本研究旨在應用基于血流向量成像（VFM）的相對壓成像（RPI）技術探討陣發性房顫（PAF）患者左室內壓差（IVPD）的特點。納入健康志愿者 30 例（對照組）及 PAF 患者 20 例（PAF 組），行常規超聲心動圖和 VFM 檢查。結果顯示：① PAF 組和對照組患者左室內心底-心尖壓差峰值（B-A IVPD）在收縮期與舒張期均呈現收縮期一峰一谷、舒張期雙峰雙谷曲線；② 基底段 IVPD 是 B-A IVPD 的主要組成部分，等容收縮期與收縮早期、收縮早期與收縮晚期、收縮晚期與等容舒張期的 B-A IVPD 均相關（P 均 < 0.05）；③ PAF 患者的等容收縮期、收縮早期、收縮晚期、等容舒張期的 B-A IVPD、基底段 IVPD 均較對照組降低（P 均 < 0.05）。研究表明 PAF 組及對照組的 B-A IVPD 模式相同，但 PAF 患者收縮期 B-A IVPD 與基底段 IVPD 明顯減低。基于 VFM 的 RPI 技術可評價 PAF 患者左室 IVPD，為評估 PAF 患者左室內血流動力學提供了一種可視化的量化方法。
引用本文： 劉梅, 蔡宇燕, 黃鶴, 鐘玥, 王芳. 血流向量成像技術評估陣發性房顫患者左室內壓差的初步價值. 生物醫學工程學雜志, 2021, 38(2): 310-316. doi: 10.7507/1001-5515.202011004 復制
引言
心房顫動（簡稱房顫）是一種常見的心律失常，全球至少有 3 350 萬人受累[1]。據報道，在 20 歲以上的成年人中，房顫約占總人群的 3%，是導致卒中、心力衰竭等心腦血管疾病的常見原因[2]。陣發性房顫（paroxysmal atrial fibrillation，PAF）是房顫的早期階段，起病隱匿，隨著房顫發作持續時間逐漸延長，發作頻率增加，可逐漸進展為持續性房顫[3]。PAF 患者多因卒中就診發現 PAF。SMART 研究發現，每 9 位隱源性卒中患者中約有 1 位在 30 天內診斷新發 PAF[4]。PAF 患者房顫發作時，心房失去有效收縮，心室率快而不規則，左心輸出量下降（約 25%），冠脈血流量降低，左室心肌血氧供需失衡，左室心肌舒縮功能障礙，導致 PAF 患者血流動力學異常。若能及早觀察到 PAF 患者左室流場力學改變，予以干預，有利于改善 PAF 患者預后。
左室內壓差（intraventricular pressure difference，IVPD）是左室腔內不同部位之間的壓力差值，推動血液舒張期自左房充盈左室，收縮期自左室射入主動脈，維持循環。1980 年，Falsetti 等[5]首次在動物實驗中使用高保真壓力傳感器證實左室 IVPD 的存在。左室 IVPD 在評價不同病理生理狀態下左室腔內血流動力學方面具有重要價值。心力衰竭[6]、心肌缺血[7]、肥厚型心肌病[8]、擴張性心肌病及終末期肝病[9]等疾病中均可觀察到左室 IVPD 降低，左室 IVPD 也受到心室收縮不同步的影響[10]。研究發現，左室心尖與流出道之間的收縮早期 IVPD 促進左室排血，運動和正性肌力藥物可使收縮早期 IVPD 增大，β 受體阻滯劑可致收縮早期 IVPD 減小[5, 11]。隨著左室主動舒張，左室流入道和心尖之間負性舒張早期 IVPD 形成抽吸力，促進左室充盈。舒張早期 IVPD 與左室舒張密切相關[12]，并對心肌收縮力、負荷變化和急性心肌缺血敏感[7, 12]。室間隔酒精消融手術亦能增加舒張早期 IVPD，改善左室充盈[8]。在心血管系統中可使用有創的壓力傳感器獲得絕對壓力，評估左室內壓差，但其使用受到限制。盡管彩色多普勒 M 型超聲心動圖[9]和心臟磁共振[13-14]都能無創地評估 IVPD，但前者是沿著超聲掃描線測量左室 IVPD，無法觀察左室 IVPD 的空間分布，后者則時間分辨率低，操作繁瑣。基于斑點追蹤和彩色多普勒技術的血流向量成像技術（vector flow mapping，VFM），通過多普勒頻移信息獲取心腔內血液流場狀態，直接觀察左室內血液流場的變化[15-16]。相對壓成像技術（relative pressure imaging，RPI）是 VFM 的一種類型，應用流體力學方程 Navier-Stokes equations（NSE）在二維 VFM 流場計算左室內相對壓，克服了上述兩種評估方法的缺點，可以顯示左室內相對壓的空間分布情況，使研究者直觀地觀察左室內壓力分布及量化分析左室內 IVPD[17]，操作相對簡便。本研究旨在采用基于 VFM 的 RPI 技術無創地評估 PAF 患者的左室 IVPD，探討 PAF 對左室 IVPD 的影響。
1 資料與方法
1.1 研究對象
PAF 組：按照 2016 年歐洲心臟病協會 PAF 診斷標準[1]——發作后 7 天內自行或者干預終止的房顫，收集 2019 年 1 月至 2019 年 3 月于四川大學華西醫院就診的 PAF 患者 20 例，女性 12 例，男性 8 例，年齡（60.6 ± 10.0）歲。
排除標準：合并高血壓、糖尿病、冠心病、慢性腎臟病、心臟瓣膜病、先天性心臟病、甲狀腺功能亢進癥、檢查前 5 分鐘內及檢查時房顫發作、超聲圖像顯示欠佳或不能配合檢查者。
對照組：選擇同期來我院健康體檢的志愿者 30 例，女性 12 例，男性 18 例，年齡（58.9 ± 7.4）歲，既往無心血管疾病史，常規超聲心動圖及心電圖未見明顯異常。本研究已通過四川大學華西醫院生物醫學倫理委員會批準，所有檢查均取得受檢者知情同意。
1.2 儀器和方法
1.2.1 儀器
采用日本 Hitachi Aloka 公司 Prosound F75 和 Lisendo 880 彩色多普勒超聲診斷儀，UST-52105 相控陣超聲探頭，頻率 1.0～5.0 MHz，內置 5.0 VFM 分析軟件。
1.2.2 一般臨床資料收集
收集 PAF 患者基本信息，包括年齡、身高、體重、收縮壓、舒張壓、心率、用藥史（β 受體阻滯劑、抗凝藥）、PAF 病程。計算體表面積、體重指數和 CHA2DS2-VASc 評分。體表面積（m2）= 0.005 86 × 身高（cm）+ 0.012 6 × 體重（kg）? 0.046 1。體重指數（kg/m2）= 體重（kg）/身高2（m2）。CHA2DS2-VASc 評分標準：充血性心力衰竭/左心功能不全 1 分，高血壓 1 分，年齡 ≥ 75 歲 2 分，糖尿病 1 分，中風/短暫性腦缺血發作/血栓史 2 分，血管病變 1 分，年齡 65～74 歲 1 分，女性 1 分。
1.2.3 圖像采集和常規數據測量
根據 2019 年美國超聲心動圖學會經胸超聲心動圖操作指南[18]進行超聲心動圖檢查。行超聲心動圖前連接心電圖，觀察 5 min，心電圖提示無房顫發作，在竇性心律時采集圖像及數據。受試者取左側臥位，在心尖四腔心切面及兩腔心切面采用 Simpson 雙平面法獲取左室舒張末期容積（end-diastolic volume，EDV）、收縮末期容積（end-systolic volume，ESV）、左室射血分數（left ventricular ejection fraction，LVEF），在心尖四腔心切面及兩腔心切面采用雙平面圓盤疊加法在收縮末期（二尖瓣開放前一幀）測量左房最大容積（left atrial maximal volume，LAV）；以體表面積對 EDV、ESV、LAV 進行標準化，得到左室舒張末期容積指數（EDVi）、左室收縮末期容積指數（ESVi）和左房容積指數（LAVi）。在心尖四腔心切面，采用 PW/TDI 技術，測量同一心動周期二尖瓣口 E 峰速度（E）、A 峰速度（A）、二尖瓣環間隔側 e 峰（間隔 e'）和二尖瓣環側壁 e 峰（側壁 e'），獲得 E/A 比值、E/間隔 e'和 E/側壁 e'，求得 E/e'均值 = （E/間隔 e' + E/側壁 e'）/2。調整為彩色多普勒模式，清晰顯示左室心內膜邊界和心腔內血流信號，保持幀頻不低于 35 幀/秒，囑患者呼氣后屏氣采集連續 3 個心動周期的心尖四腔心、三腔心動態彩色多普勒血流圖像。
1.2.4 圖像分析
選擇心尖三腔心切面動態血流圖像進行收縮期 VFM 分析，根據時間流量曲線、二尖瓣和主動脈瓣開閉將收縮期劃分為三個時相：等容收縮期、收縮早期和收縮晚期，進入 RPI 模式，取樣線置于左室心尖至主動脈瓣環中點，逐幀分析，得到等容收縮期左室內心底-心尖壓差峰值（base to apex IVPD，B-A IVPD）、收縮早期 B-A IVPD 及收縮晚期 B-A IVPD。選取心尖四腔心切面動態血流圖像進行舒張期 VFM 分析，根據時間流量曲線及二尖瓣開閉將舒張期分為三個時相：等容舒張期、舒張早期和舒張晚期，進入 RPI 模式，取樣線置于左室心尖至二尖瓣環中點，逐幀分析，得到等容舒張期 B-A IVPD、舒張早期 B-A IVPD、舒張晚期 B-A IVPD，見圖 1。以心底至心尖的中點為界，將左室分為基底段和心尖段，獲得左室基底段 IVPD、心尖段 IVPD，計算基底段 IVPD 與 B-A IVPD 的比值。所有壓差值均取三個心動周期平均值的絕對值。
圖1
RPI 測量左室內心底-心尖壓差示意圖
a-b. 收縮早期（a）與舒張早期（b）左室腔內彩色血流；c-d. 收縮早期（c）與舒張早期（d）左室腔內 RPI 分布；e. 收縮早期 P1（左室心尖）至 P2（主動脈瓣環中點）RPI 曲線；f. 舒張早期 P3（左室心尖）至 P4（二尖瓣環中點）RPI 曲線；g-h. 收縮早期（g）與舒張早期（h）B-A IVPD 曲線
Figure1. Illustration of B-A IVPD’s measurement by RPIa-b. color flow within left ventricle in early systole (a) and early diastole (b); c-d. RPI distribution within left ventricle in early systole (c) and early diastole (d); e. RPI curve from P1 (apex) to P2 (aortic annulus midpoint) in early systole; f. RPI curve from P3（apex）to P4 (mitral annulus midpoint) in early diastole; g-h. B-A IVPD curve in early systole (g) and early diastole (h)
1.3 統計學方法
使用 IBM SPSS 25.0 統計軟件進行分析。對定量資料進行正態性檢驗，符合正態分布的資料用均數 ± 標準差表示，以獨立樣本 t 檢驗比較兩組間差異；非正態分布資料用中位數（四分位數間距）表示，以 Wilcoxon 秩和檢驗比較兩組間差異。定性資料以百分比表示，以 χ2 檢驗比較兩組間差異。P < 0.05 為差異具有統計學意義。
觀察者內變異：從研究對象中連續選取 20 例（PAF 組和對照組各 10 例）測量 B-A IVPD、基底段 IVPD、心尖段 IVPD，1 月后由同一觀察者再次測量上述指標。
觀察者間變異：由另一觀察者測量同一批研究對象的上述指標。
觀察者內及觀察者間的一致性采用 Bland-Altman 分析。
2 結果
2.1 一般資料及常規超聲心動圖參數比較
本研究納入 PAF 患者 20 例，中位病程 12.0（8.3，24.0）月，中位 CHA2DS2-VASc 評分 1（0，1）分。PAF 患者用藥史情況：1 人（5%）使用抗凝藥物，4 人（20%）使用 β 受體阻滯劑。PAF 組與對照組之間年齡、性別、身高、體重、體表面積、體重指數、心率、收縮壓和舒張壓差異無統計學意義（P 均 > 0.05），見表 1；與對照組相比，PAF 組 ESVi、LAVi 和 E/e'均值升高（P 均 < 0.05）；EDVi、LVEF、E、A、E/A、間隔 e'、側壁 e'在兩組間差異無統計學意義（P 均 > 0.05），見表 2。
表1
一般資料
Table1.
Baseline characteristics
表2
常規超聲測量結果比較（
）
Table2.
Echocardiographic characteristics（
）
2.2 左室內壓差特點
PAF 組及對照組呈現相同的 B-A IVPD 流場模式：收縮期一峰一谷曲線，舒張期雙峰雙谷曲線（圖 1g-h）。等容收縮期左室流出道（心底）RPI 低于心尖 RPI，B-A IVPD 呈負向單向曲線，于主動脈瓣開放前達到峰值；隨著主動脈瓣開放，進入收縮早期，左室流出道（心底）RPI 低于心尖 RPI，驅動左室內血液快速進入主動脈（快速射血期），形成收縮早期負向 B-A IVPD 波；主動脈壓逐漸升高，收縮晚期左室流出道（心底）RPI 高于心尖 RPI，左室內血液由于慣性作用緩慢向主動脈流動（緩慢射血期），直至主動脈瓣關閉，形成收縮晚期正向 B-A IVPD 波。
等容舒張期左室流入道（心底）RPI 高于心尖 RPI，B-A IVPD 為正向單向曲線，于二尖瓣開放前達到峰值；二尖瓣開放，進入舒張早期，左室流入道（心底）RPI 較心尖 RPI 高，左房內血液快速進入左室（快速充盈期），形成正向 B-A IVPD 波；隨著左室內壓力增加，左室流入道（心底）RPI 低于心尖 RPI 時，進入舒張早期緩慢充盈期，此時左房內血液由于慣性作用繼續進入左室，形成舒張早期負向 B-A IVPD 波；舒張晚期左房收縮（心房收縮期），左室流入道（心底）RPI 較心尖 RPI 高，左房內血液繼續流入左室，形成舒張晚期正向 B-A IVPD 波；隨著心尖 RPI 增加，左室流入道（心底）RPI 低于心尖 RPI，直至二尖瓣關閉，形成舒張晚期負向 B-A IVPD 波。
2.3 PAF 組和對照組 IVPD 比較
PAF 組與對照組左室內相對壓分布如圖 2 所示。在等容收縮期、收縮早期、收縮晚期及等容舒張期，PAF 患者 B-A IVPD 和基底段 IVPD 均較對照組降低（P 均 < 0.05），收縮早期基底段 IVPD/B-A IVPD 比值（0.86 vs. 0.73，P = 0.008）和收縮晚期基底段 IVPD/B-A IVPD 比值（0.85 vs. 0.76，P = 0.028）較對照組降低。在舒張早期，PAF 患者 B-A IVPD、基底段 IVPD 及基底段 IVPD/B-A IVPD 比值較對照組有降低趨勢，差異無統計學意義（P 均 > 0.05），詳見表 3 與表 4。
圖2
PAF 患者及對照者左室內相對壓分布模式
上排為一位 47 歲健康對照者的左室內相對壓分布；下排為一位 49 歲 PAF 患者的左室內相對壓分布
Figure2. The relative pressure profile in left ventricleupper-column showed the relative pressure distribution in a 47-year-old control; lower-column showed the relative pressure distribution in a 49-year-old patient with PAF
表3
PAF 組和對照組間收縮期 IVPD 比較（mm Hg）
Table3.
Systolic IVPD between PAF and controls（mm Hg）
表4
PAF 組和對照組間舒張期 IVPD 比較（mm Hg）
Table4.
Diastolic IVPD between PAF and controls（mm Hg）
等容收縮期 B-A IVPD 與收縮早期 B-A IVPD（r = 0.343）、收縮早期 B-A IVPD 和收縮晚期 B-A IVPD（r = 0.430）、收縮晚期 B-A IVPD 和等容舒張期 B-A IVPD（r = 0.485）均相關（P 均 < 0.05），見圖 3。
圖3
各期 B-A IVPD 與基底段 IVPD 的相關系數熱力圖
*表示
*
2.4 重復性檢驗
采用 Bland-Altman 分析 RPI 評估左室內壓差的一致性，結果顯示 B-A IVPD、基底段 IVPD、心尖段 IVPD 觀察者內的平均偏差值分別為 0 mm Hg（95%CI：? 0.29～0.28 mm Hg）、0 mm Hg（95%CI：? 0.24～0.24 mm Hg）、0.01 mm Hg（95%CI：? 0.13～0.16 mm Hg）；B-A IVPD、基底段 IVPD、心尖段 IVPD 觀察者間的平均偏差值分別為 ? 0.03 mm Hg（95%CI：? 0.31～0.26 mm Hg）、? 0.02 mm Hg（95%CI：? 0.30～0.26 mm Hg）、? 0.02 mm Hg（95%CI：? 0.25～0.21 mm Hg）。
3 討論
VFM 技術能可視化地觀察和量化評價心血管系統流體力學。RPI 技術是將描述黏性不可壓縮流體能量守恒的 NSE 運動方程應用于 VFM 流場，建立可視化相對壓力模型，可無創性獲取 IVPD，體外和在體研究均證實 RPI 技術測量的 IVPD 與經導管測量的 IVPD 相關性很好[17]。
本研究采用基于 VFM 的 RPI 技術評估左室內 IVPD。在正常對照組，等容收縮期和收縮早期 IVPD 由左室心尖指向心底，收縮晚期 IVPD 由心底指向心尖，呈現收縮期一峰一谷曲線；等容舒張期、快速充盈期及心房收縮期 IVPD 由心底指向心尖，緩慢充盈期和心房收縮期后的 IVPD 由心尖指向心底，形成舒張期雙峰雙谷曲線，這與 Thompson 等[19]在正常健康志愿者中使用磁共振成像評估的 IVPD 模式一致，Londono-Hoyos 等[20]也用磁共振成像觀察到同樣的左室 IVPD 模式。而基于 VFM 的 RPI 技術觀察到的左室 IVPD 模式，尚未見文獻報道。
結果顯示，基底段 IVPD 是 B-A IVPD 的主要成分，占 70% 以上。對應地，圖 2 中觀察到左室基底段的 RPI 分布顏色差異較心尖段明顯。這與 Eriksson 等[21]使用磁共振技術評估健康人的相對壓力分布結果相符。正常左室腔內血流運動模式是層流和渦流，當血流通過瓣膜口，可于二尖瓣下方和主動脈瓣上方形成渦流，血流速度離散度增加[22]，基底段能量損失較心尖段大，可能影響左室內 RPI 分布，致基底段 IVPD 較心尖段 IVPD 大，而本研究中 PAF 組 B-A IVPD 降低，以基底段 IVPD 減低較為明顯。此外，等容收縮期 IVPD 與收縮早期 IVPD、收縮早期 IVPD 與收縮晚期 IVPD、收縮晚期 IVPD 與等容舒張期 IVPD 有一定的相關性，提示心臟收縮期 IVPD 與舒張期 IVPD 之間的相互影響。
PAF 可致心室率快而絕對不規則，左室充盈時間縮短，冠脈舒張期血流減少[23-24]，左室心內膜下心肌位于冠脈血流的遠端，所受應力最大，最易發生微血管功能障礙、心肌纖維化[25]等改變，致左室舒縮功能障礙，左室流場力學可能發生改變。本研究中 PAF 患者 IVPD 流場模式與對照組無異，但等容收縮期、收縮早期、收縮晚期及等容舒張期 B-A IVPD 和基底段 IVPD 較對照組降低。其中，收縮早期及收縮晚期基底段 IVPD 降低較為顯著，基底段 IVPD/B-A IVPD 分別從 86% 和 85% 降至 73% 和 76%。PAF 患者舒張早期 B-A IVPD、基底段 IVPD 及基底段 IVPD/B-A IVPD 比值有降低趨勢。上述結果提示 PAF 患者左室內 IVPD 流場力學已經發生改變，以收縮期的 IVPD 降低較為明顯。而 PAF 患者 LVEF 較對照組無明顯變化，表明 PAF 患者左室 IVPD 流場力學改變可能早于傳統 LVEF。既往研究證實，在動物實驗[26]、非冠狀動脈疾病相關的胸痛患者（LVEF 正常）、擴張性心肌病及終末期肝病[9]中，相對于 LVEF，左室收縮期 IVPD 不依賴前負荷，左室 IVPD 對于容量變化相對不敏感，可作為評價心功能的指標。
本研究的局限性：① 本研究為橫斷面研究，樣本量較小，未能對病程、用藥史進一步細分，需擴大樣本量進一步探索基于 VFM 的 RPI 技術在評估 PAF 患者 IVPD 中的價值及分層研究；② VFM 分析時需手動調節心內膜邊界，存在一定人為誤差；③ 基于 VFM 的 RPI 技術是基于二維流場評估三維相對壓，與真實三維空間相對壓分布尚有差異，但隨著超聲心動圖新技術的不斷發展，有望克服這一缺陷；④ 測量左室 IVPD 的金標準是心導管檢查，而經導管檢查是有創檢查，故本研究中未作心導管評估 IVPD。
4 結論
陣發性房顫患者左室內流場力學變化早于 LVEF，其 IVPD 模式雖與正常人無異，但收縮期基底段 IVPD 下降較為明顯。基于 VFM 的 RPI 技術為陣發性房顫患者的研究提供了一種新的方法和思路。
利益沖突聲明：本文全體作者均聲明不存在利益沖突。
引言
心房顫動（簡稱房顫）是一種常見的心律失常，全球至少有 3 350 萬人受累[1]。據報道，在 20 歲以上的成年人中，房顫約占總人群的 3%，是導致卒中、心力衰竭等心腦血管疾病的常見原因[2]。陣發性房顫（paroxysmal atrial fibrillation，PAF）是房顫的早期階段，起病隱匿，隨著房顫發作持續時間逐漸延長，發作頻率增加，可逐漸進展為持續性房顫[3]。PAF 患者多因卒中就診發現 PAF。SMART 研究發現，每 9 位隱源性卒中患者中約有 1 位在 30 天內診斷新發 PAF[4]。PAF 患者房顫發作時，心房失去有效收縮，心室率快而不規則，左心輸出量下降（約 25%），冠脈血流量降低，左室心肌血氧供需失衡，左室心肌舒縮功能障礙，導致 PAF 患者血流動力學異常。若能及早觀察到 PAF 患者左室流場力學改變，予以干預，有利于改善 PAF 患者預后。
左室內壓差（intraventricular pressure difference，IVPD）是左室腔內不同部位之間的壓力差值，推動血液舒張期自左房充盈左室，收縮期自左室射入主動脈，維持循環。1980 年，Falsetti 等[5]首次在動物實驗中使用高保真壓力傳感器證實左室 IVPD 的存在。左室 IVPD 在評價不同病理生理狀態下左室腔內血流動力學方面具有重要價值。心力衰竭[6]、心肌缺血[7]、肥厚型心肌病[8]、擴張性心肌病及終末期肝病[9]等疾病中均可觀察到左室 IVPD 降低，左室 IVPD 也受到心室收縮不同步的影響[10]。研究發現，左室心尖與流出道之間的收縮早期 IVPD 促進左室排血，運動和正性肌力藥物可使收縮早期 IVPD 增大，β 受體阻滯劑可致收縮早期 IVPD 減小[5, 11]。隨著左室主動舒張，左室流入道和心尖之間負性舒張早期 IVPD 形成抽吸力，促進左室充盈。舒張早期 IVPD 與左室舒張密切相關[12]，并對心肌收縮力、負荷變化和急性心肌缺血敏感[7, 12]。室間隔酒精消融手術亦能增加舒張早期 IVPD，改善左室充盈[8]。在心血管系統中可使用有創的壓力傳感器獲得絕對壓力，評估左室內壓差，但其使用受到限制。盡管彩色多普勒 M 型超聲心動圖[9]和心臟磁共振[13-14]都能無創地評估 IVPD，但前者是沿著超聲掃描線測量左室 IVPD，無法觀察左室 IVPD 的空間分布，后者則時間分辨率低，操作繁瑣。基于斑點追蹤和彩色多普勒技術的血流向量成像技術（vector flow mapping，VFM），通過多普勒頻移信息獲取心腔內血液流場狀態，直接觀察左室內血液流場的變化[15-16]。相對壓成像技術（relative pressure imaging，RPI）是 VFM 的一種類型，應用流體力學方程 Navier-Stokes equations（NSE）在二維 VFM 流場計算左室內相對壓，克服了上述兩種評估方法的缺點，可以顯示左室內相對壓的空間分布情況，使研究者直觀地觀察左室內壓力分布及量化分析左室內 IVPD[17]，操作相對簡便。本研究旨在采用基于 VFM 的 RPI 技術無創地評估 PAF 患者的左室 IVPD，探討 PAF 對左室 IVPD 的影響。
1 資料與方法
1.1 研究對象
PAF 組：按照 2016 年歐洲心臟病協會 PAF 診斷標準[1]——發作后 7 天內自行或者干預終止的房顫，收集 2019 年 1 月至 2019 年 3 月于四川大學華西醫院就診的 PAF 患者 20 例，女性 12 例，男性 8 例，年齡（60.6 ± 10.0）歲。
排除標準：合并高血壓、糖尿病、冠心病、慢性腎臟病、心臟瓣膜病、先天性心臟病、甲狀腺功能亢進癥、檢查前 5 分鐘內及檢查時房顫發作、超聲圖像顯示欠佳或不能配合檢查者。
對照組：選擇同期來我院健康體檢的志愿者 30 例，女性 12 例，男性 18 例，年齡（58.9 ± 7.4）歲，既往無心血管疾病史，常規超聲心動圖及心電圖未見明顯異常。本研究已通過四川大學華西醫院生物醫學倫理委員會批準，所有檢查均取得受檢者知情同意。
1.2 儀器和方法
1.2.1 儀器
采用日本 Hitachi Aloka 公司 Prosound F75 和 Lisendo 880 彩色多普勒超聲診斷儀，UST-52105 相控陣超聲探頭，頻率 1.0～5.0 MHz，內置 5.0 VFM 分析軟件。
1.2.2 一般臨床資料收集
收集 PAF 患者基本信息，包括年齡、身高、體重、收縮壓、舒張壓、心率、用藥史（β 受體阻滯劑、抗凝藥）、PAF 病程。計算體表面積、體重指數和 CHA2DS2-VASc 評分。體表面積（m2）= 0.005 86 × 身高（cm）+ 0.012 6 × 體重（kg）? 0.046 1。體重指數（kg/m2）= 體重（kg）/身高2（m2）。CHA2DS2-VASc 評分標準：充血性心力衰竭/左心功能不全 1 分，高血壓 1 分，年齡 ≥ 75 歲 2 分，糖尿病 1 分，中風/短暫性腦缺血發作/血栓史 2 分，血管病變 1 分，年齡 65～74 歲 1 分，女性 1 分。
1.2.3 圖像采集和常規數據測量
根據 2019 年美國超聲心動圖學會經胸超聲心動圖操作指南[18]進行超聲心動圖檢查。行超聲心動圖前連接心電圖，觀察 5 min，心電圖提示無房顫發作，在竇性心律時采集圖像及數據。受試者取左側臥位，在心尖四腔心切面及兩腔心切面采用 Simpson 雙平面法獲取左室舒張末期容積（end-diastolic volume，EDV）、收縮末期容積（end-systolic volume，ESV）、左室射血分數（left ventricular ejection fraction，LVEF），在心尖四腔心切面及兩腔心切面采用雙平面圓盤疊加法在收縮末期（二尖瓣開放前一幀）測量左房最大容積（left atrial maximal volume，LAV）；以體表面積對 EDV、ESV、LAV 進行標準化，得到左室舒張末期容積指數（EDVi）、左室收縮末期容積指數（ESVi）和左房容積指數（LAVi）。在心尖四腔心切面，采用 PW/TDI 技術，測量同一心動周期二尖瓣口 E 峰速度（E）、A 峰速度（A）、二尖瓣環間隔側 e 峰（間隔 e'）和二尖瓣環側壁 e 峰（側壁 e'），獲得 E/A 比值、E/間隔 e'和 E/側壁 e'，求得 E/e'均值 = （E/間隔 e' + E/側壁 e'）/2。調整為彩色多普勒模式，清晰顯示左室心內膜邊界和心腔內血流信號，保持幀頻不低于 35 幀/秒，囑患者呼氣后屏氣采集連續 3 個心動周期的心尖四腔心、三腔心動態彩色多普勒血流圖像。
1.2.4 圖像分析
選擇心尖三腔心切面動態血流圖像進行收縮期 VFM 分析，根據時間流量曲線、二尖瓣和主動脈瓣開閉將收縮期劃分為三個時相：等容收縮期、收縮早期和收縮晚期，進入 RPI 模式，取樣線置于左室心尖至主動脈瓣環中點，逐幀分析，得到等容收縮期左室內心底-心尖壓差峰值（base to apex IVPD，B-A IVPD）、收縮早期 B-A IVPD 及收縮晚期 B-A IVPD。選取心尖四腔心切面動態血流圖像進行舒張期 VFM 分析，根據時間流量曲線及二尖瓣開閉將舒張期分為三個時相：等容舒張期、舒張早期和舒張晚期，進入 RPI 模式，取樣線置于左室心尖至二尖瓣環中點，逐幀分析，得到等容舒張期 B-A IVPD、舒張早期 B-A IVPD、舒張晚期 B-A IVPD，見圖 1。以心底至心尖的中點為界，將左室分為基底段和心尖段，獲得左室基底段 IVPD、心尖段 IVPD，計算基底段 IVPD 與 B-A IVPD 的比值。所有壓差值均取三個心動周期平均值的絕對值。
圖1
RPI 測量左室內心底-心尖壓差示意圖
a-b. 收縮早期（a）與舒張早期（b）左室腔內彩色血流；c-d. 收縮早期（c）與舒張早期（d）左室腔內 RPI 分布；e. 收縮早期 P1（左室心尖）至 P2（主動脈瓣環中點）RPI 曲線；f. 舒張早期 P3（左室心尖）至 P4（二尖瓣環中點）RPI 曲線；g-h. 收縮早期（g）與舒張早期（h）B-A IVPD 曲線
Figure1. Illustration of B-A IVPD’s measurement by RPIa-b. color flow within left ventricle in early systole (a) and early diastole (b); c-d. RPI distribution within left ventricle in early systole (c) and early diastole (d); e. RPI curve from P1 (apex) to P2 (aortic annulus midpoint) in early systole; f. RPI curve from P3（apex）to P4 (mitral annulus midpoint) in early diastole; g-h. B-A IVPD curve in early systole (g) and early diastole (h)
1.3 統計學方法
使用 IBM SPSS 25.0 統計軟件進行分析。對定量資料進行正態性檢驗，符合正態分布的資料用均數 ± 標準差表示，以獨立樣本 t 檢驗比較兩組間差異；非正態分布資料用中位數（四分位數間距）表示，以 Wilcoxon 秩和檢驗比較兩組間差異。定性資料以百分比表示，以 χ2 檢驗比較兩組間差異。P < 0.05 為差異具有統計學意義。
觀察者內變異：從研究對象中連續選取 20 例（PAF 組和對照組各 10 例）測量 B-A IVPD、基底段 IVPD、心尖段 IVPD，1 月后由同一觀察者再次測量上述指標。
觀察者間變異：由另一觀察者測量同一批研究對象的上述指標。
觀察者內及觀察者間的一致性采用 Bland-Altman 分析。
2 結果
2.1 一般資料及常規超聲心動圖參數比較
本研究納入 PAF 患者 20 例，中位病程 12.0（8.3，24.0）月，中位 CHA2DS2-VASc 評分 1（0，1）分。PAF 患者用藥史情況：1 人（5%）使用抗凝藥物，4 人（20%）使用 β 受體阻滯劑。PAF 組與對照組之間年齡、性別、身高、體重、體表面積、體重指數、心率、收縮壓和舒張壓差異無統計學意義（P 均 > 0.05），見表 1；與對照組相比，PAF 組 ESVi、LAVi 和 E/e'均值升高（P 均 < 0.05）；EDVi、LVEF、E、A、E/A、間隔 e'、側壁 e'在兩組間差異無統計學意義（P 均 > 0.05），見表 2。
表1
一般資料
Table1.
Baseline characteristics
表2
常規超聲測量結果比較（）
Table2.
Echocardiographic characteristics（）
2.2 左室內壓差特點
PAF 組及對照組呈現相同的 B-A IVPD 流場模式：收縮期一峰一谷曲線，舒張期雙峰雙谷曲線（圖 1g-h）。等容收縮期左室流出道（心底）RPI 低于心尖 RPI，B-A IVPD 呈負向單向曲線，于主動脈瓣開放前達到峰值；隨著主動脈瓣開放，進入收縮早期，左室流出道（心底）RPI 低于心尖 RPI，驅動左室內血液快速進入主動脈（快速射血期），形成收縮早期負向 B-A IVPD 波；主動脈壓逐漸升高，收縮晚期左室流出道（心底）RPI 高于心尖 RPI，左室內血液由于慣性作用緩慢向主動脈流動（緩慢射血期），直至主動脈瓣關閉，形成收縮晚期正向 B-A IVPD 波。
等容舒張期左室流入道（心底）RPI 高于心尖 RPI，B-A IVPD 為正向單向曲線，于二尖瓣開放前達到峰值；二尖瓣開放，進入舒張早期，左室流入道（心底）RPI 較心尖 RPI 高，左房內血液快速進入左室（快速充盈期），形成正向 B-A IVPD 波；隨著左室內壓力增加，左室流入道（心底）RPI 低于心尖 RPI 時，進入舒張早期緩慢充盈期，此時左房內血液由于慣性作用繼續進入左室，形成舒張早期負向 B-A IVPD 波；舒張晚期左房收縮（心房收縮期），左室流入道（心底）RPI 較心尖 RPI 高，左房內血液繼續流入左室，形成舒張晚期正向 B-A IVPD 波；隨著心尖 RPI 增加，左室流入道（心底）RPI 低于心尖 RPI，直至二尖瓣關閉，形成舒張晚期負向 B-A IVPD 波。
2.3 PAF 組和對照組 IVPD 比較
PAF 組與對照組左室內相對壓分布如圖 2 所示。在等容收縮期、收縮早期、收縮晚期及等容舒張期，PAF 患者 B-A IVPD 和基底段 IVPD 均較對照組降低（P 均 < 0.05），收縮早期基底段 IVPD/B-A IVPD 比值（0.86 vs. 0.73，P = 0.008）和收縮晚期基底段 IVPD/B-A IVPD 比值（0.85 vs. 0.76，P = 0.028）較對照組降低。在舒張早期，PAF 患者 B-A IVPD、基底段 IVPD 及基底段 IVPD/B-A IVPD 比值較對照組有降低趨勢，差異無統計學意義（P 均 > 0.05），詳見表 3 與表 4。
圖2
PAF 患者及對照者左室內相對壓分布模式
上排為一位 47 歲健康對照者的左室內相對壓分布；下排為一位 49 歲 PAF 患者的左室內相對壓分布
Figure2. The relative pressure profile in left ventricleupper-column showed the relative pressure distribution in a 47-year-old control; lower-column showed the relative pressure distribution in a 49-year-old patient with PAF
表3
PAF 組和對照組間收縮期 IVPD 比較（mm Hg）
Table3.
Systolic IVPD between PAF and controls（mm Hg）
表4
PAF 組和對照組間舒張期 IVPD 比較（mm Hg）
Table4.
Diastolic IVPD between PAF and controls（mm Hg）
等容收縮期 B-A IVPD 與收縮早期 B-A IVPD（r = 0.343）、收縮早期 B-A IVPD 和收縮晚期 B-A IVPD（r = 0.430）、收縮晚期 B-A IVPD 和等容舒張期 B-A IVPD（r = 0.485）均相關（P 均 < 0.05），見圖 3。
圖3
各期 B-A IVPD 與基底段 IVPD 的相關系數熱力圖
*表示
*
2.4 重復性檢驗
采用 Bland-Altman 分析 RPI 評估左室內壓差的一致性，結果顯示 B-A IVPD、基底段 IVPD、心尖段 IVPD 觀察者內的平均偏差值分別為 0 mm Hg（95%CI：? 0.29～0.28 mm Hg）、0 mm Hg（95%CI：? 0.24～0.24 mm Hg）、0.01 mm Hg（95%CI：? 0.13～0.16 mm Hg）；B-A IVPD、基底段 IVPD、心尖段 IVPD 觀察者間的平均偏差值分別為 ? 0.03 mm Hg（95%CI：? 0.31～0.26 mm Hg）、? 0.02 mm Hg（95%CI：? 0.30～0.26 mm Hg）、? 0.02 mm Hg（95%CI：? 0.25～0.21 mm Hg）。
3 討論
VFM 技術能可視化地觀察和量化評價心血管系統流體力學。RPI 技術是將描述黏性不可壓縮流體能量守恒的 NSE 運動方程應用于 VFM 流場，建立可視化相對壓力模型，可無創性獲取 IVPD，體外和在體研究均證實 RPI 技術測量的 IVPD 與經導管測量的 IVPD 相關性很好[17]。
本研究采用基于 VFM 的 RPI 技術評估左室內 IVPD。在正常對照組，等容收縮期和收縮早期 IVPD 由左室心尖指向心底，收縮晚期 IVPD 由心底指向心尖，呈現收縮期一峰一谷曲線；等容舒張期、快速充盈期及心房收縮期 IVPD 由心底指向心尖，緩慢充盈期和心房收縮期后的 IVPD 由心尖指向心底，形成舒張期雙峰雙谷曲線，這與 Thompson 等[19]在正常健康志愿者中使用磁共振成像評估的 IVPD 模式一致，Londono-Hoyos 等[20]也用磁共振成像觀察到同樣的左室 IVPD 模式。而基于 VFM 的 RPI 技術觀察到的左室 IVPD 模式，尚未見文獻報道。
結果顯示，基底段 IVPD 是 B-A IVPD 的主要成分，占 70% 以上。對應地，圖 2 中觀察到左室基底段的 RPI 分布顏色差異較心尖段明顯。這與 Eriksson 等[21]使用磁共振技術評估健康人的相對壓力分布結果相符。正常左室腔內血流運動模式是層流和渦流，當血流通過瓣膜口，可于二尖瓣下方和主動脈瓣上方形成渦流，血流速度離散度增加[22]，基底段能量損失較心尖段大，可能影響左室內 RPI 分布，致基底段 IVPD 較心尖段 IVPD 大，而本研究中 PAF 組 B-A IVPD 降低，以基底段 IVPD 減低較為明顯。此外，等容收縮期 IVPD 與收縮早期 IVPD、收縮早期 IVPD 與收縮晚期 IVPD、收縮晚期 IVPD 與等容舒張期 IVPD 有一定的相關性，提示心臟收縮期 IVPD 與舒張期 IVPD 之間的相互影響。
PAF 可致心室率快而絕對不規則，左室充盈時間縮短，冠脈舒張期血流減少[23-24]，左室心內膜下心肌位于冠脈血流的遠端，所受應力最大，最易發生微血管功能障礙、心肌纖維化[25]等改變，致左室舒縮功能障礙，左室流場力學可能發生改變。本研究中 PAF 患者 IVPD 流場模式與對照組無異，但等容收縮期、收縮早期、收縮晚期及等容舒張期 B-A IVPD 和基底段 IVPD 較對照組降低。其中，收縮早期及收縮晚期基底段 IVPD 降低較為顯著，基底段 IVPD/B-A IVPD 分別從 86% 和 85% 降至 73% 和 76%。PAF 患者舒張早期 B-A IVPD、基底段 IVPD 及基底段 IVPD/B-A IVPD 比值有降低趨勢。上述結果提示 PAF 患者左室內 IVPD 流場力學已經發生改變，以收縮期的 IVPD 降低較為明顯。而 PAF 患者 LVEF 較對照組無明顯變化，表明 PAF 患者左室 IVPD 流場力學改變可能早于傳統 LVEF。既往研究證實，在動物實驗[26]、非冠狀動脈疾病相關的胸痛患者（LVEF 正常）、擴張性心肌病及終末期肝病[9]中，相對于 LVEF，左室收縮期 IVPD 不依賴前負荷，左室 IVPD 對于容量變化相對不敏感，可作為評價心功能的指標。
本研究的局限性：① 本研究為橫斷面研究，樣本量較小，未能對病程、用藥史進一步細分，需擴大樣本量進一步探索基于 VFM 的 RPI 技術在評估 PAF 患者 IVPD 中的價值及分層研究；② VFM 分析時需手動調節心內膜邊界，存在一定人為誤差；③ 基于 VFM 的 RPI 技術是基于二維流場評估三維相對壓，與真實三維空間相對壓分布尚有差異，但隨著超聲心動圖新技術的不斷發展，有望克服這一缺陷；④ 測量左室 IVPD 的金標準是心導管檢查，而經導管檢查是有創檢查，故本研究中未作心導管評估 IVPD。
4 結論
陣發性房顫患者左室內流場力學變化早于 LVEF，其 IVPD 模式雖與正常人無異，但收縮期基底段 IVPD 下降較為明顯。基于 VFM 的 RPI 技術為陣發性房顫患者的研究提供了一種新的方法和思路。
利益沖突聲明：本文全體作者均聲明不存在利益沖突。
