三維縱向分層應(yīng)變技術(shù)定量評價冠心病回旋支狹窄程度的研究

段 娜 欒 波▲ 朱 芳 丁明巖

1.中國醫(yī)科大學(xué)人民醫(yī)院 遼寧省人民醫(yī)院心內(nèi)科，遼寧沈陽 110016；2.中國醫(yī)科大學(xué)人民醫(yī)院 遼寧省人民醫(yī)院心功能科，遼寧沈陽 110016

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（coronary atherosclerotic heart disease，CHD）是全球范圍內(nèi)發(fā)病率極高的心血管疾病，近10 年來我國CHD 的發(fā)病率及死亡率呈上升趨勢[1-2]。冠狀動脈造影術(shù)（coronary angiography，CAG）是目前臨床診斷冠狀動脈狹窄的金標準[3-4]，但是該方法無法早期發(fā)現(xiàn)冠狀動脈病變。普通超聲心動圖具有無創(chuàng)、簡便等特點，但普通超聲檢查是將左心室壁的整體為研究對象進行評價。心肌分層應(yīng)變技術(shù)能夠自動將心肌分為三層進行評價，最終進行定量評價每層心肌功能的變化[5]。本研究應(yīng)用心臟三維斑點追蹤技術(shù)（there-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）評價不同冠狀動脈LCX 狹窄患者左心室各層心肌整體和局部的縱向心肌應(yīng)變指標，進而探討3D-STI對于CHD 早期診斷的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2018 年6 月～2019 年10 月在遼寧省人民醫(yī)院心內(nèi)科行冠狀動脈造影提示LCX 狹窄的患者85 例。根據(jù)CAG 結(jié)果的冠狀動脈狹窄程度將患者分為三組：輕度狹窄組26 例，狹窄率≤50%；中度狹窄組31 例，50% ＜狹窄率≤75%；重度狹窄組28 例，75% ＜狹窄率≤100%。另入選同期31 例CAG 證實冠狀動脈無明顯狹窄患者作為正常組。

納入標準：冠狀動脈造影為LCX 單支病變；普通心電圖未見明顯異常；常規(guī)超聲心動圖檢查無明顯室壁節(jié)段運動異常而且左心室射血分數(shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）＞50%的患者。

排除標準：經(jīng)冠狀動脈造影證實是兩支以上病變；既往診斷明確的心肌梗死、瓣膜病、心肌病和先天性心臟病；伴有嚴重心律失常、嚴重肝腎功能不全、嚴重缺血缺氧性疾病；體重偏大透聲條件差，超聲圖像質(zhì)量欠佳無法分析。

1.2 研究方法

1.2.1 臨床資料收集 收集入選患者的年齡、性別、既往史等基本臨床資料，以及冠脈造影結(jié)果、普通心臟超聲結(jié)果和3D-STI 結(jié)果。

1.2.2 冠脈造影檢查及結(jié)果判定 所有冠脈造影患者采用Seldinger 法穿刺橈動脈/股動脈，置入動脈鞘管后，根據(jù)患者體重給予相應(yīng)計量肝素，然后進行多方位、多角度選擇性冠脈造影。造影結(jié)束后，采用系統(tǒng)自帶軟件，應(yīng)用QCA（quantitative coronary angiography）方法測量病變血管的直徑狹窄率（diameterstenosis rate）。所測指標由兩名具有高級職稱的心內(nèi)科醫(yī)生測量后取平均值。

1.2.3 超聲心動圖檢查及結(jié)果判定 采用GE Vivid E9 超聲診斷儀，二維M5SC 探頭，頻率為1.7 ～3.3MHz；三維4V 探頭，頻率為1.7 ～4.0MHz，幀頻25 ～40 幀/s，后期圖像分析使用EchoPAC 工作站。

常規(guī)超聲心動圖檢查及結(jié)果分析：根據(jù)2019 年美國超聲心動圖學(xué)會（American Society of Echocardiography，ASE）成人經(jīng)胸超聲心動圖檢查指南[6]測得常規(guī)二維超聲心動圖參數(shù)，其中包括：左心房收縮期二尖瓣口血流速度（A 峰），左心室舒張早期二尖瓣口血流速度（E 峰），E 峰與A 峰的比值（E/A），采用simpson 雙平面法描記心內(nèi)膜邊界，勾畫出左心室收縮末期容積（left ventricular endsystolic volume，LVESV）和左心室舒張末期容積（left ventricular end-diastolic volume，LVEDV），最后算出左心室射血分數(shù)（left ejection fraction，LVEF）和左心室搏出量（left ventricular volume，LVSV）等參數(shù)。

三維斑點追蹤技術(shù)檢查及結(jié)果分析：采用二維三平面法自動構(gòu)建心尖三腔圖像和心尖兩腔圖像，存儲5 個心動周期的三平面圖像。然后應(yīng)用EchoPAC 工作站對留存的入組患者的3D-STI 圖像進行脫機分析，應(yīng)用4D AutoLVQ 在機軟件進行圖像分析。通過主動脈瓣a的血流頻譜來確定主動脈瓣開放和關(guān)閉的時間點，應(yīng)用軟件自動計算并輸出測定結(jié)果，根據(jù)美國心臟病學(xué)會建議的標準化左心室節(jié)段劃分[7]，獲得左心室17 應(yīng)變牛眼圖。進而計算左心室整體平均縱向應(yīng)變值（average global longitudinal strain，GLS-Avg）、左心室基底六節(jié)段平均縱向應(yīng)變值（basal segment global longitudinal strain，GLS-Bas）、左心室中間六節(jié)段平均縱向應(yīng)變值（middle segment global longitudinal strain，GLS-Mid）、左心室心尖五節(jié)段平均縱向應(yīng)變值（apex segment global longitudinal strain，GLS-Ap），所有測量參數(shù)均取3次平均值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS22.0 統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計和分析，其中計量資料以（±s）表示，計量資料需符合正態(tài)分布并且方差齊，采用單因素方差分析，兩兩組間數(shù)據(jù)應(yīng)用LSD-t 檢驗。計數(shù)資料采用例數(shù)表示，組間比較采用χ2檢驗。以冠脈造影為金標準，繪制預(yù)測LCX 狹窄程度的受試者工作特征曲線（receiver operating charac teristic curve，ROC 曲線），確定曲線下最大面積（the area under the ROC curve，AUC）及最佳截斷值（cut-off value），評價不同應(yīng)變參數(shù)的診斷效能。P ＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 各組基本臨床資料比較

表2 常規(guī)超聲結(jié)果比較（±s）

表2 常規(guī)超聲結(jié)果比較（±s）

注：LVESV：左心室收縮末期容積；LVEDV：左心室舒張期末容積； LVEF：左心室射血分數(shù)；LVSV：左心室搏出量；E 峰：左心室舒張早期二尖瓣口血流速度；A 峰：左心房收縮期二尖瓣口血流速度；E/A：E 峰與A 峰的比值

組別 LVESV（mL） LVEDV（mL） LVSV（mL） LVEF E峰（cm/s） A峰（cm/s） E/A正常組 32.63±5.23 88.56±10.56 55.76±7.89 0.54±0.07 73.29±11.67 91.46±14.23 0.81±0.30輕度狹窄組 33.02±6.23 87.43±8.67 54.74±8.23 0.52±0.01 71.78±9.78 90.43±12.54 0.81±0.23中度狹窄組 34.35±4.65 89.83±10.43 55.76±8.45 0.54±0.02 72.26±9.78 93.53±11.45 0.80±0.21重度狹窄組 33.81±4.87 89.34±11.67 53.65±9.56 0.51±0.04 72.91±9.84 90.66±13.24 0.79±0.29 F 0.087 0.067 0.046 0.051 0.065 0.083 0.043 P＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05

表3 各組患者不同三維縱向應(yīng)變參數(shù)結(jié)果比較（±s，%）

表3 各組患者不同三維縱向應(yīng)變參數(shù)結(jié)果比較（±s，%）

注：GLS-Avg：左心室整體平均縱向應(yīng)變值；GLS-Bas：左心室基底六節(jié)段平均縱向應(yīng)變值；GLS-Mid：左心室中間六節(jié)段平均縱向應(yīng)變值；GLS-Ap：左心室心尖五節(jié)段平均縱向應(yīng)變值。與正常組比較，aP ＜0.05；與輕度狹窄組比較，bP ＜0.05

組別 n GLS-Avg GLS-Bas GLS-Mid GLS-Ap正常組 31 -18.17±1.66 -13.70±1.39 -18.18±2.04 -23.01±2.28輕度狹窄組 26 -16.11±1.61a -12.78±1.34a -16.82±1.61a -21.96±1.89中度狹窄組 31 -15.60±1.36a -12.61±1.54 a -16.41±1.47 ab -20.18±1.60ab重度狹窄組 28 -15.56±2.08a -12.40±1.57 a -15.71±1.82a -19.26±2.23ab F 16.185 4.647 10.506 20.708 P＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2 結(jié)果

2.1 一般資料

所有入選患者正常組：平均年齡（52.6±3.6)歲，男 性18 例，吸 煙 史6 例，高 血 壓12 例，糖尿病7 例、高血脂9 例；輕度狹窄組：平均年齡（50.2±4.4）歲，男性16 例，吸煙史9 例，高血壓13例，糖尿病4 例，高血脂13 例；中度狹窄組：平均年齡（53.5±4.7）歲，男性19 例，吸煙史11 例，高血壓12 例，糖尿病8 例，高血脂12 例；重度狹窄組：平均年齡（52.4±3.9）歲，男性16 例，吸煙史8 例，高血壓15 例，糖尿病5 例，高血脂8 例。各組間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P ＞0.05）。見表1。

2.2 常規(guī)超聲結(jié)果比較

LCX 不同狹窄程度的各組間常規(guī)超聲參數(shù)LVEDV、LVESV、LVEF、LVSV、E 峰、A 峰、E/A 之間的比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P ＞0.05）。見表2。

2.3 各組患者不同三維縱向應(yīng)變參數(shù)結(jié)果比較

四組間的三維縱向應(yīng)變參數(shù)結(jié)果中，GLS-Avg、GLS-Bas、GLS-Mid 三組應(yīng)變指標的不同程度狹窄與正常組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P ＜0.05），而GLS-Ap 組的輕度狹窄組與正常組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P ＞0.05），中、重度狹窄組與正常組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P ＜0.05）。另外，GLS-Mid組中，輕度狹窄組與中度狹窄組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P ＜0.05），GLS-Ap 組中輕度狹窄組與中、重度狹窄組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P ＜0.05）。見表3。

2.4 不同應(yīng)變參數(shù)預(yù)測冠狀動脈LCX不同狹窄程度的ROC曲線分析

根據(jù)3D-STI 所得GLS-Avg、GLS-Bas、GLS-Mid、GLS-Ap 參數(shù)繪制ROC 曲線并計算相應(yīng)值（表4 ～5，圖1 ～2）。其中GLS-Ap 診斷效能最優(yōu)，在診斷LCX中度狹窄（50%＜狹窄率≤75%）中，AUC 為0.817、截斷值為-21.55%、敏感度為80.6%、特異度為75.0%、正確指數(shù)為0.556；診斷LCX 重度狹窄（75%＜狹窄率≤100%）中，AUC 為0.895、截斷值為-21.45%、敏感度為82.1%、特異度為83.9%、正確指數(shù)為0.660。

表4 診斷中度狹窄ROC曲線分析值

表5 診斷重度狹窄ROC曲線分析值

圖1 診斷中度狹窄ROC 曲線圖

圖2 診斷重度狹窄ROC 曲線圖

3 討論

CHD 是因冠狀動脈粥樣硬化斑塊逐步形成并進展后，導(dǎo)致的冠狀動脈血管管腔狹窄甚至堵塞，或因冠狀動脈功能性改變（如痙攣等）導(dǎo)致冠狀動脈血流量下降，心肌血氧供與需之間不平衡而引起心肌組織缺氧、缺血、壞死等心肌損害所致的臨床癥狀。心肌細胞的缺氧、缺血、纖維化及壞死可導(dǎo)致心肌的舒張勢能減少和低灌注狀態(tài)，早期可以導(dǎo)致局部或整體心肌的順應(yīng)性減退，晚期則出現(xiàn)左心室心肌的整體運動不協(xié)調(diào)、心肌纖維化、收縮能力下降及舒張順應(yīng)性減退等改變[8-9]。

冠狀動脈主要分為左、右兩支，血管開口分別在主動脈根部的左、右冠狀動脈竇。左冠狀動脈由左冠狀動脈竇發(fā)出后稱為左主干，然后分出前降支和回旋支。回旋支從左主干發(fā)出后沿左房室溝向心室壁的左后方走行至心臟后室間溝，主要負責(zé)支配左心室的側(cè)壁、部分后壁以及左心房的供血，同時回旋支解剖差異較大，因此LCX 狹窄后出現(xiàn)心肌缺血的心電圖變化不明顯，加大了通過心電圖判斷LCX 狹窄的難度[10]。

CAG 目前是臨床診斷冠狀動脈狹窄的金標準，但是該方法費用高、而且是有創(chuàng)檢查同時還有輻射的危害，因此無法成為篩查CHD 的常規(guī)方法[11]。心肌核素顯像和心臟核磁共振顯像兩種技術(shù)雖然都能夠分析心肌灌注情況，但價格昂貴、檢查時間較長，因此臨床應(yīng)用受限。而超聲檢查費用低、方便快捷、無創(chuàng)可重復(fù)，所以臨床應(yīng)用廣泛。

常規(guī)超聲心動圖對心肌的評價多在缺血心肌的整體機械運動方面，主要包括目測法評價心臟各室壁運動情況和Simpson 雙平面法計算左心室的射血分數(shù)。但心功能損害的早期室壁整體運動可無異常，同時目測受操作者主觀影響較大，而且在部分心肌缺血和心肌梗死早期，心室壁已經(jīng)出現(xiàn)節(jié)段性功能改變時二維超聲心動圖并不能發(fā)現(xiàn)明顯的室壁整體運動異常[12-13]。

超聲斑點追蹤成像（speckle tracking imaging，STI）是應(yīng)用心動周期中心肌組織的斑點活動軌跡來取得心肌應(yīng)變指數(shù)，并定量評價心臟收縮及舒張功能[14]。二維斑點追蹤技術(shù)（2D-STE）能夠定量的評價心肌整體和局部的收縮功能，無角度依賴性，能夠較準確、無創(chuàng)地反映局部及整體心肌功能對早期CHD 心肌缺血有重要的診斷價值[15-16]。三維斑點追蹤顯像（three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）則是對心肌固有斑點的三維空間運動，進行追蹤成像來定量評價心肌的功能，通過這種多平面立體式的監(jiān)測方法，克服了二維斑點追蹤成像不能夠在同一個心動周期內(nèi)進行成像的缺點，可以更好地顯示心肌感興趣區(qū)的斑點真實的運動軌跡，進而定量檢測患者的心功能[17]。

作為一個三維立體空間，心室肌是由三層肌肉組成，包括右手螺旋方向的心內(nèi)膜下心肌、環(huán)形方向的中層心肌和左手螺旋方向的心外膜下心肌，心室肌舒張和收縮運動是一個非常復(fù)雜的過程。有研究發(fā)現(xiàn)與心外膜下的心肌相比，心內(nèi)膜下心肌能夠更敏感的反應(yīng)心肌的缺血程度[18-19]，但心肌整體應(yīng)變不能反映不同心肌層面的損傷。而且研究發(fā)現(xiàn)左室心肌長軸方向運動對左心室的收縮功能起主要作用[20]。心肌應(yīng)變是指心肌在張力作用下發(fā)生的形變能力，通過3D-STI 可以測量左心室局部和整體的縱向應(yīng)變（longitudinal strain，LS）、圓周應(yīng)變（circumferential strain，CS）、徑向應(yīng)變（radial strain，RS）、面積應(yīng)變（area strain，AS）心肌收縮期的應(yīng)變峰值，可以定量的反映左室心肌的形變能力，是臨床評價心臟整體和局部收縮功能的新指標。目前已有國外研究證明3D-STI 能夠準確測量心肌應(yīng)變，精確客觀的評估局部和整體心臟功能[21-22]。在這些參數(shù)中，心肌縱向應(yīng)變參數(shù)主要評價心內(nèi)膜下心肌縱向收縮能力，而環(huán)向應(yīng)變參數(shù)主要評價心肌中層的收縮能力。因為心內(nèi)膜下心肌與心肌中層和外層相比，更容易感受到心室腔內(nèi)的壓力改變和冠狀動脈血供改變的影響，所以出現(xiàn)冠狀動脈狹窄時，左心室的縱向收縮功能受到影響比較早，心肌的縱向應(yīng)變變化出現(xiàn)的也較早，而此時心肌的圓周及徑向應(yīng)變變化尚未出現(xiàn)[23]。目前國內(nèi)外已有研究將縱向應(yīng)變技術(shù)應(yīng)用于CHD 的診斷，并已證實心肌縱向應(yīng)變技術(shù)在一定程度上可以評價心肌的缺血程度[24-25]。

心肌分層應(yīng)變技術(shù)是在二維斑點追蹤技術(shù)（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）的基礎(chǔ)上，自動將心肌分為三層，然后分別追蹤三層心肌的聲學(xué)斑點同時取得不同心肌層的應(yīng)變參數(shù)，最后定量評價每層心肌形狀的改變和功能的改變[5]。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)心肌分層應(yīng)變技術(shù)對早期評估心肌缺血有一定的臨床價值[26-27]。

因此本研究分析心肌縱向分層應(yīng)變參數(shù)對LCX 的影響。通過研究發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)超聲心動圖參數(shù)中，LCX 不同程度狹窄的各組間超聲指標無明顯差異。通過四組間的三維縱向應(yīng)變參數(shù)結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，GLS-Avg、GLS-Bas、GLS-Mid 三組應(yīng)變指標的不同程度狹窄與正常組相比較均有明顯差異，而GLS-Ap 組輕度狹窄組與正常組比較無明顯差異，中、重度狹窄組與正常組比較有明顯差異。另外，GLS-Mid 組中，輕度狹窄組與中度狹窄組比較有明顯差異， GLS-Ap 組中輕度狹窄組與中、重度狹窄組比較均有明顯差異。進一步將所得GLS-Avg、GLS-Bas、GLS-Mid、GLS-Ap 參數(shù)繪制ROC 曲線并計算相應(yīng)值，發(fā)現(xiàn)GLS-Ap 診斷中重度狹窄效能最優(yōu)。分析其原因可能因為LCX 出現(xiàn)＞50%狹窄的動脈硬化后，遠段細小血管更容易受到缺血、缺氧的影響，因此較其他位置更早出現(xiàn)運動異常。

綜上，本研究發(fā)現(xiàn)對于LCX 中重度狹窄的患者，早期可以應(yīng)用3D-STI 進行篩查診斷，其中以GLS-Ap 診斷效能最優(yōu)。