超声三维斑点追踪技术评价冠心病患者左心室整体收缩功能的研究

[摘要] 目的 应用超声三维斑点追踪技术（3D-STI）分析冠心病患者左心室整体应变参数，探讨3D-STI评价其左心室整体收缩功能的临床价值。 方法 冠心病患者39例（经冠脉造影证实），年龄、性别和高血压发病率匹配的对照组26例。经胸采集心尖全容积三维图像，应用三维斑点追踪分析软件测量两组病例左室整体长轴应变值（GLS）、整体圆周应变值（GCS）、整体径向应变值（GRS）及整体面积应变值（GAS）。绘制各参数ROC曲线，确定曲线下面积和最佳截断点。并对各参数与左室射血分数（LVEF）之间的相关性进行分析。 结果 与对照组比较，冠心病组各整体心肌应变参数均明显减低[GRS：（47.72±8.66）比（40.05±8.66），P < 0.001；GCS：（-17.88±2.37）比（-14.89±2.61），P < 0.001；GLS：（-14.10±2.61）比（-17.04±2.60），P < 0.001；GAS：（-30.20±2.57）比（-25.63±3.73），P < 0.001]。ROC曲线表明GRS、GCS、GLS、GAS诊断冠心病的敏感性分别为68.8%、65.6%、78.1%、84.4%，特异性分别为65.2%、65.4%、70.0%、78.3%。相关性结果表明：GLS、GCS、GAS与LVEF之间呈负相关，r分别为-0.674、-0.655、-0.693（P < 0.001）；GRS与LVEF之间呈正相关，r为0.643（P < 0.001）。 结论 3D-STI能较敏感地评价冠心病患者早期左室整体收缩功能的变化，其中面积应变较其他指标更加敏感。

[关键词] 超声心动描记术；冠心病；三维斑点追踪成像技术

[中图分类号] R543.3 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2013）11（a）-0100-04

Quantitative evaluation of left ventricular global systolic function in patients with coronary heart disease by three-dimensional speckle tracking echocardiography

WANG Caiying1，2 LIN Laihong2 ZHANG Miao2 JIN Xia2 ZHANG Caizhi2

1.School of Basic Medical Sciences， Wuhan University， Hubei Province， Wuhan 430071， China； 2.Department of Ultrasound， Jiangxia First People's Hospital of Wuhan City， Hubei Province， Wuhan 430200， China

[Abstract] Objective To explore the clinical value of three-dimensional speckle tracking imaging in evaluation of left ventricular global systolic function in patients with coronary heart disease （CHD） by evaluating left ventricular （LV） global strains. Methods 39 patients with coronary heart disease confirmed by CCTA （CHD group） and 26 sex-age matched subjects （control group） were enrolled in this study. Real-time three dimensional full volume of the LV was obtained. The longitudinal peak systolic strain （GLS）， circumferential peak systolic strain （GCS）， radial peak systolic strain （GRS） and area peak systolic strain （GAS） were analyzed by 3DT analysis software. The ROC curves of the parameters were generated for the sensitivity and specificity in the detection of myocardial ischemia， and the correlation between the LVEF and the parameters were also studied. Results There was significant difference of each index about global strain between control group and CHD group [GRS： （47.72±8.66） vs （40.05±8.66）； GCS： （-17.88±2.37） vs （-14.89±2.61）； GLS： （-14.10±2.61） vs （-17.04±2.60）； GAS： （-30.20±2.57） vs （-25.63±3.73）， all P < 0.001]. ROC curves showed the sensitivity of GRS， GCS， GLS and GAS in the diagnosis of coronary heart disease was 68.8%， 65.6%， 78.1% and 84.4%， respectively， while the specificity of them was 65.2%， 65.4%， 70.0% and 78.3%. The correlations among LVEF and GLS， GCS， GAS， GRS were found （r = -0.674， -0.655， -0.693， 0.643， all P < 0.001）. Conclusion Three-dimensional speckle tracking can be used to evaluate the early myocardial systolic function changes in patients with coronary heart disease， and GAS is more sensitive than other parameters.

[Key words] Echocardiography； Coronary heart disease； Three-dimensional Speckle tracking imaging

二维斑点追踪技术（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）通过定量分析心肌应变、应变率、旋转及扭转等指标，能够客观评价心室舒缩功能。三维斑点追踪技术（three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）是基于2D-STI与实时三维超声心动图技术而发展起来的一门新技术，能更准确地反映心肌复杂运动，评价心肌局部及整体功能[1-2]。本研究旨在应用3D-STI分析冠心病患者左室整体应变参数，探讨该技术评价冠心病患者左心室整体收缩功能的临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

冠心病组：选择2012年8月～2013年3月在武汉市江夏区第一人民医院（以下简称“我院”）心内科住院患者39例，其中男25例，女14例，年龄46～74岁，平均（60.87±7.65）岁，其中21例合并高血压病，经冠脉造影证实至少有一支冠状动脉狭窄程度≥50%，且排除了心肌梗死、心肌病、心脏瓣膜器质性病变、心律失常及糖尿病。

对照组：2012年8月～2013年3月因冠心病可疑在我院心内科拟进行冠脉造影的患者26例，其中男17例，女9例，年龄45～72岁，平均（58.50±8.51）岁，其中15例合并高血压病，经冠脉造影未见明显狭窄，均经体检排除了其他器质性心脏病及糖尿病。

所有检查均获受检者知情同意，并签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器 GE Vivid E9超声诊断仪，探头（4V）频率为1.7～3.3 MHz，配有EchPAC PC 11.1工作站及三维应变分析软件。

1.2.2 图像采集 同步连接心电图，先行常规超声检查，切换至三维4V探头，获取满意的心尖四腔心切面后启动“4D”模式，此时在单心动周期下调整图像质量，使心内膜及心外膜显示清晰后嘱受检者屏住呼吸，进入“Multi Beat”模式，采集由连续4个心动周期拼接而成的全容积三维动态图像。存储图像以备分析。

1.2.3 图像分析 将图像导入EchPAC PC 11.1工作站，进入“4D Auto LvQ”模式，分别在收缩末期和舒张末期选择二尖瓣环中点和心尖处内膜2个点，程序自动勾画出左室心内膜和心外膜曲线，如勾画不满意可进行手动调节，勾画成功后软件自动计算出左室收缩末容积（LVESV），左室舒张末容积（LVEDV），心输出量（CO）、每博量（SV）、左室舒张末质量（LVEDMass）、左室收缩末质量（LVESMass）、左室射血分数（LVEF）及17节段的“牛眼图”，如果有三个以上节段未追踪好系统将无法计算。记录左室整体长轴应变值（GLS）、整体圆周应变值（GCS）、整体径向应变值（GRS）及整体面积应变值（GAS）。

1.3 统计学方法

采用SPSS 17.0分析软件，计量数据用均数±标准差（x±s）表示。两组之间结果比较采用独立样本t检验；绘制受试者工作特征ROC曲线，确定曲线下面积及最佳截断点。采用直线相关分析3D-STI的整体参数和LVEF的相关性。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 冠状动脉造影（CCTA）结果

所有的受检者均接受CCTA，对照组显示冠状动脉未见明显狭窄，冠心病组显示至少有一支冠状动脉狭窄程度≥50%，其中左前降支狭窄32支；左回旋支狭窄10例；右冠状动脉狭窄16例。冠心病组中单支病变18例，双支病变13例，三支病变8例。

2.2 两组基本临床资料及常规参数测值比较

两组年龄、高血压病史、心率、LVESV、LVEDV、CO、SV、LVEDMass、LVESMass、LVEF差异无统计学意义（P > 0.05）。见表1。

2.3 两组三维整体参数测值比较

冠心病组GRS、GCS、GLS、GAS较对照组明显减低，差异有统计学意义（P < 0.001）。见表2。

2.4 3D-STI的整体参数检测冠心病心肌缺血的价值

以CCTA结果为金标准，分别用GRS、GCS、GLS、GAS诊断冠心病的敏感性分别为68.8%、65.6%、78.1%、84.4%，特异性分别为65.2%、65.4%、70.0%、78.3%。GAS诊断冠心病心肌缺血的敏感性和特异性最高。见表3及图1。

2.5 3D-STI整体参数与LVEF相关性分析结果

GLS、GCS、GAS与LVEF之间呈负相关，r分别为-0.674、-0.655、-0.693，均P < 0.001；GRS与LVEF之间呈正相关，r为0.643，P < 0.001。见图2。

3 讨论

准确评价冠心病患者早期心功能的变化对治疗及预后评估具有重要的指导意义。常规超声心动图是通过目测法观察室壁运动和测量LVEF进行评价，目测法对医生经验依懒性大且主观性强，而LVEF不能检测早期心功能的损害[3-4]。组织多普勒和2D-STI技术要优于目测室壁运动和LVEF的测量[5]，然而由于这些技术的局限性难以对心脏复杂运动做一个全面评估。3D-STI技术是克服了2D-STI技术的局限性而发展起来的一门分析心肌运动的新技术，能全面反映心肌立体运动，从而更准确地评价心肌功能。Maffessanti等[6]利用2D-STI及3D-STI技术检测缺血心肌的对比研究显示，三维斑点追踪技术较2D-STI技术能更敏感地检测出缺血心肌，且重复性好。Saito等[7]分别用3D-STI和2D-STI测量正常成人左心室心肌长轴应变、圆周应变及径向应变值，发现3D-STI所需时间明显减少，且重复性好。Andrade等[8]通过对正常志愿者进行3D-STI和2D-STI扭转力学的对比研究中发现，3D-STI测量心肌扭转及旋转角度时具有更佳的可行性，其临床实用性将得到更广泛的应用。

冠状动脉狭窄发生心肌缺血时，局部心肌收缩能力降低，运动减弱，常规超声目测法难以识别，且测量左室射血分数也在正常范围，本研究也表明冠心病组和对照组的LVEF差异无统计学意义，而冠心病组GRS、GCS、GLS、GAS较对照组明显减低，表明三维斑点追踪技术能更加敏感地检测出心肌缺血，反映冠心病患者早期收缩功能的变化，具有潜在的临床应用价值。本研究运用GRS、GCS、GLS、GAS这几个指标诊断冠心病的敏感性和特异性进行比较，发现GAS诊断冠心病的敏感性和特异性最高，这是因为面积应变包含了长轴应变和圆周应变这两个参数，反映了心肌纵向运动和圆周运动，纵向运动是由心内外膜的纵行肌束支配，圆周运动是由中层的环形肌束支配，心肌缺血首先从心内膜开始，心肌处于缺血、缺氧的环境时，心肌细胞与收缩蛋白遭到破坏，心肌能量供应不足，再加上钙离子超负荷等因素，肌束收缩能力下降，纵向运动减弱，进一步至中层时，影响圆周运动，无论心肌缺血累及哪一层均能被敏感地检测出，因此面积应变可用于检测心肌缺血的一个早期而敏感的指标。Reant等[9]运用2D-STI和3D-STI的所有参数与LVEF的相关性和重复性进行比较，在所有参数中GAS与LVEF的相关性最好（r = -0.92，P < 0.001），重复性亦高于其他参数。Wen等[10]应用3D-STI的几个指标评价正常和不同程度心力衰竭患者左心室收缩功能，GAS较GRS、GCS、GLS能更敏感地反应程度较轻的心功能衰竭患者心功能的改变，可作为评价心功能衰竭患者早期左室收缩功能的指标。Galderisi等[11]研究表明GAS能反映高血压患者早期左心室心功能的变化。因此，面积应变可作为一个早期评价左心室整体收缩功能的新指标。

局限性：3D-STI要求有较高的帧频，且不适用于心律不齐患者图像的采集；对心内膜显示清晰度要求高，对于肥胖或肋间隙较窄的患者难以获得满意的图像；本研究的样本量较小，还未排除受检者地域性、个体差异性等特异性因素，研究结果可行性仍需大量研究来进一步探讨。

综上所述，3D-STI能较敏感地评价冠心病患者左室整体收缩功能的变化，其中面积应变较其他指标更加敏感。

[参考文献]

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[10] Wen H，Liang Z，Zhao Y，et al. Feasibility of detecting early left ventricular systolic dysfunction using global area strain：a novel index derived from three-dimensional speckle-tracking echocardiography [J]. Eur J Echocardiogr，2011，12（12）：910-916.

[11] Galderisi M，Esposito R，Schiano-Lomoriello V，et aI. Correlates of global area strain in native hypertensive patients：a three-dimensional speckle-tracking echocardiography study [J]. Eur Heart J Cardiovasc Imaging，2012，13（9）：730-738.

（收稿日期：2013-08-13 本文编辑：张瑜杰）