實時三維斑點追蹤成像評估左心室整體收縮功能與冠狀動脈狹窄的關系

林書佳 胡元平 管麗潔

實時三維斑點追蹤成像評估左心室整體收縮功能與冠狀動脈狹窄的關系

林書佳 胡元平 管麗潔

目的探究實時三維斑點追蹤成像（RT3D-STI）評估左心室整體收縮功能與冠狀動脈狹窄的關系。方法冠狀動脈造影（CAG）異常但常規(guī)超聲心動圖檢查無節(jié)段性室壁運動異常的冠心病患者66例，根據CAG結果，分為A組:冠狀動脈輕中度狹窄（冠狀動脈狹窄均＜70%）33例；B組：冠狀動脈重度狹窄（至少有一支冠狀動脈狹窄≥70%）33例，無冠狀動脈病變者30例為對照組，均行RT3D-STI檢查。測定左心室收縮末容積（LVESV）、舒張末容積（LVEDV）、左心室射血分數（LVEF）及左心室整體縱向應變（GLS）、整體圓周應變（GCS）、整體徑向應變（GRS）、整體面積應變（GAS），作組間比較，計算診斷冠狀動脈嚴重狹窄的ROC曲線下面積。結果B組GLS、GCS、GRS、GAS較對照組及A組降低（均P＜0.05），A組GLS、GAS較對照組降低（均P＜0.05）；ROC曲線顯示GAS診斷冠狀動脈重度狹窄的敏感度及特異度較其他參數高；GAS與LVEF相關性較高（r＝-0.691，P＜0.05）。結論RT3D-STI能發(fā)現(xiàn)二維超聲動圖上難以發(fā)現(xiàn)的左心室收縮活動異常，GAS與冠狀動脈狹窄程度相關。

實時三維斑點追蹤；冠狀動脈造影；冠狀動脈狹窄

冠心病的發(fā)病率呈逐年上升趨勢，發(fā)病年齡越來越趨于年輕化，現(xiàn)已成為心血管內科住院的首要病因。臨床上存在大量以胸悶、胸痛等非特異性癥狀就診的冠心病患者，需行相關輔助檢查后方能評估該類患者的左心室收縮功能。超聲心動圖是評估心肌缺血致左心室收縮功能異常的重要無創(chuàng)影像學檢查。本文旨在研究實時三維斑點追蹤成像技術（RT3D-STI）評估冠狀動脈狹窄程度不同的冠心病患者的左心室整體收縮功能情況，探討其臨床應用價值。

1 資料和方法

1.1 一般資料選擇2013年4月至2014年3月在溫州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院經常規(guī)超聲心動圖檢查提示無節(jié)段性室壁運動異常（RWMA），但高度疑診為冠心病的患者119例，行冠狀動脈造影（CAG）發(fā)現(xiàn)存在冠狀動脈狹窄患者66例，其中男性51例，女性15例，年齡36~72（53.5±10.9）歲。根據RT3D-STI檢查結果，分為A組：冠狀動脈輕中度狹窄（冠狀動脈狹窄均＜70%）33例，男性25例，女性8例，年齡38~71（52.9±10.3）歲；單支病變20例，雙支病變10例，三支病變3例。B組：冠狀動脈重度狹窄（至少有一支冠狀動脈狹窄≥70%）33例，男性26例，女性7例，年齡36~72（54.0±12.3）歲；單支病變18例，雙支病變12例，三支病變3例。入選標準：左心室射血分數（LVEF）≥55%，左心室心內膜邊緣能夠較清晰顯示。排除標準：有心臟瓣膜疾病，安裝起搏器，先天性心臟病，曾行冠狀動脈支架植入術，存在中、重度瓣膜反流，合并心房顫動等嚴重心律失常，常規(guī)二維超聲心動圖示RWMA及室壁瘤形成的冠心病患者。選擇同期在我院經CAG證實冠狀動脈無阻塞性病變及狹窄者30例為對照組，其中男性24例，女性6例，年齡37~70（51.0±9.1）歲，詳細詢問病史、家族史，經常規(guī)超聲心動圖檢查等排除器質性心臟病。3組性別、年齡差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05）。

1.2 方法

1.2.1 RT3D-STI檢查采用美國GE公司Vivid E9彩色多普勒超聲診斷儀（4V-D全容積，心臟探頭頻率1.7~3.3MHz）行RT3D-STI檢查，配有E-choPAC分析軟件。患者取左側臥位，同步連接心電圖，將二維M3S探頭置于心尖處，首先采集心尖五腔心的主動脈血流頻譜圖存儲，隨后運用4V-D全容積心臟探頭采集心尖四腔心，適當調節(jié)角度、深度及增益以清晰顯示心內膜并將左心室整體包括在圖像范圍內，點擊4D鍵，采用實時多次4D心搏成像，通過拼接4個心動周期中采集的子容積來得到最大容積，儀器自動形成包括二尖瓣前、后葉及瓣環(huán)在內的左心室三維全容積圖像，調整圖像寬度、深度及幀頻，使幀頻＞0.4×心率，待圖像滿意后，囑受檢者呼氣末屏氣，連續(xù)3個心動周期觀察到無“縫合”偽像后存儲1個心動周期的左心室全容積動態(tài)圖像。

1.2.2 圖像分析點擊MEASURE鍵，在主動脈血流頻譜圖上確定主動脈瓣關閉時間點，依次點擊Volume-4D Auto LVQ進入分析界面對三維圖像進行分析，水平線自動定位，于左心室舒張末期及收縮末期在心尖及二尖瓣環(huán)中點各描記一點，軟件自動描繪舒張末期及收縮末期的心內膜邊界并測量左心室舒張末期容積（LVEDV）及收縮末期容積（LVESV），如心內膜與實際吻合不佳，可手動做局部調整直至吻合，后依次點擊“VolumeWaveform”、“LV Mass”、“RT3D Strain ROI”及“RT3D Strain Results”，軟件自動追蹤感興趣區(qū)內心肌的三維運動信息，并將左心室壁分為17個節(jié)段，同時得到17節(jié)段的時間-應變曲線及收縮期峰值應變牛眼圖，記錄左心室整體縱向應變（GLS）、整體圓周應變（GCS）、整體徑向應變（GRS）、整體面積應變（GAS）。

1.2.3 觀察指標觀察3組患者17節(jié)段時間-應變曲線的波形走勢及牛眼圖顏色，記錄LVEDV、LVESV、LVEF及GLS、GCS、GRS、GAS。

1.3 統(tǒng)計學處理采用SPSS16.0統(tǒng)計軟件，計量資料以表示，多組間比較采用單因素方差分析。繪制各參數的ROC曲線，確定截斷值及曲線下面積（AUC），分析各參數的檢驗效能，各參數與LVEF的相關性采用Spearman相關分析。

2 結果

2.1 左心室17節(jié)段的時間-應變曲線及左心室收縮期峰值應變牛眼圖比較見圖1。

由圖1可見，對照組各參數牛眼圖顏色較均勻一致，各節(jié)段曲線走形一致，有序，波形變化較規(guī)律，幾乎在同一時刻達到峰值；A、B組牛眼圖顏色不均，較之對照組，其內見不同程度的顏色減淡區(qū)域，曲線走形紊亂，波峰降低，甚至倒錯，達峰時間不一致，尤以B組為著。

2.2 3組常規(guī)超聲心動圖及RT3D-STI結果比較見表1。

由表1可見，A、B組左心室LVEDV、LVESV、LVEF與對照組比較差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05）；與對照組比較，B組GLS、GCS、GRS、GAS均降低（均P＜0.05），A組GLS、GAS均降低（均P＜0.05），但GCS、GRS差異無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05）；A組與B組比較，B組GLS、GCS、GRS、GAS均降低（均P＜0.05）。

2.3 各參數檢測冠狀動脈重度狹窄的價值見圖2、表2。

圖1 3組左心室17節(jié)段的時間-應變曲線及左心室收縮期峰值應變牛眼圖。

表1 3組常規(guī)超聲心動圖指標及RT3D-STI結果比較

圖2 RT3D-STI各參數ROC曲線圖。

由圖2、表2可見，GLS、GAS較GCS、GRS的AUC大，診斷冠狀動脈重度狹窄的敏感度及特異度亦較高，尤以GAS最佳。

表2 各參數診斷冠狀動脈重度狹窄價值

2.4 各參數與LVEF的相關性分析GRS與LVEF呈正相關（r=0.544，P＜0.05）；GLS、GCS、GAS與LVEF均呈負相關（r=-0.664、-0.589、-0.691，均P＜0.05）。

3 討論

冠心病是因冠狀動脈固定性狹窄或功能性狹窄而導致心肌缺血的一系列臨床綜合征。它是動脈粥樣硬化導致器官病變的最常見類型，也是嚴重危害人類健康的常見病。據調查2004年，全國因冠心病而住院的患者為186萬，所耗費用超過8.5億元人民幣[1]。而在冠心病人群中，存在大量臨床表現(xiàn)主要為胸悶、胸痛等非特異性癥狀，常規(guī)超聲心動圖未發(fā)現(xiàn)RWMA的患者，對于此類患者，需早期評估心功能變化以進一步決定治療方案。

目前超聲對心功能的評價主要有二維測量LVEF及組織多普勒成像技術（TDI），二維所得的LVEF主觀性較大，重復性欠佳，TDI雖有效、簡單，但其角度依賴性影響了其對心尖部心肌測量的準確性[2]。最新的RT3D-STI帶有實時獲得左心室全容積數據的能力，實現(xiàn)斑點在三維空間內的跟蹤，與存在角度依賴性的TDI及斑點追蹤出平面難以避免的二維斑點追蹤（2D-STI）相比，不僅顧及到了心臟室壁運動的二維性，更重要的是考慮到了其三維性，從原理上克服了2D-STI的不足，更準確地反映了心肌活動[3]。有研究表明RT3D-STI得到的結果與聲納測微法相關性良好[4]；另有研究以心臟核磁共振（CMR）為對照，分別采用2D-STI和RT3D-STI測量LVEDV和LVESV，發(fā)現(xiàn)2D-STI雖與CMR有較好的相關性，但其較大的偏差和一致性范圍使左心室容積被低估，而RT3D-STI得到的結果與CMR相關性更高，偏差更小，一致性限度更窄[5]。

冠狀動脈狹窄而發(fā)生心肌缺血時，心肌收縮活動減弱，收縮功能下降，若未引起心肌梗死，則目測法往往難以發(fā)現(xiàn)收縮功能的改變，已有研究表明，RT3D-STI能敏感地發(fā)現(xiàn)冠心病患者的心肌收縮功能變化情況，具有潛在的臨床應用價值[6]。本研究亦顯示，冠狀動脈狹窄患者與對照組LVEF差異無統(tǒng)計學意義，而GLS、GCS、GRS、GAS有不同程度的降低，表明RT3D-STI可敏感地發(fā)現(xiàn)肉眼上難以察覺的收縮功能異常。

縱斜行走形的心內膜下心肌纖維形變上主要表現(xiàn)為縱向應變（LS），心肌對缺血的早期反應即可體現(xiàn)在LS上[7]。圓周應變（CS）和徑向應變（RS）則主要由橫斜行走形的中層心肌決定。面積應變（AS）為RT3D-STI新增參數，代表心內膜表面積的變化率，可視為LS和CS的綜合。冠狀動脈狹窄時，心肌細胞缺血缺氧始于心內膜，后漸及中層及外膜，形變上表現(xiàn)為LS首先受到影響，其次為AS，CS及RS隨后[6]，故A、B組患者與對照組相比，GLS、GAS逐漸減低。冠狀動脈輕中度狹窄時，心肌缺血主要為心內膜下心肌，未累及或僅輕度累及中、外膜層，中、外膜心肌仍可代償維持正常的心肌形變，當狹窄程度加重時，缺血、缺氧逐漸累及中、外膜心肌，最終導致心肌形變能力減弱。故GCS、GRS在A組與對照組的比較中差異無統(tǒng)計學意義，分析其原因在于A組心肌缺血尚未累及或僅輕度累及中層和外膜層心肌，CS、RS受影響較小。

本研究中各參數與LVEF的相關性分析表明GAS與LVEF相關性最佳，ROC曲線顯示GAS診斷冠狀動脈重度狹窄的敏感度、特異度及AUC最高，考慮原因在于B組患者心肌缺血累及中層心肌程度較深，導致LS、CS下降的同時亦可敏感地引起綜合了LS及CS的參數——AS的降低。對于GAS在診斷冠狀動脈重度狹窄方面的應用，目前研究尚不多，若要應用于臨床尚有待進一步驗證。

此次研究的局限性在于分析斑點追蹤時，需手動調整機器所自動描繪的心內膜輪廓，有一定的主觀性；受樣本量限制，未對A組患者進一步細劃，了解GCS、GRS在該組患者中的變化規(guī)律；本研究結果顯示RT3D-STI能較常規(guī)超聲心動圖更敏感地發(fā)現(xiàn)心肌缺血所致的收縮功能異常，但將其應用于臨床作進一步推廣尚缺乏足夠的依據，有待今后擴大樣本深入研究。

[1]諸學時.中國冠心病發(fā)病呈快速上升每年死亡超過百萬人[J].中國心血管病研究雜志,2006,4（12）∶904.

[2]Reant P,Lanrousse L,Lafitte S,et al.Experimental validation of circumferential,longitudinal,and radial 2-dimensional strain during dobutamine stress echocardiography in ischemic conditions[J].J Am Coll Cardiol,2008,51（2）∶149-157.

[3]Arias G,Guadalajara B,Patel A R,et al.Function and mechanics of the left ventricle:from tissue doppler imaging to three dimensional speckle tracking[J].Arch Cardiol Mex,2011,81（2）∶114-125.

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[6]劉昕,王建華,梁慧青,等.實時三維超聲斑點追蹤成像評價冠心病患者左心室整體收縮功能的臨床研究[J].中華超聲影像學雜志,2013,22（4）∶282-285.

[7]劉昕,王建華.超聲斑點追蹤顯像評價心肌梗死患者左心室整體收縮功能的研究[J].中華超聲影像學雜志,2011,9（20）∶752-754.

The association of global left ventricular systolic function evaluated by real-time three dimensional speckle tracking imaging with coronary artery stenosis LIN Shujia,HU Yuanping，GUAN Lijie.Department of Ultrasonography,the First People’s

Hospital of Wenling,Taizhou317500,China

HU Yuanping，E-mail:doctorhyp@vip.sina.com

Objective To assess the association of global left ventricular systolic function evaluated by real-time three dimensional speckle tracking imaging(RT3D-STI)with coronary artery stenosis.Methods Sixty-six patients with coronary artery stenosis determined by coronary arteriography(CAG)and noregional ventricular wall motion abnormalities on 2D echocardiography were enrolled.O f them,33 cases had coronary artery stenosis＜70%(group A)and 33 cases had at leastone coronary artery stenosis≥70%(group B).RT3D-STI was performed in all patients as well as in 30 healthy people without coronary artery stenosis.Left ventricular end-systolic volume,end-diastolic volume,ejection fraction,global longitud inalstrain(GLS),global circumferential strain(GCS),globalareastrain(GAS)and global rad ialstrain(GRS)were measured and com pared be tween different group s.The area under the receiver operating charac teristic curve(ROC)of critical coronary stenosis was calculated.Results GLS、GCS、GRS and GAS were significantly lower in group B than in group A and controal group(all P＜0.05).GLS and GAS were significantly lower in group A than in control group(all P＜0.05). ROC curve showed that GAS had highe rsensitivity and specificity than other parameters in detecting critical coronary artery stenosis.GAS was highly correlated with leftventricular ejection fraction.Conclusion RT3D-STI can detectabnormal left ventricular contraction which are difficult to been found by 2D echocardiography.GAS is correlation with coronary artery stenosis.

Real time three-dimensional speckle tracking;Coronary angiography;Coronary artery stenosis

2015-03-06）

（本文編輯：馬雯娜）

325000溫州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院超聲科（林書佳現(xiàn)在浙江省溫嶺市第一人民醫(yī)院超聲科工作）

胡元平,E-mail:doctorhyp@vip.sina.com