二维纵向应变对室壁运动正常患者冠状动脉左主干和三支病变的预测价值

陈银花，陈勇，马勇，袁静，于海迪，杨菲

冠状动脉左主干和三支病变患者死亡率较高，属于冠心病中高危群体，及早发现这类病变并给予有效的再血管化治疗能显著改善此类患者的预后[1]。临床上超声心动图主要通过观察有无节段性室壁运动异常判断有无心肌缺血，然而未发生心肌梗死的缺血心肌静息状态下室壁运动异常往往并不显著，且肉眼观察室壁运动主观性较强，对医师经验依赖性较大，缺乏定量评价指标。近年发展起来的二维斑点追踪显像（2D-STI）技术通过评价心肌形变大小量化分析节段室壁运动，可客观、无角度依赖性地评价心肌整体及局部功能[2-3]。相关研究表明，应用2D-STI技术可检测出室壁运动正常冠状动脉明显狭窄（狭窄＞70%）患者左心室节段和总体纵向应变减低，能够较敏感地发现心肌缺血[4-5]。本研究拟采用基于2D-STI的自动功能成像（AFI）技术，评价无节段性室壁运动异常、不同程度冠状动脉病变患者的左心室心肌纵向应变，探讨二维纵向应变参数对冠状动脉左主干和三支病变的预测价值。

1 资料与方法

临床资料：选择2016年11月至2017年9月因疑诊冠心病在我院心内科住院并接受冠状动脉造影和超声心动图检查的患者104例。纳入标准：有胸闷、胸痛症状，冠状动脉造影前常规超声心动图检查未发现明显节段性室壁运动异常，且左心室射血分数＞50%；窦性心律，排除心脏瓣膜病、心肌病、心肌梗死、左束支阻滞及超声心动图图像质量不理想者。最终入选92例患者，根据冠状动脉造影结果将患者分为三组：冠心病高危组（三支主要冠状动脉管腔直径狭窄均＞70%或左主干管腔直径狭窄＞50%）24例；冠心病低危组（单支或双支主要冠状动脉管腔直径狭窄＞70%）36例；对照组（无冠心病，即冠状动脉管腔直径狭窄＜50%）32例。

仪器与方法：采用GE公司生产的Vivid E9超声心动图仪，M5s探头（频率1.7～3.3 MHz），内置AFI二维应变图像分析软件。（1）常规超声心动图：所有受检者取左侧卧位，同步连接心电图，测量常规超声参数左心室舒张末期内径、左心室收缩末期内径，双平面Simpson法测算得到左心室舒张末期容积、左心室收缩末期容积及左心室射血分数。根据美国超声心动图协会指南将左心室划分为18节段[6]，以此评价左心室各节段室壁运动。（2）二维纵向应变图像采集及参数测定：采集并存储心尖四腔、两腔及心尖左心室长轴切面连续3个心动周期二维动态图像，采集心尖左心室长轴切面主动脉瓣血流频谱静态图像以确定主动脉瓣关闭时间。打开AFI菜单，首先在心尖左心室长轴切面根据提示依次选取左心室心内膜的3个点（两侧瓣环和心尖），软件自动生成感兴趣区（ROI），调整好ROI宽度和位置，软件自动追踪ROI内心肌运动，并将图像中各室壁分为基底段、中间段和心尖段，系统自动给出追踪结果，如追踪不成功可手动微调，待所有节段追踪成功后选取主动脉瓣关闭时间点，系统自动生成ROI内各节段纵向应变及相应曲线和参数，同法分析心尖四腔和两腔切面图像后可获得左心室18节段纵向峰值应变牛眼图以及左心室整体纵向应变，分别计算左心室基底段、中间段、心尖段各水平6节段（前间隔、前壁、侧壁、后壁、下壁、后间隔）纵向峰值应变平均值获得左心室基底段纵向应变、中间段纵向应变、心尖段纵向应变及基底段+中间段纵向应变。

统计学方法：采用SPSS 24.0统计软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料用均数±标准差表示，三组间均数比较采用单因素方差分析，进一步组间两两比较采用LSD检验；分类变量以绝对值和百分比表示，分类资料比较采用卡方检验；绘制各参数预测冠状动脉左主干及三支病变的受试者工作特征（ROC）曲线，计算曲线下面积及最佳界值。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

三组患者一般临床资料比较（表1）：三组患者在年龄、男性比例、心率、收缩压、舒张压及心电图缺血改变比例等方面的差异均无统计学意义（P均＞0.05）。

三组患者常规超声心动图参数比较（表2）：与对照组及冠心病低危组比较，冠心病高危组患者左心室收缩末期容积[三组依次为（43.2±8.6）ml、（43.7±8.6）ml、（48.8±9.8）ml] 及 左 心室收缩末期内径[三组依次为（32.4±2.8）mm、（32.7±2.6）mm、（34.2±2.7）mm]均增加，差异均有统计学意义（P均＜0.05）。三组患者左心室射血分数等其余常规超声心动图参数的差异均无统计学意义（P均＞0.05）。

表1 三组患者一般临床资料比较（

表1 三组患者一般临床资料比较（

注：1 mmHg=0.133 kPa

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表2 三组患者常规超声心动图参数比较（

表2 三组患者常规超声心动图参数比较（

注：与对照组比较*P＜0.05；与冠心病低危组比较△P＜0.05

项目 对照组 (n=32) 冠心病低危组 (n=36) 冠心病高危组 (n=24) F值 P值左心室舒张末期容积 (ml) 119.9±18.8 122.3±18.7 129.6±15.5 2.124 0.126左心室收缩末期容积 (ml) 43.2±8.6 43.7±8.6 48.8±9.8*△ 3.298 0.042左心室舒张末期内径 (mm) 50.1±3.5 50.6±3.4 52.0±2.7 2.285 0.108左心室收缩末期内径 (mm) 32.4±2.8 32.7±2.6 34.2±2.7*△ 3.246 0.044左心室射血分数 (%) 64.2±3.2 64.4±4.0 62.5±4.3 1.849 0.163

三组患者左心室二维纵向应变参数比较（表3、图1）：随着冠状动脉病变程度加重，对照组、冠心病低危组、冠心病高危组的左心室基底段纵向应变、中间段纵向应变、心尖段纵向应变、基底段+中间段纵向应变以及左心室整体纵向应变均逐渐减低，上述各纵向应变参数冠心病低危组均低于对照组，冠心病高危组均低于冠心病低危组，差异均有统计学意义（P均＜0.01）。

不同左心室二维纵向应变参数预测冠状动脉左主干及三支病变的ROC曲线（图2、表4）：以冠状动脉造影为标准，左心室基底段+中间段纵向应变预测冠状动脉左主干及三支病变的曲线下面积（0.870）最大，最佳界值为-18.1%，敏感度为83.3%，特异度为76.5%；而心尖段纵向应变的曲线下面积（0.786）最小，左心室基底段纵向应变、中间段纵向应变、左心室整体纵向应变的曲线下面积依次为0.843、0.861、0.862，最佳界值依次为-15.7%、-18.8%、-18.9%。

表3 三组患者左心室二维纵向应变参数比较

表3 三组患者左心室二维纵向应变参数比较

注：与对照组比较*P＜0.01；与冠心病低危组比较△P＜0.01

项目 对照组 (n=32) 冠心病低危组 (n=36) 冠心病高危组 (n=24) F值 P值基底段纵向应变 (%) -18.7±1.6 -17.0±1.5* -15.2±1.8*△ 30.224 0.000中间段纵向应变 (%) -21.6±2.5 -19.9±1.4* -18.1±1.7*△ 23.534 0.000心尖段纵向应变 (%) -27.6±3.3 -24.7±3.2* -22.4±3.3*△ 17.806 0.000基底段+中间段纵向应变 (%) -20.1±1.9 -18.4±1.3* -16.6±1.6*△ 32.184 0.000左心室整体纵向应变 (%) -22.5±2.0 -20.4±1.6* -18.3±2.0*△ 35.862 0.000

图1 三组患者左心室纵向应变曲线及牛眼图

表4 不同左心室二维纵向应变参数对冠状动脉左主干及三支病变的预测价值

3 讨论

临床上冠状动脉左主干和三支病变患者静息状态下左心室射血分数和室壁运动常常表现正常，常规超声心动图无异常发现，负荷试验可以提高诊断敏感性，但此类冠心病高危患者行负荷试验的风险也大大增加。因此寻求静息状态下敏感、客观的超声心动图新指标对于筛选冠心病高危人群具有一定的临床意义。

2D-STI技术是近年来发展起来的可定量评价左心室壁各节段及整体心肌功能的新方法，常规超声心动图通过肉眼观察室壁运动判断有无心肌缺血，缺乏量化指标，具有一定的主观性，而2D-STI技术通过客观评价心肌形变量化分析节段室壁运动，能够较敏感地发现心肌缺血。相关研究表明，静息状态下2D-STI技术纵向应变参数对心肌缺血的识别能力优于传统的肉眼观察室壁运动[7]。本研究中92例患者冠状动脉造影前常规超声心动图检查均未发现明显节段性室壁运动异常，三组间左心室射血分数比较差异无统计学意义（P＞0.05），但应用基于2D-STI技术的AFI软件分析发现，随着冠状动脉病变程度加重，左心室基底段、中间段及心尖段各水平和左心室整体纵向应变逐渐减低，冠心病低危组均低于对照组，冠心病高危组均低于冠心病低危组，表明二维纵向应变是评价心肌缺血的敏感指标。我们分析认为，这可能与心肌缺血对左心室各层心肌影响不同有关，左心室壁包括心内膜下纵向走行、中层环向和心外膜下斜形走行的纤维，心内膜下心肌较中层及心外膜下心肌承受更大的室壁张力，其最先受到缺血影响且对缺血损伤更为敏感[8]，导致纵向应变减低，随着缺血程度加重和时间的积累，缺血累及中层环形心肌，引起肉眼可见的室壁运动异常。相关研究亦表明，心肌纵向应变检测心肌缺血敏感度较高[9-10]。

本研究还显示，应用各纵向应变参数预测冠状动脉左主干及三支病变，除去心尖段的左心室基底段+中间段纵向应变的曲线下面积最大，高于包括心尖段在内的整体纵向应变，而心尖段纵向应变曲线下面积最小，表明左心室基底段和中间段的纵向应变预测高危冠心病的价值更高，这在国内外其他研究中也得到支持[11-13]。本研究中入选的冠心病高危组患者中，三分之二患者受累冠状动脉病变位于冠状动脉近段或者近-中段。左心室基底段和中间段心肌收缩期承受更高的心室腔压力，且临近冠状动脉近段或者近-中段病变，故缺血程度更明显，而心尖段心肌位于冠状动脉终末分支部位，当冠状动脉近端血管出现明显狭窄时，冠状动脉远端小血管代偿性扩张以降低毛细血管阻力，增加冠状动脉血流供应[14-15]，且心尖段常常由于侧支循环形成或为冠状动脉双支供应，故而一定程度上降低了其检测心肌缺血、预测冠状动脉左主干及三支病变的效能。

本研究局限性：（1）样本量较小，仍需进一步增加样本量，增强研究结果的可信度。（2）基于2D-STI技术的AFI测量对二维图像质量要求较高，被检者必须为窦性心律，且检查过程中心率波动不宜过大，否则无法给出应变分析曲线和相应牛眼图，部分图像不佳和心律失常者未能入选研究。

综上所述，基于2D-STI技术AFI测量的二维纵向应变参数能较敏感地发现心肌缺血。静息状态下左心室射血分数及室壁运动正常的冠心病患者左心室各水平及整体纵向应变随冠状动脉病变程度加重而逐渐减低，左心室基底段+中间段纵向应变预测冠状动脉左主干及三支病变的价值更大。二维纵向应变可为冠心病超声诊断提供客观的参考依据。