三維斑點追蹤超聲心動圖評估冠心病患者左心室舒張功能的臨床應用價值*

馬紅，吳偉春，謝榮愛，高立建，蘭亭玉，王浩

三維斑點追蹤超聲心動圖評估冠心病患者左心室舒張功能的臨床應用價值*

馬紅，吳偉春，謝榮愛，高立建，蘭亭玉，王浩

目的：探討三維斑點追蹤超聲心動圖（3D-STE）評估冠心病患者的左心室整體舒張功能的臨床應用價值。

方法：前瞻性納入68例左心室射血分數正常的冠心病患者。據左心室舒張末期壓（LVEDP），將68例冠心病患者分為兩組：舒張功能正常組[LVEDP ≤ 15 mmHg，（1 mmHg=0.133 kPa ）]31例，舒張功能不全組（LVEDP ＞ 15 mmHg）37例。采集心尖四腔全容積圖像，運用4D Auto LVQ軟件進行離線分析，得到左心室整體（四項三維應變指標）縱向應變（GLS）、圓周應變（GCS）、面積應變（GAS）及徑向應變（GRS）。

結果：左心室舒張功能不全組GLS、GCS、GAS、GRS較舒張功能正常組均明顯減低（P＜0.001）。Pearson相關性分析顯示四項三維應變指標與LVEDP中度相關：GLS（r=0.585，P＜0.001），GCS（r=0.589，P＜0.001），GAS（r=0.674，P＜0.001）及GRS（r=-0.643，P＜0.001）。受試者工作特征（ROC）曲線分析顯示GLS在-15.5 % 時預測左心室舒張功能不全的靈敏度和特異度均為68 %；GCS在-17.5 % 時預測左心室舒張功能不全的靈敏度和特異度分別為76 %和81 %，GAS在-29.5 % 時預測左心室舒張功能不全的靈敏度和特異度分別為84 %和68 %。

結論：3D-STE的相關應變參數可用來預測左心室射血分數正常冠心病患者的LVEDP，并能作為新的超聲診斷指標來評估患者的左心室舒張功能。

三維斑點追蹤超聲心動圖；左心室舒張末期壓；冠心病

Methods: A total of 68 CAD patients were prospectively recruited. According to left ventricular enddiastolic pressure (LVEDP), the patients were divided into 2 groups: Normal diastolic function group, the patients with LVEDP≤15mmHg, n=31 and Diastolic dysfunction group, the patients with LVEDP＞15mmHg, n=37. The global longitudinal strain (GLS), global circumferential strain (GCS), global area strain (GAS) and global radial strain (GRS) were analyzed with a commercial software (4D Auto LVQ) by the apical four chamber full-volume image.

Results: Compared with Normal diastolic function group, the patients in Diastolic dysfunction group showed

obviously decreased GLS, GCS, GAS and GRS, P＜0.001. Pearson analysis presented that the above indexes were moderately related to LVEDP as for GLS (r=0.585, P＜0.001), for GCS (r=0.589, P＜ 0.001), for GAS (r=0.674, P＜0.001) and for GRS (r= -0.643, P＜ 0.001). The receiver operating characteristic (ROC) analysis showed that the sensitivity and specificity for diagnosing left ventricular diastolic dysfunction when GLS=-15.5 % were at 68% and 68%, when GCS=-17.5 % were at 76 % and 81 %, when GAS=-29.5% were at 84 % and 68 % respectively.

Conclusion: 3D-STE may predict LVEDP and it may be used as the alternative index of echocardiography in diagnosing left ventricular dysfunction in CAD patients with normal LVEF.

(Chinese Circulation Journal, 2015,30:225.)

左心室舒張功能不全已成為決定冠心病患者的遠期生存率和預后的重要因素之一[1，2]。多普勒超聲心動圖是目前臨床常用的評估冠心病患者左心室舒張功能的無創指標，因其無法避免的超聲束方向與心室壁運動方向之間夾角的影響，故對左心室舒張功能的評價存在一定的局限性[3-5]。最近發展的三維斑點追蹤超聲心動圖（3D-STE）是一項新型的超聲診斷技術，通過在三維空間中追蹤心肌斑點的運動來獲取心室實時的全容積數據，能夠更準確地反映心肌各個方向的運動及應變，進而綜合評價心肌整體的收縮與舒張功能[6,7]。既往研究報道三維斑點超聲心動圖的應變指標可準確評價心臟結構及功能[8,9]，且整體面積應變值與心力衰竭患者的病情嚴重呈高度相關，是評估患者左心室收縮功能的重要指標之一[9]。此外，Shin等[10]最新證實三維應變值與冠心病患者的左心室舒張末期壓（LVEDP）具有一定的相關性，對評估患者的左心室舒張功能具有一定的參考價值，但該研究病例偏少且病種較多，沒有覆蓋不同程度左心室舒張功能異常的冠心病患者。本研究分析了68例冠心病患者的三維應變與左心導管的檢查指標，旨在探討各項三維應變值和LVEDP間的相關性及其用于診斷冠心病患者左心室舒張功能的價值。

1 資料與方法

研究對象：本研究從2013-10至2014-04前瞻性共計納入68例冠心病患者，男性56例，女性12例；平均年齡（57.7 ± 8.4）歲；其中31例（46 %）患有糖尿病，42例（62 %）患有高血壓，59例（87 %）患者血脂異常及30例（44 %）既往有心肌梗死病史。所有患者均為竇性心律，并進行左心室造影及冠狀動脈造影檢查[15例（22 %）患者為單支冠狀動脈病變，53例（78 %）患者為多支冠狀動脈病變]。排除標準：①年齡 ≥ 80歲；②心房顫動、傳導阻滯或起搏器植入術后；③病情不穩定，包括急性冠狀動脈綜合征，心原性休克及室壁瘤等；④嚴重二尖瓣及主動脈瓣病變；⑤左心室射血分數 ＜ 50 %；⑥患者聲窗不佳，圖像不清晰。本研究遵循赫爾辛基宣言，并得到阜外心血管病醫院倫理委員會批準。所有受試者均已簽署知情同意書。

分組：據LVEDP將所有患者分為兩組：左心室舒張功能正常組[LVEDP ≤ 15 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）] 31例，左心室舒張功能不全組（LVEDP ＞ 15 mmHg）37例。

儀器與方法：采用GE Vivid E9彩色多普勒超聲診斷儀（美國），M5S探頭及4D探頭，配有EchoPac工作站及三維應變分析軟件。所有受試者左側臥位，平靜呼吸，連接同步心電圖，先行常規二維超聲心動圖檢測，獲取各項常規參數；然后換取4D探頭，囑患者呼氣末屏氣，以便獲得心內膜清晰的左室全容積圖像，點擊進入“Multi Beat”模式，同時調節圖像幀頻， 使其大于患者心率的40 %且至少大于25幀/s，并連續采集4個心動周期的三維動態圖像。超聲心動圖檢查時間先于左心導管檢查，且兩者相差不超過24小時。

圖像分析：將圖像導入EchoPac 11.0工作站，進入“4D Auto LVQ”模式，于左心室舒張末期和收縮末期分別在二尖瓣環中點和心尖處內膜各選擇一個點，分析軟件將自動勾畫出左心室心內膜和心外膜面輪廓線，適當進行調整使得心內膜與心外膜面輪廓清晰完整。勾畫成功后軟件自動計算出如下四

項三維應變指標：左心室整體長軸應變值（GLS）、整體圓周應變值（GCS）、整體徑向應變值（GRS）及整體面積應變值（GAS）。

統計學方法：采用SPSS 16.0分析軟件。對于服從正態分布的連續變量以均數±標準差表示，分類資料以頻數和百分比表示。兩組間結果比較采用獨立樣本t檢驗。應用Pearson相關分析方法分析3D-STE的整體應變參數和LVEDP之間的相關性。繪制受試者工作特征（ROC）曲線，確定曲線下面積及最佳截斷點，計算出各項三維應變值在不同界值時預測左心室舒張功能不全的靈敏度和特異度。P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

患者基線資料比較及與LVEDP的相關性：左心室舒張功能正常組與左心室舒張功能不全組在年齡、性別、心率及冠狀動脈病變累及程度等差異無統計學意義，舒張早期二尖瓣血流速度（E）、舒張晚期二尖瓣血流速度（A）、E/A值、減速時間及左心室射血分數差異亦無統計學意義（P均＞0.05）。表1

表1 兩組患者基線資料比較及與LVEDP的相關性

表1 兩組患者基線資料比較及與LVEDP的相關性

注：*表示左心室功能不全組與左心室舒張功能正常組相比。E:舒張早期二尖瓣血流速度 A:舒張晚期二尖瓣血流速度 LVEDP：左心室舒張末期壓

?

三維應變指標比較及其與LVEDP的相關性研究：① 兩組間四項三維應變指標（GLS、 GCS、 GAS、GRS）：左心室舒張功能不全組四項三維應變指標均低于左心室舒張功能正常組，差異均有統計學意義（P＜0.001）。②Pearson相關性分析：四項三維應變指標與LVEDP呈中度相關：GLS（r=0.585，P＜0.001），GCS（r=0.589，P＜0.001），GAS（r=0.674，P＜0.001）及GRS（r=-0.643，P＜0.001）。表2、圖1

診斷精確性研究：ROC曲線分析顯示GLS在-15.5 % 時預測左心室舒張功能不全的靈敏度和特異度均為68 %[曲線下面積（AUC）=0.74，P＜0.001]；GCS在-17.5 % 時預測左心室舒張功能不全的靈敏度和特異度分別為76 %和81 %（AUC=0.82，P＜0.001），GAS在-29.5% 時預測左心室舒張功能不全的靈敏度和特異度分別為84 %和68 %（AUC=0.82，P＜0.001）。圖2

表2 兩組患者三維應變指標的比較及其與LVEDP的相關性

圖1 三維斑點追蹤超聲心動圖

圖2 三維應變指標預測左心室舒張功能不全的受試者工作特征曲線

3 討論

冠心病主要由于冠狀動脈發生粥樣硬化病變而使冠狀動脈管腔狹窄、阻塞，導致冠狀動脈相應供血區域的心肌得不到充足的血氧供應，從而引發心肌局部收縮及舒張功能的異常。據報道冠心病患者，尤其是在急性冠狀動脈綜合征后，左心室舒張功能異常的發病率顯著增高，且遠期存活率及預后較左心室舒張功能正常的患者顯著減低[1，2，11]。因此，早期評估冠心病患者的左心室舒張功能對患者的臨床治療及預后具有重要的指導價值[12，13]。

通過左心導管測定的LVEDP是診斷左心室舒張功能異常的金標準，但由于有創性和相對較高的費用，限制了其在臨床上的廣泛應用。據最新的美國超聲心動圖學會（ASE）指南顯示[14]：多普勒超聲心動圖的多項指標能夠較準確評估左心室舒張功能且具有簡單、快捷、有效及無創等優點，然而這些指標檢測時具有一定的角度依賴性，故臨床上常常需要結合其他指標協助診斷左心室舒張功能異常。三維斑點追蹤超聲心動圖是一種基于二維斑點追蹤成像基礎上發展起來的無角度依賴性的新型超聲診斷技術，主要通過自動識別三維圖像中的心肌回聲斑點信號來追蹤心肌的運動軌跡，并對心肌各節段應變進行評價，獲取局部及整體心肌縱向、徑向、圓周及面積應變等信息，最終能夠準確反映心肌整體收縮與舒張功能[15-17]。

左心室壁的心肌結構呈三層分布，心外膜下心肌呈左手螺旋走向，中層心肌呈環形走向，而心內膜下心肌呈右手螺旋走向[18]，各層心肌排列不同導致心肌的運動方向亦不同，即心內、外膜收縮時，心肌主要沿長軸方向運動，中層心肌收縮時，心肌主要沿短軸方向運動，故在研究左心室壁心肌整體功能時，即是分別研究不同運動方向心肌的應變。左心室整體面積應變為長軸應變和圓周應變的結合，是心肌運動時心內膜表面積變化的百分率。左心室長軸方向心肌力學的量化評估，主要與心內膜的心肌運動相關，由于心內膜是冠狀動脈供血的末端，因此當冠狀動脈發生狹窄等病變時，最先受累的心肌區域為心內膜下心肌，即左心室整體長軸應變最先會受到顯著影響。冠心病患者隨著左心室僵硬度的增加及順應性的下降，導致左心室解旋能力逐漸延遲，舒張功能持續減低，最終病變累及心肌中層及外層纖維，左心室整體圓周應變及徑向應變也將發生顯著改變。因此，在預測冠心病患者的左心室舒張功能不全方面，三維斑點追蹤超聲心動圖將是一種極具前景的診斷指標。

目前，僅Shin 等[10]報道三維斑點追蹤超聲心

動圖能夠準確評估冠心病等患者的左心室舒張功能，并證實GLS及GAS與左心室舒張功能密切相關。然而，此研究主要的缺陷為研究對象病種較多，包括高血壓，擴張型心肌病及冠心病等。本研究對象均為冠心病患者，初步發現三維斑點追蹤超聲心動圖的GLS及GAS應變指標與LVEDP相關性較高，這與Shin研究報道的結果一致，此外，本研究發現GCS及GRS與冠心病患者的LVEDP亦具有一定的相關性。

本研究有較多不足之處：首先，樣本量較小；其次，超聲心動圖檢查與左心室導管檢查并不是同時進行的，故無法避免血流動力學變化對檢查指標的影響；最后，本研究的對象均為左心室射血分數正常的冠心病患者，故該研究結果不適用于左心室收縮功能減低的冠心病患者。

綜上所述，本研究證實三維斑點追蹤超聲心動圖的相關應變指標能夠準確預測冠心病患者的LVEDP，并有可能成為一種新的診斷指標來評價冠心病患者的左心室舒張功能。

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Clinical Value of Three-dimensional Speckle-tracking Echocardiography for Evaluating Left Ventricular Diastolic Function in Patients With Coronary Artery Disease

MA Hong, WU Wei-chun, XIE Rong-ai, GAO Li-jian, LAN Ting-yu, WANG Hao.
Department of Echocardiography, Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital, CAMS and PUMC, Beijing (100037), China

Objective: To investigate the clinical value of three-dimensional speckle-tracking echocardiography (3D-STE) for evaluating left ventricular diastolic function in patients with coronary artery disease (CAD).

Three-dimensional speckle-tracking echocardiography; Left ventricular end-diastolic pressure; Coronary artery disease

2014-06-05）

（編輯：梅 平）

國家自然科學基金（81201108）

100037 北京市，北京協和醫學院 中國醫學科學院 國家心血管病中心 阜外心血管病醫院（馬紅、吳偉春、高立建、蘭亭玉、王浩）;北京大學首鋼醫院 心內科（謝榮愛）

馬紅 博士研究生 主要從事三維斑點追蹤超聲心動圖臨床應用研究 Email：mhydyjy@163.com 通訊作者：王浩 Email：fwwangh@163.com

R541

A

1000-3614（2015）03-0225-05

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.03.007