三维斑点追踪成像技术评价急性前壁心肌梗死患者左心室收缩功能

于 蓝YU Lan

王银荣2WANG Yinrong

田永梅1TIAN Yongmei

李玉宏3LI Yuhong

三维斑点追踪成像技术评价急性前壁心肌梗死患者左心室收缩功能

于 蓝1YU Lan

王银荣2WANG Yinrong

田永梅1TIAN Yongmei

李玉宏3LI Yuhong

中国医学影像学杂志

2014年 第22卷 第10期：739-744

Chinese Journal of Medical Imaging

2014 Volume 22(10): 739-744

目的探讨三维斑点追踪成像（3D-STI）技术定量评价急性前壁心肌梗死（AAMI）患者左心室收缩功能的可行性。资料与方法应用3D-STI技术测量30例AAMI患者左心室纵向应变（LS）、径向应变（RS）、圆周应变（CS）、面积应变（AS）、整体纵向应变（GLS）、整体径向应变（GRS）、整体圆周应变（GCS）、整体面积应变（GAS），并与30例对照组患者非梗死节段应变值相比较，分析各项应变参数诊断心肌梗死的阈值、敏感度及特异度。结果病例组左心室12/17节段的LS减低，10/17节段的RS减低，9/17节段的CS减低，11/17节段的AS减低（P＜0.05），主要集中在前壁基底段、中间段、心尖段，前间隔基底段、中间段，后间隔心尖段，侧壁中间段、心尖段，心尖部。病例组GLS、GRS、GCS及GAS值均较对照组减低，差异均有统计学意义（P＜0.05）。病例组心肌梗死节段LS、RS、CS、AS值较非梗死节段减低，差异均有统计学意义（P＜0.05）。ROC分析LS、RS、CS、AS诊断心肌梗死的敏感度分别为89.2%、79.0%、77.9%、85.3%，特异度分别为65.8%、71.0%、66.9%、92.3%；GLS、GRS、GCS、GAS诊断心肌梗死的敏感度分别为91.2%、74.0%、68.9%、85.3%，特异度分别为71.0%、71.0%、76.9%、93.3%。结论3D-STI技术能够快速、准确检出左心室各节段心肌应变值，判断梗死心肌与非梗死心肌，可为临床评价心肌梗死患者的病变程度提供新的量化手段。

心肌梗死；急性病；超声心动描记术，三维；斑点追踪成像；心室功能，左

节段性室壁运动异常是心肌梗死的早期表现之一。早期、准确地估测心肌梗死范围对于指导临床治疗及判断预后具有重要意义。由于心脏的运动是复杂的三维空间立体运动，传统的二维斑点追踪成像（twodimensional speckle tracking imaging, 2D-STI）技术仅简单地从二维平面上对心肌内斑点进行追踪，会导致心动周期中运动至二维平面外的声学斑点未被追踪到，从而影响检查结果的准确性。三维斑点追踪成像（three-dimensional speckle tracking imaging, 3D-STI）技术克服了以上不足，以实时三维超声心动图为基础，通过采集连续的心脏全容积图像，软件自动生成多个长轴及短轴切面并自动追踪感兴趣区内心肌斑点的空间运动[1,2]。本研究旨在研究3D-STI技术定量、准确评价急性前壁心肌梗死（acute anterior myocardial infarction, AAMI）患者左心室心肌收缩功能的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2012-06～2013-12在辽宁医学院附属第一医院门诊就诊及住院治疗的AAMI患者36例，其中2例因左心室较大，难以获得完整图像；1例因心律不齐，图像拼接错位；3例因肥胖图像质量不佳被排除。30例患者入选，其中男18例，女12例；年龄38～74岁，平均（55.6±13.2）岁。所有入选者均有缺血性心前区疼痛病史，心肌生物学标志物肌钙蛋白I变化及常规心电图动态演变符合美国心脏病学会/美国心脏病学会基金会2007年发布的急性心肌梗死诊断标准，所有入选者均经冠状动脉造影证实。排除心包积液、心肌病、瓣膜性心脏病、先天性心脏病、肺动脉高压及临床资料不完整者。同期另选健康体检者30例为对照组，其中男17例，女13例；年龄36～72岁，平均（53.3±12.9）岁。所选正常人均经详细询问病史、体格检查、心电图、超声心动图等检查排除糖尿病、高血压、房颤等心律失常及各种器质性心脏病。病例组与对照组受试者人口学资料相匹配，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 仪器与方法 采用GE vivid E9彩色多普勒超声诊断仪，配有M5S二维探头，频率为1.0～5.0 MHz，4V探头，频率为1.5～4.0 MHz及3D-STI分析软件。受检者取左侧卧位，平静呼吸，同步记录胸导连心电图。二维超声心动图检查：分别采集收缩末期及舒张末期清晰的心尖四腔切面，用Simpson法测量左心室舒张末期容积、左心室收缩末期容积，系统自动计算左心室射血分数。3D-STI：换用三维矩阵探头，于心尖部显示心尖四腔切面后，将扫描扇角区角度调至60°，适当调节增益及深度，并将图像帧频调至25～40帧/s，用最佳优化模式，直至显示清晰、完整的心尖四腔切面图，嘱受检者屏住呼吸，进入Multi Beat模式，仪器自动采集连续6个心动周期的心尖四腔实时三维全容积图像并储存。用GE vivid E9彩色多普勒超声诊断仪进行脱机分析，启动3D-STI分析软件，按Measure测量键，进入“4D Auto LVQ”模式，分别于舒张末期及收缩末期在四腔切面上各手动取2个点：1个二尖瓣闭合点（置于二尖瓣前、后叶闭合点心内膜面）及1个心尖点（心尖心内膜面），软件自动描记左心室心内膜及心外膜曲线，手动调整曲线边缘，使心内膜和心外膜边界重合，启动分析程序，仪器自动将左心室分为17节段，逐帧追踪左心室壁各节段心肌运动并计算左心室收缩期纵向峰值应变（longitudinal strain, LS）、径向应变（radial strain, RS）、圆周应变（circumferential strain, CS）及面积应变（area strain, AS），以牛眼图方式显示，并在牛眼图左下方自动显示左心室整体收缩期纵向峰值应变（global longitudinal strain, GLS）、整体径向应变（global radial strain, GRS）、整体圆周应变（global circumferential strain, GCS）及整体面积应变（global area strain, GAS）。冠状动脉造影显示管腔直径狭窄≥75%至完全阻塞，且常规超声心动图显示室壁运动异常的心肌节段定义为梗死节段。比较心肌梗死节段与非梗死节段应变值[3,4]。

1.3 统计学方法 采用SPSS 13.0软件，两组参数间比较采用成组t检验。应用受试者工作特征曲线（ROC）分析各项应变参数诊断心肌梗死的阈值、敏感度及特异度。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病例组冠状动脉造影结果 病例组30例AAMI患者中，广泛前壁心肌梗死19例，前壁心肌梗死11例。广泛前壁心肌梗死患者中包括单支病变10例，2支病变5例，3支病变4例，犯罪血管均为前降支，狭窄程度为（98.97±2.95）%；前壁心肌梗死患者中包括单支病变6例，2支病变4例，3支病变1例，犯罪血管为前降支，狭窄程度为（96.35±3.76）%。

2.2 病例组与对照组临床资料及常规超声测值比较病例组与对照组年龄、心率、收缩压、舒张压差异无统计学意义（P＞0.05）；病例组左心室舒张末期容积、左心室收缩末期容积高于对照组，左心室射血分数低于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05），病例组整体收缩功能降低，见表1。

表1 病例组与对照组临床资料及常规超声测值比较

2.3 病例组与对照组三维应变值比较 病例组左心室12/17节段的LS减低、10/17节段的RS减低、9/17节段的CS减低、11/17节段的AS减低，与对照组比较差异均有统计学意义（P＜0.05），主要集中在前壁基底段、中间段、心尖段，前间隔基底段、中间段，后间隔心尖段，侧壁中间段、心尖段，心尖部。其余节段各方向应变值较对照组增高，但差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2～5及图1～4。

表2 病例组与对照组LS值比较（%）

注：*与对照组比较，P＜0.05；“－”为无数据

表3 病例组与对照组RS值比较（%）

注：*与对照组比较，P＜0.05；“－”为无数据

表4 病例组与对照组CS值比较（%）

注：*与对照组比较，P＜0.05；“－”为无数据

表5 病例组与对照组AS值比较（%）

病例组GLS、GRS、GCS及GAS值均较对照组减低，差异有统计学意义（P＜0.05），见表6。

2.4 病例组梗死节段与非梗死节段三维应变值比较病例组心肌梗死节段LS、RS、CS、AS值均较非梗死节段减低，差异有统计学意义（P＜0.05），见表7。

2.5 各项应变参数判断心肌梗死的ROC分析 用LS、RS、CS、AS诊断心肌梗死的阈值分别为－13.31%、30.23%、－12.30%、－20.30%，敏感度分别为89.2%、79.0%、77.9%、85.3%，特异度分别为65.8%、71.0%、66.9%、92.3%。用GLS、GRS、GCS、GAS诊断心肌梗死的阈值分别为－15.52%、28.56%、－10.67%、－22.13%，敏感度分别为91.2%、74.0%、68.9%、85.3%，特异度分别为69.8%、71.0%、76.9%、93.3%。各项应变指标均可用来诊断心肌梗死，其中LS、GLS诊断心肌梗死的敏感度较高，而AS、GAS诊断心肌梗死的特异度较高。

2.6 重复性检验 随机选取10例受试者，观察者自己对研究对象重复测量2次。另一观察者重新测量1次，比较观察者间及观察者内的变异系数。LS、RS、CS、AS的不同观察者间变异分别为（8.5±4.3）%、（15.9±10.8）%、（13.3±6.3）%、（9.7±4.1）%，同一观察者变异分别为（6.6±4.1）%、（13.5±9.6）%、（11.3±5.7）%、（7.7±4.7）%；GLS、GRS、GCS、GAS的不同观察者间变异分别为（5.3±3.1）%、（9.5±6.1）%、（7.3±4.4）%、（4.7±3.5）%，同一观察者变异分别为（4.9±2.9）%、（7.8±4.9）%、（6.3±3.7）%、（4.3±3.2）%。各测量指标有较好的可重复性。

图1 左心室收缩期纵向应变图。对照组各节段心肌应变曲线规律，牛眼图颜色一致（A）；病例组缺血节段心肌应变值下降，应变曲线紊乱，牛眼图相应区域颜色发生改变（B）

图2 左心室收缩期径向应变图。对照组各节段心肌应变曲线趋势一致，牛眼图颜色均匀（A）；病例组缺血节段心肌应变值下降，应变曲线紊乱，牛眼图相应区域颜色变浅至红色（B）

图4 左心室收缩期面积应变图。对照组左心室各节段心肌应变曲线趋势一致，牛眼图颜色均匀（A）；病例组缺血节段心肌应变值下降，应变曲线波谷变浅，牛眼图相应区域颜色变浅至蓝色（B）

表6 病例组与对照组整体应变值比较（%）

表7 病例组心肌梗死节段与非梗死节段应变值比较（%）

3 讨论

心肌梗死后数小时至数月内发生心室重构，从而导致左心室整体及局部功能受损。早期准确地评价心功能，选择适当的再灌注治疗手段，对于观察疗效、提高患者的生存率和改善预后具有重要意义[5,6]。3D-STI技术克服了传统二维平面追踪时斑点移出追踪平面的“失追踪”现象，在图像采集过程中只需存储左心室全容积图像，软件自动生成心尖四腔、三腔、两腔观以及二尖瓣水平、乳头肌水平及心尖水平切面图像。3D-STI较2D-STI技术更准确、迅速地评价心脏局部及整体收缩功能[7-10]，展现出良好的应用前景。

与2D-STI技术相比，3D-STI技术引进了一个新的评价心肌应变的指标——AS。AS是通过测量心动周期中左心室心内膜表面积发生改变的百分比来评价室壁运动。本研究发现AS、GAS不但可以诊断心肌梗死，而且其特异度高于其他指标，分析原因可能为当心肌发生缺血等病理性改变时，首先表现为心内膜下心肌血流量减少。由于AS包含了LS和CS向量结果，并且AS只依赖于心内膜的变化，所以在评价心肌缺血方面较其他超声技术更敏感、准确[11-13]。郭娟等[14]的研究结果也得出类似的结论。

本研究中，病例组心肌梗死节段的LS、RS、CS及AS值无论与对照组相应节段比较，还是与组内非梗死节段比较，均有显著差异，且心肌梗死节段主要集中在前降支供血节段，与冠状动脉造影结果有良好的对应性，表明3D-STI可以准确评价心肌梗死范围。

研究同时发现，病例组不仅心肌梗死节段应变值较对照组降低，部分非梗死节段应变值也较对照组减低，分析原因可能为：①研究中所选择的前降支闭塞患者中，有部分患者同时合并多支血管病变，即回旋支和右冠状动脉也有不同程度的狭窄，从而使其供血的心肌节段中部分心肌节段应变力下降。②心肌梗死患者心肌缺血后出现顿抑心肌及冬眠心肌，可在短时间内出现心肌应变能力下降[15]。心肌梗死是一种复杂多变的心血管疾病，心肌受累的范围、程度及病变的不同阶段，对心肌功能产生的影响是不同的[12]。

本研究应用3D-STI技术测得的AAMI患者左心室LS值降低的节段数多于RS、CS及AS值减小节段数，与以往研究结果类似[16]，并且LS、ALS评价心肌梗死的敏感度较高，其机制可能为纵向纤维在心内膜下心肌中所占比例较大，而心肌梗死时，心内膜下心肌发生缺血坏死首先表现为伸长能力降低。

总之，3D-STI技术在定量评价AAMI患者室壁运动方面有着2D-STI技术不可代替的优势，但3D-STI技术也存在一定的局限性，如对图像质量要求高、成像帧频低、扇角较窄、对心室腔扩大的患者或是合并心尖部室壁瘤的患者无法采集到完整的图像等。相信随着超声技术的完善发展，3D-STI技术将会克服这些不足，提高时间与空间的一致性，为临床评价心肌运动提供更全面、准确的方法。

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（本文编辑 冯 婕）

Evaluation of Left Ventricular Systolic Function in Acute Anterior Myocardial Infarction with Three-dimensional Speckle Tracking Imaging

PurposeTo discuss the feasibility of evaluating left ventricular systolic function in patients with acute anterior myocardial infarction (AAMI) with three-dimensional speckle tracking imaging (3D-STI).Materials and MethodsThirty AAMI patients were examined with 3D-STI technique in terms of left ventricular longitudinal strain (LS), radial strain (RS), circumferential strain (CS), area strain (AS), global longitudinal strain (GLS), global riadial strain (GRS), global circumferential strain (GCS) and global area strain (GAS). The results were compared with those of 30 healthy persons and the strain values in normal segments of those AAMI patients. The threshold, sensibility and specificity of those parameters in diagnosing myocardial infarction were analyzed.ResultsCompared with healthy group, LS reduced in 12 out of 17 segments (12/17), RS reduced in 10/17, CS in 9/17 and AS in 11/17; they mainly focused in the base segment, middle and apex of anterior wall, the base segment and the middle of anterior septal, the apex of aboral septal, and the middle segment, apex of the lateral wall. The GLS, GRS, GCS and GAS were all lower than those in healthy group (differences with statistic signifcance: P＜0.05). In AAMI patient, LS, RS, CS and AS in the infarcted segments were lower compared with those in the normal segments (differences with statistic signifcance: P＜0.05). ROC curve analysis showed that the sensitivity of LS, RS, CS and AS were 89.2%, 79.0%, 77.9%, 85.3%, respectively in the diagnosis of myocardial infarction, and the specifcity were 65.8%, 71.0%, 66.9% and 92.3%, respectively. The sensitivity of the GLS, GRS, GCS and GAS were 91.2%, 74.0%, 68.9%, 85.3%, respectively in the diagnosis of myocardial infarction, and the specifcity were 69.8%, 71.0%, 76.9% and 93.3%, respectively.Conclusion3D-STI can detect the strain values of LV segments efficiently and accurately so as to discriminate normal and infracted segments, which provides a reliable measurement to evaluate the extent of the infarction of the patients with acute anterior wall myocardial infarction.

Myocardial infarction; Acute disease; Echocardiography, three-dimensional; Speckle tracking imaging; Ventricular function, left

1. 煤炭总医院超声科 北京 100028

李玉宏

辽宁省自然科学基金项目（2013022020）。

2014-05-25

10.3969/j.issn.1005-5185.2014.10.005

2014-09-20

2. 北京京煤集团总医院功检科 北京102399

3. 辽宁医学院附属第一医院超声科 辽宁锦州 121001

Department of Ultrasound, the First Affliliated Hospital of Liaoning Medical University, Jinzhou 121001, China

Address Correspondence to: LI Yuhong

E-mail: yuhong_jiahui@163.com

R542.2+2；R445.1