三维斑点追踪成像技术对心肌梗死患者左室功能的评价

冯雪虹 叶新和

南京医科大学附属无锡第二医院心功能室（江苏无锡214002）

心肌梗死是心肌缺血缺氧引起的心肌运动功能障碍性疾病。早期可能引起左心室的形态及大小改变，心室壁发生异常运动是心肌梗死患者最早出现的典型临床表现，临床应在疾病发生的早期对心肌梗死范围进行确诊，以便早期予以治疗，以提高临床预后[1]。心脏的运动过程是复杂的三维立体运动，采用既往传统超声检查方法仅在单纯二维平面进行心肌观察，但心动周期则是一个运动至二维以外的声学斑点，因此传统二维水平的检测手段无法达到追踪效果。三维斑点追踪成像技术（three⁃dimensional speckle tracking imaging，3D⁃STI）的应用，弥补了以往诊断手段的不足，其在三维超声心动图技术上通过将连续心脏全容积图像，进一步采用软件分析生成众多不同轴的切面，自动追踪心肌斑点的空间运动情况[2]。目前国内外已有多项研究[3⁃4]着手于该项技术在心肌梗死临床诊断中应用价值的研究，且李嵘娟等[5]证实，3D⁃STI在评价心肌梗死患者左心室功能的重要作用。为探究3D⁃STI应用于心肌梗死患者中对左心功能诊断的效果，在本研究中对我院收治的此类患者应用3D⁃STI技术诊断，旨在为临床心肌梗死的诊断提供新思路。报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2016年1月至2017年5月入院就诊的心肌梗死患者46例，纳入标准：临床诊断为ST段抬高型心肌梗死；发病至入院就诊在12 h之内；窦性心律。排除标准：既往陈旧性心肌梗死病史者；伴发严重心脏瓣膜疾病及严重心悸疾病者；心包疾病者；伴严重精神疾病或智力发育存在问题而无法完成配合者；获取图像效果不满意者；病例资料不完整者。其中男25例，女21例，年龄42～69岁，平均（55.69±5.26）岁。

图1 某例心肌梗死患者三维斑点追踪成像图Fig.1 Three⁃dimensional speckle tracing imaging in a patient with myocardial infarction

选取同期体检健康者40例作为对照组，纳入标准：符合ST段抬高心肌梗死的诊断标准：心脏生物标志物增高或增高后降低，至少有1次数值超过参考值上限的99%，并有以下至少1项心肌缺血的证据：（1）心肌缺血临床症状；（2）心电图出现新的心肌缺血变化，即新的ST段改变或左束支传导阻滞；（3）心电图出现病理性O波；（4）影像学证据显示新的心肌活力丧失或区域性室壁运动异常。无高血压、冠心病、心肌病等其他器质性疾病者；心率在60～100次/min；常规心动图及心电图检查指标均正常；图像治疗不佳者；病例资料完整。其中男22例，女18例，年龄40～72岁，平均（54.74±6.02）岁。两组对象的性别以及年龄等差异无统计学意义（P＞0.05），有可比性。

1.2 方法均运用彩色多普勒超声诊断仪（GE vivid E9），M5s二维探头（参数：频率 1.0～5.0 MHz）、4V 探头（频率为1.0～4.0 MHz）以及3D⁃STI。患者采用左侧仰卧位，平静呼吸，记录心电图各胸导连结果。首先行常规心动图检查，Simpson法检测左心室舒张末期容积以及收缩末期容积，系统自动获取左心室射血分数，并详细记录。

3D⁃STI：采用三维矩阵探头，观察到心尖部四腔切面后逐渐调整扇角，直至60°，调整增益以及扫描深度，帧频25～40帧/s，采用恰当优化模式至完整显示心尖四腔切面图，让患者屏气，Multi Beat模式下采集6个连续心动周期内心尖四腔三维全容积图。然后采用GE vivid E9彩色多普勒超声诊断仪实施脱机分析，采用3D⁃STI分析软件按下Measure键进图4D Auto LVQ模式，然后在收缩期、舒张期在心尖四腔切面分别选取两个点，一个为二尖瓣闭合点，另一个为心尖点，软件自动生成左心室内膜曲线以及心外膜曲线，然后人工调整边缘尽量让边界重合并分析，仪器逐帧追踪分析左心室各节段，计算GLS、GRS、GCS、GAS。见图1。

1.3 统计学方法用SPSS 18.0软件包处理数据；计量资料采用表示，两组间比较采用SNK⁃q检验；采用ROC分析各应变参数诊断心肌梗死效果，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般资料及常规超声心动图检查结果比较46例观察组患者中，男25例，女21例；平均年龄（55.69±5.26）岁；平均心率（69.68±5.26）次/min；平均收缩压（123.02± 12.42）mmHg，平均舒张压（86.32± 9.48）mmHg。40例对照组患者中，男22例，女18例；平均年龄为（54.74±6.02）岁；平均心率为（70.21±5.98）次/min；平均收缩压（124.69±13.51）mmHg，平均舒张压（87.21 ± 10.26）mmHg。两组一般资料差异无统计学意义（均P＞0.05）；病例组患者常规超声心动图指标检测左心室舒张末期容积及收缩末期容积均高于对照组，而左心室射血分数明显较对照组低，组间差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 两组常规超声心动图检查结果比较Tab.1 Routine echocardiography comparison of two groups ±s

表1 两组常规超声心动图检查结果比较Tab.1 Routine echocardiography comparison of two groups ±s

组别 例数46 40观察组对照组t值P值常规超声心动图分析左心室舒张末期容积（mL）117.26±19.35 85.21±20.32 7.485＜0.01左心室收缩末期容积（mL）54.39±14.25 36.94±14.85 5.554＜0.01左心室射血分数（%）51.02±10.57 63.37±10.68 5.378＜0.01

2.2 两组患者三维整体应变分析观察组患者GLS、GRS、GCS及GAS各应变量值均较对照组低，组间统计差异有统计学意义（均P＜0.05）。见表2。

2.3 3D⁃STI各项应变量参数诊断心肌梗死的ROC曲线分析经ROC分析，GLS、GRS、GCS及GAS值用于诊断心肌梗死敏感度和特异度均较高，见表3、图2。

表2 两组患者三维整体应变分析Tab.2 Three⁃dimensional global strain analysis of two groups±s

表2 两组患者三维整体应变分析Tab.2 Three⁃dimensional global strain analysis of two groups±s

组别观察组对照组t值P值例数46 40 GLS-9.95±2.19-13.16±2.78 5.984＜0.01 GRS 29.65±5.16 49.68±6.25 16.277＜0.01 GCS-14.11±3.38-17.89±3.67 4.971＜0.01 GAS-21.19±3.59-30.25±3.56 11.719＜0.01

表3 3D⁃STI各项应变量参数诊断心肌梗死的ROC曲线分析Tab.3 ROC curve analysis of parameters of 3D⁃STI variables in diagnosis of myocardial infarction

3 讨论

3D⁃STI是近几年出现的一种新型超声心动图诊断技术，与传统二维超声以及组织多普勒成像技术相比，该项技术不仅可实时跟踪斑点的运动情况及在立体空间的位置，同时还无角度依赖性，因此其用于诊断心脏疾病以及预后评估等具有重要的作用。心肌组织的运动及功能的发挥是在三维立体空间中实现的，所以通过观察心肌组织运动轨迹三维斑点追踪可更加客观、准确反映心肌力学功能状态，超声3D⁃STI技术不仅可同时满足心脏心肌运动的时间、空间同步，还可准确对心脏三维立体空间结构进行定位，获取基础运动功能信息，以实现更高的临床应用价值[6]。3D⁃STI原理：利用超声检查过程中入射的超声波和心肌组织之间的散射、发射等原理，进一步在图像上形成大小在20～40像素的斑点回声，且斑点随心脏运动位置发生相应的变化，通过追踪和心肌组织发生同步运动的斑点回声，获取心肌组织在心动周期中的运动情况。既往多项研究[7]证实，3D⁃STI较其他超声诊断而言，其在评价心肌运动及功能等方面的价值更高，且凭借其安全无辐射及广泛可行等独特优势备受青睐。黄佳等[8]研究对比分析了3D⁃STI与2D⁃STI技术追踪心肌节段纵向及径向和圆周应变结果发现，3D⁃STI所用的时间相对较短，故认为3D⁃STI技术是一种相对较为直接，且迅速的评价室壁运动的方法。SEO等[9]通过3D⁃STI分析14例心力衰竭患者三维斑点追踪面积应变值的变化，经ROC曲线分析，该指标值在3.8%时是预测心理衰竭的最佳指标敏感度高达78%，特异度高达100%，该研究表示3D⁃STI计算左心室面积不同应变指数可用于预测心脏再同步后左心室重构情况。本研究选取46例心肌梗死患者3D⁃STI技术测量GLS、GRS、GCS及GAS应变量值，分析各应变量用于诊断心肌梗死敏感度和特异度。

图2 3D⁃STI各项应变量参数诊断心肌梗死的ROC曲线Fig.2 ROC parameters of 3D⁃STI dependent variable parameters for diagnosing myocardial infarction

本研究结果显示，心肌梗死患者GLS、GRS、GCS及GAS应变值均明显较健康人群降低，董金杭等也证实缺血性心肌病患者长轴、径向、面积以及圆周整体应变值显著下降，并且其中GAS下降的幅度更加明显，主要由于GAS以及整体应变量是3D⁃STI技术特有的参数，前者数值的变化主要用于追踪心内膜面积变化。于蓝等[10]探讨3D⁃STI定量分析评价急性前壁心肌梗死患者左心室收缩期功能发现，病例组患者GLS、GRS、GCS及GAS应变值均明显较健康人群低，该结果和本次结果一致。上述结果均可初步表明心肌梗死患者左心室心肌的各应变值的下降均提示患者左心室心肌纵向及圆周两方向整体应变下降。本次研究经ROC曲线分析发现，当GLS＝9.23时，AUC为9.69，此时诊断心肌梗死敏感度和特异度分别为91.22%、71.06%；GRS＝28.46时，AUC为8.20，此时敏感度和特异度分别为74.01%、71.01%；GCS＝13.25时，AUC为7.68，敏感度和特异度分别为68.95%、76.92%；GAS＝21.04时，AUC为8.98，敏感度和特异度分别为85.36%、93.33%。可见3D⁃STI技术各应变值用于心肌梗死诊断敏感度及特异度均较高，和谭杰等[11]研究相符。分析原因主要为，心肌梗死患者心肌缺血后出现顿抑心肌及冬眠心肌，能够在短时间内出现心肌应变能力下降的情况，而GAS值的变化同时需要GLS及GCS共同决定加权值，加之GAS的变化仅依赖心内膜变化，因此在用于心肌缺血性疾病的评价方面，敏感性和特异度较高，较为准确。

综上所述，3D⁃STI技术能够确切监测左心室各阶段心肌应变值，为心肌梗死临床诊断提供新思路。3D⁃STI的不足之处在于，三维超声图像相较二维图像而言，分辨力相对较低，可能出现辨别室壁心内膜及心外膜边界困难，影响斑点追踪及图像分析准确度；加之3D⁃STI技术进行分析时至少需要获取4个连续稳定心动周期图像，因而不适用于房颤、频发室性期前收缩等心律不齐患者。今后若进一步完善其功能，便能够在评价心肌运动领域发挥巨大作用。