三維斑點追蹤技術(shù)評價冠心病患者左心室心肌特性改變

李林 張平洋 冉紅 馬小五 董靜 萬林林

·論著·

三維斑點追蹤技術(shù)評價冠心病患者左心室心肌特性改變

李林 張平洋 冉紅 馬小五 董靜 萬林林

目的 應(yīng)用三維斑點追蹤技術(shù)(three dimensional speckle tracking imaging，3D-STI)分析冠心病患者左心室整體應(yīng)變特性，探討該技術(shù)評價冠心病患者左心室心肌特性改變的臨床價值。方法 選取經(jīng)冠狀動脈造影證實的冠心病患者40例(心肌梗死患者不納入研究)作為研究對象，并隨機選取年齡、性別相匹配的經(jīng)冠狀動脈造影證實的正常人32例做對照組。所有受試者行二維及三維超聲心動圖檢查。采用二維雙平面Simpson法測量受試者的左心室每搏量(SV)及左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)，應(yīng)用三維斑點追蹤技術(shù)測量2組的左心室整體長軸應(yīng)變值(GLS)、圓周應(yīng)變值(GCS)、徑向應(yīng)變值(GRS)、面積應(yīng)變值(GAS)以及三維應(yīng)變(3D-Strain)，對2組間參數(shù)進行比較，并對各參數(shù)與LVEF之間的相關(guān)性進行分析。結(jié)果 冠心病組患者與正常對照組[(46.23±7.37)ml VS(49.67±8.37)ml，P=0.096]、LVEF[(57.17±3.41)%VS(58.87±3.69)%，P=0.069]差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。與正常對照組相比，冠心病患者GLS[(-14.95±2.61 )%VS(-18.37±3.09)%，P<0.01]及GRS[(39.42±4.95 )%VS(44.11±6.10)%，P=0.002]均明顯減小(P<0.05)；GCS[(-15.53±3.63 )%VS(-17.21±3.60)%，P=0.076]略微減小，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；GAS[(-26.43±3.01)%VS(-30.27±3.29)%，P<0.01]、3D-Strain[(42.92±3.86)%VS(45.90±3.52)%，P=0.003]均顯著減小(P<0.05)。相關(guān)性分析表明GLS、GCS、GAS與LVEF之間呈負(fù)相關(guān)(r分別為-0.667、-0.651、-0.685,P<0.01)，GRS、3D-Strain與LVEF之間呈正相關(guān)(r分別為0.640、0.646,P<0.01)。結(jié)論 實時三維斑點追蹤技術(shù)能夠更加便捷、準(zhǔn)確的反映冠心病患者的左心室心肌特性的變化。

三維斑點追蹤；超聲心動圖；應(yīng)變；冠心病；心肌特性

冠心病(coronary heart disease，CHD)在世界范圍內(nèi)發(fā)病率和病死率仍處于上升階段，并有年輕化發(fā)展趨勢，其并發(fā)癥多，病死率高[1]。臨床發(fā)現(xiàn)，部分冠心病患者缺乏或僅有輕微的胸痛及其他與心肌缺血相關(guān)的主觀癥狀[2]，不易被患者感知，容易錯過最佳治療時機，導(dǎo)致嚴(yán)重后果。因此，準(zhǔn)確評估冠心病患者早期心肌特性改變，尤其是對于常規(guī)超聲上無目測室壁運動異常的冠心病患者而言，對其治療及預(yù)后評估有重要的臨床意義。三維斑點追蹤技術(shù)(3D-STI)是在斑點追蹤技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合最新的實時三維技術(shù)發(fā)展起來的，能夠在三維立體空間內(nèi)準(zhǔn)確客觀地追蹤心肌聲學(xué)斑點的運動，可快速一次性提供左心室所有節(jié)段及整體的應(yīng)變參數(shù)，包括應(yīng)變峰值、達峰時間、旋轉(zhuǎn)及扭轉(zhuǎn)等，幫助臨床對復(fù)雜的心肌運動進行客觀評價。本研究旨在通過3D-STI分析冠心病組及正常對照組左心室整體應(yīng)變參數(shù)的差異，探討該技術(shù)評價冠心病患者左心室心肌特性改變的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 冠心病組：初步納入2014年1月至2015年5月于我院心內(nèi)科住院的疑診冠心病患者145例，均例行二維超聲心動圖并存貯三維動態(tài)全容積圖像以供三維斑點追蹤分析，并于超聲檢查后24 h內(nèi)行冠狀動脈造影檢查，其中，105例患者因為如下排除標(biāo)準(zhǔn)被剔除：冠狀動脈造影完全正常；急慢性心肌梗死；冠心病PCI術(shù)后；嚴(yán)重心律失常；心肌病；瓣膜病及其他嚴(yán)重肝腎功能不全等，110例在二維超聲上未發(fā)現(xiàn)有節(jié)段性室壁運動異常的患者入選。最終入選40例，其中男23例，女17例；年齡41～73歲，平均年齡(55.6±7.7)歲；其中合并高血壓19例。正常對照組：選取2014年1月至2015年5月因冠心病可疑在我院心內(nèi)科住院、冠狀動脈造影證實的正常人32例(冠狀動脈無狹窄或狹窄程度<50%)，其中男19例，女13例；年齡40～73歲，平均年齡(56.6±8.1)歲；其中有高血壓12例，均排除其他器質(zhì)性心臟病及嚴(yán)重肝腎功能不全等，查體、心電圖及超聲心動圖檢查正常。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有受檢者均對本試驗知情同意。

1.2 D-STI圖像采集與分析

1.2.1 儀器采用TOSHIBA ARTIDA SSH-880CV彩色多普勒超聲診斷儀。囑受檢者左側(cè)臥位，平靜呼吸，連接同步胸導(dǎo)聯(lián)心電圖。首先應(yīng)用二維探頭(PST-30SBT，2.5～5.0 MHz)進行常規(guī)經(jīng)胸超聲心動圖檢查，采用雙平面Simpson法測量每搏輸出量及左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)。再切換至三維探頭(PST-25SX，1.0～3.0 MHz)，待心尖四腔心切面圖像滿意后進入Full-4D模式，圖像自動轉(zhuǎn)換成心尖四腔和兩腔切面，調(diào)節(jié)扇面寬度及角度以獲取滿意的三維全容積圖像并存儲以供分析。

1.2.2 利用TOSHIBA ARTIDA 在線3DT圖像分析軟件進行分析。調(diào)出存儲的全容積三維動態(tài)圖像，調(diào)節(jié)軸線位置，使長軸軸線位于心腔正中，短軸軸線與長軸軸線垂直，并分別位于基底段、中間段、心尖段的中部。啟動3DT分析軟件，在心尖四腔和兩腔觀上，分別選取二尖瓣前、后葉根部兩個點及心尖處心內(nèi)膜1個點，軟件自動描記出心內(nèi)膜和心外膜邊界，之后手動調(diào)節(jié)使之包繞整個左心室壁，軟件自動計算出左心室壁所有節(jié)段以及整體的應(yīng)變值，包括整體長軸應(yīng)變(GLS)、整體環(huán)向應(yīng)變(GCS)、整體徑向應(yīng)變(GRS)、整體面積應(yīng)變(GAS)、3D應(yīng)變(3D-Strian)。見圖1。

圖1 三維斑點追蹤示意圖

2 結(jié)果

2.1 2組一般資料及常規(guī)參數(shù)測量比較 冠心病組與正常對照組間年齡、高血壓病史、心率(HR)、SV及LVEF差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 2組一般臨床資料及常規(guī)參數(shù)測量比較 ±s

2.2 2組三維整體參數(shù)測值比較 與正常對照組相比，冠心病組GLS、GRS、GAS及3D-Strain均顯著減小(P<0.05)；GCS略微減小，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

表2 2組三維整體參數(shù)測值比較 ±s

2.3D-STI左心室整體參數(shù)與LVEF相關(guān)性分析GLS、GCS、GAS與LVEF之間呈負(fù)相關(guān)(r分別為-0.667、-0.651、-0.685,P<0.01)，GRS、3D-Strain與LVEF之間呈正相關(guān)(r分別為0.640、0.646,P<0.01)，其中GAS與LVEF的相關(guān)性最好。見圖2。

圖2 GAS與LVEF的相關(guān)性分析

3 討論

冠心病對左心室心肌的影響主要是心肌灌注異常以及隨后出現(xiàn)的收縮功能障[3]。臨床實際中，常規(guī)超聲心動圖對這影響的評價指標(biāo)主要是節(jié)段性室壁運動異常的檢測及左心室射血分?jǐn)?shù)的計算[4]。節(jié)段性室壁異常的檢測主要通過目測室壁運動的位移及室壁增厚率來對其定性或半定量判定，對操作者的經(jīng)驗依賴性強，此外既往研究證實左心室射血分?jǐn)?shù)有時并不能檢測早期心功能的損害，其左心室射血分?jǐn)?shù)可在正常范圍內(nèi)[5,6]，而且在實際操作中受圖像質(zhì)量影響較大，且存在可重復(fù)性低等缺點。這都使得二維超聲心動圖在臨床上評估冠心病方面的價值變得有限。

超聲斑點追蹤技術(shù)(STI)是在應(yīng)變、應(yīng)變率基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，在心肌舒縮間追蹤同一位置心肌的聲學(xué)斑點的運動來獲得心肌的三維運動信息。此外三維斑點追蹤技術(shù)沒有傳統(tǒng)組織多普勒成像(TDI)的角度依賴的限制，同時也克服了2D-STI技術(shù)只局限于二維平面內(nèi)的弊端，能夠全面且真實的反映心臟的三維運動信息。Saito等[7]研究發(fā)現(xiàn)三維斑點追蹤技術(shù)較二維斑點追蹤技術(shù)在測量正常成年人心肌應(yīng)變值時所需時間明顯減少，且重復(fù)性好。王丁等[8]用3D-STI測量心肌梗死患者及正常對照組的左室心肌應(yīng)變參數(shù)，發(fā)現(xiàn)3D-STI能夠很好的評價心肌梗死患者的左室心肌特性及整體收縮功能。本研究主要針對常規(guī)超聲心動圖目測法未發(fā)現(xiàn)節(jié)段性室壁運動異常的冠心病患者。

在本研究中冠心病組和對照組的左心室每博量(SV)及左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，這是因為LVEF是從心臟容量變化的角度來評價心臟功能，它的計算基于左心室?guī)缀涡螒B(tài)的假設(shè)，是心臟舒張末容積與收縮末容積的差值，能從一定角度反映心臟的泵功能，但不足以評估左心室心肌固有的特性。而三維斑點追蹤分析結(jié)果卻顯示冠心病組GRS、GLS、GAS及3D-Strain較正常對照組均顯著性減低，表明三維斑點追蹤技術(shù)能在LVEF變化之前更加敏感地反映冠心病患者早期心肌特性的變化。

目前心肌應(yīng)變的改變機制比較復(fù)雜且尚未明確，我們推測以上結(jié)果可能跟左心室心肌及冠狀動脈的解剖特點、冠心病的病理改變等有關(guān)。左心室壁由三層交織層疊的心肌纖維構(gòu)成：心外膜下心肌纖維在縱軸方向上呈左手螺旋狀，中層心肌纖維呈環(huán)形排列，心內(nèi)膜下心肌在縱軸方向上右手螺旋狀，三層心肌協(xié)調(diào)運動以維持心臟的正常收縮與舒張[9]。獨特的心肌排列結(jié)構(gòu)構(gòu)成了心臟的多元化運動，心內(nèi)、外膜心肌收縮時決定了心肌長軸縱向運動及短軸徑向運動，中層環(huán)形肌束收縮決定了心肌短軸圓周運動。生理基礎(chǔ)狀態(tài)下，三層心肌的血流灌注和收縮狀態(tài)不同，心內(nèi)膜下心肌的冠狀動脈位于冠脈循環(huán)的遠(yuǎn)端，并且常常受到收縮期心肌擠壓的影響，往往最早出現(xiàn)心肌缺血，并且缺血程度較其他層更重。當(dāng)冠狀動脈狹窄發(fā)生后，心肌供血供氧量減低，心肌細(xì)胞與收縮蛋白遭到破壞，心肌代謝異常，鈣離子超負(fù)荷等因素綜合起來導(dǎo)致心肌特性發(fā)生改變，致使心肌收縮能力下降，首先影響心內(nèi)膜心肌支配的長軸縱向運動及短軸徑向運動，只有當(dāng)缺血程度進一步加深影響到中層心肌時，短軸圓周運動能力明顯下降，因此在本研究中，尚未發(fā)生室壁運動異常的冠心病患者，其圓周應(yīng)變值已經(jīng)下降，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義可能就與此相關(guān)。

本研究將三維斑點追蹤的應(yīng)變參數(shù)與左心室射血分?jǐn)?shù)進行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示三維參數(shù)與LVEF間相關(guān)性不甚相同，其中GAS與LVEF的相關(guān)性最好，與汪彩英等[10，11]研究結(jié)果相一致，這是因為面積應(yīng)變?yōu)樾募∈湛s時心肌面積縮小的百分率，為心臟舒縮間某一局部區(qū)域的立體變化，相當(dāng)于心肌縱向應(yīng)變及環(huán)向應(yīng)變的矢量和，反映了心肌縱向運動和圓周運動，心肌缺血累及內(nèi)膜下和中層均能被檢測到，因此面積應(yīng)變能更敏感更有效地評價室壁運動，檢測心肌缺血。

綜上所述，對于冠心病患者，特別是對于在常規(guī)超聲上無目測室壁運動異常的冠心病患者而言，實時三維斑點追蹤技術(shù)能夠更加便捷、準(zhǔn)確的反映出他們的左室心肌特性的變化，有助于臨床對冠心病的早期發(fā)現(xiàn)和早期治療。同時需要注意的是，3D-STI對圖像清晰度及幀頻要求高，肥胖、肋間隙狹窄及心律失常患者成像的準(zhǔn)確性會受到一定的影響。

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Clinical value of three dimensional speckle tracking imaging in evaluating the changes of myocardial characteristics of left ventricle in patients with coronary heart disease

LILin,ZHANGPingyang,RANHong,etal.
DepartmentofUltrasound,TheFirstHospitalofNanjingCity,Nanjing210006,China

Objective To analyze the global strain characteristics of left ventricle in patients with coronary heart disease (CHD) by means of three dimensional speckle tracking imaging (3D-STI), and to explore the clinical value of 3D-STI in evaluating the changes of myocardial characteristics of left ventricle.Methods Forty patients with CHD confirmed by coronary arteriography excluding the patients with myocardial infarction were enrolled as CHD group,at the same time, the other 32 healthy subjects with the same age and sex as those in CHD group were served as control group. All the subjects underwent 2D-echocardiography and three dimensional echocardiography (3DE).The stroke volume (SV) and left ventricular ejection fraction (LVEF) were detected by two dimensional biplane Simpson method,moreover, the longitudinal peak systolic strain (GLS),circumferential peak systolic strain (GCS),radial peak systolic strain (GRS),area peak systolic strain (GAS) and three dimensional peak systolic strain (3D-Strain) were measured by 3D-STI.The detection results were analyzed and compared between two groups,moreover, the correlation between these parameters and LVEF was analyzed.Results There were no significant differences in SV and LVEF between CHD group and control group,SV[(46.23±7.37)ml vs (49.67±8.37) ml,P>0.05],LVEF[(57.17±3.41) %vs(58.87±3.69) %,P>0.05].Ascomparedwiththoseincontrolgroup,theGLSandGRSinCHDgroupweresignificantlydecreased,GLS[(-14.95±2.61) %vs(-18.37±3.09) %,P<0.01]andGRS[(39.42±4.95) %vs(44.11±6.10) %,P<0.01].MoreoverGCSinCHDgroupwaslowerthanthatincontrolgroup,however,therewasnosignificantdifferencebetweenCHDgroupandcontrolgroup[(-15.53±3.63) %vs(-17.21±3.60) %,P>0.05].BesidesGASand3D-StraininCHDgroupweresignificantlydecreased,ascomparedwiththoseincontrolgroup,GAS[(42.9[(-26.43± 3.01)%vs(-30.27±3.29) %,P<0.01],3D-Strain[(42.92±3.86) %vs(45.90±3.52) %,P<0.01].ThecorrelationanalysisresultsshowedthatGLS,GCS,GASwasnegativelycorrelatedtoLVEF(r=-0.667, -0.651, -0.685,respectively,P<0.01),however,GRS,3D-StrainwaspositivelycorrelatedwithLVEF(r=0.640,0.646,respectively,P<0.01).Conclusion The three dimensional speckle tracking imaging can show the changes of myocardial characteristics of left ventricle in patients with CHD more conveniently and accurately.

three dimensional speckle tracking;ultrasonic cardiogram;coronary heart disease;myocardial characteristics

10.3969/j.issn.1002-7386.2017.09.004

項目來源：南京市衛(wèi)生青年人才培養(yǎng)經(jīng)費資助項目(編號：QRX11034)

210029 南京市，南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院(南京市第一醫(yī)院)

張平洋，210029 南京市，南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院(南京市第一醫(yī)院)；

E-mail:zhpy28@hotmail.com

R

A

1002-7386(2017)09-1297-04

2016-11-13)