自动功能成像对无室壁运动异常患者冠状动脉狭窄的预测价值

郭惠衔，李建玲，刘烝昊，李向京

(新乡市中心医院超声科二 ,河南 新乡 453000)

冠状动脉性心脏病(coronary artery heart disease,CHD)是威胁人类健康的主要疾病之一。全世界都在提倡预防医疗,致力于探索先进的检查方法来预测冠状动脉狭窄的风险,从而提前干预,降低冠状动脉狭窄的发生率[1]。动脉粥样硬化是一个持续进展的过程,病变早期部分患者可无明显症状,但冠状动脉已出现不同程度的狭窄。传统诊断冠状动脉狭窄的方法主要是常规心电图、超声心动图及冠状动脉造影(coronary angiography,CAG)。前2种检查方法对于早期病变敏感性、特异性较差,且二维超声心动图主观性强,临床价值有限。CAG虽是诊断冠状动脉狭窄程度的金标准,但CAG属于有创操作、费用高,且有一定并发症,部分患者不接受。故寻求一种灵敏、客观、无创、廉价的检查方法迫在眉睫。二维斑点追踪成像(two-dimensional speckle tracking imaging,2D-STI)是基于二维高频图像的超声新技术,可无角度依赖性、客观地评估心肌运动。研究表明,基于2D-STI技术的自动功能成像(automatic functional imaging,AFI)能较早发现各节段心肌室壁运动状态的细微差别[2-4]。按照临床常规从左心室长轴方向将左心室划分为17个节段,从外向内依次为基底段(6个节段)、中间段(6个节段)及心尖段(4个节段),最中心为心尖部。 心肌节段与供血冠状动脉的关系分别为:左前降支(left anterior descending,LAD)供血整个前壁(包括基底、中段、心尖3个节段)、前间隔、后间隔中间段和心尖段7个节段,左旋支(left circumflex,LCX)供血侧壁基底段和中间段、后壁基底段和中间段4个节段,右冠状动脉(right coronary artery,RCA)供血下壁基底段和中间段、后间隔基底段3个节段;LAD与LCX共同供血后壁心尖段和侧壁的心尖段;LAD与RCA共同供血下壁心尖段[5-7]。本研究旨在通过AFI分析CHD患者左心室心肌纵向应变值与冠状动脉狭窄的关系,评估其在CHD患者中预测冠状动脉狭窄的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2018年7月至2019年9月新乡市中心医院收治的CAG检查结果提示1支或多支血管狭窄≥70%且无室壁运动异常的CHD患者40例为研究对象。其中男27例,女13例;年龄47～74(62.5±12.1)岁。病例纳入标准:(1)左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)≥50%;(2)左心室舒张末期内径(left ventricular end diastolic diameter,LVEDD)男性<55 mm,女性<50 mm。排除标准:(1)常规超声心动图检查提示存在心脏结构明显异常、显著瓣膜病变和室壁运动异常者;(2)各种心肌病(扩张型心肌病、肥厚型心肌病、限制型心肌病等);(3)心电图检查提示存在心律失常(心房颤动、期前收缩、房室传导阻滞、ST-T改变)等心脏疾病;(4)因过胖、过瘦或胸腔气体较大导致采集的图像中左心室心肌各层结构显示不清者。

1.2 AFI图像采集及分析整理

使用GE Vivid E95超声诊断仪进行AFI图像采集(二维探头M5S,频率2.0～4.5 MHz,帧频 50～80帧·s-1)。受检者在平静状态下连接心电图导联,取左侧卧位,由同一检查者使用心脏超声探头分别采集心尖左心室三腔观、两腔观、四腔观二维动态图像,连续采集3个心动周期,另应用常规超声心动图测量患者的LVEDD和LVEF。图像存储于超声诊断仪内,便于后期分析与整理。将所采集动态图像应用超声仪器内自带AFI软件,参照心电图确定主动脉瓣开放及关闭时间后,手动勾画心内膜的边界,使感兴趣区(region of interest,ROI)包含整个完整心肌。AFI系统将自动对心肌进行斑点追踪分析,亦可手动调整ROI以确保追踪满意。图像分析整理:AFI系统将在心脏收缩期对左心室进行应变分析,自动显示每一节段峰值收缩纵向应变值(local longitudinal strain,LLS)及整体峰值收缩纵向应变值(global longitudinal strain,GLS),并可将相应的牛眼图、曲线等直观显示出来。

1.3 统计学处理

2 结果

AFI和CAG对狭窄血管的检出率比较差异均无统计学意义(χ2=1.667,P>0.05)。结果见表1。

表1 AFI和CAG对狭窄血管的检出率比较

本组40例患者120支血管中,AFI指数>-16.5%的分支血管共66支,其中左冠状动脉前降支26支,左冠状动脉回旋支10支,右冠状动脉30支。CAG显示,冠状动脉直径狭窄≥70%共56支,其中左冠状动脉前降支19支,左冠状动脉回旋支15支,右冠状动脉22支。 AFI对冠状动脉直径狭窄≥70%预测效能:预测左冠状动脉前降支的敏感度为100.0%、特异度为63.6%、阳性预测值为69.2%、阴性预测值为100.0%、准确度为80.0%;预测左冠状动脉回旋支的敏感度为56.2%、特异度为 91.6%、阳性预测值为81.8%、阴性预测值为75.8%、准确度为77.5%;预测右冠状动脉的敏感度为95.6%、特异度为47.0%、阳性预测值为70.9%、阴性预测值为88.0%、准确度为75.0%;总体敏感度为85.9%、特异度为69.8%、阳性预测值为72.0%、阴性预测值为84.6%、准确度为77.5%。AFI预测冠状动脉直径狭窄≥70%的敏感度从高到低依次为左冠状动脉前降支、右冠状动脉、左冠状动脉回旋支,特异度从高到低依次为左冠状动脉回旋支、左冠状动脉前降支、右冠状动脉。

3 讨论

近年来,随着人们生活方式的改变和人口老龄化的加剧,CHD的发病率和病死率呈逐年升高趋势[8-9],因此,早发现、早干预对于改善患者的预后具有重要意义。有研究指出,当CAG 显示冠状动脉直径狭窄≥70%时是临床医生进行再血管化、再灌注治疗的主要依据[10]。超声心动图以无创、经济、操作简便的优势被广泛应用。但常规超声心动图缺乏定量指标,对医师经验依赖性强。因其仅通过肉眼分析节段室壁运动评价有无心肌缺血进而预测冠状动脉病变的方式较为主观且缺乏定量指标。寻找能客观、定量地评估心肌缺血并预测冠状动脉病变的超声指标,成为筛查CHD高危人群亟待解决的问题[11]。AFI作为快速简便客观的分析技术,以心室壁整体及分段纵向应变作为研究对象,可直观地对左心室整体及局部心肌功能进行评价,并可直观地反映左心室室壁节段收缩功能的变化[12]。SCHIANO-LOMORIELLO等[13]研究认为,纵向应变是左心室功能障碍的早期标志。PARASKEVAIDIS等[14]研究认为,GLS或LLS>-16.5%时,提示存在潜在的冠状动脉阻塞性疾病风险。AFI所提供的心肌组织应变牛眼图,通过颜色深浅不同标识左心室节段的应变大小,可敏感地检出LVEF正常的冠状动脉狭窄,且无角度依赖性,操作简便,重复性好,比常规超声心动图观察室壁运动异常能更早、更客观地提供有效的诊断信息,对患者的早期治疗和预后跟踪提供较为准确的临床参考。

本研究结果显示,AFI对左冠状动脉前降支及右冠状动脉狭窄≥70的敏感性极高,对预测左冠状动脉回旋支狭窄≥70的特异性较高,且阳性预测值、阴性预测值、准确性均大于或接近70%,表明GLS和LLS检测心肌收缩功能变化具有较高的价值,与既往研究[15-17]结果一致。本研究结果显示,AFI预测左冠状动脉前降支狭窄敏感度最高,其次为右冠状动脉:预测左冠状动脉回旋支狭窄特异性最好,其次为左冠状动脉前降支。AFI预测不同血管发生狭窄效能的差异可能与冠状动脉分支供血范围有关。本研究主要关注左心室心肌运动变化,应变参数主要反映左心室的收缩能力,而左心室主要由前降支供血,其次为回旋支,而右冠状动脉主要供给右心室,其左心室供血量很少。在收集临床数据时发现,一部分患者为单支病变,另一部分为多支病变;单支冠状动脉病变时,病变周围节段血供影响较小,周围心肌的收缩功能可保持基本正常,与病变节段的应变差异度较大,牛眼图易于显示,故敏感度相对较高;多支冠状动脉病变时,受累的心肌范围较广,缺血节段与周围节段心肌的收缩功能均受损,牛眼图不易显示,敏感度较低[18-20]。尽管AFI是目前较为客观、先进的评价左心室心肌纵向应变的超声检查方法,但仍受一些因素的影响,例如:不同患者冠状动脉分布不尽相同,且3支血管并非独立存在,相互之间的交通支及分布优势千差万别;另外,AFI测量对被检者心律及心率要求较高,既不宜心率波动过大,也不能出现心律失常,否则无法给出应变分析曲线和相应牛眼图。

4 结论

AFI可使仅有心绞痛或无症状患者尽早得到诊断并给予相关治疗干预,从而避免进一步发生严重的心肌损害,具有一定的临床应用价值。部分二维超声心动图检查无节段性室壁运动异常,但分段及整体心肌应变值已经异常的患者可采用AFI客观评估,进而早期发现冠状动脉狭窄。本研究还存在一定的局限性:(1)心肌运动是三维立体的,本研究仅选取3个标准平面的二维应变超声成像技术追踪心肌斑点运动存在一定局限性;(2)样本量较少,只能作为初步研究结果,以后的工作中可加大样本量,使研究结果更加客观。