斑点追踪成像结合腺苷负荷超声评价心肌梗死患者心肌存活性

夏梦宁，张平洋，方玲玲，马小五，冉红，吴文芳，张佳佳

南京医科大学附属南京医院 超声医学科，江苏 南京 210006

斑点追踪成像结合腺苷负荷超声评价心肌梗死患者心肌存活性

夏梦宁，张平洋，方玲玲，马小五，冉红，吴文芳，张佳佳

南京医科大学附属南京医院 超声医学科，江苏 南京 210006

目的探讨运用二维斑点追踪技术（Two-dimensional Speckle Tracking Imaging，2DSTI）结合腺苷负荷超声心动图，观察心肌梗死患者心肌旋转运动、评价其存活性的可行性。方法选择35例陈旧性心肌梗死患者在静息状态及腺苷作用(140μg•kg-1•min-1，持续6 min)下，观察其左心室各节段峰值旋转角度（Peak Rotation，PRot）及收缩期峰值旋转率（Peak-systole Rotation Rate，PRRs）。以核素心肌灌注/代谢显像结果作为金标准，将各节段划分为存活及非存活心肌进行比较研究。结果在基础状态下，存活组与非存活组间的二尖瓣及心尖水平心肌PRot、PRRs无显著性差异（P ＞0.05）。腺苷负荷后，存活组二尖瓣及心尖水平心肌PRot、PRRs（绝对值）均明显升高，而非存活组的二尖瓣及心尖水平心肌PRot、PRRs无显著性变化。以腺苷负荷后△PRot（%）≥14.5%作为截断值、识别存活心肌的敏感性和特异性分别为91.26%（115/126）、88.23%（90/102）；以腺苷负荷后△PRRs（%）≥18.5%作为最佳截断值，其识别存活心肌的敏感性和特异性分别为88.89%（113/126）、86.27%（88/102）；联合△PRot（%）与△PRRs（%）两项指标，其敏感性和特异性分别为94.41%（119/126）、90.19%（92/102）。结论二维斑点追踪成像结合腺苷负荷超声心动图观察心肌旋转运动，可以作为一种识别心肌梗死患者存活心肌较可靠的新方法。

超声诊断仪；斑点追踪成像技术；腺苷负荷超声心动图；心肌梗死；心肌存活性

负荷超声心动图是目前无创检测存活心肌的主要方法之一。但采用目测室壁运动来评价存活心肌的方法存在明显的局限性：半定量评价对图像质量要求较高，需要操作者具有丰富的经验；平价结果缺乏客观性等。近年来，二维斑点追踪显像技术在定量评价局部心肌运动及功能方面有着一定的优势。本研究旨在探讨二维斑点显像结合腺苷负荷超声心动图，观测心肌梗死患者心肌旋转运动，评价其心肌存活性的临床实用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选择 2007 年 7 月 ～2012 年 6 月，在南京医科大学附属南京医院、南京市第一医院的心内科及心外科门诊就诊或住院的陈旧性心肌梗死患者 35 例，其中男性 24 例、女性11 例，年龄 62～72 岁，平均年龄（64±11）岁。患者发生心肌梗死的时间为 6周 ～3年，均经过临床表现、心电图、心肌酶学等资料证实。所有患者静息状态下均存在节段性室壁运动异常，超声图像清晰，接受经皮腔内冠状动脉成形术（PTCA）和冠脉内支架术或冠状动脉旁路移植术后，无负荷超声心动图试验的禁忌证。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器与图像采集

仪器采用 GE Vivid 7 Dimension 超声诊断仪，探头频率为 2.0～4.0 MHz。

扫描图像时，尽量减小图像的扇形取样容积，使帧频达到 60～90 帧 /s 以上，保持超声声束方向与心脏长轴心肌收缩运动方向之间夹角 ＜30o。二次谐波成像，同步采集心电图：在基础状态下对左室短轴二尖瓣、乳头肌及心尖水平分别采集连续3个心动周期的图像，随后行腺苷药物超声心动图试验。腺苷经外周静脉用输液泵均匀推注，剂量速度为 140μg•kg-1•min-1，持续 6 min。于终止给药时进行第二次图像采集。用药前后记录各阶段肱动脉血压、心率及超声心动图，全程持续心电监护。

病人于上述检查后，1d内完成心肌灌注显像和心肌代谢 显 像。 静 息 状 态 下 注 射99mTc-MIBI、18F-FDG（18F- 脱氧葡萄糖）1 h 后行双核素门控心肌断层显像。根据99mTc-MIBI、18F-FDG 的短轴图像自动勾画收缩和舒张末期的心内膜和心外膜,室壁节段参考美国超声心动图协会推荐的 16 节段划分。采用半定量打分法 :正常 =0 分、稀疏 =1分、明显稀疏 =2 分、缺损 =3 分。以两个不同轴向断层图像上连续两层相同部位出现≥2分的节段视为灌注减低。18F-FDG 显像在灌注减低节段内出现≥ 1 分的为存活心肌。

1.2.2 图像分析

进入 Echo PAC PC 工作站，调出动态存储图像，进入Q analysis 二维应变界面。首先选择感兴趣区的心肌范围，沿心内膜缘勾划左室轮廓，调整兴趣区曲线宽度，使中间线位于室壁心肌，宽度涵盖心内膜和心外膜。此时软件自动将左室壁分成6个等距节段，各节段区域的追踪结果会显示为“V”（成功）或“X”（不成功）。未追踪成功的节段可调整所勾画的心内膜曲线，若依然追踪不成功，则将该段分析结果剔除。分析室壁节段应变时，短轴切面按照基底段、中间段及心尖段各分为 18个节段。观测指标的峰值旋转角度（Peak Rotation， PRot）、收缩期峰值旋转率（Peak-systole Rotation Rate， PRRs）， 见 图 1～2。 对 各 观 测指标，取连续3个心动周期所测数据的平均值。计算负荷前 后 PRot的 变 化 率 △ PRot（%）， 表 示 为 ：△ PRot（%）=[（ 负 荷 后 PRot - 负 荷 前 PRot）/负 荷 前 PRot] ×100%。△ PRRs（%）的计算方法同上。

图1 静息状态下心尖水平各节段峰值旋转角度

图2 静息状态下心尖水平各节段收缩期峰值旋转率

2 统计分析

采用 SPSS 17.0 软件进行统计分析。测量值均采用均数标准差表示。同组内前后不同状态下数据比较采用方差分析及 LSD-t检验，两组间参数比较采用独立样本t 检验。P ＜ 0.05 为差异有统计学意义。

3 结果

（1）静息状态下共观察到 228 个节段存在室壁运动异常，其中经核素灌注 /代谢显像证实的存活节段 126 个、非存活节段 102 个。

（2）二尖瓣水平各心肌节段的 PRot与 PRRs比较（表 1）：① 静息状态下，存活与非存活心肌的 PRot与 PRRs 无显著差异（P ＞ 0.05）；② 腺苷负荷后，存活心肌 Prot及 PRRs绝对值明显增大（P ＜ 0.05）；非存活心肌 PRot与 PRRs 与静息状态下均无显著性差异（P ＞ 0.05）；③ 存活与非存活间心肌相比，PRot差异有统计学意义（P ＜ 0.05），PRRs 无统计学意义（P ＞ 0.05）。

（3）乳头肌水平各心肌节段的 PRot与 PRRs比较（表 2）：① 静息状态下，存活与非存活心肌的 Prot及 PRRs 间无显著性差异（P ＞ 0.05）；② 腺苷负荷后，存活肌与非存活心肌 Prot、PRRs 无显著性变化（P ＞ 0.05），存活与非存活心肌间的 Prot、PRRs 的差异也无统计学意义（P ＞ 0.05）。

（4）心尖水平各心肌节段的 PRot与 PRRs比较（表 3）：① 静息状态下，存活与非存活心肌的 Prot、PRRs 无显著性差异（P ＞ 0.05）；② 腺苷负荷后，存活心肌 Prot、PRR 显著性增大（P ＜ 0.05），而非存活心肌 Prot、PRRs 与静息状态下无显著性差异（P ＞ 0.05），但存活心肌与非存活心肌间的 Prot、PRRs 均有显著性差异（P ＜ 0.05）。

以 腺 苷 负 荷 后 △ PRot（%） ≥ 14.5% 作 为 截 断 值 识别存活心肌的敏感性和特异性分别为 91.26%（115/126）、88.23%（90/102）；以 腺 苷 负 荷 后 △ PRRs（%） ≥ 18.5%作为最佳截断值，其识别存活心肌的敏感性和特异性分别 为 88.89%（113/126）、86.27%（88/102）；联 合 △ PRot（%）与△ PRRs（%）两项指标，其敏感性和特异性分别为 94.4%（119/126）、90.19%（92/102）。

4 讨论

冠状动脉性心脏病（冠心病）是由冠状动脉粥样硬化致血管腔狭窄甚至阻塞，或因冠状动脉痉挛引发功能性改变导致心肌缺血缺氧或坏死而引起的。经皮冠状动脉介入术和冠状动脉搭桥术是目前冠心病实现缺血心肌血运重建、逆转心室重构的临床公认治疗手段。但是应该指出的是，术前有效区分非存活瘢痕心肌及缺血受损尚存活心肌是实现缺血心肌血流最佳再灌注的前提条件[1-2]。前瞻性检测存活心肌对冠心病患者术前临床决策的确立以及术后疗效评估和预后估测均有着十分重要的意义。

肉眼观察超声二维图像容易受观察者主观性的影响，而且局部室壁运动易受附近心肌的影响，如果毗邻的正常心肌收缩特别有力，使缺血心肌随之被动运动，导致假阴性[3]。传统的多普勒成像技术评价心肌梗死患者心肌运动方向和速度，受超声束方向与室壁运动方向间夹角的影响，主要用于检测与超声束平行方向上心肌长轴方向的纵向应变。二维超声应变成像是利用斑点追踪技术，在二维超声图像的基础上，在室壁中选定一定范围的感兴趣区，随着心动周期，分析软件根据组织灰阶自动追踪上述感兴趣区内不同像素的心肌组织在每一帧图像中的位置，并与上一帧图像中的位置相比较，计算整个感兴趣区内各节段心肌的形变。由于斑点追踪技术与组织多普勒频移无关，因此不受声束方向与室壁运动方向间夹角的影响，没有角度依赖性[4]，故能将相邻节段的不同的心肌进行追踪分析，反映出局部心肌的收缩和舒张变化，从而得出各个节段应变[5-7]。

事实上，心肌梗死发生后心室重构开始，梗死区、非梗死区心肌活动以及两者的周边区交界心肌活动均不相同。梗死后，存活与非存活心肌的收缩功能均受到严重的影响，除完全梗死心肌外，大部分存活心肌处于功能障碍的状态，甚至以缺血心肌为主，因而存活与非存活心肌难以简单区分。也正如此，寻求一种准确检测难以发现的存活心肌的方法的需求就日益凸显。虽然负荷超声心动图是目前临床常用的手段，但由于其是通过目测法对室壁运动进行积分来评价，主观性较强，且需要检查者具有丰富的经验，临床应用的效果有时并不理想。深入研究二维斑点追踪显像技术（尤其是结合负荷超声心动图）评价存活心肌的新路显得十分必要。

表1 二尖瓣水平存活心肌与非存活心肌PRot及PRRs的比较

表2 乳头肌水平存活心肌与非存活心肌PRot及PRRs的比较

表3 心尖水平存活心肌与非存活心肌PRot及PRRs的比较

由于心肌内包含环形、纵形及螺旋形3种心肌纤维，故其运动形式是三维的，不但包括心脏长轴方向的运动，而且还包括心脏短轴方向的运动。左室短轴收缩运动比较复杂，包括3个独立的成分，即径向收缩、圆周方向收缩、旋转运动[7]。Rot表示的是心脏的旋转角度，本研究显示，在左心室心尖水平收缩期各节段均呈逆时针旋转，为正向峰值曲线；在二尖瓣水平收缩期旋转角度为负值，为顺时针旋转，呈负向峰值曲线；在乳头肌水平的旋转角度基本上以逆时针旋转为主，但是由于其受心尖及二尖瓣水平不同方向旋转的共同影响，也可出现顺时针旋转。

本研究中选择腺苷作为负荷试验的药物，不仅因为腺苷在体内代谢快，对受试者心率及正常心肌功能影响都很小，还由于其能快速显著的扩张冠脉血管，促进相应研究节段血流量增加、氧耗量减低、内皮细胞损伤降低，能有效增加冠状动脉血流供应，进而提高存活心肌的收缩力。研究还发现，腺苷负荷后与基础状态下相比：心尖水平存活心肌 PRot及 PRRs明显升高，非存活心肌无明显变化，且存活心肌与非存活心肌间比较，差异具有统计学意义，说明腺苷负荷后存活心肌的收缩功能得到一定程度的恢复，此时二维斑点追踪技术能将两者区分开来。二尖瓣水平存活心肌 PRot与 PRRs也明显升高，但存活与非存活心肌间比较，PRot有统计学意义，PRRs无统计学意义。乳头肌水平的分析结果显示其存活与非存活心肌间相比较，腺苷负荷后仍无明显差异，可能由于其旋转受多因素影响有关。

总之，本研究证明：采用斑点追踪技术对心肌梗死节段进行应变分析，定量地评价局部心肌运动状态及整体心功能[8-9]，能较好地反应心肌梗死后不同节段心肌的应变情况，尤其是负荷条件下心肌的旋转及旋转率的变化特性，由此可为临床检测心肌梗死患者的存活心肌提供一种实用新方法。

5 结论

二维斑点追踪显像可准确评价节段心肌收缩功能，尤其对心肌梗死患者左室短轴方向上心肌运动和心室扭转运动的检测有其独特的优越性，由此可为临床提供一种检测存活心肌新方法。随着研究的深入，二维斑点追踪技术将成为超声了解心脏运动机制和全面评价心功能的有力手段，为临床心血管病的诊治提供有力依据。当然，目前二维斑点追踪技术也还有其自身的局限性。二维图像的时间分辨率有限、帧频不足，用二维斑点追踪技术对等容收缩期和等容舒张期的研究还有一定困难，且临床前瞻性的研究较缺乏。因此，二维斑点追踪技术的临床应用价值有待进一步深入探索。

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Evaluation of Viable Myocardium by Speckle Tracking Imaging under Adenosine Stress Echocardiography in Patients with Myocardial Infarction

XIA Meng-ning, ZHANG Ping-yang, FANG Ling-ling, MA Xiao-wu, RAN Hong, WU Wen-fang, ZHANG Jia-jia
Department of Medical Ultrasound Imaging, Nanjing First Hospital Affiliated to Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210006, China.

ObjectiveTo explore a new method to evaluate myocardium viability by two-dimensional speckle tracking imaging (2DSTI) combined with adenosine stress echocardiography in the patients with myocardial infarction.MethodsThe regional peak rotation (PRot) and peak-systole rotation rate (PRRs) of each segment were detected using 2DSTI in 35 cases of patients with elderly myocardial infarction at rest and adenosine (140 μg•kg-1•min-1, continuing 6 min). And then, every corresponding segment were defined as viable or non-viable myocardium according to radionuclide myocardial perfusion / metabolic imaging.ResultsAt baseline, there was no significant difference in PRot and PRRs between viable and nonviable myocardium segments. And under adenosine stress, PRot and PRRs of myocardial segments at the mitral or apical levels in viable group increased significantly while didn’t change remarkably in the nonviable in contrast with those at rest. Compared with those in nonviable group, PRot and PRRs of myocardial segments at mitral or apical levels in viable group increased significantly respectively. Using a cutoff of 14.5%, △PRot had a sensitivity of 91.26% and specificity of 88.23% for distinguishing viable from nonviable segment. Using a cutoff of 18.5%, △PRRs had a sensitivity of 88.89% and specificity of 86.27% for distinguishing viable from nonviable segment. Combined with PRot and PRRs, the sensitivity and specificity could reach 94.41% and 90.19%.ConclusionSpeckle tracking imaging combined with adenosine stress echocardiography could provide a reliable and new method for identifying viable myocardium from evaluating myocardium rotation motion.

diasonograph; speckle tracking imaging; adenosine stress echocardiography; myocardial infarction; myocardial viability

R445.1

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.11.007

1674-1633(2013)11-0023-04

2013-06-08

南京市青年卫生人才培养工程经费资助项目（宁科卫【2001】42号）。

本文作者：夏梦宁，住院医师。

张平洋，主任医师，教授，超声科主任。

作者邮箱：iceblue27@gmail．com