二維斑點追蹤技術(shù)定量分析左室心肌縱向分層應(yīng)變的臨床研究

陳慶常， 李天亮， 胡新玲， 張曉麗， 侯躍宏， 王仲朝， 李 保， 司雪菲， 韓 紅

(1山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)系超聲教研室，太原 030001；2山西省心血管病醫(yī)院超聲科； 3山西省心血管病醫(yī)院放射科； 4山西省心血管病醫(yī)院心內(nèi)科； *通訊作者，E-mail: tlli2013@163.com)

二維斑點追蹤技術(shù)定量分析左室心肌縱向分層應(yīng)變的臨床研究

陳慶常1， 李天亮2*， 胡新玲2， 張曉麗2， 侯躍宏3， 王仲朝4， 李 保4， 司雪菲2， 韓 紅2

(1山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)系超聲教研室，太原 030001；2山西省心血管病醫(yī)院超聲科；3山西省心血管病醫(yī)院放射科；4山西省心血管病醫(yī)院心內(nèi)科；*通訊作者，E-mail: tlli2013@163.com)

目的 利用二維斑點追蹤顯像技術(shù)定量分析經(jīng)冠狀動脈造影證實無明顯冠狀動脈病變者左心室三層心肌分層應(yīng)變；并探討性別、年齡對參數(shù)的影響，為臨床判斷心肌受損提供新的參考。 方法 對82例入選患者，按照性別分為兩組：男性組45例，女性組37例。按年齡大小分為三組：37-50歲16例，51-60歲45例，61-70歲21例。應(yīng)用Echo PAC BT13工作站測量左室心內(nèi)膜下、中層、心外膜下三層心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變。 結(jié)果 ①心外膜下心肌、中層心肌、心內(nèi)膜下心肌整體縱向收縮期峰值應(yīng)變絕對值均逐層增加(均P<0.001)；左心室三層心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變絕對值均自基底段、中間段、心尖段逐段增加(均P<0.001)；左心室基底段心外膜下心肌、中層心肌、心內(nèi)膜下心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變絕對值均逐層增加(均P<0.05)；左心室中間段及心尖段心外膜下心肌、中層心肌、心內(nèi)膜下心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變絕對值均逐層增加(均P<0.001)。②女性組三層心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變絕對值較男性組高(P<0.001)；按年齡分組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。 結(jié)論 二維斑點追蹤顯像技術(shù)能夠分析左心室各層心肌縱向應(yīng)變，反映不同節(jié)段心肌收縮能力；女性左心室三層心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變絕對值均高于男性；年齡對左心室三層心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變無影響。

二維斑點追蹤技術(shù)； 超聲心動圖描記術(shù)； 左心室功能; 心肌應(yīng)變

斑點追蹤成像技術(shù)是基于追蹤和測量心肌組織的位移來實現(xiàn)的[1],其中二維斑點追蹤顯像(two-dimensional speckle tracking imaging,2D-STI)是基于二維高幀頻灰階圖像的超聲心動圖新技術(shù)，因圖像具有較高幀頻而能夠?qū)Σ煌募觾?nèi)穩(wěn)定的斑點進(jìn)行準(zhǔn)確追蹤。人類正常左心室心肌由呈左手螺旋狀排列的心外膜下肌纖維、環(huán)形包繞左心室的中層肌纖維和呈右手螺旋狀排列的心內(nèi)膜下肌纖維構(gòu)成[2]，以往研究左心室心肌是將三層心肌作為一個整體進(jìn)行分析，然而很多疾病對不同心肌層可造成不同程度的損害，以致不同心肌層的收縮、舒張等功能有不同改變，如冠心病患者在疾病進(jìn)展的不同階段各層心肌的缺血程度不一，心肌血流量在心內(nèi)膜下與外膜下呈現(xiàn)不均勻分布，心內(nèi)膜下層心肌血流量首先減少[3]。因此，將三層心肌分別研究可能對心肌功能損傷的評價、分期、治療、判斷預(yù)后等更具有意義。本研究旨在探討經(jīng)冠狀動脈造影證實無明顯冠狀動脈病變者其左心室三層心肌應(yīng)變的特點，以及性別、年齡對參數(shù)是否有影響，以期為診斷心肌功能受損提供新的參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取在山西省心血管病醫(yī)院2015-11～2016-05臨床擬診斷冠心病而行冠狀動脈造影的患者，篩選出冠狀動脈無明顯病變者(狹窄率小于50%)82例，年齡37-69歲，平均(55.6±6.9)歲。按照性別分為兩組：男性組45例，女性組37例；按年齡大小分為三組：37-50歲16例， 51-60歲45例，61-70歲21例。所有患者心電圖、常規(guī)超聲心動圖檢查無異常發(fā)現(xiàn)，排除高血壓、糖尿病、心肌病、心律失常、瓣膜疾病及圖像質(zhì)量欠佳者。

1.2 儀器與方法

應(yīng)用GE Vivid E9彩色超聲診斷儀，M5s探頭，頻率1.7-3.3 MHz。患者連接體表同步心電圖后取左側(cè)臥位，囑患者平靜呼吸，待心律平穩(wěn)后分別于心尖兩腔心、心尖長軸及心尖四腔心切面采集儲存3個連續(xù)心動周期的動態(tài)圖像，利用脈沖多普勒于心尖五腔心切面獲取主動脈瓣口多普勒血流頻譜并儲存；利用Echo PAC BT13工作站對圖像進(jìn)行脫機(jī)分析，首先依據(jù)主動脈瓣口多普勒血流頻譜確定主動脈瓣開放及關(guān)閉時間點，然后分別調(diào)出各切面的三個心動周期動態(tài)圖像，按照美國超聲心動圖學(xué)會推薦的左心室17節(jié)段劃分法[4]，將左心室劃分為17節(jié)段；即基底段及中間段均為六節(jié)段，分別為：前壁、前間隔、后間隔、下壁、后側(cè)壁、前側(cè)壁；心尖段為四節(jié)段：前壁、間隔、下壁及側(cè)壁；另一節(jié)段為心尖帽。利用Echo PAC BT13工作站手動描繪出心內(nèi)膜及心外膜邊界，啟用二維斑點追蹤技術(shù)測量三層心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變，軟件自動計算出左心室17節(jié)段的心內(nèi)膜下心肌、中層心肌、心外膜下心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變；所有參數(shù)在不同心動周期測量三次，結(jié)果取其平均值。

1.3 統(tǒng)計分析

利用SPSS 21.0軟件，各層、各節(jié)段心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，應(yīng)用單因素方差分析對各層、各節(jié)段應(yīng)變進(jìn)行比較，兩兩比較采用LSD法，性別區(qū)組比較采用獨立樣本t檢驗，重復(fù)性比較采用Bland-Ahman分析法。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 82例患者左心室縱向收縮期峰值分層應(yīng)變結(jié)果的比較

軟件自動計算出17節(jié)段三層心肌的縱向收縮期峰值應(yīng)變及三層心肌整體縱向收縮期峰值應(yīng)變；基底段、中間段每層心肌的整體縱向收縮期峰值應(yīng)變?nèi)?yīng)水平6節(jié)段的平均值，心尖段每層心肌的整體縱向收縮期峰值應(yīng)變?nèi)≡撍?節(jié)段的平均值(見圖1)。

左心室縱向收縮期峰值分層應(yīng)變具有一定的規(guī)律性：①左心室三層心肌整體縱向收縮期峰值應(yīng)變絕對值均從心外膜下心肌至心內(nèi)膜下心肌呈遞增改變，兩兩比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)；②左心室三層心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變絕對值均由基底段至心尖段呈遞增改變，兩兩比較均差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)；③左心室中間段與心尖段三層心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變絕對值均由心外膜下心肌至心內(nèi)膜下心肌呈遞增改變，兩兩比較均差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)；④基底段三層心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變絕對值由心外膜下心肌至心內(nèi)膜下心肌呈遞增改變，兩兩比較均差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,見表1)。

2.2 性別、年齡對左心室整體縱向收縮期峰值分層應(yīng)變的影響

不同性別分組比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001,見表2)；不同年齡分組比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05，見表3)。

2.3 重復(fù)性檢驗

同一觀察者檢測左心室三層心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變變異分別為2.9%，2.3%，4.1%；兩名醫(yī)師之間觀察測量左心室三層心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變變異分別為4.1%，3.5%，4.4%。

圖1 左心室17節(jié)段縱向收縮期峰值分層應(yīng)變及三層心肌整體縱向收縮期峰值應(yīng)變Figure 1 Longitudinal peak systolic layer-specific strain in 17 segments of the left ventricular and GLPS in three layers

節(jié)段部位心內(nèi)膜下心肌中層心肌心外膜下心肌基底段-17．9±2．2-17．1±2．1?-16．3±2．1?#中間段-22．7±2．6-20．5±2．3??-18．7±2．1??##心尖段-36．0±4．1-27．4±3．3??-21．4±2．9??##GLPS-24．9±2．6-21．6±2．3??-18．8±2．1??##

GLPS：整體縱向收縮期峰值應(yīng)變;三層心肌各水平段兩兩比較均P<0.001；與心內(nèi)膜下心肌比較，*P<0.05，**P<0.001; 與中層心肌比較，#P<0.05,##P<0.001

分組心內(nèi)膜下心肌中層心肌心外膜下心肌男性-23．8±2．5-20．6±2．2-17．8±2．0女性-26．1±2．5-22．7±1．8-19．8±1．7t-4．6-4．8-4．7P <0．001 <0．001 <0．001

3 討論

年齡n心內(nèi)膜下心肌中層心肌心外膜下心肌37-50歲16-24．4±3．1-21．1±2．8-18．4±2．651-60歲45-24．9±2．4-21．6±2．0-18．9±1．761-70歲21-25．0±2．7-21．6±2．5-18．8±2．5

不同年齡組比較均P>0.05

應(yīng)變(strain)是指物體受到力后所發(fā)生的形變，是一個可以計算出來的具體數(shù)值。心肌應(yīng)變即指在心動周期中心肌隨著心臟的收縮和舒張運動而發(fā)生的形態(tài)改變。以前利用組織多普勒成像技術(shù)間接計算心肌應(yīng)變，但是組織多普勒角度依賴嚴(yán)重，一般僅用于心臟長軸的測量，且該方法是通過設(shè)定閾值,因此圖像噪聲大，信噪比較低，重復(fù)性較差，因此臨床應(yīng)用受到了很大的限制。斑點追蹤顯像技術(shù)是直接追蹤心肌組織中穩(wěn)定的聲學(xué)斑點，可以準(zhǔn)確、快速、定量測定每個節(jié)段的應(yīng)變[5-7]。

心肌分層應(yīng)變技術(shù)是基于2D-STI技術(shù)發(fā)展而來的一種新技術(shù)，通過同時分別追蹤心內(nèi)膜下心肌、中層心肌及心外膜下心肌中的穩(wěn)定聲學(xué)斑點，計算獲得不同心肌層的應(yīng)變，可以定量反映追蹤區(qū)域內(nèi)心肌的形態(tài)改變[8]。

筆者應(yīng)用心肌分層應(yīng)變成像技術(shù)對82例臨床疑診冠心病并經(jīng)冠狀動脈造影證實冠狀動脈無明顯病變者進(jìn)行了研究，結(jié)果表明左心室心肌縱向收縮期峰值分層應(yīng)變具有規(guī)律性：①心外膜下心肌、中層心肌、心內(nèi)膜下心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變絕對值逐層增加，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，這與國外學(xué)者動物實驗相一致[7]。這種梯度的存在可能與心內(nèi)膜下、中層、心外膜下心肌曲率半徑不同導(dǎo)致局部張力不同有關(guān)[9]。②左心室三層心肌的縱向收縮期峰值應(yīng)變絕對值均由基底段、中間段、心尖段逐水平段增加，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義，這與早期利用2D-STI技術(shù)將左心室三層心肌作為一個整體研究所得結(jié)果一致[10,11]。③基底段、中間段與心尖段的心外膜下心肌、中層心肌、心內(nèi)膜下心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變絕對值均逐層遞增，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義，該研究結(jié)論與史靜等[12]研究結(jié)果一致。

眾多研究顯示，當(dāng)冠狀動脈狹窄程度超過50%時心肌收縮功能將受到損害，狹窄程度小于50%時心肌收縮功能不受影響[13-15]；本研究通過設(shè)置嚴(yán)格的入選及排除標(biāo)準(zhǔn)，只選取經(jīng)過冠狀動脈造影確定冠脈狹窄程度小于50%的患者進(jìn)行研究，以期為檢測心肌收縮功能是否受損提供參考依據(jù)。筆者通過對性別進(jìn)行分組研究表明，女性組整體縱向收縮期峰值分層應(yīng)變絕對值均較男性組高，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，提示性別不同左室各層心肌的收縮能力不同。此外本研究顯示年齡分組對左心室心肌縱向收縮期峰值應(yīng)變的影響差異無統(tǒng)計學(xué)意義，與其他研究結(jié)果相一致[12]。

心肌分層應(yīng)變技術(shù)是基于2D-STI技術(shù)發(fā)展而來的一種新技術(shù)，因此該技術(shù)同樣有2D-STI所存在的局限性：①圖像質(zhì)量要求高，必須能夠清晰辨認(rèn)出心內(nèi)膜及心外膜；②該技術(shù)目前僅能追蹤二維圖像，因此容易導(dǎo)致追蹤斑點脫離追蹤視野；③一般要求心律齊，對房顫、房撲及其他心律失常者不能分析；④短軸切面易受二尖瓣及乳頭肌運動影響；⑤切面必須標(biāo)準(zhǔn)，切面不標(biāo)準(zhǔn)可有較大誤差。但左心室縱向收縮期峰值分層應(yīng)變受二尖瓣及乳頭肌運動影響較小，能夠準(zhǔn)確追蹤三層心肌運動，因此在臨床研究心肌功能方面具有廣闊的應(yīng)用前景，值得進(jìn)一步研究。

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Quantitative analysis of left ventricular myocardial longitudinal layer-specific strain by two dimensional speckle tracking technique

CHEN Qingchang1, LI Tianliang2*, HU Xinling2, ZHANG Xiaoli2, HOU Yuehong3,WANG Zhongchao4, LI Bao4, SI Xuefei2, HAN Hong2

(1DepartmentofUltrasoundandMedicalImaging,ShanxiMedicalUniversity,Taiyuan030001,China;2DepartmentofUltrasound,ShanxiCardiovascularHospital;3DepartmentofRadiology,ShanxiCardiovascularHospital；4DepartmentofCardiology,ShanxiCardiovascularHospital;*Correspondingauthor,E-mail:tlli2013@163.com)

ObjectiveTo explore the value of two-dimensional speckle tracking imaging technology in quantitative analysis of left ventricular myocardial longitudinal layer-specific strain.MethodsTotally 82 selected subjects were divided into two groups according to the gender: male group(n=45) and female group(n=37), and then divided into three groups according to the age:37-50 years old group(n=16), 51-60 years old group(n=45), and 61-70 years old group(n=21). All subjects were measured by Echo PAC BT13 workstation to analyze longitudinal peak systolic strain in epicardial, mid-myocardial and endocardial layer of the left ventricular.ResultsThe absolute value of global longitudinal peak systolic strain(GLPS) increased layer by layer in epicardial, mid-myocardial and endocardial layers(P<0.001). In each layer of the myocardial, the absolute value of longitudinal peak systolic strain gradually increased segment by segment in basal, papillary muscle and apical levels(P<0.001). In case of basal segment, the absolute values of longitudinal peak systolic strain increased layer by layer in epicardial, mid-myocardial and endocardial layers(P<0.05). In the papillary muscle and apical levels, the absolute values of longitudinal peak systolic strain increased layer by layer in epicardial, mid-myocardial and endocardial layer(P<0.001). Absolute values of GLPS of the three-layer myocardial in female group were higher than those in male group(P<0.001). No significant difference was found in GLPS between the different ages.ConclusionTwo-dimensional speckle tracking imaging technology can assess the left ventricular layer-specific strain. The strain value can reflect the systolic capacity of myocardial in different segments. The absolute values of global longitudinal peak systolic strains of the three-layer myocardial in female group are significantly higher than those in male group. The age has no effect on GLPS of the three-layer myocardial.

2D-STI; echocardiography; left ventricular function; myocardial strain

山西省重點研發(fā)計劃項目(201603D321058)

陳慶常，男，1989-07生，在讀碩士，住院醫(yī)師，E-mail:836229721@qq.com

2016-11-16

R540.45

A

1007-6611(2017)02-0110-04

10.13753/j.issn.1007-6611.2017.02.004