三维斑点追踪技术对冠心病前降支近端狭窄的诊断价值

段 娜 栾 波▲ 朱 芳 丁明岩

1.中国医科大学人民医院 辽宁省人民医院心内科，辽宁沈阳 110016；2.中国医科大学人民医院 辽宁省人民医院心功能科，辽宁沈阳 110016

冠心病（coronary heart disease，CHD）是目前世界上发病率和死亡率极高的疾病[1-2]，其中冠状动脉的左前降支（left anterior descending artery，LAD）是左心室主要的供血血管，在CHD 中的发病率最高、预后最差[3]。冠状动脉造影术（coronary angiography，CAG）是目前临床诊断冠状动脉狭窄的金标准[4-5]，但无法用于冠状动脉是否存在狭窄的筛查手段。近些年发展起来的心脏三维斑点追踪技术（theredimensional speckle tracking imaging，3D-STI）可以无创定量评估心肌缺血引起的左心室心肌应变的变化及心肌缺血面积[6-9]，是当今临床最先进的应用于心肌缺血患者的重要筛查手段之一[10]。本研究回顾性分析113 例行冠状动脉造影患者，评价3D-STI 对冠状动脉LAD 近段病变的早期预测价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017 年12 月～2019 年3 月在辽宁省人民医院心内科行冠状动脉造影提示LAD 近段狭窄的患者83 例。根据CAG 结果的冠状动脉狭窄程度将患者分为：轻度狭窄组25 例，狭窄率≤50%；中度狭窄组32 例，50%＜狭窄率≤75%；重度狭窄组26 例，75%＜狭窄率≤100%。另选同期 30 例CAG 证实冠状动脉无明显狭窄作为对照组。

纳入标准：常规超声心动图检查未见明显室壁节段性运动异常，同时左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）＞50%；冠状动脉造影为LAD 近段单支病变的患者。

排除标准：经过冠状动脉造影证实为非单纯LAD 近段狭窄；既往曾明确诊断的心肌梗死、先天性心脏病、瓣膜病、心肌病，并伴严重的恶性心律失常、严重的肝肾功能不全、严重的缺血和缺氧性疾病；透声条件差，导致超声图像无法分析的患者。

1.2 方法

1.2.1 一般资料的收集 收集所有入选患者的年龄、性别、既往史等一般临床资料，以及冠脉造影结果、普通心脏超声结果和3D-STI 结果。

1.2.2 冠脉造影检查及结果判定 所有行冠脉造影患者采用Seldinger 法穿刺桡动脉或股动脉，置入5F 动脉鞘管，根据患者体重给予相应计量肝素，然后进行多方位、多角度选择性冠脉造影。造影结束后，采用系统自带软件，使用QCA（quantitative coronary angiography）方法测量病变血管的直径狭窄率（diameterstenosis rate）。所测指标由两名具有高级职称的心内科医生测量后取平均值。

1.2.3 超声心动图检查及结果判定 GE Vivid E9超声诊断仪，二维M5SC 探头，频率1.7 ～3.3MHz；三维4V 探头，频率1.7 ～4.0MHz，帧频25 ～40 帧/s，EchoPAC 工作站用于后期图像分析。

常规超声心动图检查及结果分析：患者安静状态、左侧卧位，同步连接心电图，在超声图像显示最佳清晰的时候嘱患者吸气末屏住呼吸，按照2019 年美国超声心动图学会（American Society of Echocardiography，ASE）成人经胸超声心动图检查指南[24]，测得常规二维超声心动图各个参数，包括：左心房收缩期二尖瓣口血流速度（A 峰），左心室舒张早期二尖瓣口血流速度（E 峰），E 峰与A 峰的比值（E/A），采用simpson 双平面法描记心内膜边界，勾画出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），从而计算出左心室射血分数（left ejection fraction，LVEF）和左心室搏出量（left ventricular volume，LVSV）等参数。

三维斑点追踪技术检查及结果分析：将三维探头（4V）置于心尖搏动处，显示标准的心尖四腔心后，利用二维三平面法仪器自动构建出心尖三腔图像及心尖两腔图像，嘱患者吸气后屏气，存储5 个心动周期的三平面清晰图像，用于EchoPAC 工作站进行脱机分析获得左心室3D-STI 参数。应用GE Vivid E9 Echo PAC 工作站的4D AutoLVQ 在机软件脱机分析患者的3D-STI 图像。计算出左心室整体纵向应变值（left ventricular global longitudinal strain，LVGLS）、左心室整体径向应变值（left ventricular global radial strain，LVGRS）、左心室整体圆周应变值（left ventricular global circumferential strain，LVGCS）、左心室整体面积应变值（left ventricular global area strain，LVGAS），所有参数均测量3次取平均值。

1.3 统计学处理

采用SPSS19.0 统计软件对研究数据进行统计分析，其中计数资料用例数表示，计量资料以（）表示。所有计量资料经正态分布及方差齐性检验，符合正态分布同时方差齐性的计量资料采用单因素方差分析，两两组间进一步比较采用LSD-t 检验；不符合正态分布的计量资料采用Kurskal-Wallis H 检验。计数资料比较采用χ2检验。绘制不同应变参数预测LAD 近端狭窄：50%＜狭窄率≤75%和75%＜狭窄率≤100%的ROC 曲线，计算曲线下面积（the area under the ROC curve，AUC）及截断值（cut-off point）。P ＜0.05 为差异有统计学意义。

表1 各组患者一般临床资料比较

表2 各组常规超声参数比较

表2 各组常规超声参数比较

注：LVESV：左心室收缩末期容积；LVEDV：左心室舒张期末容积；LVSV：左心室搏出量；LVEF：左心室射血分数；E 峰：左心室舒张早期二尖瓣口血流速度；A 峰：左心房收缩期二尖瓣口血流速度；E/A：E 峰与A 峰的比值

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表3 各组患者整体应变参数比较，%）

表3 各组患者整体应变参数比较，%）

注：GLS：左室整体纵向应变；GRS：左室整体径向应变；GCS：左室整体圆周应变；GAS：左室整体面积应变；与对照组比较，aP ＜0.05；与轻度狭窄比较，bP ＜0.05

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2 结果

2.1 各组一般临床资料比较

入选患者各组间的年龄、性别、高血压、高血脂、糖尿病发病率及吸烟史比较，差异无统计学意义（P ＞0.05）。见表1。

2.2 各组常规超声参数比较

各组间常规超声参数LVESV、LVEDV、LVSV、LVEF、E 峰、A 峰、E/A 比较差异无统计学意义（P ＞0.05）。见表2。

2.3 各组患者整体应变参数比较

四组三维整体应变参数结果中，在GLS 中，轻度、中度、重度狭窄组较正常组差异有统计学意义（P ＜0.05）；GRS、GCS、GAS 中，中度狭窄组和重度狭窄组较正常组和轻度狭窄组比较差异有统计学意义（P ＜0.05）；而轻度狭窄组和正常组比较差异无统计学意义（P ＞0.05）。各组应变均值比较，见表3。

2.4 不同应变参数预测LAD近段狭窄程度的ROC曲线分析

根据所得三维整体应变参数绘制ROC 曲线并计算相应值（表4 ～5，图1 ～2）。其中GLS 诊断效能最大，在诊断LAD 近段中度狭窄（50%＜狭窄率≤75%）中，AUC 为0.769、截断值为-16.00%、敏感度为75.0%、特异度为78.2%、正确指数为0.532；诊断LAD 近段重度狭窄（75%＜狭窄率≤100%）中，AUC 为0.889、截断值为-16.75%、敏感度为80.8%、特异度为84.4%、正确指数为0.641。

表4 诊断中度狭窄ROC曲线分析值

表5 诊断重度狭窄ROC曲线分析值

图1 诊断中度狭窄ROC 曲线图

图2 诊断重度狭窄ROC 曲线图

3 讨论

CHD 是由于冠状动脉内壁出现粥样硬化斑块，并于冠脉管腔内淤积，使得管腔逐渐狭窄甚至闭塞，导致心肌供血不足，心肌供氧量与耗氧量之间失去平衡，产生的一系列心肌缺血症状，心肌细胞的缺氧、缺血、纤维化及坏死可导致心肌的舒张势能减少和低灌注状态，早期可以导致局部或整体心肌的顺应性减退，晚期则出现左心室心肌的整体运动不协调、心肌纤维化、收缩能力下降及舒张顺应性减退等改变[11-12]。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及死亡率最高，由其支配的前壁、前间壁心肌在心室壁收缩中最为重要，尤其是LAD 近段的严重狭窄以及闭塞对心功能的影响最大[3]，所以 LAD 近段狭窄备受临床医生关注，早期检测出LAD 近段狭窄并进行有效干预，对临床患者的预后意义重大。

CAG 目前是临床诊断冠状动脉狭窄的金标准，但是该方法费用高、具有创伤性、有辐射危害并存在禁忌证，因此无法成为筛查CHD 的常规方法[13]。而超声检查因其费用较低、方便快捷、无创性等优势在临床中得到广泛应用。

目前临床常规使用的组织多普勒技术因受超声波方向和室壁运动方向的限制，具有角度依赖性，在临床应用中受到一定限制[14]。超声斑点追踪成像（speckle tracking imaging，STI） 通过追踪心肌组织斑点在心动周期中的活动轨迹来取得心肌应变，进而而定量评价心脏的收缩和舒张功能[15]。冠状动脉轻度狭窄时，心肌缺血导致微循环障碍，常规超声心动图检查虽未见室壁运动异常，但心肌运动已经发生变化，其中二维斑点追踪技术（2DSTE）能够定量评价心肌整体及局部收缩功能，无角度依赖性，能够较准确、无创地反映局部及整体心肌功能，对早期CHD 心肌缺血有重要的诊断价值[16-17]。然而心肌是一个三维立体空间，左室心肌舒张和收缩运动是一个非常复杂的过程。三维斑点追踪显像是对心肌固有斑点的三维空间运动，进行追踪成像来定量评价心肌的功能，这种多平面立体式的监测方法，可以更好地显示心肌感兴趣区的斑点真实的运动轨迹，让临床工作者可以定量地检测患者的心功能[18]。它既能显示因心肌缺血或梗死所导致的节段性室壁运动异常，同时可对心肌缺血或梗死的部位、范围进行分析[7]，又克服了二维斑点追踪成像不能够在同一个心动周期内进行成像的缺点，并且3D-STI 在感兴趣区的斑点追踪效果好、图像直观、量化指标多、操作方便，是当今临床检测心肌缺血最先进的重要检查手段之一。

心肌应变是指心肌在张力作用下发生形变的能力，通过3D-STI 能够测得左室局部及整体纵向应变（longitudinal strain，LS）、径向应变（radial strain，RS）、圆周应变（circumferential strain，CS）、面积应变（area strain，AS）的心肌收缩期的应变峰值，可以定量地反映出左室心肌的形变能力，是检测心脏的整体和局部收缩功能新指标。在这些指标中，AS 包括纵向应变和径向，测量的是影响心肌中层收缩和舒张时形变的三维综合应变，与单一的应变相比，综合应变更能准确客观的评价心肌局部的收缩功能。目前已有国外研究证明3D-STI 能够准确的测量出心肌应变，客观精确的评估局部和整体的心功能[19-20]。

本研究结果发现，在常规超声心动图参数中，LAD 近段不同程度狭窄的各组间超声指标无明显统计学差异，因此证明二维常规心脏超声对无节段性室壁运动异常冠心病患者的诊断有一定的局限性。有文献[21-22]应用3D-STI 研究发现，LAD 严重狭窄患者GLS、GRS、GCS、GAS 的绝对值与对照组相比明显减低（P ＜0.05）。分析本研究四组结果中的三维应变参数发现，在GLS 组中，轻度、中度和重度狭窄组与正常组比较均有显著差异；GRS、GCS、GAS 三组中，中度狭窄组和重度狭窄组较正常组和轻度狭窄组比较均有显著差异；而轻度狭窄组和正常组比较无明显差异。由此可以看出冠状动脉狭窄程度与心肌应变有关，LAD 近段狭窄可以通过心肌应变的改变被检测出来。心肌缺血的发生由心内膜向心外膜进展，当冠状动脉狭窄程度较轻时，心肌缺血仅限于心肌的心内膜层，所以心肌的纵向运动减弱；当冠状动脉出现＞50%的中重狭窄时，心肌缺血累及心肌中膜层和心外膜层，导致心肌的圆周和径向运动减弱。因而各项心肌应变指标出现明显改变。同时可以发现，在心肌缺血的诊断中，纵向应变指标较其他指标出现变化的时间更早。

结合本研究心肌整体应变参数结果，进一步通过ROC 曲线分析四个应变参数诊断中重度狭窄组的检验效能，结果发现GLS 的灵敏度最高，说明纵向应变在三个方向应变中最敏感，这与Norum 等[23]的研究结果一致。

综上所述，心肌整体应变参数能够定量评价LAD 近段不同狭窄程度左心室心肌缺血情况，对CHD 的早期诊断有一定的价值。

本研究尚存在一定的局限性：3D-STI 技术对图像清晰度以及帧频要求较高，部分透声条件差、不能配合、严重心律失常的患者未纳入研究；分析软件自动对心肌进行线性分层，可能与真实心肌的解剖结构有所不同；没有进一步比较分析不同心肌节段纵向分层应变指标；本研究样本量小，未来可扩大样本量进一步分组研究。