實時三維超聲及二維斑點追蹤技術對擬診冠心病患者局部室壁運動的評價

田 園 王 偉 周長鈺

實時三維超聲及二維斑點追蹤技術對擬診冠心病患者局部室壁運動的評價

田 園 王 偉 周長鈺△

目的 探討實時三維超聲（RT-3DE）及二維斑點追蹤成像（2D-STI）技術檢測擬診冠心病患者局部室壁運動功能的臨床應用價值。方法選取臨床擬診為冠心病、二維超聲示室壁運動正常的住院患者143例，根據冠脈造影左冠狀動脈主干（LM）和（或）左前降支（LAD）和（或）左回旋支（LCX）病變結果分為狹窄≥75％組（A組）73例和狹窄＜75％組（B組）70例。應用RT-3DE及2D-STI分別檢測并比較2組患者左室節段射血分數（sEF）和收縮期縱向峰值應變（SL），利用ROC曲線比較2種技術診斷冠心病的曲線下面積。結果（1）A組病變冠脈所支配室壁的sEF及SL均較B組減小（P＜0.05）；（2）節段平均sEF與節段平均SL呈正相關（r=0.689，P＜0.05）；（3）兩項指標均顯示異常的左冠供血各節段sEF對診斷供血冠脈狹窄≥75％的曲線下面積大于SL（最大曲線下面積分別為0.922和0.874）。結論RT-3DE及2D-STI均可評估冠心病患者的心肌局部運動狀況，進而推測冠脈病變程度，但RT-3DE指標可能更優于2D-STI。

冠心病；實時三維超聲；二維斑點追蹤技術；局部室壁運動

冠心病（coronary heart disease，CHD）嚴重威脅著人類的健康和生命。但是目前臨床大部分以胸痛癥狀就診的患者，常無明顯的冠心病的客觀證據。有研究表明對缺血性心臟病患者通過局部室壁運動檢測左室收縮功能障礙的敏感性高于整體心功能的分析[1]。鑒于冠狀動脈造影與冠脈CT尚不能作為疑診冠心病的常規檢查，且傳統超聲心動圖評價局部室壁運動亦存在各種局限性[2-3]，本研究利用實時三維超聲（real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）及二維斑點追蹤成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）技術檢測擬診冠心病患者的局部室壁運動，探討其推測冠脈病變程度的臨床應用價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2012年4月—2013年2月我院心內科臨床擬診為冠心病，心電圖大致正常、常規超聲檢測未見異常、冠狀動脈造影顯示以左冠狀動脈主干（LM）和（或）左前降支（LAD）和（或）左回旋支（LCX）病變的住院患者143例，男83例，女60例，年齡40～81歲，平均（63.83±13.11）歲。以冠脈狹窄程度為標準分為狹窄≥75％（A）組73例及狹窄＜75％（B）組70例。排除先心病、瓣膜病、心律失常、心肌梗死、心力衰竭、心肌病等器質性心臟病；排除肝腎功能不全、慢性阻塞性肺疾病、免疫系統疾病、腫瘤等影響心內結構及功能的疾病；剔除超聲成像質量差者。

1.2 方法

1.2.1 資料收集 記錄入選者年齡、身高、體質量、高血壓病史、糖尿病史、煙酒史等一般情況，計算體質量指數（BMI），記錄行心臟超聲檢查時的心率（HR）。

1.2.2 心臟超聲檢查 （1）儀器設備。Philips iE33型實時三維心臟超聲診斷儀。X5-1探頭，探頭頻率1.0～5.0 MHz，配有QLAB CMQ及3DQ軟件程序的超聲工作站。（2）圖像采集。受檢者左側臥位或平臥位，同步記錄胸導聯心電圖。常規超聲檢查后于心尖四腔切面得到理想圖像，囑患者屏氣，啟動“Full Volume”顯像模式，采集連續4個心動周期全容積三維數據，存儲于光盤。（3）圖像脫機分析。進入QLAB 3DQ Advanced定量分析軟件程序，于舒張末期和收縮末期，在心尖四腔和兩腔觀上選定相應取樣點，軟件自動勾畫出三維心內膜輪廓，見圖1A。然后進行序列分析，得出整體和17節段容積-時間曲線（volume-time curve，VTC），見圖1B。將VTCs轉化為數據得到節段舒張末容積（sEDV）及節段收縮末容積（sESV），利用公式計算左室節段射血分數（sEF）= （sEDV-sESV）/sEDV×100％。進入QLAB工作站CMQ Ad模式，選擇心尖四腔切面，AP4模式，點擊二尖瓣前后葉瓣環及心尖處的心內膜面3點，三腔切面及二腔切面分別選擇AP3、AP2模式。運行程序后軟件自動逐幀追蹤感興趣區內的心肌運動，測量各節段收縮期縱向峰值應變（SL）。

1.3 統計學方法 采用SPSS 17.0統計軟件進行統計分析。符合正態分布的計量資料采用均數±標準差（±s）表示，兩組間采用獨立樣本t檢驗比較；計數資料用率表示，組間比較采用卡方檢驗；兩變量之間的相關性用Pearson相關分析，對部分變量行ROC曲線分析。P＜0.05為差異有統計學意義。

Fig.1 Image and results of RT-3DE圖1 實時三維超聲切面及生成圖像

2 結果

2.1 基本情況比較 A組年齡、BMI小于B組，2組心率、性別、高血壓病、糖尿病、吸煙、飲酒史等差異均無統計學意義（P＞0.05），見表1。

Tab.1 Comparison of basic data between two groups表1 2組基本情況比較

2.2 常規超聲心臟結構與功能比較 2組常規超聲測值右室舒張末內徑（RVED）、左房內徑（LAD）、左室舒張末內徑（LVED）、室間隔厚度（IVS）、左室后壁厚度（LVPW）及二尖瓣舒張期血流E/A、左室射血分數（LVEF）差異均無統計學意義（P＞0.05），見表2。

Tab.2 Comparison of conventional ultrasound measurements between two groups表2 2組常規超聲指標比較 （±s）

Tab.2 Comparison of conventional ultrasound measurements between two groups表2 2組常規超聲指標比較 （±s）

均P＞0.05

組別A組B組t n 73 70 RVED (mm) 21.8±2.21 20.7±2.56 0.330 LAD (mm) 33.1±3.76 30.2±2.16 0.530 LVED (mm) 45.86±2.21 42.31±2.21 0.612 IVS (mm) 9.06±2.26 9.45±2.36 0.102組別A組B組t n 73 70 LVPW(mm) 8.99±3.01 8.21±2.85 0.256 E/A 0.71±0.31 0.81±0.32 0.311 LVEF 0.60±0.05 0.62±0.05 1.120

2.3 RT-3DE局部室壁運動參數分析 見表3。A組前壁、前間隔的基底段、中間段、心尖段，側壁的中間段、心尖段及后間隔的中間段sEF較B組明顯減小（P＜0.01），2組后壁的基底段、中間段，側壁的基底段，下壁的基底段、中間段、心尖段及后間隔的基底段差異均無統計學意義（P＞0.05）。

2.4 2D-STI節段SL分析 A組前壁、前間隔和側壁的基底段、中間段、心尖段，后間隔的中間段SL較B組減小（P＜0.05），2組后壁的基底段、中間段，下壁的基底段、中間段、心尖段及后間隔的基底段差異均無統計學意義（P＞0.05），見表4。

2.5 RT-3DE與2D-STI技術指標相關性及對冠心病診斷價值比較 （1）2組左室心肌16節段平均sEF 與16節段平均SL呈正相關（r=0.689，P＜0.05）。（2）分別以RT-3DE及2D-STI均檢測出異常的左冠脈支配的左室各節段sEF及SL為檢驗變量，以LM和(或)LAD和(或)LCX狹窄≥75％為狀態變量進行ROC曲線分析，結果顯示各節段sEF對診斷相應冠脈狹窄≥75％的曲線下面積大于SL，以前間隔心尖段診斷價值最高（曲線下面積分別為0.922及0.874），見圖2。

3 討論

3.1 超聲評價心臟局部功能 冠狀動脈狹窄程度是決定治療方案并影響患者預后的重要因素。有研究表明，冠狀動脈閉塞數秒內即可引起相應供血區域心肌在超聲顯像上的運動異常[4]，該表現早于臨床癥狀的出現和心電圖的改變，這使得室壁運動異常成為評價心肌缺血，繼而推測冠脈早期病變的敏感指標。冠脈病變所致心臟局部功能損害常發生于整體功能異常之前，因此心臟局部容積和功能評價對冠心病的早期診療更為重要。常規超聲檢查如M型超聲、二維超聲、組織多普勒（TDI）等在評價局部室壁運動時存在主觀性、角度依賴性及靈敏度低等局限[2-3]，故其評價冠脈病變程度的價值有限。RT-3DE及2D-STI克服了傳統超聲的限制，可客觀、定量檢測局部室壁運動，使評估冠脈病變程度成為可能。

Tab.3 Comparison of sEF between two groups表3 2組16節段sEF比較 （±s）

Tab.3 Comparison of sEF between two groups表3 2組16節段sEF比較 （±s）

＊＊P＜0.01

組別A組B組t n 前壁 前間隔73 70基底段0.511±0.089 0.612±0.083 6.909＊＊中間段0.503±0.149 0.672±0.049 8.008＊＊心尖段0.484±0.078 0.692±0.064 14.249＊＊基底段0.484±0.081 0.615±0.060 9.339＊＊中間段0.526±0.073 0.678±0.089 9.760＊＊心尖段0.513±0.092 0.693±0.087 9.926＊＊后壁基底段0.637±0.114 0.604±0.085 1.615中間段0.680±0.082 0.668±0.071 0.764組別A組B組t n 側壁 下壁73 70基底段0.594±0.095 0.614±0.093 1.362中間段0.581±0.078 0.662±0.124 8.988＊＊心尖段0.565±0.072 0.694±0.123 9.012＊＊基底段0.635±0.081 0.605±0.093 0.856中間段0.690±0.087 0.681±0.106 1.310心尖段0.701±0.115 0.714±0.123 0.623后間隔基底段0.606±0.087 0.579±0.088 1.546中間段0.587±0.121 0.700±0.071 5.486＊＊

Tab.4 Comparison of SLbetween two groups表4 2組各節段SL比較 （％，±s）

Tab.4 Comparison of SLbetween two groups表4 2組各節段SL比較 （％，±s）

＊P＜0.05，＊＊P＜0.01

組別A組B組t n 前壁 前間隔73 70基底段10.20±1.77 13.88±1.91 9.883＊＊中間段15.55±1.95 19.12±1.59 9.792＊＊心尖段18.44±1.50 23.33±1.75 15.018＊＊基底段12.62±2.09 14.41±2.07 3.889＊中間段16.14±1.86 18.93±1.69 7.730＊＊心尖段18.80±1.38 22.70±1.64 12.830＊＊后壁基底段13.65±7.14 13.79±1.99 0.323中間段18.07±1.98 18.56±2.32 1.118組別A組B組t n 側壁 下壁73 70基底段14.23±3.44 15.13±2.81 2.006＊中間段17.46±1.70 18.89±2.24 2.132＊心尖段18.72±1.41 22.79±1.59 13.528＊＊基底段13.48±2.25 14.03±1.98 1.284中間段19.08±1.78 18.42±2.31 1.604心尖段20.67±2.10 22.48±1.33 1.715后間隔基底段12.72±2.64 12.91±1.32 0.609中間段17.18±1.21 19.56±1.69 2.309＊

3.2 RT-3DE評價局部室壁運動 模型實驗證實RT-3DE通過計算sEF可定量評估左心局部功能，具有快速、準確及全自動性[5-6]，與心臟磁共振（Cardiac magnetic resonance，CMR）這一參考技術相比，在局部心功能方面RT-3DE較2D準確性更高，重復性更好[7]。本研究應用RT-3DE處理軟件，通過17節段VTCs，導出左室各節段容積，并計算出sEF 值[8]。結果顯示A組狹窄冠脈所供血室壁的sEF明顯下降，表明RT-3DE在靜息狀態下即能觀察到冠狀動脈局部狹窄≥75％引起的相應供血區域室壁運動異常（regional wall motion abnormality,RWMA）,與國內外學者的研究結果一致[9-10]，這是由于心肌缺血后，細胞代謝障礙引起相應心肌節段的收縮力下降、容積擴大及局部功能下降所致。因而根據sEF下降的心肌節段可推測出其供血的冠脈發生病變，以冠脈狹窄程度達75％為界，不同程度的冠脈狹窄sEF可有顯著差異。鑒于目前尚無正常心肌節段的sEF值可供借鑒，確定冠脈有意義的確切sEF值尚待進一步研究確定。

3.3 2D-STI評價局部室壁運動 2D-STI是在應變及應變率顯像基礎上發展而來的一種新技術，可在連續幀中追蹤每個斑點并計算出其運動軌跡，從而定量顯示組織運動速度、應變及應變率[11]。研究表明，STI能很好地反映局部心肌的收縮功能，尤以縱向應變指標評價局部心肌運動最為敏感，同時應變也是預測心功能改善與否的敏感指標[12-14]。本研究發現冠脈狹窄≥75％組狹窄冠脈支配下部分節段的SL相對冠脈狹窄＜75％組減小，表明2D-STI技術能較好定位心肌缺血患者的異常心肌節段，亦能顯示無明顯室壁運動異常心肌缺血患者局部心肌收縮功能降低。

3.4 RT-3DE與2D-STI的比較 本研究利用RT-3DE及2D-STI檢測常規二維超聲未見明顯室壁運動異常擬診冠心病患者局部室壁運動情況，兩種技術指標節段平均sEF與節段平均SL呈正相關。ROC曲線分析顯示左冠脈供血的各節段sEF對診斷冠脈狹窄≥75％的曲線下面積大于SL，提示對于評估冠脈病變程度，RT-3DE的臨床應用價值可能更高。

本研究的局限性：（1）僅選取了左主干和（或）前降支和（或）回旋支病變患者作為入選對象，可能會造成以偏概全。（2）由于RT-3DE及2D-STI對圖像質量要求較嚴格，因成像質量欠佳或追蹤不完整而剔除33例，完成率為78.8％，可能對結果有所影響。（3）樣本量較小，可能導致部分統計分析結果未能得出有意義的結論。

Fig.2 Comparison of sEF and SL in envaluation of coronary stenosis between two groups圖2 sEF及SL指標對冠脈狹窄診斷價值比較

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（2014-05-04收稿 2014-08-05修回）

（本文編輯 李鵬）

Evaluation of Regional Wall Motion in Patients with Suspected Coronary Artery Disease by Real-Time Three-Dimensional Echocardiography and Two-Dimensional Speckle Tracking Imaging

TIAN Yuan,WANG Wei,ZHOU Changyu△
Department of Cardiology,the Second Hospital of Tianjin Medical University,Tianjin 300211,China△

E-mail：zhouchangyu_tj@126.com

ObjectiveTo evaluate the clinical value of the regional wall motion in patients with suspected coronary artery disease by real-time three-dimensional echocardiography(RT-3DE)and two-dimensional speckle tracking imaging (2D-STI).MethodsA total of 143 hospitaized patients with suspected coronary artery disease and normal wall motion detected by two-dimensional echocardiography(2DE)were enrolled and devided into group A(coronary stenosis≥75％)73 cases and group B(coronary stenosis＜75％)that include 70 cases according to coronary angiography results.Left ventricular segmental ejection fraction(sEF)was measured by RT-3DE and peak systolic longitudial strain(SL)was measured by 2DSTI.ROC curves of the two measurements were generated and compared.Differences in sEF and SLbetween group A and group B were respectively analyzed.Results（1）Both sEF of RT-3DE and SLof 2D-STI in group A were significantly lower than those in group B(P＜0.05);（2）sEF was positively correlated with SL(r=0.689，P＜0.05);（3）Compared with SL,sEF had larger area under ROC curve in some segments of left ventricle where both parameters are abnormal for the diagnosis of the coronary stenosis≥75％(0.922 vs 0.874).ConclusionRegional wall motion of left ventricular can be measured by both RT-3DE and 2D-STI which can be both used to estimate the extend of stenosis of coronary artery.And RT-3DE is superior over 2D-STI.

coronary disease；three-dimensional echocardiography；speckle tracking echocardiography；regional wall motion abnormalities

R445.1，R541.4

A

10.3969/j.issn.0253-9896.2014.12.022

天津醫科大學第二醫院心臟科（郵編300211）△

E-mail：zhouchangyu_tj@126.com