實(shí)時三維超聲及二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)對擬診冠心病患者局部室壁運(yùn)動的評價

田 園 王 偉 周長鈺

實(shí)時三維超聲及二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)對擬診冠心病患者局部室壁運(yùn)動的評價

田 園 王 偉 周長鈺△

目的 探討實(shí)時三維超聲（RT-3DE）及二維斑點(diǎn)追蹤成像（2D-STI）技術(shù)檢測擬診冠心病患者局部室壁運(yùn)動功能的臨床應(yīng)用價值。方法選取臨床擬診為冠心病、二維超聲示室壁運(yùn)動正常的住院患者143例，根據(jù)冠脈造影左冠狀動脈主干（LM）和（或）左前降支（LAD）和（或）左回旋支（LCX）病變結(jié)果分為狹窄≥75％組（A組）73例和狹窄＜75％組（B組）70例。應(yīng)用RT-3DE及2D-STI分別檢測并比較2組患者左室節(jié)段射血分?jǐn)?shù)（sEF）和收縮期縱向峰值應(yīng)變（SL），利用ROC曲線比較2種技術(shù)診斷冠心病的曲線下面積。結(jié)果（1）A組病變冠脈所支配室壁的sEF及SL均較B組減小（P＜0.05）；（2）節(jié)段平均sEF與節(jié)段平均SL呈正相關(guān)（r=0.689，P＜0.05）；（3）兩項指標(biāo)均顯示異常的左冠供血各節(jié)段sEF對診斷供血冠脈狹窄≥75％的曲線下面積大于SL（最大曲線下面積分別為0.922和0.874）。結(jié)論RT-3DE及2D-STI均可評估冠心病患者的心肌局部運(yùn)動狀況，進(jìn)而推測冠脈病變程度，但RT-3DE指標(biāo)可能更優(yōu)于2D-STI。

冠心?。粚?shí)時三維超聲；二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)；局部室壁運(yùn)動

冠心?。╟oronary heart disease，CHD）嚴(yán)重威脅著人類的健康和生命。但是目前臨床大部分以胸痛癥狀就診的患者，常無明顯的冠心病的客觀證據(jù)。有研究表明對缺血性心臟病患者通過局部室壁運(yùn)動檢測左室收縮功能障礙的敏感性高于整體心功能的分析[1]。鑒于冠狀動脈造影與冠脈CT尚不能作為疑診冠心病的常規(guī)檢查，且傳統(tǒng)超聲心動圖評價局部室壁運(yùn)動亦存在各種局限性[2-3]，本研究利用實(shí)時三維超聲（real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）及二維斑點(diǎn)追蹤成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）技術(shù)檢測擬診冠心病患者的局部室壁運(yùn)動，探討其推測冠脈病變程度的臨床應(yīng)用價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2012年4月—2013年2月我院心內(nèi)科臨床擬診為冠心病，心電圖大致正常、常規(guī)超聲檢測未見異常、冠狀動脈造影顯示以左冠狀動脈主干（LM）和（或）左前降支（LAD）和（或）左回旋支（LCX）病變的住院患者143例，男83例，女60例，年齡40～81歲，平均（63.83±13.11）歲。以冠脈狹窄程度為標(biāo)準(zhǔn)分為狹窄≥75％（A）組73例及狹窄＜75％（B）組70例。排除先心病、瓣膜病、心律失常、心肌梗死、心力衰竭、心肌病等器質(zhì)性心臟病；排除肝腎功能不全、慢性阻塞性肺疾病、免疫系統(tǒng)疾病、腫瘤等影響心內(nèi)結(jié)構(gòu)及功能的疾??；剔除超聲成像質(zhì)量差者。

1.2 方法

1.2.1 資料收集 記錄入選者年齡、身高、體質(zhì)量、高血壓病史、糖尿病史、煙酒史等一般情況，計算體質(zhì)量指數(shù)（BMI），記錄行心臟超聲檢查時的心率（HR）。

1.2.2 心臟超聲檢查 （1）儀器設(shè)備。Philips iE33型實(shí)時三維心臟超聲診斷儀。X5-1探頭，探頭頻率1.0～5.0 MHz，配有QLAB CMQ及3DQ軟件程序的超聲工作站。（2）圖像采集。受檢者左側(cè)臥位或平臥位，同步記錄胸導(dǎo)聯(lián)心電圖。常規(guī)超聲檢查后于心尖四腔切面得到理想圖像，囑患者屏氣，啟動“Full Volume”顯像模式，采集連續(xù)4個心動周期全容積三維數(shù)據(jù)，存儲于光盤。（3）圖像脫機(jī)分析。進(jìn)入QLAB 3DQ Advanced定量分析軟件程序，于舒張末期和收縮末期，在心尖四腔和兩腔觀上選定相應(yīng)取樣點(diǎn)，軟件自動勾畫出三維心內(nèi)膜輪廓，見圖1A。然后進(jìn)行序列分析，得出整體和17節(jié)段容積-時間曲線（volume-time curve，VTC），見圖1B。將VTCs轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)得到節(jié)段舒張末容積（sEDV）及節(jié)段收縮末容積（sESV），利用公式計算左室節(jié)段射血分?jǐn)?shù)（sEF）= （sEDV-sESV）/sEDV×100％。進(jìn)入QLAB工作站CMQ Ad模式，選擇心尖四腔切面，AP4模式，點(diǎn)擊二尖瓣前后葉瓣環(huán)及心尖處的心內(nèi)膜面3點(diǎn)，三腔切面及二腔切面分別選擇AP3、AP2模式。運(yùn)行程序后軟件自動逐幀追蹤感興趣區(qū)內(nèi)的心肌運(yùn)動，測量各節(jié)段收縮期縱向峰值應(yīng)變（SL）。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。符合正態(tài)分布的計量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，兩組間采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較；計數(shù)資料用率表示，組間比較采用卡方檢驗(yàn)；兩變量之間的相關(guān)性用Pearson相關(guān)分析，對部分變量行ROC曲線分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

Fig.1 Image and results of RT-3DE圖1 實(shí)時三維超聲切面及生成圖像

2 結(jié)果

2.1 基本情況比較 A組年齡、BMI小于B組，2組心率、性別、高血壓病、糖尿病、吸煙、飲酒史等差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。

Tab.1 Comparison of basic data between two groups表1 2組基本情況比較

2.2 常規(guī)超聲心臟結(jié)構(gòu)與功能比較 2組常規(guī)超聲測值右室舒張末內(nèi)徑（RVED）、左房內(nèi)徑（LAD）、左室舒張末內(nèi)徑（LVED）、室間隔厚度（IVS）、左室后壁厚度（LVPW）及二尖瓣舒張期血流E/A、左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表2。

Tab.2 Comparison of conventional ultrasound measurements between two groups表2 2組常規(guī)超聲指標(biāo)比較 （±s）

Tab.2 Comparison of conventional ultrasound measurements between two groups表2 2組常規(guī)超聲指標(biāo)比較 （±s）

均P＞0.05

組別A組B組t n 73 70 RVED (mm) 21.8±2.21 20.7±2.56 0.330 LAD (mm) 33.1±3.76 30.2±2.16 0.530 LVED (mm) 45.86±2.21 42.31±2.21 0.612 IVS (mm) 9.06±2.26 9.45±2.36 0.102組別A組B組t n 73 70 LVPW(mm) 8.99±3.01 8.21±2.85 0.256 E/A 0.71±0.31 0.81±0.32 0.311 LVEF 0.60±0.05 0.62±0.05 1.120

2.3 RT-3DE局部室壁運(yùn)動參數(shù)分析 見表3。A組前壁、前間隔的基底段、中間段、心尖段，側(cè)壁的中間段、心尖段及后間隔的中間段sEF較B組明顯減?。≒＜0.01），2組后壁的基底段、中間段，側(cè)壁的基底段，下壁的基底段、中間段、心尖段及后間隔的基底段差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

2.4 2D-STI節(jié)段SL分析 A組前壁、前間隔和側(cè)壁的基底段、中間段、心尖段，后間隔的中間段SL較B組減?。≒＜0.05），2組后壁的基底段、中間段，下壁的基底段、中間段、心尖段及后間隔的基底段差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表4。

2.5 RT-3DE與2D-STI技術(shù)指標(biāo)相關(guān)性及對冠心病診斷價值比較 （1）2組左室心肌16節(jié)段平均sEF 與16節(jié)段平均SL呈正相關(guān)（r=0.689，P＜0.05）。（2）分別以RT-3DE及2D-STI均檢測出異常的左冠脈支配的左室各節(jié)段sEF及SL為檢驗(yàn)變量，以LM和(或)LAD和(或)LCX狹窄≥75％為狀態(tài)變量進(jìn)行ROC曲線分析，結(jié)果顯示各節(jié)段sEF對診斷相應(yīng)冠脈狹窄≥75％的曲線下面積大于SL，以前間隔心尖段診斷價值最高（曲線下面積分別為0.922及0.874），見圖2。

3 討論

3.1 超聲評價心臟局部功能 冠狀動脈狹窄程度是決定治療方案并影響患者預(yù)后的重要因素。有研究表明，冠狀動脈閉塞數(shù)秒內(nèi)即可引起相應(yīng)供血區(qū)域心肌在超聲顯像上的運(yùn)動異常[4]，該表現(xiàn)早于臨床癥狀的出現(xiàn)和心電圖的改變，這使得室壁運(yùn)動異常成為評價心肌缺血，繼而推測冠脈早期病變的敏感指標(biāo)。冠脈病變所致心臟局部功能損害常發(fā)生于整體功能異常之前，因此心臟局部容積和功能評價對冠心病的早期診療更為重要。常規(guī)超聲檢查如M型超聲、二維超聲、組織多普勒（TDI）等在評價局部室壁運(yùn)動時存在主觀性、角度依賴性及靈敏度低等局限[2-3]，故其評價冠脈病變程度的價值有限。RT-3DE及2D-STI克服了傳統(tǒng)超聲的限制，可客觀、定量檢測局部室壁運(yùn)動，使評估冠脈病變程度成為可能。

Tab.3 Comparison of sEF between two groups表3 2組16節(jié)段sEF比較 （±s）

Tab.3 Comparison of sEF between two groups表3 2組16節(jié)段sEF比較 （±s）

＊＊P＜0.01

組別A組B組t n 前壁 前間隔73 70基底段0.511±0.089 0.612±0.083 6.909＊＊中間段0.503±0.149 0.672±0.049 8.008＊＊心尖段0.484±0.078 0.692±0.064 14.249＊＊基底段0.484±0.081 0.615±0.060 9.339＊＊中間段0.526±0.073 0.678±0.089 9.760＊＊心尖段0.513±0.092 0.693±0.087 9.926＊＊后壁基底段0.637±0.114 0.604±0.085 1.615中間段0.680±0.082 0.668±0.071 0.764組別A組B組t n 側(cè)壁 下壁73 70基底段0.594±0.095 0.614±0.093 1.362中間段0.581±0.078 0.662±0.124 8.988＊＊心尖段0.565±0.072 0.694±0.123 9.012＊＊基底段0.635±0.081 0.605±0.093 0.856中間段0.690±0.087 0.681±0.106 1.310心尖段0.701±0.115 0.714±0.123 0.623后間隔基底段0.606±0.087 0.579±0.088 1.546中間段0.587±0.121 0.700±0.071 5.486＊＊

Tab.4 Comparison of SLbetween two groups表4 2組各節(jié)段SL比較 （％，±s）

Tab.4 Comparison of SLbetween two groups表4 2組各節(jié)段SL比較 （％，±s）

＊P＜0.05，＊＊P＜0.01

組別A組B組t n 前壁 前間隔73 70基底段10.20±1.77 13.88±1.91 9.883＊＊中間段15.55±1.95 19.12±1.59 9.792＊＊心尖段18.44±1.50 23.33±1.75 15.018＊＊基底段12.62±2.09 14.41±2.07 3.889＊中間段16.14±1.86 18.93±1.69 7.730＊＊心尖段18.80±1.38 22.70±1.64 12.830＊＊后壁基底段13.65±7.14 13.79±1.99 0.323中間段18.07±1.98 18.56±2.32 1.118組別A組B組t n 側(cè)壁 下壁73 70基底段14.23±3.44 15.13±2.81 2.006＊中間段17.46±1.70 18.89±2.24 2.132＊心尖段18.72±1.41 22.79±1.59 13.528＊＊基底段13.48±2.25 14.03±1.98 1.284中間段19.08±1.78 18.42±2.31 1.604心尖段20.67±2.10 22.48±1.33 1.715后間隔基底段12.72±2.64 12.91±1.32 0.609中間段17.18±1.21 19.56±1.69 2.309＊

3.2 RT-3DE評價局部室壁運(yùn)動 模型實(shí)驗(yàn)證實(shí)RT-3DE通過計算sEF可定量評估左心局部功能，具有快速、準(zhǔn)確及全自動性[5-6]，與心臟磁共振（Cardiac magnetic resonance，CMR）這一參考技術(shù)相比，在局部心功能方面RT-3DE較2D準(zhǔn)確性更高，重復(fù)性更好[7]。本研究應(yīng)用RT-3DE處理軟件，通過17節(jié)段VTCs，導(dǎo)出左室各節(jié)段容積，并計算出sEF 值[8]。結(jié)果顯示A組狹窄冠脈所供血室壁的sEF明顯下降，表明RT-3DE在靜息狀態(tài)下即能觀察到冠狀動脈局部狹窄≥75％引起的相應(yīng)供血區(qū)域室壁運(yùn)動異常（regional wall motion abnormality,RWMA）,與國內(nèi)外學(xué)者的研究結(jié)果一致[9-10]，這是由于心肌缺血后，細(xì)胞代謝障礙引起相應(yīng)心肌節(jié)段的收縮力下降、容積擴(kuò)大及局部功能下降所致。因而根據(jù)sEF下降的心肌節(jié)段可推測出其供血的冠脈發(fā)生病變，以冠脈狹窄程度達(dá)75％為界，不同程度的冠脈狹窄sEF可有顯著差異。鑒于目前尚無正常心肌節(jié)段的sEF值可供借鑒，確定冠脈有意義的確切sEF值尚待進(jìn)一步研究確定。

3.3 2D-STI評價局部室壁運(yùn)動 2D-STI是在應(yīng)變及應(yīng)變率顯像基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種新技術(shù)，可在連續(xù)幀中追蹤每個斑點(diǎn)并計算出其運(yùn)動軌跡，從而定量顯示組織運(yùn)動速度、應(yīng)變及應(yīng)變率[11]。研究表明，STI能很好地反映局部心肌的收縮功能，尤以縱向應(yīng)變指標(biāo)評價局部心肌運(yùn)動最為敏感，同時應(yīng)變也是預(yù)測心功能改善與否的敏感指標(biāo)[12-14]。本研究發(fā)現(xiàn)冠脈狹窄≥75％組狹窄冠脈支配下部分節(jié)段的SL相對冠脈狹窄＜75％組減小，表明2D-STI技術(shù)能較好定位心肌缺血患者的異常心肌節(jié)段，亦能顯示無明顯室壁運(yùn)動異常心肌缺血患者局部心肌收縮功能降低。

3.4 RT-3DE與2D-STI的比較 本研究利用RT-3DE及2D-STI檢測常規(guī)二維超聲未見明顯室壁運(yùn)動異常擬診冠心病患者局部室壁運(yùn)動情況，兩種技術(shù)指標(biāo)節(jié)段平均sEF與節(jié)段平均SL呈正相關(guān)。ROC曲線分析顯示左冠脈供血的各節(jié)段sEF對診斷冠脈狹窄≥75％的曲線下面積大于SL，提示對于評估冠脈病變程度，RT-3DE的臨床應(yīng)用價值可能更高。

本研究的局限性：（1）僅選取了左主干和（或）前降支和（或）回旋支病變患者作為入選對象，可能會造成以偏概全。（2）由于RT-3DE及2D-STI對圖像質(zhì)量要求較嚴(yán)格，因成像質(zhì)量欠佳或追蹤不完整而剔除33例，完成率為78.8％，可能對結(jié)果有所影響。（3）樣本量較小，可能導(dǎo)致部分統(tǒng)計分析結(jié)果未能得出有意義的結(jié)論。

Fig.2 Comparison of sEF and SL in envaluation of coronary stenosis between two groups圖2 sEF及SL指標(biāo)對冠脈狹窄診斷價值比較

參考文獻(xiàn)

[1]Herbots L,Maes F,D'hooge J,et al.Quantifying myocardial deformation throughout the cardiac cycle:a comparison of ultrasound strain rate,grey-scale M-mode and magnetic resonance imaging[J]. Ultrasound Med Biol,2004,30(5):591-598.doi:10.1016/j.ultrasmedbio.2004.02.003.

[2]Chatzizisis YS,Murthy VL,Solomon SD.Echocardiographic evaluation of coronary artery disease[J].Coron Artery Dis,2013,24(7): 613-623.doi：10.1097/MCA.0000000000000028.

[3]Jenkins C,Bricknell K,Chan J,et al.Comparison of two-and three-dimensional echocardiography with sequential magnetic resonance imaging for evaluating left ventricular volume and ejection fraction over time in patients with healed myocardial infarction[J]. Am JCardiol,2007,99(3):300-306.doi：10.1016/j.amjcard.2006.08.026.

[4]Li ZA,Li JG.Ultrasound imaging in clinical medicine[M].Beijing: People’s Medical Publishing House,2003:185-186.[李治安,李建國.臨床超聲影像學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2003:185-186.]

[5] Jaochim NH,Sugeng L,Corsi C,et al.Volumetric analysis of regional left ventricular function with real-time three-dimensional echocardiography:validation by magnetic resonance and clinical utility testing[J].Heart,2007,93(5):572-578.doi：10.1136/ hrt.2006.096040.

[6]Corsi C,Lang RM,Veronesi F,et al.Volumetric quantification of global and regional left ventricular function from real-time three-dimensional echocardiographic images[J].Circulation,2005,112(8): 1161-1170.doi：10.1161/CIRCULATIONAHA.104.513689.

[7]Macron L,Lim P,Bensaid A,et al.Single-beat versus multibeat real-time 3D echocardiography for assessing left ventricular volumes and ejection fraction:a comparison study with cardiac magnetic resonance[J].Circ Cardiovasc Imaging,2010,3(4):450-455.doi：10.1161/CIRCIMAGING.109.925966.

[8]Muraru D,Badano LP,Piccoli G,et al.Validation of a novel automated border-detection algorithm for rapid and accurate quantitation of left ventricular volumes based on three-dimensional echocardiography[J].Eur J Echocardiogr,2010,11(4):359-368.doi：10.1093/ejechocard/jep217.

[9]Chen XX,Zhang L,Wang K,et al.Real-time three dimensional echocardiography-based evaluation of left ventricular function in children with Kawasaki disease[J].Zhongguo Dang Dai Er Ke Za Zhi, 2014, 16(3): 268- 271. doi： 10.7499/j.issn.1008-8830.2014.03.010.

[10]Heyde B,Bouchez S,Thieren S,et al.Elastic image registration to quantify 3-D regional myocardial deformation from volumetric ultrasound:experimental validation in an animal model[J].Ultrasound Med Biol,2013,39(9):1688-1997.doi：10.1016/j.ultrasmedbio.2013.02.463.

[11]Kim HK,Sohn DW,Lee SE,et al.Assessment of left ventricular rotation and torsion with two-dimensional speckle tracking echocardiography[J]. J Am Soc Echocardiogr,2007,20(1):45-53.doi: 10.1016/j.echo.2006.07.007.

[12]Park SM,Hong SJ,Kim YH,et al.Predicting myocardial functional recovery after acute myocardial infarction:relationship between myocardial strain and coronary flow reserve[J].Korean Circ J,2010, 40(12):639-644.doi：10.4070/kcj.2010.40.12.639.

[13]Ng AC,Sitges M,Pham PN,et al.Incremental value of 2-dimensional speckle tracking strain imaging to wall motion analysis for detection of coronary artery disease in patients undergoing dobutamine stress echocardiography[J].Am Heart J,2009,158(5):836-844.doi：10.1016/j.ahj.2009.09.010.

[14]Petersen JW,Nazir TF,Lee L,et al.Speckle tracking echocardiography-determined measures of global and regional left ventricular function correlate with functional capacity in patients with and without preserved ejection fraction[J].Cardiovasc Ultrasound,2013,11: 20.doi：10.1186/1476-7120-11-20.

（2014-05-04收稿 2014-08-05修回）

（本文編輯 李鵬）

Evaluation of Regional Wall Motion in Patients with Suspected Coronary Artery Disease by Real-Time Three-Dimensional Echocardiography and Two-Dimensional Speckle Tracking Imaging

TIAN Yuan,WANG Wei,ZHOU Changyu△
Department of Cardiology,the Second Hospital of Tianjin Medical University,Tianjin 300211,China△

E-mail：zhouchangyu_tj@126.com

ObjectiveTo evaluate the clinical value of the regional wall motion in patients with suspected coronary artery disease by real-time three-dimensional echocardiography(RT-3DE)and two-dimensional speckle tracking imaging (2D-STI).MethodsA total of 143 hospitaized patients with suspected coronary artery disease and normal wall motion detected by two-dimensional echocardiography(2DE)were enrolled and devided into group A(coronary stenosis≥75％)73 cases and group B(coronary stenosis＜75％)that include 70 cases according to coronary angiography results.Left ventricular segmental ejection fraction(sEF)was measured by RT-3DE and peak systolic longitudial strain(SL)was measured by 2DSTI.ROC curves of the two measurements were generated and compared.Differences in sEF and SLbetween group A and group B were respectively analyzed.Results（1）Both sEF of RT-3DE and SLof 2D-STI in group A were significantly lower than those in group B(P＜0.05);（2）sEF was positively correlated with SL(r=0.689，P＜0.05);（3）Compared with SL,sEF had larger area under ROC curve in some segments of left ventricle where both parameters are abnormal for the diagnosis of the coronary stenosis≥75％(0.922 vs 0.874).ConclusionRegional wall motion of left ventricular can be measured by both RT-3DE and 2D-STI which can be both used to estimate the extend of stenosis of coronary artery.And RT-3DE is superior over 2D-STI.

coronary disease；three-dimensional echocardiography；speckle tracking echocardiography；regional wall motion abnormalities

R445.1，R541.4

A

10.3969/j.issn.0253-9896.2014.12.022

天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院心臟科（郵編300211）△

E-mail：zhouchangyu_tj@126.com