3D-STI联合RT-3DE评价单纯左前降支冠状动脉狭窄患者左心室收缩功能及同步性

李 文 章 蓉 马 兰 李 荣 孙冬梅 朱 艳

3D-STI联合RT-3DE评价单纯左前降支冠状动脉狭窄患者左心室收缩功能及同步性

李 文1章 蓉2马 兰2李 荣2孙冬梅2朱 艳2

目的联合应用三维超声斑点成像(3D-STI)与实时三维超声心动图(RT-3DE)评价单纯左前降支(LAD)冠状动脉狭窄患者左心室心肌应变和心肌收缩同步性，探讨三维超声技术诊断冠心病患者心功能改变的临床价值。资料与方法回顾性分析2015年1月-2017年1月于青岛大学附属医院黄岛院区心血管内科就诊、并行经冠状动脉造影检查的冠心病患者60例。按LAD狭窄程度分为A亚组(狭窄率≤70％)30例和B亚组(70％＜狭窄率＜100％)30例；同时纳入30例健康志愿者为对照组。采用3D-STI软件获得3组受检者LAD供血区域心肌节段的平均纵向应变(MLS)、平均径向应变(MRS)、平均圆周应变(MCS)。采用RT-3DE软件获得3组受检者LAD供血区域节段和左心室16节段的收缩同步性参数，并将心动周期标准化，包括Tmsv Sel-SD/R-R、Tmsv Sel-Dif/R-R、Tmsv 16-SD/R-R、Tmsv 16-Dif/R-R。比较3组受检者上述参数的差异，并分析应变参数和同步性参数之间的相关性。结果A亚组MLS、MRS和MCS小于对照组，B亚组MLS、MRS和MCS小于A亚组和对照组，差异均有统计学意义(P＜0.01)；A亚组Tmsv Sel-SD/R-R、Tmsv Sel-Dif/R-R、Tmsv 16-SD/R-R和Tmsv 16-Dif/R-R大于A亚组和对照组，B亚组Tmsv Sel-SD/R-R、Tmsv Sel-Dif/R-R、Tmsv 16-SD/R-R和Tmsv 16-Dif/R-R大于A亚组和对照组，差异均有统计学意义(P＜0.01)；且Tmsv Sel-SD/R-R、Tmsv Sel-Dif/R-R、Tmsv 16-SD/R-R和Tmsv 16-Dif/R-R与MLS、MRS、MCS均相关(r=0.321～0.529，P＜0.01)。结论3D-STI可评价单纯LAD冠状动脉狭窄患者左心室心肌应变，RT-3DE可评价患者左心室心肌收缩同步性。两者联合应用能更准确地评价冠状动脉狭窄患者的左心室功能变化。

冠状动脉狭窄；超声心动描记术，三维；斑点追踪成像；心室功能，左

心脏主要通过左前降支(left anterior descending artery，LAD)、左回旋支(left circum fl ex coronary artery，LCX)及右冠状动脉(right coronary artery，RCA)3支冠状动脉供血。3支血管支配不同心肌区域，冠状动脉硬化、狭窄可致心肌缺血、缺氧，随即出现相应节段心肌运动减弱[1]。单支冠状动脉狭窄时，其他冠状动脉代偿供血，不能敏感地发现心功能改变，易延误临床治疗[2]。本研究拟用三维超声斑点追踪成像(three-dimensional-speckle tracking imaging，3D-STI)及实时三维超声心动图(real-time three -dimensional echocardiography，RT-3DE)，通过分析不同程度单纯LAD冠状动脉狭窄患者缺血心肌节段应变和收缩同步性及左心室心肌16节段的收缩同步性，为早期评价单支冠状动脉狭窄患者左心室收缩功能的改变提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性纳入2015年1月-2017年1月于青岛大学附属医院黄岛院区心血管内科就诊、并行经冠状动脉造影(CAG)检查的冠心病患者60例。纳入标准：① CAG显示仅有LAD不同程度狭窄，RCA和LCX未见明显狭窄；②常规超声心动图检查未见明显节段性室壁运动异常。排除标准：先天性心脏病以及心脏术后患有心律失常及其他严重合并症。根据CAG结果分为：A亚组(狭窄率≤70％)30例，其中男15例、女15例，平均年龄(54.98±7.51)岁；B亚组(70％＜狭窄率＜100％)30例，其中男15例、女15例，平均年龄(56.43±5.78)岁。另纳入同期30例健康志愿者作为对照组，其中男15例、女15例，平均年龄(55.33±6.90)岁。对照组各项心脏检查结果均正常。3组受检者年龄、心率、血压、体重指数差异均无统计学意义(F=4.35、2.67、0.83、7.42，P＞0.05)。

1.2 仪器与方法 使用Philips EPIQ 7C彩色多普勒超声诊断仪，x5-1探头，频率1.6～3.2MHz。受检者取左侧卧位，同步连接心电图，在呼气末屏气状态下显示标准心尖四腔切面，启动三维全容积模式，采集4个心动周期图像。将图像拷贝至Qlab10.5工作站，利用3DQA插件对图像进行分析，调整平面标准后选择舒张末期帧和收缩末期帧，输入ED、ES参考点，获得左心室整体收缩功能参数：左心室舒张末期容积(left ventricular end diastolic volume，LVEDV)、左心室收缩末期容积(left ventricular end systolic volume，LVESV)、左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)、每搏输出量(stroke volume，SV)，并获得左心室时间-容积心率校正曲线，记录左心室16节段(未包括心尖段)达最小收缩容积时间的标准差和最大差值(the time to minimal systolic volume of 16-segmental standard deviation and maximum difference，Tmsv 16-SD、Tmsv 16-Dif)，用R-R间期校正后，得到Tmsv 16-SD/R-R、Tmsv16-Dif/R-R。另选择LAD支配的6个节段(前壁基底段、前间隔基底段、前壁中间段、前间隔中间段、前壁心尖段、室间隔心尖段)，对6个自选节段进行序列分析，记录Tmsv Sel-SD/R-R、Tmsv Sel-Dif/R-R。另将图像拷贝至TOMTEC工作站，利用4DLV Analysis 3.1插件分析图像，调整平面标准后，标记二尖瓣环根部和心尖处心内膜顶点。软件自动描记出心外膜和心内膜界线后得到左心室心肌应变曲线及牛眼图，记录LAD供血区域心肌节段纵向、径向和周向应变并计算平均值，包括平均纵向应变(mean longitudinal strain，MLS)、平均径向应变(mean radial strain，MRS)及平均圆周应变(mean circumferential strain，MCS)。

1.3 统计学方法 采用SPSS 19.0软件。多组间比较采用方差分析，两两比较采用LSD检验；参数之间的相关性采用Pearson相关分析。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组受检者心功能参数比较 A亚组与对照组、B亚组比较，各心功能参数差异无统计学意义(P＞0.05)；B亚组与对照组比较，LVEDV差异有统计学意义(P＜0.05)。见表1。

2.2 3组受检者LAD心肌节段平均应变参数比较 A亚组MLS、MRS和MCS小于对照组，差异有统计学意义(P＜0.01)；B亚组MLS、MRS和MCS小于A亚组和对照组，差异有统计学意义(P＜0.01)。见表1、图1。

表1 各组受检者心功能参数及LAD节段平均应变参数比较(±s)

表1 各组受检者心功能参数及LAD节段平均应变参数比较(±s)

注：与对照组比较，*P＜0.05，**P＜0.01；与A亚组比较，#P＜0.01；LVEDV：左心室舒张末期容积；LVESV：左心室收缩末期容积；EF：射血分数；SV：每搏输出量；MLS：平均纵向应变；MRS：平均径向应变；MCS：平均圆周应变

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图1 LAD不同程度狭窄心肌应变牛眼图。A～C分别为对照组、A亚组、B亚组LS应变牛眼图；D～F分别为对照组、A亚组、B亚组RS应变牛眼图；G～I分别为对照组、A亚组、B亚组CS应变牛眼图；对照组心肌节段应变曲线走行一致，牛眼图颜色一致；A亚组心肌节段应变曲线走行稍显紊乱，牛眼图颜色稍有差异，以LAD心肌节段为著；B亚组心肌节段应变曲线走行非常紊乱，牛眼图颜色有较大差异，以LAD心肌节段为著

2.3 3组受检者时间-容积曲线参数比较 A亚组Tmsv Sel-SD/R-R、Tmsv Sel-Dif/R-R、Tmsv 16-SD/R-R、Tmsv 16-Dif/R-R大于对照组，差异有统计学意义(P＜0.01)；B 亚组 Tmsv Sel-SD/R-R、Tmsv Sel-Dif/R-R、Tmsv 16-SD/R-R、Tmsv 16-Dif/R-R大于对照组和A亚组，差异有统计学意义(P＜0.01)。见表2、图2。

2.4 B亚组受检者LAD心肌节段应变参数与同步性参数的相关性 Tmsv Sel-SD/R-R、Tmsv Sel-Dif/R-R、Tmsv 16-SD/R-R和Tmsv 16-Dif/R-R与 MLS、MRS、MCS均有一定的相关性，以Tmsv Sel-SD/R-R相关性最高(r=0.529、0.321、0.413，P＜0.01)，见表3、图3。

表2 各组受检者时间-容积曲线参数比较(％)

表3 B亚组受检者LAD心肌节段同步性参数与应变参数的相关性(r 值)

3 讨论

冠状动脉狭窄时，血管阻力升高，血流量减少，心肌氧需不足，可致小的毛细血管和侧支循环闭塞，影响心脏正常收缩。LAD是左心室心肌的主要供血血管，在冠状动脉粥样硬化中的发病率最高，其所支配的前壁、前间壁在心室壁收缩中最为重要；且LAD侧支循环较差，狭窄、闭塞后对心功能影响最大[3]。因而LAD狭窄备受临床关注，早期检测出LAD狭窄所致心功能变化意义重大。

图2 LAD心肌节段时间-容积心率校正曲线。A～C分别为对照组、A亚组、B亚组

图3 Tmsv Sel -SD/R-R与MLS的相关性

超声检查已从简单的二维平面图像进入立体三维时代，其中应用前景最广的是3D-STI和RT-3DE。3D-STI以心肌组织为自然声学标记，可以实现同一心动周期内从帧到帧的跟踪，记录心肌形变[4]。既往研究多用二维斑点追踪成像(two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI)评估心功能[5-6]；但2D-STI无法全面检测一个心动周期内所有心肌节段的运动情况[7]。3D-STI能在三维立体空间内实时追踪，较2D-STI更准确[8-9]。RT-3DE可直接动态展现左心室内膜面的立体形态，消除了对几何建模的需求及使用缩略图造成的误差，大大提高了测量的准确性，即使左心室形态发生改变或心肌明显增厚，仍能准确评估左心室心肌运动同步性[10]。识别心内膜边界时因为无法区分心肌和肌小梁会导致一定的误差，但仍有多项研究证明RT-3DE与MRI相关性较好[11-13]。既往关于3D-STI和RT-3DE的研究多集中于左心室整体收缩同步性[10,14-15]；但分析特定心肌节段收缩同步性的研究较少。

本研究分析了缺血心肌节段的平均应变参数和缺血心肌节段间的收缩同步性参数，以直接评估部分心肌节段缺血对左心整体收缩功能的影响。结果显示，在RT-3DE参数中，B亚组与A亚组、对照组比较，仅LVEDV差异有统计学意义，其余参数无显著差异，可能与本研究是基于单支血管狭窄进行分析有关，多支血管狭窄对心功能的影响可能更大。3组间的应变参数有较大差异，A亚组与对照组比较，节段平均应变减低，B亚组与A亚组和对照组比较，节段平均应变减低，说明心肌缺血致应变减低，且缺血程度越重，心肌应变越低。Hayat等[16]、于蓝等[17]研究均证实冠状动脉狭窄时，左心室心肌整体应变随狭窄程度加重而减低。本研究亦证实缺血心肌节段的平均应变减低。3组间的同步性参数比较，A亚组Tmsv Sel-SD/R-R、Tmsv Sel-Dif/R-R、Tmsv 16-SD/R-R、Tmsv 16-Dif/R-R大于对照组，B亚组Tmsv Sel-SD/R-R、Tmsv Sel-Dif/R-R、Tmsv 16-SD/R-R、Tmsv 16-Dif/R-R大于A亚组和对照组，说明单支冠状动脉狭窄时，缺血心肌节段的收缩同步性与左心室整体的收缩同步性均受到影响，与Moceri等[18]的研究结果一致。可能是由于冠状动脉狭窄时，心肌细胞缺血缺氧、心脏收缩做功不足，各个方向上的心肌应变减低，严重缺血致心肌坏死，影响心室壁活动，只能靠未坏死缺血心肌牵拉带动，左心室由原来迅速、同步、整体的收缩变成缓慢、不同步、节段性收缩，致缺血心肌节段和左心室16节段收缩同步性减低。龚明霞等[19]联合2D-STI和RT-3DE评价二尖瓣成形术后左心房功能，相关性较好。本研究中将缺血心肌节段的平均应变参数与缺血心肌节段间的收缩同步性参数进行相关性分析，发现其相关性较好，且高于缺血心肌节段的平均应变参数与左心室16节段的收缩同步性参数之间的相关性，说明两者联合评价缺血心肌节段的改变对左心整体功能的影响具有较好的一致性和可行性。

3D-STI和RT-3DE均为新时代三维超声技术，通过不同原理评估心功能适于不同领域，联合应用可针对性地检测特定心肌节段，以发现单支冠状动脉狭窄对左心室整体收缩功能的影响。对于不适于行GAG的高危患者，只需采集心尖四腔心全容积三维图像，导入软件分析，即可准确地评估患者的心功能。本研究的不足之处：①研究单支冠状动脉狭窄时，不适于血管变异或侧支循环形成者。②冠状动脉狭窄的部位不同对心肌缺血的影响不同，位于起始部位狭窄影响大于分支部位狭窄，超声技术不能明确狭窄部位。③目前对于特定心肌节段应变和收缩同步性的研究较少，无数据库参考，且本研究未提供诊断不同程度狭窄的截断值，故有待继续研究。

总之，3D-STI可检测缺血心肌节段平均应变减低，RT-3DE可分析缺血心肌节段收缩同步性改变对左心室整体收缩功能的影响，两者联合应用评价单支冠状动脉狭窄致心肌缺血对左心整体功能的影响具有较好的一致性和可行性，可避免心脏紧急事件的发生。

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Left Ventricular Systolic Function and Synchronization in Patients with Simple Left Anterior Descending Coronary Artery Stenosis by 3D-STI and RT-3DE

LI Wen
ZHANG Rong
MA Lan
LI Rong
SUN Dongmei
ZHU Yan

PurposeThree-dimensional-speckle tracking imaging (3D-STI) and real-time three-dimensional echocardiography (RT-3DE) are adopted to evaluate myocardial strain of the left ventricle and synchronization of myocardial contraction in patients with simple left anterior descending coronary artery stenosis to explore clinical value of three dimensional ultrasound in diagnosing cardiac function change in patients with coronary heart diseases.Materials and MethodsSixty patients with coronary heart diseases receiving coronary atherosclerotic heart diseases and coronary angiography in Department of Cardiology,Huangdao Branch,Af fi liated Hospital of Qingdao University during January 2015 to 2017 were retrospectively analyzed.According to stenosis degree of left anterior descending coronary (LAD),these patients were divided into subgroup A (stenosis rate less than or equal to 70％) and subgroup B (stenosis rate between 70％ and 100％),with 30 patients in each group.Meanwhile,30 healthy volunteers were recruited as control group.3D-STI software was taken to acquire mean longitudinal strain (MLS),mean radial strain (MRS)and mean circumferential strain (MCS) of the myocardial segments in the patients' LAD blood supply area in the three groups.Systolic synchronization parameters of the segments of patients' LAD blood supply area and 16 segments of the left ventricle in the three groups were obtained through RT-3DE software and cardiac cycle was standardized,including Tmsv Sel-SD/R-R,Tmsv Sel-Dif/R-R,Tmsv 16-SD/R-R and Tmsv 16-Dif/R-R.All parameters of the three groups were compared and correlation of strain and synchronization parameters was analyzed.ResultsMLS,MRS and MCS in subgroup A were lower than subgroup A and control group,and MLS,MRS and MCS in subgroup B were lower than those in subgroup A and control group.The difference was of statistical signi fi cance(P＜0.01).Tmsv Sel-SD/R-R,Tmsv Sel-Dif/R-R,Tmsv 16-SD/R-R and Tmsv 16-Dif/R-R in subgroup A were higher than those in control group.Tmsv Sel-SD/R-R,Tmsv Sel-Dif/R-R,Tmsv 16-SD/R-R and Tmsv 16-Dif/R-R in subgroup B were higher than those in subgroup A and control group.The difference was of statistical signi fi cance (P＜0.01).Tmsv Sel-SD/R-R,Tmsv Sel-Dif/R-R,Tmsv 16-SD/R-R and Tmsv 16-Dif/R-R were correlated with MLS,MRS and MCS (r=0.321-0.529,P＜0.01).Conclusion3D-STI can evaluate left ventricular myocardial strain in patients with simple left anterior descending coronary artery stenosis,and RT-3DE can be used to assess left ventricular systolic synchronization of these patients Combination of the two can evaluate more accurately left ventricular metergasis in patients with coronary artery stenosis.

Coronary stenosis; Echocardiography,three-dimensional; Speckle tracking imaging; Ventricular function,left

1.青岛大学附属医院超声科 山东青岛266003 2.青岛大学附属医院心脏超声科 山东青岛266003

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.11.010

章 蓉

Department of Cardiac Ultrasound,the Af fi liated Hospital of Qingdao University,Qingdao 266003,China

Address Correspondence to:ZHANG Rong

E-mail:szhangrong@163.com

R445.1；R543.3

2017-06-13

2017-10-15

中国医学影像学杂志2017年 第25卷 第11期：836-840

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (11):836-840

(本文编辑 闻 浩)