Assessment of Left Ventricular Regional Diastolic Function in Different Degrees of Coronary Stenosis by Three-dimensional Speckle Tracking Imaging

薛　娜1　XUE Na劉　昕2　LIU Xin

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實時三維斑點追蹤成像評價不同程度冠狀動脈狹窄左心室局部舒張功能

Assessment of Left Ventricular Regional Diastolic Function in Different Degrees of Coronary Stenosis by Three-dimensional Speckle Tracking Imaging

薛娜1XUE Na
劉昕2LIU Xin

【摘要】目的 應用實時三維斑點追蹤成像（RT3D-STI）技術對無節(jié)段性室壁運動異常的冠心病患者左心室局部舒張功能進行研究，探討RT3D-STI診斷早期冠心病的價值。資料與方法疑診為冠心病的140例患者共420支冠狀動脈主要分支，根據(jù)冠狀動脈造影結果分為無冠狀動脈狹窄組101支、輕度冠狀動脈狹窄組（冠狀動脈狹窄<50%）112支、中度冠狀動脈狹窄組（冠狀動脈狹窄50%~75%）95支、重度冠狀動脈狹窄組（冠狀動脈狹窄>75%）112支。經(jīng)胸采集三維全容積圖像，計算各方向應變顯像舒張指數(shù)（SI-DI），分析其對冠心病的診斷價值。結果輕度冠狀動脈狹窄組面積SI-DI、縱向SI-DI、徑向SI-DI均低于無冠狀動脈狹窄組（P<0.05）；中度冠狀動脈狹窄組縱向SI-DI、面積SI-DI、徑向SI-DI及圓周SI-DI均低于無冠狀動脈狹窄組（P<0.05），面積SI-DI、縱向SI-DI及圓周SI-DI均低于輕度冠狀動脈狹窄組（P<0.05）；重度冠狀動脈狹窄組縱向SI-DI、面積SI-DI、徑向SI-DI及圓周SI-DI均低于無冠狀動脈狹窄組及輕度冠狀動脈狹窄組（P<0.05），面積SI-DI、縱向SI-DI、徑向SI-DI均低于中度冠狀動脈狹窄組（P<0.05）。ROC曲線顯示縱向SI-DI的靈敏度最高，為84.0%；面積SI-DI的特異度最高，為78.9%。結論RT3D-STI對早期發(fā)現(xiàn)及診斷冠心病有重要意義，冠狀動脈供血區(qū)局部舒張功能減低早于收縮功能減低，舒張功能對心肌缺血更敏感，SI-DI可以在一定程度上反映冠狀動脈的狹窄程度。

【關鍵詞】冠心?。还跔顒用}狹窄；超聲心動描記術，三維；斑點追蹤成像；心室功能，左

論著Original Research

作者單位

1. 承德醫(yī)學院研究生學院河北承德067000

2. 保定市第一中心醫(yī)院超聲科 河北保定071000

Department of Ultrasonography, the First Central Hospital of Baoding, Baoding

071000, China

Address Correspondence to: LIU Xin

E-mail: lxlx001@126.com

R543.3；R445.1

修回日期：2015-10-23

中國醫(yī)學影像學雜志

2016年 第24卷1期：19-23

常規(guī)超聲心動圖診斷冠心病主要依賴于節(jié)段性室壁運動異常，但只有大面積的透壁性心肌梗死才會有室壁運動異常的表現(xiàn)，因此常規(guī)超聲心動圖對冠心病的診斷有一定的局限性[1]。斑點追蹤成像（speckle tracking imaging，STI）是評價左心室功能和心肌缺血的一種新方法[1]，而實時三維斑點追蹤成像（real-time three-dimensional speckle tracking imaging，RT3D-STI）的所有應變均在三維全容積狀態(tài)下跟蹤，從而能夠更準確地反映心肌在各個方向上的運動功能[2]。本研究通過RT3D-STI技術定量評價不同程度冠狀動脈狹窄供血心肌舒張功能的改變，為早期診斷冠心病及預測冠狀動脈狹窄程度提供可靠的依據(jù)。

1　資料與方法

1.1研究對象選擇2014年11月—2015年7月保定市第一中心醫(yī)院疑診為冠心病并行冠狀動脈造影（CAG）的140例患者共420支冠狀動脈主要分支，其中男88例，女52例；年齡39~72歲，平均（60.22±10.14）歲。所有患者行CAG前24 h內(nèi)均行常規(guī)超聲心動圖檢查，未見明顯節(jié)段性室壁運動異常，且左心室射血分數(shù)>50%。排除陳舊性心肌梗死、心肌病、先天性心臟病、心臟瓣膜病、嚴重心律失常、心臟血運重建史、CAG結果顯示有側支形成及所有心內(nèi)膜顯示不清者。根據(jù)CAG結果分為無冠狀動脈狹窄組101支、輕度冠狀動脈狹窄組（冠狀動脈狹窄<50%）112支、中度冠狀動脈狹窄組（冠狀動脈狹窄50%~75%）95支、重度冠狀動脈狹窄組（冠狀動脈狹窄>75%）112支。

1.2儀器與方法采用GE Vivid E 9彩色多普勒超聲診斷儀，4V全容積探頭，頻率1.5~4.0 MHz。患者取左側臥位，同步連接心電圖，獲得二維圖像，調(diào)節(jié)圖像至顯像清晰、完整的心尖四腔心后轉換至4D模式，囑患者呼氣末屏氣，采集連續(xù)6個穩(wěn)定心動周期的三維動態(tài)全容積圖像并存儲，幀頻≥40幀/秒。

應用4D Auto LVQ軟件分析圖像，根據(jù)心尖二腔心切面、心尖三腔心切面及心尖四腔心切面手動選取二尖瓣環(huán)中點和心尖處心內(nèi)膜頂點，軟件將自動描記出心外膜和心內(nèi)膜界線并識別左心室舒張末期及收縮末期，如果界限標記不滿意，可以手動調(diào)整。軟件自動計算三維常規(guī)參數(shù)、左心室心肌縱向、面積、徑向及圓周向17節(jié)段牛眼圖及應變-時間曲線，根據(jù)美國心臟病學會建議的標準化左心室節(jié)段劃分[3]，將不同冠狀動脈供血的心肌分為17個節(jié)段，其中前降支供血心肌為7個節(jié)段，回旋支供血心肌為5個節(jié)段，右冠狀動脈供血心肌為5個節(jié)段。根據(jù)牛眼圖及應變-時間曲線測得各冠狀動脈供血區(qū)心肌節(jié)段的收縮末期應變（A），舒張期前1/3點時的應變（B），根據(jù)公式（1）計算各冠狀動脈供血區(qū)心肌的縱向、面積、徑向、圓周應變顯像舒張指數(shù)（strain imaging diastolic index，SI-DI）。

1.3重復性檢驗隨機抽取15例患者的三維超聲圖像，由醫(yī)師重復測量2次進行重復性檢驗[4]。

1.4統(tǒng)計學方法采用SPSS 20.0軟件，4組患者的三維應變參數(shù)比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法；以組內(nèi)相關系數(shù)進行重復性檢驗；繪制各方向SI-DI的受試者操作特征（ROC）曲線，分析各參數(shù)的診斷效能，P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2　結果

2.1三維常規(guī)參數(shù)140例患者左心室射血分數(shù)為（63.33±8.87）%，心率為（63.00±8.87）次/分，左心室舒張末期容積為（89.86±16.35）ml，左心室收縮末期容積為（32.90±7.43）ml，搏出量為（56.86±11.50）ml，心輸出量為（3.61±0.82）L。

2.2不同冠狀動脈心肌節(jié)段4組患者CAG結果及不同冠狀動脈心肌節(jié)段見表1。

表1　4組患者CAG結果及不同冠狀動脈心肌節(jié)段（支/心肌節(jié)段數(shù)）

2.3不同狹窄程度冠狀動脈供血區(qū)三維應變參數(shù)比較隨著冠狀動脈狹窄程度加重，其供血區(qū)的面積SIDI、縱向SI-DI、徑向SI-DI、圓周SI-DI、縱向應變（longitudinal strain，LS）、面積應變（area strain，AS）、徑向應變（radial strain，RS）及圓周應變（circumferential strain，CS）大體呈減低趨勢。輕度冠狀動脈狹窄組面積SI-DI、縱向SI-DI、徑向SI-DI均低于無冠狀動脈狹窄組，差異有統(tǒng)計學意義（t=3.249、3.637、2.195，P<0.05）；中度冠狀動脈狹窄組LS、AS、面積SI-DI、縱向SI-DI、徑向SI-DI及圓周SI-DI均低于無冠狀動脈狹窄組，差異有統(tǒng)計學意義（t=2.903、2.909、6.199、5.498、3.192、3.639，P<0.05），AS、面積SI-DI、縱向SI-DI及圓周SI-DI低于輕度冠狀動脈狹窄組，差異有統(tǒng)計學意義（t=2.153、3.235、2.136、2.088，P<0.05）；重度冠狀動脈狹窄組AS、LS、RS、CS、面積SI-DI、縱向SI-DI、徑向SI-DI及圓周SI-DI均低于無冠狀動脈狹窄組，差異有統(tǒng)計學意義（t=4.324、4.421、 2.765、2.937、9.647、8.891、6.773、5.076，P<0.05），LS、AS、RS、CS、面積SI-DI、縱向SI-DI、徑向SI-DI及圓周SI-DI低于輕度冠狀動脈狹窄組，差異有統(tǒng)計學意義（t=2.960、3.706、2.325、2.537、3.235、5.428、4.731、3.476，P<0.05），LS、AS、RS、面積SI-DI、縱向SI-DI、徑向SI-DI低于中度冠狀動脈狹窄組，差異有統(tǒng)計學意義（t=2.182、2.070、2.182、2.960、2.950、3.273，P<0.05）。見表2、3及圖1。

表2　不同程度冠狀動脈狹窄患者各方向SI-DI比較

表3　不同程度冠狀動脈狹窄組收縮應變參數(shù)比較

圖1　冠狀動脈前降支不同狹窄程度牛眼圖。A、C、E、G分別為無冠狀動脈狹窄組、輕度冠狀動脈狹窄組、中度冠狀動脈狹窄組、重度冠狀動脈狹窄組收縮末期面積應變，B、D、F、H分別為無冠狀動脈狹窄組、輕度冠狀動脈狹窄組、中度冠狀動脈狹窄組、重度狹窄組舒張期前1/3點面積應變

2.4SI-DI對冠狀動脈狹窄的診斷效能ROC曲線顯示，當縱向SI-DI以49.225%為檢測冠狀動脈病變的截斷值時，其靈敏度最高，為84.0%；當面積SI-DI以48.875%為診斷冠狀動脈病變的截斷點時，其特異度最高，為78.9%，面積SI-DI的曲線下面積及Youden指數(shù)最高，分別為0.800、0.616，見表4及圖2。

2.5重復性檢驗縱向SI-DI、面積SI-DI、徑向SI-DI及圓周SI-DI的檢查者組內(nèi)相關系數(shù)分別為0.905、 0.913、0.842、0.844，各測量指標有較好的可重復性，其中面積SI-DI的可重復性最好。

表4　SI-DI診斷冠心病的ROC曲線分析結果比較

圖2　4個方向SI-DI的ROC曲線

3　討論

心肌細胞是不可再生的，一旦受損則不可恢復，因此冠心病的早期發(fā)現(xiàn)和治療尤為重要，可以大大提高患者的預后及生活質(zhì)量。常規(guī)超聲心動圖評價心肌局部微小病變及無陳舊性心肌梗死心肌運動的準確性較低[5-6]。CAG是診斷冠心病的“金標準”，但為有創(chuàng)檢查，且需要注射造影劑并在放射線下進行操作，對人體傷害較大；此外，甲亢患者及碘過敏患者不能進行該檢查，從而不能準確評估冠狀動脈狹窄程度，可能導致誤診或漏診，延誤最佳治療時期。心臟是在三維空間中運動的，RT3D-STI技術克服了二維超聲檢查的缺點，可以更準確地反映心肌功能[7]。

本研究納入140例患者共420支冠狀動脈主要分支，符合冠心病診斷標準（至少1支冠狀動脈主要分支狹窄率≥50%）的患者占75.38%，但這部分患者常規(guī)二維超聲心動圖均未見明顯節(jié)段性室壁運動異常，其原因為心臟是一個整體，缺血心肌會受到周圍正常心肌的牽拉，在常規(guī)二維超聲心動圖上肉眼觀未見室壁運動異常[8]。

SI-DI是心臟舒張期前1/3時相的舒張情況，可以準確評價左心室舒張功能[9-10]。本研究應用RT3D-STI技術對不同程度冠狀動脈狹窄供血區(qū)所對應的三維應變參數(shù)進行分析，結果顯示無冠狀動脈狹窄組縱向SI-DI、面積SI-DI、徑向SI-DI均明顯高于冠狀動脈狹窄組（P<0.05），表明在未出現(xiàn)明顯節(jié)段性室壁運動異常時，狹窄冠狀動脈供血區(qū)左心室局部心肌舒張功能已經(jīng)減低，RT3D-STI技術對早期診斷冠心病有重要意義。輕度冠狀動脈狹窄組縱向SI-DI、面積SI-DI、徑向SI-DI與無冠狀動脈狹窄組相比，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），表明在冠狀動脈輕度狹窄但未發(fā)展至冠心病時，其局部舒張功能已經(jīng)開始減低，而LS、AS、RS、CS與冠狀動脈狹窄組相比無顯著差異，表明冠狀動脈病變患者左心室舒張功能減低較收縮功能減低早，與門翠偉等[11]的研究結果一致，RT3D-STI對輕度冠狀動脈狹窄的診斷有重要意義。隨著冠狀動脈狹窄嚴重程度的逐漸加重，三維應變參數(shù)均呈逐漸減低趨勢，表明其與冠狀動脈狹窄程度有關，其減低情況可以在一定程度上反映該供血區(qū)冠狀動脈的狹窄程度，而LS、AS、RS、CS各組間差異明顯小于SI-DI，表明缺血心肌舒張功能減低比收縮功能減低更敏感，與郝兵兵等[12]的研究結果一致。4組患者縱向SI-DI及面積SI-DI差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.001），而面積SI-DI的組間差異最大，表明面積SI-DI對冠狀動脈狹窄程度更敏感、準確，其原因為冠狀動脈供血減少時，首先出現(xiàn)心內(nèi)膜下心肌缺血[13]，AS為縱向和徑向的結合[14]，從而更準確地反映心肌應變的改變。

本研究應用ROC曲線對不同程度狹窄冠狀動脈供血區(qū)各方向SI-DI進行篩選，最終確定診斷冠狀動脈狹窄的敏感指標?？v向SI-DI、面積SI-DI、徑向SI-DI、圓周SI-DI的曲線下面積分別為0.771、0.800、0.675、0.648。當縱向SI-DI以49.225%為檢測冠狀動脈病變的截斷值時，其靈敏度最高，為84.0%，Youden指數(shù)為0.609；當面積SI-DI以48.875%為診斷冠狀動脈病變的截斷值時，其特異度最高，為78.9%，Youden指數(shù)最高，為0.616，提示應用RT3D-STI技術對縱向SI-DI及面積SI-DI進行聯(lián)合對比評估，可以提高超聲診斷冠狀動脈狹窄的準確性。

本研究的局限性為：僅統(tǒng)計了左前降支、左回旋支及右冠狀動脈3個冠狀動脈主要分支的病變狹窄程度，而其遠段更細小分支并未進行分析，細小分支的梗阻和（或）閉塞對心肌的應變也會有一定程度的影響。對冠狀動脈狹窄程度更細致的分組有待進一步研究。另外，RT3D-STI技術對實時三維全容積圖像的幀頻及清晰度要求較高、采集圖像過程中患者需要配合，且RT3D-STI技術只能通過心肌應變的改變間接反映冠狀動脈的病變情況，而不能取代CAG在冠心病診斷中的作用。

總之，RT3D-STI技術對早期發(fā)現(xiàn)及診斷冠心病有重要意義，冠狀動脈供血區(qū)局部舒張功能減低早于收縮功能減低，舒張功能對心肌缺血更敏感，SI-DI可以在一定程度上反映冠狀動脈的狹窄程度。

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（本文編輯張春輝）

Chinese Journal of Medical Imaging 2016 Volume 24(1): 19-23

【Abstract】Purpose To evaluate the left ventricular regional diastolic function in coronary heart disease (CHD) patients without regional wall motion abnormality by real-time three-dimensional speckle tracking imaging (RT3D-STI) to investigate the value of RT3D-STI in the diagnosis of early CHD.Materials and Methods 140 CHD patients with 420 coronary artery main branches were enrolled and divided into 4 groups according to the results of coronary angiography (CAG): normal group (101 coronary artery branches without stenosis), mild stenosis group (112 coronary artery branches with stenosis<50%), moderate stenosis group (95 coronary artery branches with stenosis 50%-75%) and sever stenosis group (112 coronary artery branches with stenosis>75%). Three dimensional full volume images were collected through the chest, and the corresponding strain imaging diastolic index (SI-DI) of each direction was calculated, their value for the diagnosis of coronary artery disease was analyzed.Results The longitudinal, area and radial SI-DI of mild coronary artery stenosis group were lower than those of normal group (P<0.05); the longitudinal, area, radial and circumferential SI-DI of moderate coronary artery stenosis group were lower than normal group (P<0.05) and the area, longitudinal and circumferential SI-DI were lower than those of the mild stenosis group (P<0.05); the longitudinal, area, radial and circumferential SI-DI were all lower than those of normal and mild stenosis group (P<0.05), and the area, longitudinal and radial SI-DI were all lower than the moderate stenosis group (P<0.05). ROC curve showed that the sensitivity of longitudinal SI-DI (84.0%) was highest, while the specificity of area SI-DI (78.9%) was the highest.Conclusion RT3D-STI has important significance for early detection and diagnosis of CHD, regional diastolic function decrease of the coronary artery supply area occurs earlier than systolic function reduction, and diastolic function is more sensitive for myocardial ischemia, as a result, SI-DI is able to reflect the stenosis degree of coronary artery in a certain extent.

【Key words】Coronary disease; Coronary stenosis; Echocardiography, three-dimensional; Speckle tracking imaging; Ventricular function, left

收稿日期：2015-08-18

中圖分類號

通訊作者劉昕

Doi：10.3969/j.issn.1005-5185.2016.01.006