
WANG Yong,ZHANG Yun,LI Jifu,et al.
(Department of Cardiology,Affiliated Hospital of Shandong Medical University,Ji'nan 250012,China)
Abstract：Objective To study the reliability of transthoracic multiplane three-dimensional echocardiography in the measurement of left ventricular volume and systolic function.Methods Transthoracic two-dimensional and multiplane three-dimensional echocardiography were performed in 24 patients,the left ventricular EDV,ESV,SV and LVEF were measured by biplane Simpson's method and the Tom Tec Echo-View system respectively,and the data were compared with the results of single plane cineventriculography.Results EDV,ESV,SV and LVEF measured by transthoracic two-dimensional echocardiography correlated moderately with the results of cineventriculography(r=0.88,0.88,0.88,0.87,respectively),and paired t-test showed significant difference between two group of values.While the values measured by transthoracic multiplane three-dimensional echocardiography and cineventriculography correlated closely (r=0.90,0.92,0.88,0.90,respectively),and paired t-test showed non-significant difference between them.Conclusion The transthoracic multiplane three-dimensional echocardiography is a relative noninvasive and highly reliable method to quantitatively evaluate left ventricular volume and systolic function.
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Key words：Echocardiography,transthoracic;Angiocardiography;Ventricular function,Left▲
左室收缩功能的准确测量对心脏病患者的病情随访、治疗决策和预后评价具有十分重要的临床意义。为探讨测量左室容量和收缩功能的新方法,我们在24例患者中进行了经胸二维及经胸多平面三维超声心动图检查,并以心导管左室造影为标准,探讨了这些方法的可靠性,现将结果报告如下。
资料与方法
一、研究对象
包括1998年1月～1998年9月在我院行选择性冠状动脉造影术的24例患者,均于术中进行单平面左室造影。其中男17例,女7例,年龄30～68岁,平均(53.58±10.43)岁。临床诊断:冠心病心绞痛8例,陈旧性心肌梗死16例(其中前壁11例,下后壁5例)。所有患者均为窦性心律,心功能Ⅰ～Ⅲ级,均在左室造影前 24 h内行经胸二维超声心动图及经胸多平面超声心动图检查。
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二、超声心动图检查
1.经胸二维超声心动图检查
采用美国惠普公司SONOS-5500型彩色多普勒血流显像仪,分别记录患者心尖四腔和两腔心切面图像,以双平面Simpson法测得左室舒张末期容量(EDV)和左室收缩末期容量(ESV),左室心搏量(SV)由公式SV=EDV-ESV计算,左室射血分数(LVEF)由公式LVEF=(EDV-ESV)/EDV计算。所测值均取3个心动周期的平均值。
2.经胸多平面超声心动图检查
经胸多平面超声探头频率 5 MHz。将经胸多平面超声探头直接放置胸前,选定最佳探头位置及方向后,固定探头,启动HP彩色多普勒血流成像仪中的三维程序,使探头内镶嵌的换能器晶片旋转180°,每隔2°采集一个切面,每个切面采集10～18帧图像,从而获得一系列同轴的二维切面图像。采集时启动心电图和呼吸门控。将所有图像数字化后存储于可擦写式磁光 盘内,以供嗣后脱机处理。
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三、三维重建
将存储于光盘中的数据读入TomTec Echo-View计算机系统内存,进行后处理。而后进入提取(extract)窗口,选择收缩末期或舒张末期图像,将左室分成数层,每层厚度 2.5～3.4 mm,用鼠标勾画每层左室心内膜,最后计算机即可自动将各层叠加,计算出EDV及ESV,并由上述公式计算出SV及LVEF。
四、心导管左室造影
患者行选择性冠状动脉造影术后进行单平面左室造影。以单平面Simpson法计算出左室EDV和ESV,应用上述公式计算出SV和LVEF。所有测值均取3个心动周期的平均值。
五、统计学分析
所有测值以均数±1倍标准差表示,并以直线相关分析和配对t检验分别对比经胸二维和经胸多平面三维超声心动图与单平面左室造影的测值。
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结 果
在本研究中,所有患者进行各项检查期间血流动力学状态稳定,有3例患者经胸不能获得满意图像,未进入研究,其他患者经胸二维和经胸多平面三维超声心动图检查均获得技术上满意的图像。
经胸二维超声心动图所测EDV、ESV、SV及LVEF均与单平面左室造影结果呈中度相关(r分别为0.88、0.88、0.88 和 0.87,
分别为6.25 ml、3.34 ml、3.83 ml和1.68%,P均<0.001),配对t检验示两组数值间均有显著性差异(P<0.05),经胸二维超声心动图所测EDV、ESV和SV有显著低估,而LVEF则有显著高估。
经胸多平面三维超声心动图所测EDV、ESV、SV及LVEF与单平面左室造影测值均呈高度相关(r分别为0.90、0.92、0.88 和 0.90,分别为6.04 ml、2.83 ml、4.21 ml和1.52%,P均<0.001)(表1),配对t检验示两组数值间均无显著性差异(P>0.05)。
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表1 经胸二维、经胸多平面三维超声心动图与左室造影
左室容量和收缩功能的测值(
) 检查方法
EDV(ml)
ESV(ml)
SV(ml)
LVEF(%)
经胸二维
超声心动图
104.97±12.86
47.05±6.74
, 百拇医药
57.92±7.88
55.19±3.34
经胸多平面
三维超声心动图
112.59±12.29*
54.24±6.17*
58.35±8.62*
51.71±3.90*
左室造影
114.13±13.62
54.49±6.83
, 百拇医药
59.64±8.70
52.19±3.42
注:与左室造影比较,*P>0.05
讨 论
准确评价左室收缩功能对心脏病患者具有十分重要的临床意义。二维超声心动图以其无创、价廉及可重复检查等优点成为目前临床较常用的方法,其中心尖双平面Simpson法具有较高的准确性和较强的实用性。但该方法仍有其限制性:①心尖双平面仍不能显示左室的全貌,在左室形状不规则的患者,该方法计算的左室容量和收缩功能有较大的误差;②经胸探查心尖切面时,超声束常斜切左室,故往往低估左室长轴及容量。因此,在患有心肌梗死等疾病的患者中,二维超声心动图测量左室收缩功能的准确性较低,尚不能满足临床的需要[1,2]。
为了克服二维超声心动图的这些限制性,近年发展了三维超声心动图。在多种左室三维图像重建技术中,多平面经食管三维超声心动图被公认为具有最高的准确性[3-5]。然而该技术存在明显的限制性:①经食管超声检查具有一定的创伤性和并发症;②操作复杂。因此,其临床实际应用受到了较多的制约。而经胸三维超声心动图具有无创、操作简单等优点,经研究证实,测量左室容量和收缩功能的准确性较高,具有较强的临床实用性[6,7]。
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在本研究中,我们在较大系列的患者中应用经胸二维超声心动图、经胸多平面三维超声心动图和心导管左室造影三种技术测量了左室容量和射血分数。与以往二维和三维超声心动图技术相比,本研究所采用的经胸多平面三维超声心动图技术有以下优点:①经胸多平面探头较以往的经胸探头体积小,探头与胸壁接触面小,可置于任意位置进行图像采集;②探头内置的步进马达带动其晶片组旋转扫查心脏结构,不需任何辅助设备;③图像采集简便,无创伤。但该方法亦有其限制性:①经胸多平面探头所发射的超声束穿透力较低,在透声窗较差者,较难获得满意的图像;②三维重建方法仍较复杂。随着超声探头和三维重建软件的改进,这些限制性将被克服,从而可大大增加这一技术的临床实用性。
基于上述结果,我们认为,对于左室容量和收缩功能的评价,经胸二维超声心动图目前尚不能完全满足临床需要;而经胸多平面三维超声心动图具有与单平面左室造影相似的准确性,为定量分析左室容量和收缩功能提供了相对无创和高度可靠的新途径。■
基金项目：国家自然科学基金(69472003)
, http://www.100md.com
参考文献：
[1]Sapin PM,Schroder KM,Gopal AS,et al.Comparison of two- and three-dimensional echocardiography with cineventriculography for measurement of left ventricular volume in patients.J Am Coll Cardiol,1994,24:1254-1259.
[2]Fazzalari NL,Goldblatt E,Adams AP,et al.A composite three-dimensional echocardiographic technique for left ventricular volume estimation in children:comparison with angiography and established echocardiographic method.J Clin Ultrasound,1986,14:663-667.
, 百拇医药
[3]Nanda NC.Multiplane transesophageal echocardiographic imaging and three-dimensional reconstruction.Echocardiography,1992,9:667-672.
[4]Martin RW,Bashein G,Nessly M,et al.Methodology for three-dimensional reconstruction of the left ventricle from transesophageal echocardiograms.Ultrasound Med Biol,1993,19:27-32.
[5]Pandian NG,Nanda NC,Schwartz SL,et al.Three-dimensional and four-dimensional transesophageal echocardiographic imaging of imaging probe.Echocardiography,1992,9:677-680.
, 百拇医药
[6]Sawada H.Three-dimensional reconstruction of left ventricle from multiple cross section echocardiograms:value for measuring left ventricular volume.Br Heart J,1983,50:438-444.
[7]King DL,Gopal AS,Ariet JR,et al.Three-dimensional echocardiography:in vitro validation for quantitative measurement of total and infarct surface area.J Am Soc Echocardiogr,1993,6:69-75.
(收稿日期：1999-02-09), 百拇医药
单位：山东医科大学附属医院心内科 济南，250012
关键词：超声心动描记术；经胸心血管造影术；心室功能；左
中华超声影像学杂志000306
摘 要：目的 探讨经胸多平面三维超声心动图测量左室容量和收缩功能的可靠性。方法 在24例患者中进行经胸二维和经胸多平面三维超声心动图检查,分别采用双平面Simpson法和TomTec Echo-View计算机成像系统测量左室舒张末期容积(EDV)、收缩末期容积(ESV)、心搏量(SV)及射血分数(LVEF),并与单平面左室造影所测结果对比。结果 经胸二维超声心动图与左室造影所测EDV、ESV、SV及LVEF均呈中度相关,r分别为0.88、0.88、0.88和0.87,二者间有显著性差异;而经胸多平面三维超声心动图与左室造影测值高度相关,r分别为0.90、0.92、0.88和0.90,二者间无显著性差异。结论 经胸多平面三维超声心动图为定量分析左室容量和收缩功能提供了相对无创和高度可靠的新途径。
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Comparison of transthoracic multiplane three-dimensional echocardiography with cineventriculography in the measurement of left ventricular volume and systolic function
WANG Yong,ZHANG Yun,LI Jifu,et al.
(Department of Cardiology,Affiliated Hospital of Shandong Medical University,Ji'nan 250012,China)
Abstract：Objective To study the reliability of transthoracic multiplane three-dimensional echocardiography in the measurement of left ventricular volume and systolic function.Methods Transthoracic two-dimensional and multiplane three-dimensional echocardiography were performed in 24 patients,the left ventricular EDV,ESV,SV and LVEF were measured by biplane Simpson's method and the Tom Tec Echo-View system respectively,and the data were compared with the results of single plane cineventriculography.Results EDV,ESV,SV and LVEF measured by transthoracic two-dimensional echocardiography correlated moderately with the results of cineventriculography(r=0.88,0.88,0.88,0.87,respectively),and paired t-test showed significant difference between two group of values.While the values measured by transthoracic multiplane three-dimensional echocardiography and cineventriculography correlated closely (r=0.90,0.92,0.88,0.90,respectively),and paired t-test showed non-significant difference between them.Conclusion The transthoracic multiplane three-dimensional echocardiography is a relative noninvasive and highly reliable method to quantitatively evaluate left ventricular volume and systolic function.
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Key words：Echocardiography,transthoracic;Angiocardiography;Ventricular function,Left▲
左室收缩功能的准确测量对心脏病患者的病情随访、治疗决策和预后评价具有十分重要的临床意义。为探讨测量左室容量和收缩功能的新方法,我们在24例患者中进行了经胸二维及经胸多平面三维超声心动图检查,并以心导管左室造影为标准,探讨了这些方法的可靠性,现将结果报告如下。
资料与方法
一、研究对象
包括1998年1月～1998年9月在我院行选择性冠状动脉造影术的24例患者,均于术中进行单平面左室造影。其中男17例,女7例,年龄30～68岁,平均(53.58±10.43)岁。临床诊断:冠心病心绞痛8例,陈旧性心肌梗死16例(其中前壁11例,下后壁5例)。所有患者均为窦性心律,心功能Ⅰ～Ⅲ级,均在左室造影前 24 h内行经胸二维超声心动图及经胸多平面超声心动图检查。
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二、超声心动图检查
1.经胸二维超声心动图检查
采用美国惠普公司SONOS-5500型彩色多普勒血流显像仪,分别记录患者心尖四腔和两腔心切面图像,以双平面Simpson法测得左室舒张末期容量(EDV)和左室收缩末期容量(ESV),左室心搏量(SV)由公式SV=EDV-ESV计算,左室射血分数(LVEF)由公式LVEF=(EDV-ESV)/EDV计算。所测值均取3个心动周期的平均值。
2.经胸多平面超声心动图检查
经胸多平面超声探头频率 5 MHz。将经胸多平面超声探头直接放置胸前,选定最佳探头位置及方向后,固定探头,启动HP彩色多普勒血流成像仪中的三维程序,使探头内镶嵌的换能器晶片旋转180°,每隔2°采集一个切面,每个切面采集10～18帧图像,从而获得一系列同轴的二维切面图像。采集时启动心电图和呼吸门控。将所有图像数字化后存储于可擦写式磁光 盘内,以供嗣后脱机处理。
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三、三维重建
将存储于光盘中的数据读入TomTec Echo-View计算机系统内存,进行后处理。而后进入提取(extract)窗口,选择收缩末期或舒张末期图像,将左室分成数层,每层厚度 2.5～3.4 mm,用鼠标勾画每层左室心内膜,最后计算机即可自动将各层叠加,计算出EDV及ESV,并由上述公式计算出SV及LVEF。
四、心导管左室造影
患者行选择性冠状动脉造影术后进行单平面左室造影。以单平面Simpson法计算出左室EDV和ESV,应用上述公式计算出SV和LVEF。所有测值均取3个心动周期的平均值。
五、统计学分析
所有测值以均数±1倍标准差表示,并以直线相关分析和配对t检验分别对比经胸二维和经胸多平面三维超声心动图与单平面左室造影的测值。
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结 果
在本研究中,所有患者进行各项检查期间血流动力学状态稳定,有3例患者经胸不能获得满意图像,未进入研究,其他患者经胸二维和经胸多平面三维超声心动图检查均获得技术上满意的图像。
经胸二维超声心动图所测EDV、ESV、SV及LVEF均与单平面左室造影结果呈中度相关(r分别为0.88、0.88、0.88 和 0.87,
分别为6.25 ml、3.34 ml、3.83 ml和1.68%,P均<0.001),配对t检验示两组数值间均有显著性差异(P<0.05),经胸二维超声心动图所测EDV、ESV和SV有显著低估,而LVEF则有显著高估。经胸多平面三维超声心动图所测EDV、ESV、SV及LVEF与单平面左室造影测值均呈高度相关(r分别为0.90、0.92、0.88 和 0.90,
分别为6.04 ml、2.83 ml、4.21 ml和1.52%,P均<0.001)(表1),配对t检验示两组数值间均无显著性差异(P>0.05)。, 百拇医药
表1 经胸二维、经胸多平面三维超声心动图与左室造影
左室容量和收缩功能的测值(
) 检查方法EDV(ml)
ESV(ml)
SV(ml)
LVEF(%)
经胸二维
超声心动图
104.97±12.86
47.05±6.74
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57.92±7.88
55.19±3.34
经胸多平面
三维超声心动图
112.59±12.29*
54.24±6.17*
58.35±8.62*
51.71±3.90*
左室造影
114.13±13.62
54.49±6.83
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59.64±8.70
52.19±3.42
注:与左室造影比较,*P>0.05
讨 论
准确评价左室收缩功能对心脏病患者具有十分重要的临床意义。二维超声心动图以其无创、价廉及可重复检查等优点成为目前临床较常用的方法,其中心尖双平面Simpson法具有较高的准确性和较强的实用性。但该方法仍有其限制性:①心尖双平面仍不能显示左室的全貌,在左室形状不规则的患者,该方法计算的左室容量和收缩功能有较大的误差;②经胸探查心尖切面时,超声束常斜切左室,故往往低估左室长轴及容量。因此,在患有心肌梗死等疾病的患者中,二维超声心动图测量左室收缩功能的准确性较低,尚不能满足临床的需要[1,2]。
为了克服二维超声心动图的这些限制性,近年发展了三维超声心动图。在多种左室三维图像重建技术中,多平面经食管三维超声心动图被公认为具有最高的准确性[3-5]。然而该技术存在明显的限制性:①经食管超声检查具有一定的创伤性和并发症;②操作复杂。因此,其临床实际应用受到了较多的制约。而经胸三维超声心动图具有无创、操作简单等优点,经研究证实,测量左室容量和收缩功能的准确性较高,具有较强的临床实用性[6,7]。
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在本研究中,我们在较大系列的患者中应用经胸二维超声心动图、经胸多平面三维超声心动图和心导管左室造影三种技术测量了左室容量和射血分数。与以往二维和三维超声心动图技术相比,本研究所采用的经胸多平面三维超声心动图技术有以下优点:①经胸多平面探头较以往的经胸探头体积小,探头与胸壁接触面小,可置于任意位置进行图像采集;②探头内置的步进马达带动其晶片组旋转扫查心脏结构,不需任何辅助设备;③图像采集简便,无创伤。但该方法亦有其限制性:①经胸多平面探头所发射的超声束穿透力较低,在透声窗较差者,较难获得满意的图像;②三维重建方法仍较复杂。随着超声探头和三维重建软件的改进,这些限制性将被克服,从而可大大增加这一技术的临床实用性。
基于上述结果,我们认为,对于左室容量和收缩功能的评价,经胸二维超声心动图目前尚不能完全满足临床需要;而经胸多平面三维超声心动图具有与单平面左室造影相似的准确性,为定量分析左室容量和收缩功能提供了相对无创和高度可靠的新途径。■
基金项目：国家自然科学基金(69472003)
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参考文献：
[1]Sapin PM,Schroder KM,Gopal AS,et al.Comparison of two- and three-dimensional echocardiography with cineventriculography for measurement of left ventricular volume in patients.J Am Coll Cardiol,1994,24:1254-1259.
[2]Fazzalari NL,Goldblatt E,Adams AP,et al.A composite three-dimensional echocardiographic technique for left ventricular volume estimation in children:comparison with angiography and established echocardiographic method.J Clin Ultrasound,1986,14:663-667.
, 百拇医药
[3]Nanda NC.Multiplane transesophageal echocardiographic imaging and three-dimensional reconstruction.Echocardiography,1992,9:667-672.
[4]Martin RW,Bashein G,Nessly M,et al.Methodology for three-dimensional reconstruction of the left ventricle from transesophageal echocardiograms.Ultrasound Med Biol,1993,19:27-32.
[5]Pandian NG,Nanda NC,Schwartz SL,et al.Three-dimensional and four-dimensional transesophageal echocardiographic imaging of imaging probe.Echocardiography,1992,9:677-680.
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[6]Sawada H.Three-dimensional reconstruction of left ventricle from multiple cross section echocardiograms:value for measuring left ventricular volume.Br Heart J,1983,50:438-444.
[7]King DL,Gopal AS,Ariet JR,et al.Three-dimensional echocardiography:in vitro validation for quantitative measurement of total and infarct surface area.J Am Soc Echocardiogr,1993,6:69-75.
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