心肌速度向量成像技术评价心肌梗死患者心肌各节段旋转速度和旋转角度

陈怡琳CHEN Yilin

施仲伟2SHI Zhongwei

沈学东1SHEN Xuedong

何 奔1HE Ben

心肌速度向量成像技术评价心肌梗死患者心肌各节段旋转速度和旋转角度

陈怡琳1CHEN Yilin

施仲伟2SHI Zhongwei

沈学东1SHEN Xuedong

何 奔1HE Ben

目的应用速度向量成像（VVI）技术测定心肌梗死患者心肌各节段心内膜和心外膜的旋转角度和旋转速度，评价其在定位左前降支病变中的价值。资料与方法选取25例ST段抬高型心肌梗死、冠状动脉造影示罪犯血管为左前降支闭塞的患者和24例冠状动脉造影正常的患者。超声检查均在冠状动脉介入术后1周内进行，记录心脏心底水平和心尖水平左心室短轴切面，并脱机分析左心室心肌各节段心内膜和心外膜收缩期旋转角度和旋转速度。结果心肌梗死组心底水平前间隔、后间隔心内膜收缩期旋转速度和后间隔心外膜旋转角度与对照组比较，差异有统计学意义（P＜0.05、P＜0.01）。心肌梗死组心尖水平前间隔、前壁、前侧壁和后间隔心内膜收缩期旋转速度及前壁收缩期旋转角度均低于对照组（P＜0.05、P＜0.01）。心肌梗死组前间隔和前壁心外膜收缩期旋转速度、下壁和后间隔心外膜收缩期旋转角度与对照组比较，差异有统计学意义（P＜0.05、P＜0.01）。左心室心尖水平心内膜前间隔、前壁、前侧壁、下侧壁、下壁和后间隔的收缩期旋转速度均能定位左前降支病变（AUC=0.70～0.88）。前壁心内膜收缩期旋转速度≤45.86º/s定位左前降支病变的敏感度和特异度分别为88%和79%。左心室心尖水平心外膜前间壁和前壁收缩期旋转速度能定位左前降支病变（AUC=0.69、0.74）。左心室前壁心外膜收缩期旋转速度≤43.8º/s定位左前降支病变的敏感度和特异度分别为92%和54%。结论心尖收缩期旋转速度与靶血管病变有直接关系，并且有望成为一项新的指标准确定位左前降支病变。

心肌梗死；超声心动描记术；速度向量成像；心肌扭转

心脏运动主要包括沿其长轴方向和短轴方向的运动及扭转运动。心肌的扭转运动对正常心脏的收缩功能有重要意义，心肌扭转运动还包括心肌旋转、左心室整体扭转度和扭转3个方面。心肌节段旋转功能是指心肌节段在一个平面上的旋转角度和速度。心肌节段旋转功能异常与靶血管之间的关系尚不明确。本研究旨在用速度向量成像（velocity vector imaging，VVI）技术测定心肌梗死患者心肌各节段心内膜和心外膜的旋转角度和旋转速度，评价其在定位冠状动脉左前降支病变中的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2008-10～2009-07在上海瑞金医院心内科接受冠状动脉介入治疗的25例ST段抬高型急性前壁心肌梗死患者作为心肌梗死组，其中，男22例，女3例；平均年龄（57.68±11.18）岁。纳入标准：冠状动脉造影示罪犯血管均为严重狭窄的左前降支，其他冠状动脉无明显狭窄。排除标准：心房颤动、房室传导阻滞或其他严重心律失常、原发性心肌病、严重瓣膜病及超声图像质量欠佳者。同期另取24例冠状动脉造影结果正常、同时心电图和超声心动图均正常的患者为对照组，其中，男18例，女6例；平均（62.79±9.01）岁。两组患者基本资料见表1。

表1 对照组和心肌梗死组患者基本资料比较

1.2 仪器与方法 采用Siemens Acuson Sequoia C512彩色多普勒超声诊断仪，探头4V1c，频率4.25 MHz，在VVI条件下采集连续3个心动周期的二维动态灰阶图像，以Dicom格式存储后在Syngo 3.0工作站供随后脱机分析。

心肌梗死组患者均在冠状动脉造影1周内行超声心动图检查。受检者取左侧卧位，平静呼吸，在进行常规系列标准切面后，重点选取清晰的心底部及心尖部短轴观图像，采集连续3个心动周期的二维动态灰阶图像用于脱机分析。进入Syngo3.0工作站后，取所有患者收缩末期心底和心尖短轴观图像，以前间隔为起点、沿顺时针方向，从前间隔、左心室前壁、前侧壁、后侧壁、下壁至后间隔，勾画心内膜9～12个取样点，软件自动跟踪心内膜和心外膜轮廓，获取心内膜和心外膜旋转速度及旋转角度曲线（图1）。对跟踪不满意的图像，可手动调整心内膜和心外膜的轮廓，直到满意为止。每幅图像需要勾画3次，取平均值。心脏旋转方向规定：从心尖向心底部观察逆时针旋转为正方向，反之为负方向。VVI指标主要包括心底部及心尖部各节段的收缩期旋转角度及速度。

图1 对照组与心肌梗死组心尖部心内膜旋转运动比较。对照组心尖部收缩期旋转速度（箭C，A）和旋转角度（双箭，B）D曲线；心肌梗死组心尖部收缩期旋转速度（箭，C）和旋转角度（双箭，D）曲线；收缩期旋转速度曲线与收缩期旋转角度曲线可见急性前壁心肌梗死患者心尖部旋转方向与正常人基本一致，但前壁（蓝色曲线）收缩期旋转速度及角度均有所下降

1.3 统计学方法 采用SPSS 17.0软件和MedCalc version 9.6.4.0软件，组间计数资料比较采用χ2检验，组间计量资料比较采用成组t检验，左心室壁各节段的收缩期旋转角度和速度预测靶血管病变的敏感度、特异度、曲线下面积（AUC）和拐点采用受试者工作特征曲线（ROC）分析，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组心底部收缩期旋转运动比较 心肌梗死组和对照组均获得满意的心内膜和心外膜跟踪。心肌梗死组心底水平受冠状动脉前降支供血的前间隔和左心室前壁心内膜收缩期旋转角度和速度均低于对照组，其中，只有前间隔收缩期旋转速度的降低差异有统计学意义（P＜0.05）。心肌梗死组心底水平6个节段的心外膜收缩期旋转角度和速度与对照组比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。心底水平不受冠状动脉左前降支供血的节段中，心肌梗死组只有后间隔心内膜收缩期旋转速度和心外膜旋转角度低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05、P＜0.01）。见表2。

表2 两组心底部各节段旋转指标比较

2.2 两组心尖部收缩期旋转运动比较 心肌梗死组心尖水平受冠状动脉前降支供血的6个节段中，前间隔、左心室前壁、前侧壁和后间隔心内膜的收缩期旋转速度低于对照组（P＜0.05、P＜0.01），而后侧壁和下壁差异无统计学意义（P＞0.05）。另外，心肌梗死组左心室前壁心内膜收缩期旋转角度也明显低于对照组（P＜0.01）。心肌梗死组前间隔和左心室前壁心外膜收缩期旋转速度低于对照组（P＜0.05、P＜0.01）。左心室下壁和后间隔心外膜收缩期旋转角度明显高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.01）。见表3。

2.3 两组收缩期旋转运动的ROC分析 左心室心尖水平心内膜6个节段收缩期旋转速度都能定位左前降支病变（AUC=0.70～0.88），前壁心内膜收缩速度≤45.86º/ s定位左前降支病变的敏感度和特异度分别为88%和79%（AUC=0.88）。左心室心尖水平心外膜6个节段中，前间隔及前壁收缩期旋转速度能定位左前降支病变（AUC=0.69、0.74），左心室前壁心外膜收缩期旋转速度≤43.8º/s定位左前降支病变的敏感度和特异度分别为92%和54%（AUC=0.74），见图2。前壁心内膜预测左前降支病变的曲线下面积比心外膜大0.14，但差异无统计学意义（P＞0.05）。左心室心尖水平6个节段中，前间隔、前壁及前侧壁心内膜收缩期旋转角度能定位左前降支病变（AUC=0.66～0.76），左心室下侧壁、下壁和后间隔心外膜收缩期旋转角度能定位左前降支病变（AUC=0.70～0.80）。心尖水平左心室心内膜和心外膜收缩期旋转速度和角度预测前降支病变的ROC分析结果见表4。左心室心底水平收缩期旋转角度和速度定位左前降支病变的价值有限，仅后间隔心内膜收缩期旋转角度及速度能定位左前降支病变（AUC=0.69、0.70，P＜0.05、P＜0.01）。

3 讨论

在心动周期中，左心室心肌围绕其长轴旋转，由此产生了心尖相对于心底部的扭转运动。心肌纤维由右手螺旋的心内膜及左手螺旋的心外膜组成。在两股相反螺旋的心肌纤维作用下，心底部收缩期呈顺时针方向旋转（由心尖部向心底部观察），心尖部呈逆时针方向旋转，呈现所谓的扭转现象。测定心脏的这种围绕长轴进行的扭转角度和速度是心功能评价的一项重要和敏感指标[1,2]。

表3 两组心尖部各节段旋转指标比较

表4 心尖部各旋转指标预测左前降支病变ROC分析

图2 心尖部左心室前壁心内膜和心外膜收缩期旋转速度预测左前降支病变的ROC分析

目前有多种方法可以评价心脏的扭转，包括心脏MRI[3]、超声心动图组织斑点追踪[4]和VVI[5-7]。本研究采用VVI技术评价心脏扭转，具有同时对心内膜和心外膜进行研究的特点，已广泛应用于高血压和肥厚型心肌病患者左心室收缩功能的评价和心力衰竭患者左心室同步性研究[5-7]。Govind等[4]应用组织斑点追踪技术研究发现急性心肌梗死患者尤其是左心室射血分数低于40%的患者，其左心室整体旋转角度较正常人群明显降低。然而，左心室心内膜和心外膜节段收缩期旋转角度和速度与靶血管间的关系鲜有报道。

本研究发现，心肌梗死的患者心尖部心内膜旋转异常预测靶血管病变较心底部更敏感，减弱更为明显。心尖部定位左前降支病变价值较心底部更大，其中心尖部前壁心内膜收缩期旋转速度≤45.86º/s定位左前降支病变的敏感度和特异度分别为88%和79%，心尖部前壁心外膜收缩期旋转速度≤43.8º/s定位左前降支病变的敏感度和特异度分别为92%和54%，这表明心肌收缩期旋转运动的减弱与靶血管病变有直接关系，心尖部影响更甚。这可能是由于几方面原因造成：首先，心尖部血供主要由前降支末梢血管支配，前壁心肌梗死患者往往会出现心尖部收缩活动减弱，而心底部收缩活动会代偿性亢进[8]；其次，左心室扭转更易受心尖部旋转运动影响。Opdahl等[9]应用组织斑点追踪技术发现无论是正常人群或是心肌梗死患者，心尖部旋转运动较心底部与左心室扭转有更好的相关性（r=0.88、0.53, P＜0.01）。另外，本研究还发现，心肌梗死组心尖部前间隔及前壁内外膜收缩期旋转速度较对照组明显下降，而心尖部下壁及后间隔心外膜旋转角度较对照组明显增加，有报道指出冠状动脉心脏病对心肌运动的影响是由心内膜向心外膜逐步递减[10]，因此内外膜数值的降低或增加对区分透壁及心内膜下心肌梗死可能有所帮助，大面积透壁心肌梗死时，心尖部外膜旋转明显下降，而内膜下心肌梗死则有可能不变或反而增加[10,11]。Wu等[12]研究指出内膜下心肌梗死患者血运重建术后心外膜扭转运动较前可有所恢复，而透壁心肌梗死患者则无明显变化。

以往对于VVI的研究较多是通过分析应变及应变率对梗死节段短轴及长轴运动进行定量评价。但心脏运动是一个整体，包括径向、长轴及扭转运动。本研究显示，急性心肌梗死患者部分节段收缩期旋转运动明显下降，心尖部前壁心内膜收缩期旋转速度≤45.86º/ s定位左前降支病变的敏感度和特异度分别为88%和79%。初步研究认为采用VVI技术分析心肌扭转运动可能有助于检出和鉴别心肌梗死节段。

由于目前有关心肌扭转运动的研究尚处于起步阶段，本研究仅仅针对左前降支进行研究，因为左前降支支配的心肌节段比较单一，容易根据心肌的节段运动异常定位靶血管病变，研究结果比较可靠。但是本研究的样本数量较小，受公司提供软件的限制左心室心尖水平的分段也不能按照国际公认的指南规定的分段方法，因此这些发现有待今后更多的研究来验证。此外，本文主要研究节段性心肌旋转运动，而有关整体旋转或扭转运动仍有待进一步研究。

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（本文编辑 冯 婕）

Assessment of Myocardial Segmental Rotation Velocity and Angle in Patients with Myocardial Infarction Using Velocity Vector Imaging

Purpose To determine velocity vector imaging (VVI) in myocardial segmental rotation velocity and angle of the endocardial and epicardial, and to locate the lesion in the left anterior descending (LAD) artery.Materials and MethodsTwenty-five myocardial infarction (MI) patients with ST-elevation were recruited in the study. Percutaneous coronary intervention (PCI) showed responsible vessel was LAD. Twenty-four patients with normal coronary angiography were recruited as control group. Echocardiographic exam was performed within one week after PCI. Endocardial and epicardial systolic rotation velocity and angle for each segment at basal level and apical level were analyzed off-line.ResultsThere were signifcant differences between MI group and the control group for the systolic endocardial rotation velocity of anteroseptum and posterior septum, and for epicardial rotation angle of posterior septum (P＜0.05, P＜0.01). The systolic endocardial rotation velocity of the anteroseptum, the anterior wall, the anterolateral wall and the posterior septum at the apical level and epicardial rotation angle of the anterior wall in MI group were lower than those of the normal group (P＜0.05, P＜0.01). There were signifcant differences between MI group and the control group on the systolic epicardial rotation velocity of anteroseptum and the anterior wall, and epicardial rotation angle of the inferior wall and the posterior septum (P＜0.05, P＜0.01). The systolic endocardial rotation velocity at the apical level had ability to locate LAD disease, and the area under ROC curves (AUC) was 0.70-0.88. The sensitivity and specifcity of the systolic endocardial rotation velocity to locate LAD disease were 88% and 79% for≤45.86°/s at anterior wall. The systolic epicardial rotation velocity of the anteroseptum and the anterior wall at apical level locate LAD disease with AUC=0.69 and 0.74. The sensitivity and specifcity of systolic epicardial rotation velocity at anterior wall of ≤43.8°/s to locate LAD disease were 92% and 54%, respectively.ConclusionThe systolic rotation velocities at the apical level is related to the target coronary artery disease, which could be used as a new quota to locate LAD disease.

Myocardial infarction; Echocardiography; velocity vector imaging; Myocardial rotation

1. 上海交通大学医学院附属仁济医院心内科上海 200127

2. 上海交通大学医学院附属瑞金医院心内科上海 200025

沈学东

Department of Cardiology, Renji Hospital, School of Medicine, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200127, China

Address Correspondence to: SHEN Xuedong E-mail: shenxd@hotmail.com

R542.2+2；R445.9

2014-05-11

修回日期：2014-09-20

中国医学影像学杂志

2014年 第22卷 第12期：924-928

Chinese Journal of Medical Imaging 2014 Volume 22(12): 924-928

10.3969/j.issn.1005-5185.2014.12.012