三维斑点追踪超声心动图评估冠心病患者左心室舒张功能的临床应用价值*

马红，吴伟春，谢荣爱，高立建，兰亭玉，王浩

三维斑点追踪超声心动图评估冠心病患者左心室舒张功能的临床应用价值*

马红，吴伟春，谢荣爱，高立建，兰亭玉，王浩

目的：探讨三维斑点追踪超声心动图（3D-STE）评估冠心病患者的左心室整体舒张功能的临床应用价值。

方法：前瞻性纳入68例左心室射血分数正常的冠心病患者。据左心室舒张末期压（LVEDP），将68例冠心病患者分为两组：舒张功能正常组[LVEDP ≤ 15 mmHg，（1 mmHg=0.133 kPa ）]31例，舒张功能不全组（LVEDP ＞ 15 mmHg）37例。采集心尖四腔全容积图像，运用4D Auto LVQ软件进行离线分析，得到左心室整体（四项三维应变指标）纵向应变（GLS）、圆周应变（GCS）、面积应变（GAS）及径向应变（GRS）。

结果：左心室舒张功能不全组GLS、GCS、GAS、GRS较舒张功能正常组均明显减低（P＜0.001）。Pearson相关性分析显示四项三维应变指标与LVEDP中度相关：GLS（r=0.585，P＜0.001），GCS（r=0.589，P＜0.001），GAS（r=0.674，P＜0.001）及GRS（r=-0.643，P＜0.001）。受试者工作特征（ROC）曲线分析显示GLS在-15.5 % 时预测左心室舒张功能不全的灵敏度和特异度均为68 %；GCS在-17.5 % 时预测左心室舒张功能不全的灵敏度和特异度分别为76 %和81 %，GAS在-29.5 % 时预测左心室舒张功能不全的灵敏度和特异度分别为84 %和68 %。

结论：3D-STE的相关应变参数可用来预测左心室射血分数正常冠心病患者的LVEDP，并能作为新的超声诊断指标来评估患者的左心室舒张功能。

三维斑点追踪超声心动图；左心室舒张末期压；冠心病

Methods: A total of 68 CAD patients were prospectively recruited. According to left ventricular enddiastolic pressure (LVEDP), the patients were divided into 2 groups: Normal diastolic function group, the patients with LVEDP≤15mmHg, n=31 and Diastolic dysfunction group, the patients with LVEDP＞15mmHg, n=37. The global longitudinal strain (GLS), global circumferential strain (GCS), global area strain (GAS) and global radial strain (GRS) were analyzed with a commercial software (4D Auto LVQ) by the apical four chamber full-volume image.

Results: Compared with Normal diastolic function group, the patients in Diastolic dysfunction group showed

obviously decreased GLS, GCS, GAS and GRS, P＜0.001. Pearson analysis presented that the above indexes were moderately related to LVEDP as for GLS (r=0.585, P＜0.001), for GCS (r=0.589, P＜ 0.001), for GAS (r=0.674, P＜0.001) and for GRS (r= -0.643, P＜ 0.001). The receiver operating characteristic (ROC) analysis showed that the sensitivity and specificity for diagnosing left ventricular diastolic dysfunction when GLS=-15.5 % were at 68% and 68%, when GCS=-17.5 % were at 76 % and 81 %, when GAS=-29.5% were at 84 % and 68 % respectively.

Conclusion: 3D-STE may predict LVEDP and it may be used as the alternative index of echocardiography in diagnosing left ventricular dysfunction in CAD patients with normal LVEF.

(Chinese Circulation Journal, 2015,30:225.)

左心室舒张功能不全已成为决定冠心病患者的远期生存率和预后的重要因素之一[1，2]。多普勒超声心动图是目前临床常用的评估冠心病患者左心室舒张功能的无创指标，因其无法避免的超声束方向与心室壁运动方向之间夹角的影响，故对左心室舒张功能的评价存在一定的局限性[3-5]。最近发展的三维斑点追踪超声心动图（3D-STE）是一项新型的超声诊断技术，通过在三维空间中追踪心肌斑点的运动来获取心室实时的全容积数据，能够更准确地反映心肌各个方向的运动及应变，进而综合评价心肌整体的收缩与舒张功能[6,7]。既往研究报道三维斑点超声心动图的应变指标可准确评价心脏结构及功能[8,9]，且整体面积应变值与心力衰竭患者的病情严重呈高度相关，是评估患者左心室收缩功能的重要指标之一[9]。此外，Shin等[10]最新证实三维应变值与冠心病患者的左心室舒张末期压（LVEDP）具有一定的相关性，对评估患者的左心室舒张功能具有一定的参考价值，但该研究病例偏少且病种较多，没有覆盖不同程度左心室舒张功能异常的冠心病患者。本研究分析了68例冠心病患者的三维应变与左心导管的检查指标，旨在探讨各项三维应变值和LVEDP间的相关性及其用于诊断冠心病患者左心室舒张功能的价值。

1 资料与方法

研究对象：本研究从2013-10至2014-04前瞻性共计纳入68例冠心病患者，男性56例，女性12例；平均年龄（57.7 ± 8.4）岁；其中31例（46 %）患有糖尿病，42例（62 %）患有高血压，59例（87 %）患者血脂异常及30例（44 %）既往有心肌梗死病史。所有患者均为窦性心律，并进行左心室造影及冠状动脉造影检查[15例（22 %）患者为单支冠状动脉病变，53例（78 %）患者为多支冠状动脉病变]。排除标准：①年龄 ≥ 80岁；②心房颤动、传导阻滞或起搏器植入术后；③病情不稳定，包括急性冠状动脉综合征，心原性休克及室壁瘤等；④严重二尖瓣及主动脉瓣病变；⑤左心室射血分数 ＜ 50 %；⑥患者声窗不佳，图像不清晰。本研究遵循赫尔辛基宣言，并得到阜外心血管病医院伦理委员会批准。所有受试者均已签署知情同意书。

分组：据LVEDP将所有患者分为两组：左心室舒张功能正常组[LVEDP ≤ 15 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）] 31例，左心室舒张功能不全组（LVEDP ＞ 15 mmHg）37例。

仪器与方法：采用GE Vivid E9彩色多普勒超声诊断仪（美国），M5S探头及4D探头，配有EchoPac工作站及三维应变分析软件。所有受试者左侧卧位，平静呼吸，连接同步心电图，先行常规二维超声心动图检测，获取各项常规参数；然后换取4D探头，嘱患者呼气末屏气，以便获得心内膜清晰的左室全容积图像，点击进入“Multi Beat”模式，同时调节图像帧频， 使其大于患者心率的40 %且至少大于25帧/s，并连续采集4个心动周期的三维动态图像。超声心动图检查时间先于左心导管检查，且两者相差不超过24小时。

图像分析：将图像导入EchoPac 11.0工作站，进入“4D Auto LVQ”模式，于左心室舒张末期和收缩末期分别在二尖瓣环中点和心尖处内膜各选择一个点，分析软件将自动勾画出左心室心内膜和心外膜面轮廓线，适当进行调整使得心内膜与心外膜面轮廓清晰完整。勾画成功后软件自动计算出如下四

项三维应变指标：左心室整体长轴应变值（GLS）、整体圆周应变值（GCS）、整体径向应变值（GRS）及整体面积应变值（GAS）。

统计学方法：采用SPSS 16.0分析软件。对于服从正态分布的连续变量以均数±标准差表示，分类资料以频数和百分比表示。两组间结果比较采用独立样本t检验。应用Pearson相关分析方法分析3D-STE的整体应变参数和LVEDP之间的相关性。绘制受试者工作特征（ROC）曲线，确定曲线下面积及最佳截断点，计算出各项三维应变值在不同界值时预测左心室舒张功能不全的灵敏度和特异度。P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

患者基线资料比较及与LVEDP的相关性：左心室舒张功能正常组与左心室舒张功能不全组在年龄、性别、心率及冠状动脉病变累及程度等差异无统计学意义，舒张早期二尖瓣血流速度（E）、舒张晚期二尖瓣血流速度（A）、E/A值、减速时间及左心室射血分数差异亦无统计学意义（P均＞0.05）。表1

表1 两组患者基线资料比较及与LVEDP的相关性

表1 两组患者基线资料比较及与LVEDP的相关性

注：*表示左心室功能不全组与左心室舒张功能正常组相比。E:舒张早期二尖瓣血流速度 A:舒张晚期二尖瓣血流速度 LVEDP：左心室舒张末期压

?

三维应变指标比较及其与LVEDP的相关性研究：① 两组间四项三维应变指标（GLS、 GCS、 GAS、GRS）：左心室舒张功能不全组四项三维应变指标均低于左心室舒张功能正常组，差异均有统计学意义（P＜0.001）。②Pearson相关性分析：四项三维应变指标与LVEDP呈中度相关：GLS（r=0.585，P＜0.001），GCS（r=0.589，P＜0.001），GAS（r=0.674，P＜0.001）及GRS（r=-0.643，P＜0.001）。表2、图1

诊断精确性研究：ROC曲线分析显示GLS在-15.5 % 时预测左心室舒张功能不全的灵敏度和特异度均为68 %[曲线下面积（AUC）=0.74，P＜0.001]；GCS在-17.5 % 时预测左心室舒张功能不全的灵敏度和特异度分别为76 %和81 %（AUC=0.82，P＜0.001），GAS在-29.5% 时预测左心室舒张功能不全的灵敏度和特异度分别为84 %和68 %（AUC=0.82，P＜0.001）。图2

表2 两组患者三维应变指标的比较及其与LVEDP的相关性

图1 三维斑点追踪超声心动图

图2 三维应变指标预测左心室舒张功能不全的受试者工作特征曲线

3 讨论

冠心病主要由于冠状动脉发生粥样硬化病变而使冠状动脉管腔狭窄、阻塞，导致冠状动脉相应供血区域的心肌得不到充足的血氧供应，从而引发心肌局部收缩及舒张功能的异常。据报道冠心病患者，尤其是在急性冠状动脉综合征后，左心室舒张功能异常的发病率显著增高，且远期存活率及预后较左心室舒张功能正常的患者显著减低[1，2，11]。因此，早期评估冠心病患者的左心室舒张功能对患者的临床治疗及预后具有重要的指导价值[12，13]。

通过左心导管测定的LVEDP是诊断左心室舒张功能异常的金标准，但由于有创性和相对较高的费用，限制了其在临床上的广泛应用。据最新的美国超声心动图学会（ASE）指南显示[14]：多普勒超声心动图的多项指标能够较准确评估左心室舒张功能且具有简单、快捷、有效及无创等优点，然而这些指标检测时具有一定的角度依赖性，故临床上常常需要结合其他指标协助诊断左心室舒张功能异常。三维斑点追踪超声心动图是一种基于二维斑点追踪成像基础上发展起来的无角度依赖性的新型超声诊断技术，主要通过自动识别三维图像中的心肌回声斑点信号来追踪心肌的运动轨迹，并对心肌各节段应变进行评价，获取局部及整体心肌纵向、径向、圆周及面积应变等信息，最终能够准确反映心肌整体收缩与舒张功能[15-17]。

左心室壁的心肌结构呈三层分布，心外膜下心肌呈左手螺旋走向，中层心肌呈环形走向，而心内膜下心肌呈右手螺旋走向[18]，各层心肌排列不同导致心肌的运动方向亦不同，即心内、外膜收缩时，心肌主要沿长轴方向运动，中层心肌收缩时，心肌主要沿短轴方向运动，故在研究左心室壁心肌整体功能时，即是分别研究不同运动方向心肌的应变。左心室整体面积应变为长轴应变和圆周应变的结合，是心肌运动时心内膜表面积变化的百分率。左心室长轴方向心肌力学的量化评估，主要与心内膜的心肌运动相关，由于心内膜是冠状动脉供血的末端，因此当冠状动脉发生狭窄等病变时，最先受累的心肌区域为心内膜下心肌，即左心室整体长轴应变最先会受到显著影响。冠心病患者随着左心室僵硬度的增加及顺应性的下降，导致左心室解旋能力逐渐延迟，舒张功能持续减低，最终病变累及心肌中层及外层纤维，左心室整体圆周应变及径向应变也将发生显著改变。因此，在预测冠心病患者的左心室舒张功能不全方面，三维斑点追踪超声心动图将是一种极具前景的诊断指标。

目前，仅Shin 等[10]报道三维斑点追踪超声心

动图能够准确评估冠心病等患者的左心室舒张功能，并证实GLS及GAS与左心室舒张功能密切相关。然而，此研究主要的缺陷为研究对象病种较多，包括高血压，扩张型心肌病及冠心病等。本研究对象均为冠心病患者，初步发现三维斑点追踪超声心动图的GLS及GAS应变指标与LVEDP相关性较高，这与Shin研究报道的结果一致，此外，本研究发现GCS及GRS与冠心病患者的LVEDP亦具有一定的相关性。

本研究有较多不足之处：首先，样本量较小；其次，超声心动图检查与左心室导管检查并不是同时进行的，故无法避免血流动力学变化对检查指标的影响；最后，本研究的对象均为左心室射血分数正常的冠心病患者，故该研究结果不适用于左心室收缩功能减低的冠心病患者。

综上所述，本研究证实三维斑点追踪超声心动图的相关应变指标能够准确预测冠心病患者的LVEDP，并有可能成为一种新的诊断指标来评价冠心病患者的左心室舒张功能。

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Clinical Value of Three-dimensional Speckle-tracking Echocardiography for Evaluating Left Ventricular Diastolic Function in Patients With Coronary Artery Disease

MA Hong, WU Wei-chun, XIE Rong-ai, GAO Li-jian, LAN Ting-yu, WANG Hao.
Department of Echocardiography, Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital, CAMS and PUMC, Beijing (100037), China

Objective: To investigate the clinical value of three-dimensional speckle-tracking echocardiography (3D-STE) for evaluating left ventricular diastolic function in patients with coronary artery disease (CAD).

Three-dimensional speckle-tracking echocardiography; Left ventricular end-diastolic pressure; Coronary artery disease

2014-06-05）

（编辑：梅 平）

国家自然科学基金（81201108）

100037 北京市，北京协和医学院 中国医学科学院 国家心血管病中心 阜外心血管病医院（马红、吴伟春、高立建、兰亭玉、王浩）;北京大学首钢医院 心内科（谢荣爱）

马红 博士研究生 主要从事三维斑点追踪超声心动图临床应用研究 Email：mhydyjy@163.com 通讯作者：王浩 Email：fwwangh@163.com

R541

A

1000-3614（2015）03-0225-05

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.03.007