三维斑点追踪显像对冠心病患者左室运动功能评价效果的研究

周洁舲 孙书菊

445099 恩施，亚菲亚妇产医院功能科(周洁舲)；445099 恩施，湖北民族大学附属民大医院超声影像科(孙书菊)

冠心病(coronary heart disease，CHD)早期采用有效方法提升检出率，可为改善预后创造有利条件。冠状动脉造影(coronary angiography，CAG)是现阶段检测冠状动脉狭窄程度的“金标准”，但价格昂贵且存在一定创伤，无法作为常规方案在临床使用。超声心动图是目前临床应用最广泛的影像检查方法。研究表明心脏运动形式为扭转运动，三维斑点追踪显像(three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI)技术可实时追踪心肌运动轨迹，真实反映心脏运动、应变和收缩功能[1]。本研究采用3D-STI技术定量分析各检查参数与患者心功能的关系，旨在为CHD早期诊断提供可靠方法。

1 对象和方法

1.1 研究对象

选取2017年6月至2018年6月湖北民族大学附属民大医院经CAG确诊的CHD患者127例，根据Gensini积分[2]分为轻度组(Gensini积分<50)和重度组(Gensini积分≥50)，其中轻度组86例，男性52例，年龄41～78岁，平均(59.3±10.8)岁；重度组41例，男性24例，年龄39～76岁，平均(60.8±10.5)岁。此外，选取年龄、性别、合并疾病等基本情况相似的、未合并CHD的同期健康体检者50例作为对照组，其中男性32例，年龄42～76岁，平均(61.2±10.7)岁，均结合既往病史以及超声和心电图检查结果排除CHD。纳入标准：(1)经CAG及心电图检查确诊为CHD；(2)年龄18～80岁；(3)左室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)>50%；(4)患者及家属知情同意。排除标准：(1)伴先天性心脏病、心肌病以及瓣膜钙化等心脏器质性病变；(2)伴严重CHD并发症；(3)伴高血压等所致左室肥厚；(4)安装起搏器或支架术后患者；(5)成像质量欠佳。本研究符合医学伦理学要求，经本院伦理委员会审核批准。

1.2 检查方法

1.2.1 图像采集 受检者取左侧卧位并保持平静呼吸，常规连接心电图，采用GE vivid E9多普勒超声诊断仪及配套4V探头(1.7～3.3 MHz)获取满意四腔心图像，然后进入实时三平面模式，嘱患者屏住呼吸，手动调整图像质量至显示清晰内、外膜，获得满意心尖两腔和左室基底段、中间段、心尖段短轴位图像，连续保存4个心动周期图像后进行脱机分析，帧频为40～50帧/s。

1.2.2 图像分析 将所得图像导入Echo PAC 11.2工作站，在“4D Auto LVQ”模式下自动选择左室舒张末期和收缩末期二尖瓣和心尖心内膜两个描记点，勾画左室心内膜和外膜面计算舒张末期容积(left ventricular end diastolic volume，LVEDV)、收缩末期容积(left ventricular end systolic volume，LVESV)、LVEF、左室三维峰值位移(peak of three-dimensional displacement，P3DD)等参数，然后选择一个心动周期，启动3D-STI追踪技术，追踪成功后生成“牛眼图”并计算左室3D整体面积应变(global area strain，GAS)、3D整体纵向应变(global longitudinal strain，GLS)、3D整体径向应变(global radial strain，GRS)、3D整体圆周应变(global circumferential strain，GCS)，再调整心内膜、心外膜描记曲线，计算左室整体扭转角度峰值(peak of global torsion angle，PGT)、基底段扭转角度峰值(peak of base section torsion angle，PBT)、中间段扭转角度峰值(peak of middle section torsion angle，PMT)和心尖段扭转角度峰值(peak of apical segment torsion angle，PAT)，见图1。

A：左室整体径向应变；B：左室整体纵向应变；C：左室整体圆周应变；D：左室整体面积应变图1 一例54岁男性CHD患者的左心室三维整体应变情况

1.2.3 CAG 采用德国西门子Artis zee型血管造影机进行检查，根据患者具体情况经桡动脉或股动脉采用Seldinger法穿刺置入6F导管并注射造影剂优维显，剂量1 ml/kg，速率5 ml/s，然后对左、右冠状动脉进行常规多体位投影扫描，采用辅助软件测量冠状动脉狭窄情况。

1.2.4 Gensini评分 将冠状动脉分为15段并分别计以不同系数，其中左主干为5，左前降支近段、中段和远段分别为2.5、1.5和1，第1和第2对角支分别为1和0.5，左回旋支近段、远段、后降支和后侧支分别为2.5、1、1和0.5，右冠状动脉近段、中段、远段、后降支和后侧支分别为1、1、1、1和0.5。根据CAG结果，冠状动脉狭窄程度<25%、25%～50%、50%～75%、75%～90%、90%～99%和100%分别计为1、2、4、8、16和32分，各段冠状动脉狭窄程度评分与相应系数乘积即为Gensini评分。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 3组患者的一般情况比较

3组患者的年龄、性别、体质指数及既往病史等基本资料比较差异无统计学意义(均为P>0.05)，对照组、轻度组和重度组LVEDV、LVESV逐渐升高，LVEF和P3DD逐渐降低，且各组差异均有统计学意义(均为P<0.05)。重度组PGT、PBT、PMT和PAT均低于对照组，且PBT、PMT和PAT低于轻度组，轻度组PMT和PAT低于对照组，差异均有统计学意义(均为P<0.05)。对照组、轻度组和重度组的GAS、GLS、GRS和GCS均逐渐降低，且各组差异均有统计学意义(均为P<0.05)，见表1。

2.2 左室应变参数与心功能相关性分析

经Pearson相关系数分析，左室应变参数与P3DD、LVEF、PMT及PAT均呈显著正相关性(均为P<0.05)，见表2。

3 讨论

心脏运动状态是其泵血功能的重要基础，也是临床研究热点。目前已证实心脏运动与心肌纤维排列结构关系密切，正常情况下，心肌纤维可分为内、中、外三层且每层排列形式均不相同，使心动周期中心脏呈现纵向、径向及轴向等多个方向的复杂运动[3]。心脏扭转运动是由跨壁应力外层心肌纤维相对内层更具有机械优势所致，其运动幅度由心尖向基底段逐渐减小，而心尖在左室压力形成和射血过程中发挥关键作用，因此评价左室扭转运动情况即可从侧面反映LVEF水平，进而评估左室收缩功能有无异常[4]。当心肌发生缺血坏死和纤维增生时，心肌收缩力下降可导致缺血部位扭转运动减低，从而出现节段性运动异常，严重时可累及整个左室[5]。张志凌等[6]采用3D-STI技术评价冠状动脉不同程度狭窄CHD患者左室扭转运动，显示PBT、PMT、PAT等参数随着病变程度加重明显降低，且与冠状动脉狭窄程度呈正相关性。本研究应用3D-STI检测不同病变程度CHD患者左室扭转运动水平，结果表明轻度患者PGT、PBT与健康人群无明显差异，PMT和PAT等参数明显降低，重度患者PGT、PBT、PMT和PAT均明显降低，与国内外研究结果一致[7-8]。因此，采用左室扭转运动指标评估不同人群心功能状态具有可行性，且结果较为准确可靠。与既往研究不同，本研究中CHD患者以PMT和PAT变化最为显著，可能与样本中左前降支病变患者数量较多有关，左前降支发生病变时主要造成心尖部位缺血，因而对左室扭转运动的影响集中于中间段和心尖段，而对左室整体和基底部心肌收缩功能影响较小。

表1 3组患者的一般临床资料比较

表2 左室应变参数与心功能相关性分析

3D-STI是一种新型斑点追踪技术，可实时追踪心肌在三维空间内的运动情况并自动描记运动曲线，然后通过合理分析即可准确测量左室整体及各节段心肌运动和应变参数，从而可对心室舒缩、形变和射血功能作出有效评价，且有效克服了2D-STI对预设平面的依赖和回声失落缺陷，准确性和可重复性均明显提升，其在研究心脏三维运动中的临床价值已获得国内外广泛认可[9]。对室壁运动无明显异常的CHD患者，采用3D-STI技术记录心肌声学斑点运动轨迹，并分析心肌运动和应变参数可对室壁运动和心肌缺血状态进行评估[10]。本研究中不同病变程度CHD患者左室应变参数GAS、GLS、GRS和GCS差异显著，提示心肌应变与心肌缺血程度和心功能状态关系密切。左室心肌纤维可分为浅、中、深三层且运动方向存在明显差异，其中深层和浅层纤维为纵向应变，中层为径向或圆周应变，面积应变则可视为各种应变的复合，心肌缺血通常首先累及深层纤维，随着病情加重逐渐向中层和浅层蔓延，故患者主要表现为GLS异常[11-12]。本研究虽然各组患者GAS、GLS、GRS和GCS均存在显著差异，且Pearson积差系数分析发现各应变参数与P3DD、LVEF及PAT均呈明显正相关性，但其中以GLS相关性水平最为显著，其次为GAS和GRS，表明本组患者以心肌内层缺血为主，并一定程度累及中层心肌纤维，可见对心肌应变参数进行定量分析不仅可有效评价左室收缩、运动和射血功能，还可为推测心肌缺血部位和累及范围提供丰富参考信息。

综上所述，3D-STI技术用于CHD患者左室运动功能研究可准确测量左室整体及各节段扭转运动状态和心肌应变参数变化，为评价心功能和CHD病情进展提供参考依据，且无须注射造影剂等有创性操作，具有良好效果和安全性。

利益冲突：无