三维斑点追踪技术联合SYNTAX评分评价复杂冠状动脉疾病

陈晓菲，姜志荣，孙 品，何香芹，王小凡，吕启凤，宋晓霞，田 雨

(青岛大学附属医院心脏超声科，山东 青岛 266000)

对于以左主干和/或3支主要冠状动脉病变为特征的复杂冠状动脉疾病(coronary artery disease, CAD)，如何选择治疗方式一直是临床争议的热点。SYNTAX评分(SYNTAX score, SS)[1-2]是一种基于CAG的定量评价冠状动脉病变复杂程度的有创评分工具，可根据冠状动脉病变解剖特点对复杂CAD患者评分并追踪预后；但对于术前评价复杂CAD而言，应用便捷且无创更为重要。三维斑点追踪成像(three-dimensional speckle tracking imaging, 3D-STI)技术是近年来发展起的新技术，可准确反映心脏功能[3]。本研究应用3D-STI技术联合冠状动脉SS评价复杂CAD患者左心室心肌功能，探讨其对于指导选择复杂CAD治疗方式的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2018年3月—2019年3月153例就诊于青岛大学附属医院并拟接受冠状动脉造影术(coronary angiography, CAG)患者。入选标准：CAG前二维经胸超声心动图检查未见明显室壁节段性运动异常，射血分数(ejection fraction, EF)>55%；排除标准：既往经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention, PCI)和冠状动脉搭桥术(coronary artery bypass grafting, CABG)治疗史、陈旧性心肌梗死、心脏瓣膜病、先天性心脏病及心肌病等病史。最终12例因无法获得可供分析的三维图像而被排除，141例入选，男81例，女60例，年龄39～81岁，平均(60.9±8.3)岁；根据CAG结果，以冠状动脉狭窄>50%作为诊断CAD标准，分为复杂CAD组(3支主要冠状动脉和/或左主干狭窄>50%，n=78)、非复杂CAD组(单/双支主要冠状动脉狭窄>50%，n=30)和对照组(冠状动脉狭窄≤50%，n=33)；并根据SS将复杂CAD组分为低分亚组(SS<23，n=26)、中分亚组(23≤SS<33，n=25)及高分亚组(SS≥33，n=27)。本研究经医院伦理委员会批准，患者均知情同意。

1.2 仪器与方法 采用Philips EPIQ 7C超声诊断仪，二维探头S5-1(1～5 MHz)、三维探头X5-1(1～5 MHz)，配Tomtec三维图像分析软件。同一名检查者于CAG前48 h内进行图像采集和分析。

1.2.1 二维超声 嘱患者左侧卧、平静呼吸，连接心电图。采用S5-1探头采集常规二维图像，测得左心室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic diameter, LVEDd)、左心室收缩末期内径(left ventricular end-systolic diameter, LVEDs)及舒张末期容积(end-diastolic volume, EDV)，并应用Simpson法测量左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)。

1.2.2 三维超声 切换三维探头X5-1，获得标准心尖四腔心切面图像后，启用全容积成像，连续采集4个心动周期图像，帧频>20帧/秒。采用Tomtec分析软件进行脱机分析(图1)，获取左心室整体径向应变(global radial strain, GRS)、整体纵向应变(global longitudinal strain, GLS)、整体圆周应变(global circumferential strain, GCS)、整体三维应变(global three-dimensional strain, G3DS)及16节段的纵向应变(longitudinal strain, LS)、径向应变(radial strain, RS)、圆周应变(circumferential strain, CS)和三维应变(three-dimensional strain, 3DS)，计算基底段和中间段6个节段的平均LS、RS、CS、3DS及心尖段4节段的平均LS、RS、CS和3DS。

1.3 SS 于超声检查后48 h内行CAG，根据结果对左主干和/或3支主要冠状动脉病变患者采用冠状动脉树16分段法，结合冠状动脉病变具体特征，对血管直径≥1.5 mm、直径狭窄>50%血管的每处病变进行积分，获得SS[4]。

1.4 重复性检验 随机抽取15例患者, 由2名中级职称医师对图像进行3D-STI分析, 行观察者间一致性进行重复性检验；再由同一名医师对图像进行第2次分析, 行观察者内重复性检验。

1.5 统计学分析 采用 SPSS 22.0统计分析软件。计数资料以频数和/或百分比表示，多组间比较应用χ2检验，计量资料以±s表示，多组间比较采用单因素方差分析，进一步两两比较应用LSD-t检验。绘制ROC曲线，分析各指标检测不同程度复杂CAD的敏感性，采用Pearson线性相关分析观察整体应变参数与SS的相关性，以Bland-Altman法检测结果的重复性。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 CAG及SS 3组间年龄及性别差异均无统计学意义(P均>0.05)。复杂CAD 组低分、中分、高分3亚组间SS逐渐增大(P均<0.05)，年龄及性别差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1、2。

2.2 常规超声参数比较 3组常规二维超声参数间差异无统计学意义(P均>0.05)，见表1。复杂CAD 组3亚组间常规二维超声参数差异无统计学意义(P均>0.05)，见表2。

2.3 3D-STI参数比较 对照组、非复杂CAD组和复杂CAD组整体及平均节段应变参数均呈减小趋势(P均<0.05)。非复杂CAD组各整体应变，基底段和心尖段LS及中间段LS、RS、CS、3DS均较对照组减低(P均<0.05)，复杂CAD组各3D-STI参数均较对照组减低(P均<0.05)；复杂CAD组各整体应变，基底段LS、CS、3DS，中间段LS、RS、3DS及心尖段LS、3DS较非复杂CAD组减低(P均<0.05)，见表3。

复杂CAD组低分、中分和高分亚组间各整体应变，基底段LS、3DS，中间段和心尖段LS、RS、CS、3DS均呈减小趋势(P均<0.05)。中分亚组GLS、G3DS及心尖段RS、LS、3DS较低分亚组减低(P均<0.05)，高分亚组GLS、GRS、GCS、G3DS及基底段LS、3DS，中间段和心尖段LS、RS、CS、3DS较低分亚组减低(P均<0.05)；高分亚组GLS、G3DS，中间段LS、3DS及心尖段RS较中分亚组减低(P均<0.05)。见表4。

表1 3组患者一般资料及常规二维超声心动图参数比较

表2 复杂CAD组中各SS 亚组患者一般资料及常规二维超声心动图参数比较

注：*：与低分亚组比较，P<0.05；#：与中分亚组比较，P<0.05

图1 复杂冠心病各亚组3D应变牛眼图及16节段应变曲线 A.低分亚组； B.中分亚组； C.高分亚组

2.4 3D-STI整体应变参数对不同程度复杂CAD的检测价值 ROC曲线分析结果显示，G3DS、GLS、GRS、GCS检测低分亚组的AUC分别为0.784、0.765、0.732、0.709，G3DS的AUC最大，截断值为-32.14%时敏感度为74.36%，特异度为71.43%；中分亚组AUC分别为0.810、0.799、0.761、0.733，G3DS的AUC最大，截断值为-31.79%时敏感度为80.77%，特异度为66.29%；高分亚组AUC分别为0.805、0.813、0.765、0.746，GLS的AUC最大，截断值为-15.83%时敏感度77.78%，特异度72.81%。见图2。

2.5 3D-STI整体应变参数与SS的相关性Pearson线性相关分析示复杂CAD患者左心室GLS、GRS、GCS及G3DS均与SS呈负相关(r=-0.548，-0.366，-0.411，-0.556，P均<0.05)。

2.6 重复性检验Bland-Altman分析显示3D-STI技术测量G3DS观察者内及观察者间一致性均良好(图3)。

3 讨论

对于复杂CAD，重建血运方式主要包括CABG及PCI，需要经过权衡选择最佳方案。通过追踪不同冠状动脉SS分组不良心脑血管事件(major adverse cardiovascular and cerebral events, MACCE)发生率，可评价CABG及PCI对于治疗不同程度复杂CAD的价值，指导临床选择术式及术前用药等[5]；而3D-STI的出现使定量评价心肌收缩与舒张功能成为可能[6]。

ZHANG等[7]等应用心肌分层应变技术获取二维心肌应变参数，发现心内膜心肌纵向应变对于检测复杂CAD更具优势，且与SS有良好相关性。由于心脏为三维空间内的立体结构，基于二维平面的二维斑点追踪技术(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI)存在一定局限性，而3D-STI对于心肌局部和整体收缩功能评价效果优于2D-STI[8-9]，LS与冠状动脉病变程度有较高相关性[10]。

表3 3组患者左心室整体应变与平均节段应变参数比较(±s)

表3 3组患者左心室整体应变与平均节段应变参数比较(±s)

组别GLSLS基底段中间段心尖段GRSRS基底段中间段心尖段复杂CAD组(n=78)15.40±2.40*#14.42±2.69*#14.66±3.10*#16.27±3.45*#38.31±3.28*#34.91±3.98*38.98±4.20*#41.30±4.64*非复杂CAD组(n=30)16.88±2.68*15.91±3.44*16.13±3.18*17.97±3.81*40.16±3.56*36.12±3.7440.96±4.47*42.73±4.00对照组(n=33)18.84±2.1317.35±2.1718.64±2.4320.04±3.5642.03±3.0337.37±3.2343.16±3.3844.83±4.91F值24.28213.57820.77213.30515.3805.11212.5676.974P值<0.001<0.001<0.001<0.001<0.0010.007<0.0010.001组别GCSCS基底段中间段心尖段G3DS3DS基底段中间段心尖段复杂CAD组(n=78)26.73±2.92*#23.84±3.32*#27.45±3.06*28.82±4.31*29.79±3.46*#26.33±3.83*#30.26±3.92*#32.08±5.17*#非复杂冠心病组(n=30)28.09±3.22*25.62±3.3627.95±3.88*29.99±5.2132.85±3.98*29.51±4.9932.02±4.96*35.03±5.19对照组(n=33)29.90±2.2025.88±2.6330.79±3.0831.95±3.8134.71±3.2531.58±4.2235.17±3.6136.78±5.95F值14.7246.33112.3785.83224.81519.97816.6779.828P值<0.0010.002<0.0010.004<0.001<0.001<0.001<0.001

注：*：与对照组比较，P<0.05；#：与非复杂CAD组比较，P<0.05

表4 复杂CAD组中各SS 亚组患者左心室整体应变与平均节段应变参数比较(±s)

表4 复杂CAD组中各SS 亚组患者左心室整体应变与平均节段应变参数比较(±s)

组别GLSLS基底段中间段心尖段GRSRS基底段中间段心尖段低分亚组(n=26)16.75±1.8315.57±2.2416.22±2.3618.48±2.9839.83±2.6935.76±3.2840.57±4.0143.76±3.92中分亚组(n=25)15.45±2.28*14.57±2.7715.19±3.2115.74±3.08*38.13±3.8134.72±5.1138.76±3.9341.27±5.08*高分亚组(n=27)14.04±2.29*#13.17±2.59*12.67±2.62*#14.65±3.18*36.70±2.99*34.28±3.3437.64±4.26*38.94±3.65*#F值10.6115.97911.72810.7236.4152.2843.4978.561P值<0.0010.004<0.001<0.0010.0050.1090.0350.001组别GCSCS基底段中间段心尖段G3DS3DS基底段中间段心尖段低分亚组(n=26)28.01±2.5424.61±2.8628.54±2.6330.16±3.9531.79±3.1828.15±4.0832.12±4.0034.84±3.48中分亚组(n=25)26.71±2.9123.81±3.4027.52±3.1728.60±3.8829.66±3.04*26.14±3.1030.01±2.9432.08±5.76*高分亚组(n=27)25.51±2.83*22.88±3.6925.99±3.33*27.38±4.36*27.74±3.06*#24.76±3.57*28.69±3.91*#29.43±4.70*F值5.4151.2993.6123.86311.3295.8895.8618.691P值0.0060.2790.0320.025<0.0010.006<0.0010.001

注：*：与低分亚组比较，P<0.05；#：与中分亚组比较，P<0.05

图3 应用3D-STI技术测量G3DS的Bland-Altman分析 A.观察者内； B.观察者间

本研究联合应用3D-STI技术与SS评价复杂CAD患者左心室功能。即使无明显室壁节段性运动异常，但随冠状动脉病变复杂程度加重，左心室整体和基底段、中间段、心尖段节段应变均呈下降趋势，尤以纵向应变及三维应变为著[11]。三维应变为心肌在三维方向上应变的综合，据此能更为全面评估心肌功能。心肌缺血时，三维应变亦可出现较为显著的减弱[12]。复杂CAD患者以3支和/或左主干病变为主要特征，存在不同程度狭窄及侧支形成等，整体应变可更为全面反映整体心脏功能，各组间差异较平均节段应变更显著，G3DS和GLS检测复杂CAD各亚组的敏感性最强。复杂CAD组GLS、GCS、GRS、G3DS均与SS呈负相关，提示整体应变参数可在一定程度上反映复杂CAD患者冠状动脉病变程度，联合SS对治疗有一定指导作用。

本研究存在局限性：目前对于SS的临床可操作性存在争议[13]； 3D-STI技术处于发展阶段，仍有诸多不足，如对图像要求较高且存在主观性等；SS与整体应变的相关性略差，对其实际应用价值有待进一步观察。