李丹，劉梅，牛海燕，段雅琦，黃曉玲，王建華

· 論著 ·

三維斑點追蹤成像評價冠脈不同程度狹窄心肌整體應變參數(shù)變化

李丹1，劉梅2，牛海燕2，段雅琦2，黃曉玲2，王建華1

目的 應用三維斑點追蹤成像（three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）技術評價冠脈不同程度狹窄心肌整體應變。方法 收集2013年12月至2014年5月于北京軍區(qū)總醫(yī)院心內(nèi)科住院，臨床診斷疑似為冠心病患者共計63例，根據(jù)患者冠狀動脈造影結(jié)果，按三支冠脈不同狹窄程度分為：對照組10例（冠脈無明確狹窄）、輕度狹窄組（狹窄率≤50%）9例、中度狹窄組（50%＜至少一支冠脈狹窄率≤75%）10例、重度狹窄組（至少一支冠脈狹窄率＞75%）34例。應用3D-STI獲得心肌整體應變參數(shù)，包括左心室整體縱向收縮期峰值應變（GLS）、左心室整體徑向收縮期峰值應變（GRS）、左心室整體圓周收縮期峰值應變（GCS）以及左心室整體面積收縮期峰值應變（GAS），比較不同狹窄程度心肌整體應變參數(shù)的差異。結(jié)果 重度狹窄組各應變參數(shù)較其他各組明顯減低，中度狹窄組GLS、GRS、GAS較對照組明顯減低，中度狹窄組GAS較輕度狹窄組明顯減低，輕度狹窄組GAS較對照組明顯減低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。結(jié)論 3D-STI技術可作為早期評價無室壁運動異常冠心病患者左心室整體收縮功能的有效檢測手段，其中GAS是敏感性及可重復性最高的參數(shù)。隨著冠狀動脈狹窄程度增加，心肌各應變參數(shù)受損加重，其中GAS受損最顯著。

三維斑點追蹤成像；超聲；冠狀動脈狹窄；心肌應變

冠心病一直是心血管疾病研究熱點，發(fā)病率和死亡率逐年升高，已有臨床研究發(fā)現(xiàn)在部分心肌缺血和心肌梗死早期，當心肌已出現(xiàn)節(jié)段性功能改變時其常規(guī)超聲心動圖并未見明顯的室壁運動異常［1］。超聲斑點追蹤成像（speckle tracking imaging，STI）是近年來發(fā)展起來的新技術，通過追蹤心動周期中心肌組織自身的“斑點”活動軌跡來獲取其運動信息，進而定量評價心臟的收縮和舒張功能［2］。三維斑點追蹤技術（threedimensional speckle tracking imaging，3D-STI）是基于2D-STI與實時三維超聲心動圖技術而發(fā)展起來的一門新技術，能更準確地反映心肌復雜運動，評價心肌局部及整體功能［3，4］。本研究旨在運用3D-STI評價冠狀動脈不同狹窄程度冠心病患者心肌整體收縮功能，探討3D-STI技術在早期檢測冠心病患者心肌運動異常的價值。

1　資料與方法

1.1研究對象 選取2013年12月至2014年5月在北京軍區(qū)總醫(yī)院心內(nèi)科疑診為冠心病并接受冠脈造影的住院患者共計63人，其中男性37例，女性26例，年齡30～79歲，平均年齡62.0±9.3歲?；颊呓邮芄诿}造影前進行常規(guī)超聲心動圖檢查，均未發(fā)現(xiàn)節(jié)段性室壁運動異常。根據(jù)患者冠脈造影結(jié)果，按三支冠脈不同狹窄程度分為：對照組10例（冠脈無明確狹窄）、輕度狹窄組（狹窄率≤50%）9例、中度狹窄組（50%＜至少一支冠脈狹窄率≤75%）10例、重度狹窄組（至少一支冠脈狹窄率＞75%）34例。排除標準包括：①合并心肌病、先天性心臟病、心臟瓣膜病、嚴重心律失常及慢性阻塞性肺疾病等病變；②透聲差，不能獲得滿意圖像者。

1.2儀器與方法 ①圖像采集：采用 GE Vivid E9彩色多普勒超聲診斷儀，實時三維全容積探頭，頻率1.5～4.0 Hz，隨機配備3D-STI在機分析軟件。所有受檢者取左側(cè)臥位， 同步記錄心電圖，探頭置于心尖部，于二維模式下調(diào)整扇角、深度與增益，顯示動態(tài)范圍完整并且清晰的心尖四腔心切面圖像。然后囑患者呼氣末屏氣，轉(zhuǎn)換至3D模式，在動態(tài)全容積掃描的基礎上，連續(xù)采集6個穩(wěn)定心動周期的動態(tài)原始圖像并存儲，幀頻＞25幀/s。②圖像分析：進入在機分析模式，圖像自動轉(zhuǎn)換至心尖四腔心、心尖三腔心和心尖二腔心的切面上，并顯示水平定位線。于左心室舒張末期和左室收縮末期各選取二尖瓣環(huán)中點和心尖處心內(nèi)膜一點，分析軟件自動描記出心內(nèi)膜和心外膜界線（效果不佳時可以手動調(diào)節(jié)心內(nèi)膜界線，使之與心肌層厚度相吻合）（圖1）。測量出左室舒張末期容積（EDV）和收縮末期容積（ESV），再依次選擇“volume waveform”、“LV Mass”、“RT-3D strain ROI”選項，計算出相應的左室容積曲線和射血分數(shù)（EF）、ED Mass、ES Mass。最后選擇“RT-3D strain Result”選項，軟件自動將左室壁分為基底段、中間段、心尖段，顯示出各應變參數(shù)的應變曲線及牛眼圖，依據(jù)牛眼圖同步記錄數(shù)據(jù)患者心肌整體應變參數(shù)，包括左心室整體縱向收縮期峰值應變（GLS）、左心室整體徑向收縮期峰值應變（GRS）、左心室整體圓周收縮期峰值應變（GCS）以及左心室整體面積收縮期峰值應變（GAS）。

圖1　于左心室舒張末期和左室收縮末期各選取二尖瓣環(huán)中點和心尖處心內(nèi)膜一點，分析軟件自動描記出心內(nèi)膜和心外膜界線

1.3統(tǒng)計學分析 采用SPSS22.0軟件進行統(tǒng)計學分析，計量資料以平均數(shù)±標準差（±s）表示，計數(shù)資料以例數(shù)及百分比表示。組間比較采用單因素方差方法，兩兩比較采用LSD-t檢驗，相關分析采用Pearson相關分析。以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2　結(jié)果

2.1組間3D-STI技術一般參數(shù)比較 對照組、輕度狹窄組、中度狹窄組和重度狹窄組的一般參數(shù)進行組間比較，年齡、心率、LVEF差異均無統(tǒng)計學意義（P均＞0.05），中度狹窄組的LVEDV高于對照組、輕度狹窄組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），其余三組的LVEDV組間比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P均＞0.05）。中度狹窄組LVESV高于輕度狹窄組，差異有統(tǒng)計學意義（P ＜0.05），其余三組的LVESV組間比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P均＞0.05）（表1）。

2.2組間3D-STI技術應變參數(shù)比較 分別將對照組、輕度狹窄組、中度狹窄組和重度狹窄組的應變參數(shù)進行組間比較，重度狹窄組各應變參數(shù)較其他各組減低（P＜0.05），中度狹窄組GLS、GRS、GAS較對照組減低（P＜0.05），中度狹窄組GAS較輕度狹窄組減低（P＜0.05），輕度狹窄組GAS較對照組明顯減低（P＜0.05）（表2）。由于GAS相對于GLS、GRS、GCS可靠性最高，且具有較高可重復性［5］，所以，本研究選取了GAS的應變曲線和牛眼圖（圖2），表明3D-STI技術能有效檢測出冠心病患者心肌缺血的早期改變。

3　討論

冠心病患者早期心臟功能的評價，對于患者的治療及預后都有十分重要的意義。如何早期無創(chuàng)的評價冠心病患者心臟功能一直是心臟超聲研究的熱點，常規(guī)超聲心動圖是通過目測法觀察室壁運動和測量LVEF評價心臟功能，目測法對醫(yī)生經(jīng)驗依賴性大且主觀性強，而LVEF不能敏感的檢測出冠心病早期心功能的損害［6，7］。組織多普勒和2D-STI技術要優(yōu)于目測室壁運動和LVEF的測量［8］，然而由于心臟的運動是三維立體的，包括縱向、徑向以及環(huán)向三個方向的運動，這兩種技術都存在局限性，難以對復雜的心臟運動做一個全面評價。三維斑點追蹤技術是基于二維斑點追蹤技術發(fā)展起來的一項新技術，其通過對連續(xù)的心臟全容積圖像進行分析，追蹤心肌聲學斑點在三維空間內(nèi)的運動軌跡，很好地解決了跨平面無法追蹤這一問題，并且通過計算得出的三維下的組織速度，位移，應變，扭轉(zhuǎn)，扭矩等參數(shù)可以對心臟室壁運動進行全面的評估，較其他技術更加準確，具有更大的優(yōu)勢［9］。

表1　研究人群不同組別一般臨床資料分析結(jié)果（±s）

表1　研究人群不同組別一般臨床資料分析結(jié)果（±s）

注：與對照組比較，aP＜0.05；與輕度狹窄組比較，bP＜0.05；LVEDV：左心室舒張末期容積；LVESV：左心室收縮末期容積；LVEF：左心室射血分數(shù)

組別年齡（歲）心率（次/分）LVEDV（ml）LVESV（ml）LVEF（%）對照組61.40±14.6762.80±7.3482.44±14.4635.63±9.9161.24±5.30輕度狹窄組66.33±7.3363.37±9.0979.18±19.5131.90±6.7860.97±5.20中度狹窄組58.00±6.9666.92±9.06106.08±38.92ab50.49±36.54b55.68±13.97重度狹窄組62.23±8.4065.28±9.8497.80±25.9942.74±16.5956.85±7.92 F值1.280.432.531.781.29 P值0.280.730.060.150.28

表2　左心室整體應變參數(shù)數(shù)據(jù)（±s，%）

表2　左心室整體應變參數(shù)數(shù)據(jù)（±s，%）

注：與對照組比較，aP＜0.05；與輕度狹窄組比較，bP＜0.05；與中度狹窄組比較，cP＜0.05；GLS：左心室整體縱向收縮期峰值應變；GRS：左心室整體徑向收縮期峰值應變；GCS：左心室整體圓周收縮期峰值應變；GAS：左心室整體面積收縮期峰值應變

組別GLS（%）GRS（%）GCS（%）GAS（%）對照組-20.60±1.5742.50±1.26-21.10±1.37-33.70±2.86輕度狹窄組-19.33±1.0041.56±1.50-19.89±1.53-30.89±2.57a中度狹窄組-17.60±1.77a39.60±2.01a-19.60±3.43-22.00±1.63ab重度狹窄組-11.32±2.19abc28.41±3.07abc-12.09±1.74abc-19.44±2.46abcF值90.97134.3884.53118.13 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001

圖2　GAS應變曲線及牛眼圖（A：對照組；B：輕度狹窄組；C：中度狹窄組；D：重度狹窄組）

冠心病的早期診斷是個難題，冠狀動脈狹窄引起心肌缺血，心肌局部收縮舒張功能減低，常規(guī)超聲檢查的LVEF和目測法很難發(fā)現(xiàn)這種細微的改變，本研究研究也證實，經(jīng)冠狀動脈造影（CAG）證實冠脈狹窄率＞50%的冠心病患者，其常規(guī)參數(shù)LVEF、LVESV較對照組并無差別，目測法均未見室壁運動異常。依據(jù)Torrent Guasp等學者提出的心肌帶理論［10，11］，認為心肌帶形成基底環(huán)和心尖環(huán)，二者相互包繞構成心壁的內(nèi)、中、外三層結(jié)構。不同的心肌纖維走向在心動周期中所起的作用有所不同［12］，心內(nèi)外膜收縮時，心肌沿長軸方向運動，中層環(huán)形肌收縮時，心肌沿短軸方向運動。Guasp等研究發(fā)現(xiàn)［13］，心內(nèi)膜下心肌纖維的收縮主要影響縱向應變，中層的環(huán)形心肌的收縮主要影響圓周應變和徑向應變。本研究中重度狹窄組各應變參數(shù)較其他組均明顯減低，表明重度狹窄組心肌缺血已影響到心肌全層功能，并且GLS、GRS、GCS、GAS均能敏感的檢測出重度狹窄組心肌的早期缺血改變，與黃紅梅［14］等研究結(jié)果一致。中度狹窄組GLS、GRS、GAS較對照組明顯減低，GAS較輕度狹窄組明顯減低，表明中度狹窄組心肌缺血后心肌改變較重度狹窄組輕，未累及心肌全層，并且其心肌功能改變檢測較重度狹窄組困難。GAS作為一個新的參數(shù)可以理解為心肌收縮時心肌面積縮小的百分率，基于心內(nèi)膜的斑點追蹤，綜合了縱向、環(huán)向兩方面變化，相當于心肌長軸應變和圓周應變的全部矢量和，因此GAS能夠較全面地反映左室整體收縮功能［15］。Wen等［16］應用3D-STI的幾個指標評價正常和不同程度心力衰竭患者左心室收縮功能，GAS較GLS、GRS、GCS能更敏感地反應程度較輕的心功能衰竭患者心功能的改變，可作為評價心功能衰竭患者早期左室收縮功能的指標。本研究中，GAS敏感的檢測出了各不同狹窄程度心肌缺血早期改變，較GLS、GRS、GCS更加敏感，可作為評價冠心病患者早期心功能改變的首選指標。

3D-STI雖然能更好的反映心臟在三維空間上的運動，但是由于現(xiàn)階段技術發(fā)展的局限，這項技術仍有一定的不足之處：①該技術是在拼接的全容積圖像上進行追蹤，當有心率不齊時，會出現(xiàn)拼接錯位而影響分析結(jié)果，新近出現(xiàn)單心動周期全容積成像技術可克服上述缺點②現(xiàn)階段三維斑點追蹤幀頻相對較小，而在數(shù)據(jù)分析時幀頻越高，圖像質(zhì)量越好，數(shù)據(jù)準確性越高［17］。

隨著科學技術的發(fā)展，實時三維全容積成像技術時間、空間分辨率的提高，3D-STI將成為臨床無創(chuàng)準確評價心臟功能的可靠方法，其中面積應變（GAS）較其他參數(shù)具有更好的敏感性和可重復性。

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Three-dimensional speckle tracking imaging for reviewing myocardial strain parameter changes in patients with different severity coronary artery stenosis

LI Dan*， LIU Mei， NIU Hai-yan， DUAN Ya-qi，HUANG Xiao-ling， WANG Jian-hua.*Chinese PLA Medical School， Beijing 100853， China.

WANG Jian-hua， E-mail: jhwang20056@sina.com

Objective To review the global myocardial strain by applying three-dimensional speckle tracking imaging （3D-STI） in patients with different severity coronary artery stenosis. Methods The patients with suspected coronary heart disease （CHD， n=63） were chosen from Dec. 2013 to May. 2014. According to the outcomes of coronary angiography （CAG）， the patients were divided into control group （without coronary artery stenosis， n=10），mild stenosis group （mild group， stenosis rate ≤50%， n=9）， moderate stenosis group （moderate group， 50%＜at least 1-vessel stenosis≤75%， n=10） and severe stenosis group （severe group， at least 1-vessel stenosis＞75%， n=34）. The global myocardial strain parameters were obtained by applying 3D-STI， including global long axis strain （GLS）， global radial strain （GRS）， global circumferential strain （GCS） and global area strain （GAS） of left ventricular systolic peak. The difference in global myocardial strain parameters of different severity coronary artery stenosis was compared. Results All myocardial strain parameters decreased significantly in severe group compared with other groups. GLS， GRS and GAS decreased significantly in moderate group compared with control group， and GAS decreased significantly in moderate group compared with mild group. GAS decreased significantly in mild group compared with control group （P＜0.05）. Conclusion 3D-STI can be taken as an effective detective method for reviewing global left ventricular systolic function in CHD patients without ventricular wall motion. GAS is a parameter with the highest sensitivity and repeatability. As the increase of coronary artery stenosis severity， the damage of myocardial strain will become heavier and GAS damage is the most significant.

Three-dimensional speckle tracking imaging； Ultrasound； Coronary artery stenosis； Myocardial strain

R541.4

A

1674-4055（2016）04-0421-04

首都臨床特色研究基金資助課題（Z121107001012143）

1100853 北京，解放軍醫(yī)學院；2100700 北京，北京軍區(qū)總醫(yī)院超聲科

王建華，E-mail：jhwang20056@sina.com

10.3969/j.issn.1674-4055.2016.04.11