超声分层应变成像技术评估急性心肌梗死患者发生主要不良心血管事件的价值研究

陈傅华 周一波 杨道玲 翁文超

目前已有研究证实，急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）可导致心肌运动的协调性障碍，是心室重构和主要不良心血管事件（major adverse cardiac event，MACE）发生的重要病理机制[1]。因此，准确评估心肌机械运动的协调性对反映AMI 疾病进程和患者预后具有十分重要的临床意义。超声心动图具有重复性好、操作简便、能够较全面检测心肌运动和心腔结构等优点，是心脏相关疾病诊治的首选工具。随着超声技术的不断发展，二维斑点追踪成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）能够更加敏感地评估心肌纵向、径向、周向以及扭转等多种复杂性机械运动，对评估不同节段和区域内受损心肌的舒缩功能障碍具有较高的准确性[2]。尤其是左心室心肌整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）已被多项大型临床试验证实可作为血运重建获益以及MACE 预测的重要指标[3]，较常规超声指标如左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）和左心室舒张末期内径（left ventricular end diastolic diameter，LVEDd）等诊断效能更佳。超声分层应变成像技术是在2D-STI 基础上发展的，能够进一步区分左心室心内膜下心肌、中层肌和心外膜下心肌的运动状况，以及基底段、中间段和心尖段不同区域心肌的运动，能对心肌运动的协调性提供更加精确和丰富的影像学信息[4-5]。目前，关于分层应变成像在AMI 中的研究报道较少。基于此，本研究旨在探讨超声分层应变成像技术在评估AMI 患者心肌运动协调性方面的应用价值，为深入研究AMI 患者预后管理提供重要的辅助手段。

1 对象和方法

1.1 对象 回顾2020 年6 月至2022 年1 月金华市中心医院首次确诊AMI 患者154 例（研究组），男80 例，女74 例，年龄48～79（63.5±7.8）岁；疾病类型：ST 段抬高心肌梗死（ST segment elevation myocardial infarction，STEMI）76 例，非STEMI（non STEMI，NSTEMI）78 例；病变血管数目：单支81 例，两支56 例，三支17 例；靶血管直径狭窄百分比85%～100%（95.5±3.8）%，置入支架数目1～3（1.5±0.5）个，支架长度15～32（25.4±5.7）mm。纳入标准：（1）年龄＞18 岁；（2）符合AMI 的诊断标准；（3）超声图像清晰可保存；（4）根据指南推荐进行综合临床干预；（5）患者签署知情同意书，临床和随访资料完整。排除标准：（1）复发性心肌梗死、心力衰竭、扩张型心肌病、先天性心脏病、心肌炎等；（2）严重肝肾功能障碍；（3）超声图像伪影较多，不能进行比较分析；（4）出院后自行更改用药方案或者药物剂量。选取同期无器质性心脏疾病的42 例志愿者作为对照组，男24 例，女18 例，年龄45～76（60.8±6.7）岁。纳入标准：无心脏相关疾病、恶性肿瘤、严重肝肾功能障碍等。两组对象一般资料比较差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表1。本研究经本院医学伦理委员会审查通过[批准文号：（2022）伦审第（97）号]。

表1 两组对象的一般临床资料比较

1.2 超声检查 采用常规彩色多普勒超声检测LVEF和LVEDd，2D-STI 测量GLS，超声分层应变成像技术测量左心室心内膜下心肌、中层心肌和心外膜下心肌的GLS（GLS内、GLS中和GLS外）以及峰值应变离散度（peak strain dispersion，PSD）和跨壁差值△GLS（GLS内-GLS外）。研究组分别于治疗前和治疗1 个月进行检测，对照组于入院后进行检测。

采用美国GE Vivid E95 型彩色超声诊断仪，配套M5S 高频线性探头（频率为2～5 MHz）和EchoPAC 203图像后处理工作站。患者取仰卧位或者左侧卧位，适当加压探头提高图像清晰度，特别肥胖者可能影响图像采集效果。常规连接12 导联心电图，开启M5S 探头模式依次采集标准心尖四腔心、两腔心和三腔心等多个切面图像并冻存，以便后续分析。连续采集与心电图相匹配的3 个心动周期图像，全面评估心脏形态结构、瓣膜开闭状况以及血流动力学等信息。

采用双平面Simpson 法测量LVEF 和LVEDd。图像导入后处理工作站，调取Q-analysis 模式进行斑点追踪，点击2D-strain 软件自动勾勒两侧二尖瓣瓣环和心尖心内膜处，追踪心肌运动感兴趣区，必要时候可人工校对，使心内膜和心外膜边缘与心肌厚度一致，最后点击Approve 系统自动生成三层心肌的应变值、应变曲线图和牛眼图，自动计算相关参数[6]，见图1、2（插页）。每例患者图像均重复测量3 次并取平均值。图像采集和处理分析均由经验丰富的中级职称以上超声医师独立完成，对患者病情和分组情况不知晓。

图1 左心室心肌二维纵向分层应变值及应变曲线（A：心尖四腔心切面心内膜下、中层、心外膜下心肌GLS；B：心尖三腔心切面心内膜下、中层、心外膜下心肌GLS；C：心尖二腔心切面心内膜下、中层、心外膜下心肌GLS）

图2 左心室各节段心肌纵向应变牛眼图（A：心外膜下心肌；B：中层心肌；C：心内膜下心肌；D：对比图）

1.3 观察指标 （1）研究组患者根据指南推荐选择合适的介入干预方案，出院后常规随访1 年，记录MACE发生情况，包括再发心肌梗死、新发心力衰竭、靶血管重建和心源性死亡。（2）记录患者资料包括一般临床资料（性别、年龄、高血压和糖尿病）、病情程度（AMI 分型、病变血管数目、靶血管直径狭窄百分比、置入支架数目和长度）、药物治疗（双抗血小板、降血脂等）。（3）记录患者的超声指标，包括LVEF、LVEDd、GLS、GLS内、GLS中和GLS外及PSD和跨壁差值△GLS。

1.4 重复性检验 两组对象随机选择各5 例的图像，分别由上述2 位超声医师评估主要参数包括GLS、GLS内、GLS中和GLS外以及PSD 和△GLS 在观察者间的一致性；同一例入选者的图像间隔1 个月后再次由同一位超声医师进行测量，评估观察者内的一致性。结果以组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）进行表示。

1.5 统计学处理 采用SPSS 20.0 统计软件。正态分布的计量资料以表示，组间比较采用两独立样本t检验；非正态分布的计量资料以M（P25，P75）表示，组间比较采用Mann-WhitneyU检验；计数资料以例（%）表示，组间比较采用χ2检验。采用多因素Cox 回归筛选发生MACE 的危险因素，采用逐步后退法；绘制ROC曲线评估危险因素预测MACE 的效能，计算AUC。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组对象超声指标的比较 与对照组比较，研究组治疗前GLS、GLS内、GLS中、GLS外、△GLS 和PSD 均明显增加，差异均有统计学意义（均P＜0.01）。两组患者LVEF 和LVEDd 比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）。见表2。

表2 两组对象超声指标的比较

2.2 研究组患者治疗前后超声指标的比较 研究组治疗1 个月后，GLS内、△GLS 和PSD 较治疗前均明显下降（均P＜0.01），而GLS、GLS中、GLS外、LVEF 和LVEDd均无明显改善（均P＞0.05），见表3。

表3 研究组治疗前后超声指标的比较

2.3 有无发生MACE 患者间临床资料的比较 随访1年共22 例（14.3%）患者发生MACE，其中再发心肌梗死10 例，新发心力衰竭6 例，再次血运重建6 例。与无MACE 患者相比，MACE 患者年龄增加，STEMI、两支及三支血管病变增多、靶血管直径狭窄百分比增加，差异均有统计学意义（均P＜0.05），见表4。

表4 有无发生MACE患者间临床资料的比较

2.4 有无发生MACE 患者间超声指标的比较 与无MACE 患者比较，MACE 患者治疗前GLS、GLS内、△GLS和PSD 增加，差异均有统计学意义（均P＜0.05），治疗1 个月后有无发生MACE 患者间超声指标比较差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表5、6。

表5 有无发生MACE患者间治疗前超声指标的比较

表6 有无发生MACE患者间治疗1个月超声指标的比较

2.5 预测AMI 患者发生MACE 的危险因素分析 将P＜0.05 的指标作为自变量，MACE（无=0，有=1）作为因变量，纳入多因素Cox 回归模型。自变量赋值情况：年龄、靶血管直径狭窄百分比、治疗前GLS、GLS内、△GLS 和PSD 均作为连续性变量，疾病类型（NSTEMI=0，STEMI=1）、病变血管数目（单支=0，两支及三支=1）。结果显示，治疗前GLS内和PSD 是预测AMI 患者发生MACE 的独立预测因素（均P＜0.01），见表7。

表7 预测AMI患者发生MACE的危险因素分析

2.6 危险因素预测发生MACE 的效能分析 ROC 曲线显示，治疗前GLS内和PSD 预测发生MACE 的AUC分别为0.856 和0.812（均P＜0.01），提示区分度和预测效能较好，见表8 和图3。

图3 GLS内和PSD 预测MACE 的ROC 曲线

表8 危险因素预测MACE的ROC分析

2.7 重复性检验 GLS内和PSD 经重复性检验显示ICC 值均＞0.859，提示超声分层应变成像技术的重复性良好。

3 讨论

2D-STI 主要从整体水平评估心室壁全程心肌的机械力学运动情况，但由于心脏并非规则的球形结构，各层心肌的均质化也存在较大差异，其中内层心肌以纵向运动为主，中层心肌以径向运动为主，而外层心肌则以周向运动为主，并且内层心肌的血液灌注最易受到心肌不协调运动和积压的影响，导致缺血最敏感和最严重。因此，进一步细分各区域、各节段、各层次的心肌运动对理解疾病发生和发展具有十分重要的意义[7-8]。超声分层应变成像技术为实现这一目的提供了可能。

本研究结果显示，AMI 患者的GLS、GLS内、GLS中、GLS外、△GLS 和PSD 均明显高于对照组（均P＜0.05），但两组LVEF 和LVEDd 的差异均无统计学意义（均P＞0.05）。提示AMI 患者在早期心功能未明显受损和心腔结构未明显离心性扩大之前，常规超声的诊断价值有限。由于纵向心肌对心脏舒缩运动起到主要作用，在心肌缺血时也最易受损，表现在GLS 明显增加[9-10]。Wieczorkiewicz 等[11]研究采用2D-STI 和超声分层应变成像技术比较了急性冠脉综合征样心肌炎和AMI 患者的心肌运动，结果显示AMI 组GLS、径向和周向应变（包括心内膜下、中层和心外膜下三层心肌）值均明显高于急性心肌炎组（均P＜0.05），两组之间Endo/Epi 比值差异无统计学意义（P＞0.05），GLS≥-17.5%是诊断心肌炎的最佳截断值。证实了两种相似疾病在全层以及三层心肌亚层的运行协调性方面存在明显差异。

本研究显示，AMI 患者治疗1 个月后，GLS内、△GLS 和PSD 较治疗前均明显下降（均P＜0.05），而GLS、GLS中、GLS外、LVEF 和LVEDd 均无明显改善（均P＞0.05），说明相比较中层和心外膜下心肌，心内膜心肌最先和最容易受到缺血的影响，但同时在血运重建之后的运动恢复也最晚，GLS 内的变化情况对准确评估缺血心肌的协调运动障碍最敏感[12-13]。由于心肌各层的运动不协调性进而导致△GLS 和PSD 增加，治疗后可恢复心肌运动的协调性，导致△GLS 和PSD 下降。Sivapathan 等[14]研究采用超声分层应变成像技术获得心外膜、中层和心内膜层心肌的纵向应变，基底段、中段和心尖段心肌的节段应变，结果显示与高血压和健康对照组相比，淀粉样变性的心脏受累患者的各层和各节段整体纵向应变值均显著增加，说明超声分层应变成像能够提供更多有关心肌不协调运动的定量信息，对疾病诊断具有重要意义[15-16]。

本研究显示，AMI 患者介入治疗后1 年MACE 发生率为14.3%，由于本研究总样本量有限，可能影响结果的稳定性。但是，本研究通过多因素Cox 回归分析显示，GLS内和PSD 是预测发生MACE 的独立预测因素。GLS内每降低一个标准差AMI 患者发生MACE 风险升高0.859 倍，PSD 每增加一个标准差AMI 患者发生MACE 风险升高0.647 倍。本研究ROC 曲线分析也显示，GLS内和PSD 预测发生MACE 的效能较好。有研究发现，GLS内≥-21.3%、PSD≥40.9 ms 提示MACE 的发生概率较高，需要临床高度重视，及时采取预防措施以改善患者临床预后[17-18]。

综上所述，2D-STI 和超声分层应变成像技术作为评估心肌运动协调性的重要工具，在AMI 术前、术后和随访中均有重要的应用表现。相对于GLS 来说，GLS内、△GLS 和PSD 可能更加准确反映心肌运动的协调性障碍，对评估心室重构和MACE 具有重要意义。超声分层应变成像技术能够提供更多心肌运动的机械力学信息，有重要的临床应用潜力。