三維斑點追蹤成像技術評價冠狀動脈狹窄的價值

[摘要]目的 探討三維斑點追蹤成像技術在評價冠狀動脈狹窄中的價值。方法 選取因胸悶、胸痛就診于我院的疑診冠心病并擬行冠狀動脈造影（CAG）術病人93例，根據CAG結果分為冠狀動脈無狹窄組（n=23）、輕度狹窄組（n=22，0<狹窄率≤50%）、中度狹窄組（n=25，50%<狹窄率≤75%）及重度狹窄組（n=23，狹窄率>75%）。應用三維斑點追蹤成像技術獲取左心室整體縱向、圓周、徑向、三維應變（GLS、GCS、CRS、G3DS）與節段應變，計算最高與最低節段縱向、圓周、徑向、三維應變差（LSD、CSD、RSD、3DSD）以及各節段應變差與整體應變的比值（LSR、CSR、RSR、3DSR）。比較各組間應變參數的差異，繪制受試者工作特征（ROC）曲線，對各指標檢測冠狀動脈狹窄程度的敏感性進行分析。結果 隨著冠狀動脈狹窄程度加重，4組病人的三維應變參數GLS、GCS、CRS、G3DS呈減小趨勢，LSD、CSD、RSD、3DSD及LSR、CSR、RSR、3DSR呈增大趨勢，差異均有統計學意義（F=3.61～17.07，P<0.05）。ROC曲線分析顯示，各三維應變參數中以LSR檢測中度、重度冠狀動脈狹窄的曲線下面積最大，分別為0.798、0.832，敏感性最高。結論 三維斑點追蹤成像的各個參數能較為敏感地檢測冠狀動脈不同程度狹窄，其中以LSR敏感性最高。

[關鍵詞] 冠狀動脈狹窄;超聲心動描記術，三維;斑點追蹤成像;診斷

[中圖分類號] R445.1;R543.3 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-5532（2020）04-0459-05

doi：10.11712/jms.2096-5532.2020.56.057

[網絡出版] http：//kns.cnki.net/kcms/detail/37.1517.R.20200407.0943.007.html;2020-04-08 09：37

VALUE OF THREE-DIMENSIONAL SPECKLE TRACKING IMAGING IN EVALUATING CORONARY ARTERY STENOSIS

CHEN Xiaofei， JIANG Zhirong， YANG Panyu， SUN Pin， HE Xiangqin， CHU Xianming

（Department of Cardiac Ultrasound， The Affiliated Hospital of Qingdao University， Qingdao 266003， China）

[ABSTRACT]Objective To investigate the value of three-dimensional speckle tracking imaging （3D-STI） in evaluating co-ronary artery stenosis. Methods A total of 93 patients who attended our hospital due to chest distress and chest pain， were suspected of coronary heart disease， and planned to undergo coronary angiography （CAG） were enrolled. According to the results of CAG， these patients were divided into non-stenosis group with 23 patients， mild stenosis group with 22 patients （0lt;stenosis ra-te ≤50%）， moderate stenosis group with 25 patients （50%lt;stenosis rate ≤75%）， and severe stenosis group with 23 patients （stenosis rategt;75%）. 3D-STI was used to measure global longitudinal strain （GLS）， global circumferential strain （GCS）， global radial strain （GRS）， global three-dimensional strain （G3DS）， and segment strains， and the differences between the maximum and minimum segment strains （LSD， CSD， RSD， and 3DSD） and their ratios to global strains （LSR， CSR， RSR， and 3DSR） were calculated. The above strain parameters were compared between groups， and the receiver operating characteristic （ROC） curves were plotted to investigate the sensitivity of each parameter in evaluating the degree of coronary artery stenosis. Results With the increase in the severity of coronary artery stenosis， there were significant reductions in GLS， GCS， CRS， and G3DS and significant increases in LSD， CSD， RSD，3DSD， LSR， CSR， RSR， and 3DSR （F=3.61-17.07，Plt;0.05）. The ROC curve analysis showed that LSR had the highest sensitivity and had the largest areas under the ROC curve of 0.798 and 0.832， respectively， in the diagnosis of moderate and severe coronary stenosis.Conclusion The parameters of 3D-STI can sensitively detect different degrees of coronary artery stenosis， among which LSR has the highest sensitivity.

[KEY WORDS] coronary stenosis; echocardiography， three-dimensional; speckle tracking imaging; diagnosis

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（冠心病）一直是心血管領域研究的熱點[1-2]，有效檢測冠狀動脈狹窄程度在臨床診療工作中十分關鍵。冠狀動脈造影術（CAG）雖為評價冠狀動脈狹窄的“金標準”，但其引發心律失常、心肌梗死等并發癥的潛在風險卻不容忽視[3]，因此尋找無創方式評價冠狀動脈狹窄顯得更為重要。近年來出現的三維斑點追蹤成像（3D-STI）技術突破了傳統超聲的技術限制，可以定量分析心肌運動，為早期檢測心肌缺血、評價冠狀動脈病變提供了可能[4-5]。

本研究旨在應用3D-STI技術分析冠狀動脈不同狹窄程度病人的左心室心肌應變，探討3D-STI技術在評價冠狀動脈狹窄中的價值，以協助臨床及時合理地干預治療。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2017年12月—2018年10月因胸悶、胸痛就診于我院心內科的疑診冠心病并擬行CAG病人93例，其中男性52例，女性41例，年齡（59.70±8.03）歲。根據CAG結果將病人分為冠狀動脈無狹窄組（n=23）、輕度狹窄組（n=22，0<狹窄率≤50%）、中度狹窄組（n=25，50%<狹窄率≤75%）及重度狹窄組（n=23，狹窄率>75%）。均排除既往有經皮冠狀動脈介入術（PCI）治療、陳舊性心肌梗死、先天性心臟病、心臟瓣膜病、嚴重心力衰竭、嚴重心律失常、心肌病等病史以及圖像質量差的病人。所有病人術前常規超聲心動圖檢查均未發現明顯室壁節段性運動異常，且均對本研究知情同意。

1.2 研究方法

1.2.1 圖像采集 檢測采用Philips EPIQ 7C彩色多普勒超聲診斷儀;二維探頭S5-1，頻率為1.0～5.0 MHz;三維探頭X5-1，頻率1.3～4.2 MHz;配Tomtec三維圖像分析軟件。由同一名檢查者對所有病人于術前48 h內進行圖像采集。囑病人左側臥位、平靜呼吸，使用S5-1探頭采集常規二維圖像，測得左心室舒張末期內徑（LVEDd）、左心室收縮末期內徑（LVEDs）、左心室舒張末期容積（EDV），并應用Simpson法測量左心室射血分數（LVEF）。切換三維探頭X5-1，同步連接心電圖，將探頭置于心尖部，獲得標準清晰的心尖四腔心切面后，啟用全容積成像，并獲取連續4個心動周期的三維圖像。

1.2.2 圖像分析 術前由同一名操作人員應用Tomtec分析軟件對采集的三維圖像進行脫機分析。軟件自動將三維全容積圖像切割為心尖四腔觀、心尖三腔觀及心尖兩腔觀，調整取樣線位置以獲得理想切面，確定二尖瓣環中點及心尖部的位置，調整勾畫線使其與心內膜邊界貼合。分析圖像獲取、計算相應參數：①左心室整體縱向應變（GLS）、整體圓周應變（GCS）、整體徑向應變（GRS）、整體三維應變（G3DS）;②節段縱向應變差（LSD，各節段中最高節段縱向應變和最低節段縱向應變的差值）、節段圓周應變差（CSD，最高節段圓周應變和最低節段圓周應變的差值）、節段徑向應變差（RSD，最高節段徑向應變和最低節段徑向應變的差值）、節段三維應變差（3DSD，最高節段三維應變和最低節段三維應變的差值）;③為消除整體應變對節段應變差的影響，根據公式LSR=LSD/GLS、CSR=CSD/GCS、RSR=RSD/GRS、3DSR=3DSD/G3DS計算各參數比值LSR、CSR、RSR、3DSR（圖1）。

1.3 統計學分析

應用Graph Pad Prism 7軟件繪圖，應用SPSS 22.0軟件進行統計分析。計數資料以頻數和（或）百分比表示，多組間比較采用χ2檢驗;計量資料以[AKx-D]±s表示，多組間比較采用單因素方差分析，進一步兩兩比較采用LSD-t檢驗;繪制受試者工作特征（ROC）曲線，對各指標診斷冠狀動脈狹窄程度的敏感性進行分析。P<0.05表示差異有顯著性。

2 結 果

2.1 各組一般資料及常規超聲參數比較

本文4組病人一般臨床資料、常規超聲參數比較差異均無顯著性（P>0.05）。見表1。

2.2 各組3D-STI參數比較

隨著冠狀動脈狹窄程度的加重，病人的GLS、GCS、GRS、G3DS呈減小的趨勢，LSD、CSD、RSD、3DSD及LSR、CSR、RSR、3DSR均呈增大的趨勢，4組間差異具有統計學意義（F=3.61～17.07，P<0.05）。進一步兩兩比較顯示：輕度狹窄組各參數與無狹窄組比較差異均無顯著性（P>0.05）;中度狹窄組GLS、G3DS以及重度狹窄組GLS、GCS、GRS、G3DS較無狹窄組減小，中度狹窄組LSD、3DSD、LSR、RSR、3DSR及重度狹窄組LSD、CSD、RSD、3DSD、LSR、CSR、RSR、3DSR較無狹窄組增大，差異具有統計學意義（t=2.462～6.740，P<0.05）;中度狹窄組GLS、G3DS及重度狹窄組GLS、GCS、GRS、G3DS較輕度狹窄組減小，中度狹窄組3DSD、LSR、3DSR及重度狹窄組LSD、RSD、3DSD、LSR、CSR、RSR、3DSR較輕度狹窄組增大，差異具有統計學意義（t=2.153～5.194，P<0.05）;與中度狹窄組相比，重度狹窄組GLS、GCS、GRS、G3DS減小，而LSR、CSR、3DSR增大，差異均具有統計學意義（t=2.009～3.183，P<0.05）。見表2～4。

2.3 各指標對中、重度冠狀動脈狹窄的診斷價值

ROC曲線分析顯示，3D-STI各參數可以用于中、重度冠狀動脈狹窄的診斷。各參數診斷冠狀動脈中度狹窄的曲線下面積（AUC）為0.625～0.798，其中LSR的AUC最大，以最大約登指數確定截斷值，當其截斷值為0.90時，LSR診斷冠狀動脈中度狹窄的靈敏度為79.2%、特異度為71.1%。各參數診斷冠狀動脈重度狹窄的AUC為0.669～0.835，其中以LSR的AUC最大，以最大約登指數確定截斷值，當其截斷值為1.11時，LSR診斷冠狀動脈重度狹窄的靈敏度為82.6%、特異度為68.6%;GLS診斷的靈敏度略低而特異度高，截斷值為-16.60%時其診斷冠狀動脈重度狹窄的特異度為81.4%。見圖2、表5。

3 討 論

最新調查顯示，我國冠心病患病率仍處于逐年上升趨勢，及時診斷并合理干預是預防心血管不良事件發生的基礎[6-8]。不同程度冠狀動脈狹窄在治療方式的選擇上有所差異，通常情況下，冠狀動脈狹窄程度不重時，藥物治療即可獲得良好效果，而狹窄程度>75%時則可考慮侵入性治療方式，因此有效檢測冠狀動脈狹窄程度十分重要。傳統超聲心動圖對無明顯室壁運動異常的冠心病提供信息的價值有限，3D-STI技術是近年來出現的一項新技術，它通過追蹤感興趣區內心肌斑點的運動軌跡，獲取心肌斑點在縱向、徑向、圓周方向及三維空間內的運動信息，可定量評價心肌局部和整體的運動功能[9]，現已廣泛用于學術研究及臨床實際工作中[10-12]。已有研究證明，3D-STI技術可在一定程度上評估冠狀動脈狹窄[13-14]，且節段應變能較為準確地反映不同狹窄部位的心肌缺血情況[15]。本研究擬應用3D-STI技術，引入衍生參數節段應變差及其與整體應變的比值作為新參數[16]，評價不同程度的冠狀動脈狹窄，為臨床診療工作提供幫助。

本文研究結果顯示，冠狀動脈輕度狹窄時，各三維應變參數較無狹窄組無顯著變化，提示此時心肌缺血尚不明顯，心肌運動尚未受到影響。當冠狀動脈狹窄程度>50%時，盡管常規超聲未見明顯異常，但心肌縱向、三維應變參數已出現減小，衍生參數增大，而此時圓周、徑向應變及其衍生參數尚未發生明顯改變。分析原因可能與心肌纖維走行方式有關，心肌纖維在心內膜、中層心肌及心外膜分別以縱形、環形、斜形走向為主[17]，心內膜為冠狀動脈供血的末端，當冠狀動脈狹窄程度不重時，缺血主要發生于心內膜[18]，故而缺血節段的縱向應變減低更為明顯[19-20]，表現為GLS減小，LSD及其與GLS的比值LSR增大;而三維應變為心肌運動在三維方向上的綜合[21]，改變也較為顯著;心肌中層與心外膜受缺血影響較小，故圓周與徑向應變無明顯變化。ROC曲線顯示，3D-STI各參數可以較為敏感地診斷冠狀動脈中度狹窄，其中以LSR的診斷效能最佳。分析原因，可能由于LSR作為節段應變衍生參數，相較于包含非缺血節段的整體應變，能更為準確地反映心肌缺血情況，且LSR消除了個體基礎應變對LSD的影響，故而敏感性較高。這也與TSAI等[16]的研究結果相符。當冠狀動脈狹窄程度進一步加重至狹窄率>75%時，各整體應變參數均出現不同程度的減小，衍生參數不同程度增大，提示此時心肌缺血進一步加重，逐漸累及心肌全層[22]，故圓周及徑向應變也發生較明顯的改變。ROC曲線顯示，各三維指標檢測冠狀動脈重度狹窄的AUC大于檢測中度狹窄的AUC，提示各參數診斷冠狀動脈重度狹窄的意義更大。其中以LSR的AUC最大，診斷冠狀動脈重度狹窄的敏感性較好，提示LSR可作為較敏感的指標用以檢測冠狀動脈不同程度狹窄。

本研究的局限：①LSR診斷冠狀動脈狹窄的靈敏度雖較高，但特異度欠佳，且LSR對于冠狀動脈多支嚴重病變的診斷準確性不高，需結合其他三維應變參數綜合診斷加以克服;②由于三維圖像幀頻較低[23-24]，3D-STI技術對圖像質量要求較高，對于因肥胖等導致圖像質量欠佳的病人，分析結果會受到影響;③3D-STI技術需手動調節描記心內膜，對操作者的經驗有所要求，且具有一定的主觀性，對于結果會有一定的影響。

總之，3D-STI技術對于不同程度冠狀動脈狹窄的檢測具有較高價值，各指標中以LSR最為敏感，可以為臨床冠心病的診療工作提供一定幫助，擁有較為廣闊的發展前景。

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（本文編輯 馬偉平）

[收稿日期]2019-08-07; [修訂日期]2020-02-27

[基金項目]山東省高等學校科技計劃項目（J18KA285）

[第一作者]陳曉菲（1994-），女，碩士研究生。

[通信作者]姜志榮（1960-），女，主任醫師，博士生導師。E-mail：jiangzhirong2@163.com。