三維斑點追蹤技術對冠心病前降支近端狹窄的診斷價值

段 娜 欒 波▲ 朱 芳 丁明巖

1.中國醫科大學人民醫院 遼寧省人民醫院心內科，遼寧沈陽 110016；2.中國醫科大學人民醫院 遼寧省人民醫院心功能科，遼寧沈陽 110016

冠心病（coronary heart disease，CHD）是目前世界上發病率和死亡率極高的疾病[1-2]，其中冠狀動脈的左前降支（left anterior descending artery，LAD）是左心室主要的供血血管，在CHD 中的發病率最高、預后最差[3]。冠狀動脈造影術（coronary angiography，CAG）是目前臨床診斷冠狀動脈狹窄的金標準[4-5]，但無法用于冠狀動脈是否存在狹窄的篩查手段。近些年發展起來的心臟三維斑點追蹤技術（theredimensional speckle tracking imaging，3D-STI）可以無創定量評估心肌缺血引起的左心室心肌應變的變化及心肌缺血面積[6-9]，是當今臨床最先進的應用于心肌缺血患者的重要篩查手段之一[10]。本研究回顧性分析113 例行冠狀動脈造影患者，評價3D-STI 對冠狀動脈LAD 近段病變的早期預測價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017 年12 月～2019 年3 月在遼寧省人民醫院心內科行冠狀動脈造影提示LAD 近段狹窄的患者83 例。根據CAG 結果的冠狀動脈狹窄程度將患者分為：輕度狹窄組25 例，狹窄率≤50%；中度狹窄組32 例，50%＜狹窄率≤75%；重度狹窄組26 例，75%＜狹窄率≤100%。另選同期 30 例CAG 證實冠狀動脈無明顯狹窄作為對照組。

納入標準：常規超聲心動圖檢查未見明顯室壁節段性運動異常，同時左室射血分數（left ventricular ejection fraction，LVEF）＞50%；冠狀動脈造影為LAD 近段單支病變的患者。

排除標準：經過冠狀動脈造影證實為非單純LAD 近段狹窄；既往曾明確診斷的心肌梗死、先天性心臟病、瓣膜病、心肌病，并伴嚴重的惡性心律失常、嚴重的肝腎功能不全、嚴重的缺血和缺氧性疾病；透聲條件差，導致超聲圖像無法分析的患者。

1.2 方法

1.2.1 一般資料的收集 收集所有入選患者的年齡、性別、既往史等一般臨床資料，以及冠脈造影結果、普通心臟超聲結果和3D-STI 結果。

1.2.2 冠脈造影檢查及結果判定 所有行冠脈造影患者采用Seldinger 法穿刺橈動脈或股動脈，置入5F 動脈鞘管，根據患者體重給予相應計量肝素，然后進行多方位、多角度選擇性冠脈造影。造影結束后，采用系統自帶軟件，使用QCA（quantitative coronary angiography）方法測量病變血管的直徑狹窄率（diameterstenosis rate）。所測指標由兩名具有高級職稱的心內科醫生測量后取平均值。

1.2.3 超聲心動圖檢查及結果判定 GE Vivid E9超聲診斷儀，二維M5SC 探頭，頻率1.7 ～3.3MHz；三維4V 探頭，頻率1.7 ～4.0MHz，幀頻25 ～40 幀/s，EchoPAC 工作站用于后期圖像分析。

常規超聲心動圖檢查及結果分析：患者安靜狀態、左側臥位，同步連接心電圖，在超聲圖像顯示最佳清晰的時候囑患者吸氣末屏住呼吸，按照2019 年美國超聲心動圖學會（American Society of Echocardiography，ASE）成人經胸超聲心動圖檢查指南[24]，測得常規二維超聲心動圖各個參數，包括：左心房收縮期二尖瓣口血流速度（A 峰），左心室舒張早期二尖瓣口血流速度（E 峰），E 峰與A 峰的比值（E/A），采用simpson 雙平面法描記心內膜邊界，勾畫出左心室舒張末期容積（left ventricular end-diastolic volume，LVEDV）、左心室收縮末期容積（left ventricular end-systolic volume，LVESV），從而計算出左心室射血分數（left ejection fraction，LVEF）和左心室搏出量（left ventricular volume，LVSV）等參數。

三維斑點追蹤技術檢查及結果分析：將三維探頭（4V）置于心尖搏動處，顯示標準的心尖四腔心后，利用二維三平面法儀器自動構建出心尖三腔圖像及心尖兩腔圖像，囑患者吸氣后屏氣，存儲5 個心動周期的三平面清晰圖像，用于EchoPAC 工作站進行脫機分析獲得左心室3D-STI 參數。應用GE Vivid E9 Echo PAC 工作站的4D AutoLVQ 在機軟件脫機分析患者的3D-STI 圖像。計算出左心室整體縱向應變值（left ventricular global longitudinal strain，LVGLS）、左心室整體徑向應變值（left ventricular global radial strain，LVGRS）、左心室整體圓周應變值（left ventricular global circumferential strain，LVGCS）、左心室整體面積應變值（left ventricular global area strain，LVGAS），所有參數均測量3次取平均值。

1.3 統計學處理

采用SPSS19.0 統計軟件對研究數據進行統計分析，其中計數資料用例數表示，計量資料以（）表示。所有計量資料經正態分布及方差齊性檢驗，符合正態分布同時方差齊性的計量資料采用單因素方差分析，兩兩組間進一步比較采用LSD-t 檢驗；不符合正態分布的計量資料采用Kurskal-Wallis H 檢驗。計數資料比較采用χ2檢驗。繪制不同應變參數預測LAD 近端狹窄：50%＜狹窄率≤75%和75%＜狹窄率≤100%的ROC 曲線，計算曲線下面積（the area under the ROC curve，AUC）及截斷值（cut-off point）。P ＜0.05 為差異有統計學意義。

表1 各組患者一般臨床資料比較

表2 各組常規超聲參數比較

表2 各組常規超聲參數比較

注：LVESV：左心室收縮末期容積；LVEDV：左心室舒張期末容積；LVSV：左心室搏出量；LVEF：左心室射血分數；E 峰：左心室舒張早期二尖瓣口血流速度；A 峰：左心房收縮期二尖瓣口血流速度；E/A：E 峰與A 峰的比值

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表3 各組患者整體應變參數比較，%）

表3 各組患者整體應變參數比較，%）

注：GLS：左室整體縱向應變；GRS：左室整體徑向應變；GCS：左室整體圓周應變；GAS：左室整體面積應變；與對照組比較，aP ＜0.05；與輕度狹窄比較，bP ＜0.05

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2 結果

2.1 各組一般臨床資料比較

入選患者各組間的年齡、性別、高血壓、高血脂、糖尿病發病率及吸煙史比較，差異無統計學意義（P ＞0.05）。見表1。

2.2 各組常規超聲參數比較

各組間常規超聲參數LVESV、LVEDV、LVSV、LVEF、E 峰、A 峰、E/A 比較差異無統計學意義（P ＞0.05）。見表2。

2.3 各組患者整體應變參數比較

四組三維整體應變參數結果中，在GLS 中，輕度、中度、重度狹窄組較正常組差異有統計學意義（P ＜0.05）；GRS、GCS、GAS 中，中度狹窄組和重度狹窄組較正常組和輕度狹窄組比較差異有統計學意義（P ＜0.05）；而輕度狹窄組和正常組比較差異無統計學意義（P ＞0.05）。各組應變均值比較，見表3。

2.4 不同應變參數預測LAD近段狹窄程度的ROC曲線分析

根據所得三維整體應變參數繪制ROC 曲線并計算相應值（表4 ～5，圖1 ～2）。其中GLS 診斷效能最大，在診斷LAD 近段中度狹窄（50%＜狹窄率≤75%）中，AUC 為0.769、截斷值為-16.00%、敏感度為75.0%、特異度為78.2%、正確指數為0.532；診斷LAD 近段重度狹窄（75%＜狹窄率≤100%）中，AUC 為0.889、截斷值為-16.75%、敏感度為80.8%、特異度為84.4%、正確指數為0.641。

表4 診斷中度狹窄ROC曲線分析值

表5 診斷重度狹窄ROC曲線分析值

圖1 診斷中度狹窄ROC 曲線圖

圖2 診斷重度狹窄ROC 曲線圖

3 討論

CHD 是由于冠狀動脈內壁出現粥樣硬化斑塊，并于冠脈管腔內淤積，使得管腔逐漸狹窄甚至閉塞，導致心肌供血不足，心肌供氧量與耗氧量之間失去平衡，產生的一系列心肌缺血癥狀，心肌細胞的缺氧、缺血、纖維化及壞死可導致心肌的舒張勢能減少和低灌注狀態，早期可以導致局部或整體心肌的順應性減退，晚期則出現左心室心肌的整體運動不協調、心肌纖維化、收縮能力下降及舒張順應性減退等改變[11-12]。LAD 是左心室心肌的主要供血血管，在冠狀動脈粥樣硬化中的發病率及死亡率最高，由其支配的前壁、前間壁心肌在心室壁收縮中最為重要，尤其是LAD 近段的嚴重狹窄以及閉塞對心功能的影響最大[3]，所以 LAD 近段狹窄備受臨床醫生關注，早期檢測出LAD 近段狹窄并進行有效干預，對臨床患者的預后意義重大。

CAG 目前是臨床診斷冠狀動脈狹窄的金標準，但是該方法費用高、具有創傷性、有輻射危害并存在禁忌證，因此無法成為篩查CHD 的常規方法[13]。而超聲檢查因其費用較低、方便快捷、無創性等優勢在臨床中得到廣泛應用。

目前臨床常規使用的組織多普勒技術因受超聲波方向和室壁運動方向的限制，具有角度依賴性，在臨床應用中受到一定限制[14]。超聲斑點追蹤成像（speckle tracking imaging，STI） 通過追蹤心肌組織斑點在心動周期中的活動軌跡來取得心肌應變，進而而定量評價心臟的收縮和舒張功能[15]。冠狀動脈輕度狹窄時，心肌缺血導致微循環障礙，常規超聲心動圖檢查雖未見室壁運動異常，但心肌運動已經發生變化，其中二維斑點追蹤技術（2DSTE）能夠定量評價心肌整體及局部收縮功能，無角度依賴性，能夠較準確、無創地反映局部及整體心肌功能，對早期CHD 心肌缺血有重要的診斷價值[16-17]。然而心肌是一個三維立體空間，左室心肌舒張和收縮運動是一個非常復雜的過程。三維斑點追蹤顯像是對心肌固有斑點的三維空間運動，進行追蹤成像來定量評價心肌的功能，這種多平面立體式的監測方法，可以更好地顯示心肌感興趣區的斑點真實的運動軌跡，讓臨床工作者可以定量地檢測患者的心功能[18]。它既能顯示因心肌缺血或梗死所導致的節段性室壁運動異常，同時可對心肌缺血或梗死的部位、范圍進行分析[7]，又克服了二維斑點追蹤成像不能夠在同一個心動周期內進行成像的缺點，并且3D-STI 在感興趣區的斑點追蹤效果好、圖像直觀、量化指標多、操作方便，是當今臨床檢測心肌缺血最先進的重要檢查手段之一。

心肌應變是指心肌在張力作用下發生形變的能力，通過3D-STI 能夠測得左室局部及整體縱向應變（longitudinal strain，LS）、徑向應變（radial strain，RS）、圓周應變（circumferential strain，CS）、面積應變（area strain，AS）的心肌收縮期的應變峰值，可以定量地反映出左室心肌的形變能力，是檢測心臟的整體和局部收縮功能新指標。在這些指標中，AS 包括縱向應變和徑向，測量的是影響心肌中層收縮和舒張時形變的三維綜合應變，與單一的應變相比，綜合應變更能準確客觀的評價心肌局部的收縮功能。目前已有國外研究證明3D-STI 能夠準確的測量出心肌應變，客觀精確的評估局部和整體的心功能[19-20]。

本研究結果發現，在常規超聲心動圖參數中，LAD 近段不同程度狹窄的各組間超聲指標無明顯統計學差異，因此證明二維常規心臟超聲對無節段性室壁運動異常冠心病患者的診斷有一定的局限性。有文獻[21-22]應用3D-STI 研究發現，LAD 嚴重狹窄患者GLS、GRS、GCS、GAS 的絕對值與對照組相比明顯減低（P ＜0.05）。分析本研究四組結果中的三維應變參數發現，在GLS 組中，輕度、中度和重度狹窄組與正常組比較均有顯著差異；GRS、GCS、GAS 三組中，中度狹窄組和重度狹窄組較正常組和輕度狹窄組比較均有顯著差異；而輕度狹窄組和正常組比較無明顯差異。由此可以看出冠狀動脈狹窄程度與心肌應變有關，LAD 近段狹窄可以通過心肌應變的改變被檢測出來。心肌缺血的發生由心內膜向心外膜進展，當冠狀動脈狹窄程度較輕時，心肌缺血僅限于心肌的心內膜層，所以心肌的縱向運動減弱；當冠狀動脈出現＞50%的中重狹窄時，心肌缺血累及心肌中膜層和心外膜層，導致心肌的圓周和徑向運動減弱。因而各項心肌應變指標出現明顯改變。同時可以發現，在心肌缺血的診斷中，縱向應變指標較其他指標出現變化的時間更早。

結合本研究心肌整體應變參數結果，進一步通過ROC 曲線分析四個應變參數診斷中重度狹窄組的檢驗效能，結果發現GLS 的靈敏度最高，說明縱向應變在三個方向應變中最敏感，這與Norum 等[23]的研究結果一致。

綜上所述，心肌整體應變參數能夠定量評價LAD 近段不同狹窄程度左心室心肌缺血情況，對CHD 的早期診斷有一定的價值。

本研究尚存在一定的局限性：3D-STI 技術對圖像清晰度以及幀頻要求較高，部分透聲條件差、不能配合、嚴重心律失常的患者未納入研究；分析軟件自動對心肌進行線性分層，可能與真實心肌的解剖結構有所不同；沒有進一步比較分析不同心肌節段縱向分層應變指標；本研究樣本量小，未來可擴大樣本量進一步分組研究。