实时三维斑点追踪成像评估左心室整体收缩功能与冠状动脉狭窄的关系

林书佳 胡元平 管丽洁

实时三维斑点追踪成像评估左心室整体收缩功能与冠状动脉狭窄的关系

林书佳 胡元平 管丽洁

目的探究实时三维斑点追踪成像（RT3D-STI）评估左心室整体收缩功能与冠状动脉狭窄的关系。方法冠状动脉造影（CAG）异常但常规超声心动图检查无节段性室壁运动异常的冠心病患者66例，根据CAG结果，分为A组:冠状动脉轻中度狭窄（冠状动脉狭窄均＜70%）33例；B组：冠状动脉重度狭窄（至少有一支冠状动脉狭窄≥70%）33例，无冠状动脉病变者30例为对照组，均行RT3D-STI检查。测定左心室收缩末容积（LVESV）、舒张末容积（LVEDV）、左心室射血分数（LVEF）及左心室整体纵向应变（GLS）、整体圆周应变（GCS）、整体径向应变（GRS）、整体面积应变（GAS），作组间比较，计算诊断冠状动脉严重狭窄的ROC曲线下面积。结果B组GLS、GCS、GRS、GAS较对照组及A组降低（均P＜0.05），A组GLS、GAS较对照组降低（均P＜0.05）；ROC曲线显示GAS诊断冠状动脉重度狭窄的敏感度及特异度较其他参数高；GAS与LVEF相关性较高（r＝-0.691，P＜0.05）。结论RT3D-STI能发现二维超声动图上难以发现的左心室收缩活动异常，GAS与冠状动脉狭窄程度相关。

实时三维斑点追踪；冠状动脉造影；冠状动脉狭窄

冠心病的发病率呈逐年上升趋势，发病年龄越来越趋于年轻化，现已成为心血管内科住院的首要病因。临床上存在大量以胸闷、胸痛等非特异性症状就诊的冠心病患者，需行相关辅助检查后方能评估该类患者的左心室收缩功能。超声心动图是评估心肌缺血致左心室收缩功能异常的重要无创影像学检查。本文旨在研究实时三维斑点追踪成像技术（RT3D-STI）评估冠状动脉狭窄程度不同的冠心病患者的左心室整体收缩功能情况，探讨其临床应用价值。

1 资料和方法

1.1 一般资料选择2013年4月至2014年3月在温州医科大学附属第一医院经常规超声心动图检查提示无节段性室壁运动异常（RWMA），但高度疑诊为冠心病的患者119例，行冠状动脉造影（CAG）发现存在冠状动脉狭窄患者66例，其中男性51例，女性15例，年龄36~72（53.5±10.9）岁。根据RT3D-STI检查结果，分为A组：冠状动脉轻中度狭窄（冠状动脉狭窄均＜70%）33例，男性25例，女性8例，年龄38~71（52.9±10.3）岁；单支病变20例，双支病变10例，三支病变3例。B组：冠状动脉重度狭窄（至少有一支冠状动脉狭窄≥70%）33例，男性26例，女性7例，年龄36~72（54.0±12.3）岁；单支病变18例，双支病变12例，三支病变3例。入选标准：左心室射血分数（LVEF）≥55%，左心室心内膜边缘能够较清晰显示。排除标准：有心脏瓣膜疾病，安装起搏器，先天性心脏病，曾行冠状动脉支架植入术，存在中、重度瓣膜反流，合并心房颤动等严重心律失常，常规二维超声心动图示RWMA及室壁瘤形成的冠心病患者。选择同期在我院经CAG证实冠状动脉无阻塞性病变及狭窄者30例为对照组，其中男性24例，女性6例，年龄37~70（51.0±9.1）岁，详细询问病史、家族史，经常规超声心动图检查等排除器质性心脏病。3组性别、年龄差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

1.2 方法

1.2.1 RT3D-STI检查采用美国GE公司Vivid E9彩色多普勒超声诊断仪（4V-D全容积，心脏探头频率1.7~3.3MHz）行RT3D-STI检查，配有E-choPAC分析软件。患者取左侧卧位，同步连接心电图，将二维M3S探头置于心尖处，首先采集心尖五腔心的主动脉血流频谱图存储，随后运用4V-D全容积心脏探头采集心尖四腔心，适当调节角度、深度及增益以清晰显示心内膜并将左心室整体包括在图像范围内，点击4D键，采用实时多次4D心搏成像，通过拼接4个心动周期中采集的子容积来得到最大容积，仪器自动形成包括二尖瓣前、后叶及瓣环在内的左心室三维全容积图像，调整图像宽度、深度及帧频，使帧频＞0.4×心率，待图像满意后，嘱受检者呼气末屏气，连续3个心动周期观察到无“缝合”伪像后存储1个心动周期的左心室全容积动态图像。

1.2.2 图像分析点击MEASURE键，在主动脉血流频谱图上确定主动脉瓣关闭时间点，依次点击Volume-4D Auto LVQ进入分析界面对三维图像进行分析，水平线自动定位，于左心室舒张末期及收缩末期在心尖及二尖瓣环中点各描记一点，软件自动描绘舒张末期及收缩末期的心内膜边界并测量左心室舒张末期容积（LVEDV）及收缩末期容积（LVESV），如心内膜与实际吻合不佳，可手动做局部调整直至吻合，后依次点击“VolumeWaveform”、“LV Mass”、“RT3D Strain ROI”及“RT3D Strain Results”，软件自动追踪感兴趣区内心肌的三维运动信息，并将左心室壁分为17个节段，同时得到17节段的时间-应变曲线及收缩期峰值应变牛眼图，记录左心室整体纵向应变（GLS）、整体圆周应变（GCS）、整体径向应变（GRS）、整体面积应变（GAS）。

1.2.3 观察指标观察3组患者17节段时间-应变曲线的波形走势及牛眼图颜色，记录LVEDV、LVESV、LVEF及GLS、GCS、GRS、GAS。

1.3 统计学处理采用SPSS16.0统计软件，计量资料以表示，多组间比较采用单因素方差分析。绘制各参数的ROC曲线，确定截断值及曲线下面积（AUC），分析各参数的检验效能，各参数与LVEF的相关性采用Spearman相关分析。

2 结果

2.1 左心室17节段的时间-应变曲线及左心室收缩期峰值应变牛眼图比较见图1。

由图1可见，对照组各参数牛眼图颜色较均匀一致，各节段曲线走形一致，有序，波形变化较规律，几乎在同一时刻达到峰值；A、B组牛眼图颜色不均，较之对照组，其内见不同程度的颜色减淡区域，曲线走形紊乱，波峰降低，甚至倒错，达峰时间不一致，尤以B组为著。

2.2 3组常规超声心动图及RT3D-STI结果比较见表1。

由表1可见，A、B组左心室LVEDV、LVESV、LVEF与对照组比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）；与对照组比较，B组GLS、GCS、GRS、GAS均降低（均P＜0.05），A组GLS、GAS均降低（均P＜0.05），但GCS、GRS差异无统计学意义（均P＞0.05）；A组与B组比较，B组GLS、GCS、GRS、GAS均降低（均P＜0.05）。

2.3 各参数检测冠状动脉重度狭窄的价值见图2、表2。

图1 3组左心室17节段的时间-应变曲线及左心室收缩期峰值应变牛眼图。

表1 3组常规超声心动图指标及RT3D-STI结果比较

图2 RT3D-STI各参数ROC曲线图。

由图2、表2可见，GLS、GAS较GCS、GRS的AUC大，诊断冠状动脉重度狭窄的敏感度及特异度亦较高，尤以GAS最佳。

表2 各参数诊断冠状动脉重度狭窄价值

2.4 各参数与LVEF的相关性分析GRS与LVEF呈正相关（r=0.544，P＜0.05）；GLS、GCS、GAS与LVEF均呈负相关（r=-0.664、-0.589、-0.691，均P＜0.05）。

3 讨论

冠心病是因冠状动脉固定性狭窄或功能性狭窄而导致心肌缺血的一系列临床综合征。它是动脉粥样硬化导致器官病变的最常见类型，也是严重危害人类健康的常见病。据调查2004年，全国因冠心病而住院的患者为186万，所耗费用超过8.5亿元人民币[1]。而在冠心病人群中，存在大量临床表现主要为胸闷、胸痛等非特异性症状，常规超声心动图未发现RWMA的患者，对于此类患者，需早期评估心功能变化以进一步决定治疗方案。

目前超声对心功能的评价主要有二维测量LVEF及组织多普勒成像技术（TDI），二维所得的LVEF主观性较大，重复性欠佳，TDI虽有效、简单，但其角度依赖性影响了其对心尖部心肌测量的准确性[2]。最新的RT3D-STI带有实时获得左心室全容积数据的能力，实现斑点在三维空间内的跟踪，与存在角度依赖性的TDI及斑点追踪出平面难以避免的二维斑点追踪（2D-STI）相比，不仅顾及到了心脏室壁运动的二维性，更重要的是考虑到了其三维性，从原理上克服了2D-STI的不足，更准确地反映了心肌活动[3]。有研究表明RT3D-STI得到的结果与声纳测微法相关性良好[4]；另有研究以心脏核磁共振（CMR）为对照，分别采用2D-STI和RT3D-STI测量LVEDV和LVESV，发现2D-STI虽与CMR有较好的相关性，但其较大的偏差和一致性范围使左心室容积被低估，而RT3D-STI得到的结果与CMR相关性更高，偏差更小，一致性限度更窄[5]。

冠状动脉狭窄而发生心肌缺血时，心肌收缩活动减弱，收缩功能下降，若未引起心肌梗死，则目测法往往难以发现收缩功能的改变，已有研究表明，RT3D-STI能敏感地发现冠心病患者的心肌收缩功能变化情况，具有潜在的临床应用价值[6]。本研究亦显示，冠状动脉狭窄患者与对照组LVEF差异无统计学意义，而GLS、GCS、GRS、GAS有不同程度的降低，表明RT3D-STI可敏感地发现肉眼上难以察觉的收缩功能异常。

纵斜行走形的心内膜下心肌纤维形变上主要表现为纵向应变（LS），心肌对缺血的早期反应即可体现在LS上[7]。圆周应变（CS）和径向应变（RS）则主要由横斜行走形的中层心肌决定。面积应变（AS）为RT3D-STI新增参数，代表心内膜表面积的变化率，可视为LS和CS的综合。冠状动脉狭窄时，心肌细胞缺血缺氧始于心内膜，后渐及中层及外膜，形变上表现为LS首先受到影响，其次为AS，CS及RS随后[6]，故A、B组患者与对照组相比，GLS、GAS逐渐减低。冠状动脉轻中度狭窄时，心肌缺血主要为心内膜下心肌，未累及或仅轻度累及中、外膜层，中、外膜心肌仍可代偿维持正常的心肌形变，当狭窄程度加重时，缺血、缺氧逐渐累及中、外膜心肌，最终导致心肌形变能力减弱。故GCS、GRS在A组与对照组的比较中差异无统计学意义，分析其原因在于A组心肌缺血尚未累及或仅轻度累及中层和外膜层心肌，CS、RS受影响较小。

本研究中各参数与LVEF的相关性分析表明GAS与LVEF相关性最佳，ROC曲线显示GAS诊断冠状动脉重度狭窄的敏感度、特异度及AUC最高，考虑原因在于B组患者心肌缺血累及中层心肌程度较深，导致LS、CS下降的同时亦可敏感地引起综合了LS及CS的参数——AS的降低。对于GAS在诊断冠状动脉重度狭窄方面的应用，目前研究尚不多，若要应用于临床尚有待进一步验证。

此次研究的局限性在于分析斑点追踪时，需手动调整机器所自动描绘的心内膜轮廓，有一定的主观性；受样本量限制，未对A组患者进一步细划，了解GCS、GRS在该组患者中的变化规律；本研究结果显示RT3D-STI能较常规超声心动图更敏感地发现心肌缺血所致的收缩功能异常，但将其应用于临床作进一步推广尚缺乏足够的依据，有待今后扩大样本深入研究。

[1]诸学时.中国冠心病发病呈快速上升每年死亡超过百万人[J].中国心血管病研究杂志,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.

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[6]刘昕,王建华,梁慧青,等.实时三维超声斑点追踪成像评价冠心病患者左心室整体收缩功能的临床研究[J].中华超声影像学杂志,2013,22（4）∶282-285.

[7]刘昕,王建华.超声斑点追踪显像评价心肌梗死患者左心室整体收缩功能的研究[J].中华超声影像学杂志,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）

（本文编辑：马雯娜）

325000温州医科大学附属第一医院超声科（林书佳现在浙江省温岭市第一人民医院超声科工作）

胡元平,E-mail:doctorhyp@vip.sina.com