三维斑点追踪牛眼图颜色改变与整体应变诊断冠脉多支病变临床应用价值的研究

龚晓萍， 李艳红， 穆玉明， 吴治胜

(新疆医科大学第一附属医院心脏超声科， 乌鲁木齐　830054)



三维斑点追踪牛眼图颜色改变与整体应变诊断冠脉多支病变临床应用价值的研究

龚晓萍， 李艳红， 穆玉明， 吴治胜

(新疆医科大学第一附属医院心脏超声科， 乌鲁木齐830054)

摘要：目的探讨三维斑点追踪(3-dimensional speckle tracking echocardiography，3D-STE )牛眼图颜色改变和整体应变诊断冠脉多支病变的超声心动图特点及其临床应用价值。方法根据冠脉造影的结果，将117例受检者分为冠脉多支组(45例)、单支组(32例)、对照组(40例)。所有受检者行常规经胸二维和三维超声心动图检查，应用3D-STE技术自动生成17节段牛眼图：长轴(LS)、周向(CS)、面积(AS)及径向(RS)应变牛眼图。计算牛眼图中颜色改变节段数，记录左室整体长轴(GLS)、周向(GCS)、面积(GAS)和径向应变(GRS)，分析其诊断冠脉多支病变临床应用价值。结果与对照组相比，多支组及单支组牛眼图颜色改变节段数4个参数增多，差异有统计学意义(P<0.05)，且多支组增多更明显；多支组整体应变4个参数低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。与单支组比较，多支组牛眼图颜色改变节段数4个参数增多，但仅周向和面积应变差异有统计学意义(P<0.05)。多支组整体应变4个参数均减低，但差异无统计学意义。ROC分析显示三维斑点追踪牛眼图面积应变诊断冠脉多支病变的灵敏度(86.7%)和特异度(87.5%)最高；整体长轴应变的灵敏度最高(68.9%)，整体面积应变的特异度最高(77.5%)。结论三维斑点追踪牛眼图颜色改变节段数与整体应变均能较好地评价冠脉多支病变，而牛眼图颜色改变节段数灵敏度和特异度更高。

关键词：斑点追踪； 三维； 牛眼图； 颜色改变； 整体应变

三维斑点追踪技术(three-dimensional speckle tracking echocardiography，3D-STE)是在实时三维超声心动图及斑点追踪技术基础上发展起来的新技术，能在三维空间内实时地追踪心肌斑点的运动，较二维斑点追踪技术更全面、真实、准确地评估心肌的实际运动[1-2]，因此应用3D-STE技术诊断冠脉狭窄是目前超声心动图研究的热点。既往有研究报道，三维斑点追踪牛眼图颜色改变和整体应变能准确地反映冠脉狭窄缺血相关心肌节段的室壁运动[3]。然而关于其临床应用价值的研究鲜少报道。本研究旨在应用三维斑点追踪牛眼图颜色改变和整体应变对比分析冠脉狭窄患者的超声心动图特点，比较2种方法诊断冠脉狭窄的临床应用价值。

1资料与方法

1.1研究对象选择2013年11月-2014年6月因疑诊冠状动脉狭窄在新疆医科大学第一附属医院心内科住院并行冠脉造影的患者120例，排除心肌病、严重心脏瓣膜病[4]、心肌梗死、先天性心脏病、心律失常及肺部疾病患者。剔除三维全容积图像质量不佳而影响诊断结果的患者3例，最终入选117例，其中女性36例，男性81例，年龄38～75岁，平均(57.6±9.8)岁。

1.2方法使用GE VividE9彩色多普勒超声诊断仪，患者左侧卧位，同步连心电图(electrocardiogram，ECG)。用M4S探头(频率：1.7～3.3 MHz)在心尖部及胸骨旁扫查并采集心尖四腔、两腔、左室长轴以及二尖瓣水平、乳头肌水平及心尖部左室短轴的二维超声图像(帧频：50～70帧/s)；将V4探头(频率：1.7～3.3 MHz)放置于心尖部，将整个左室包括在图像范围内，当心尖四腔心观或两腔心观图像理想后，患者屏气，采集4个心动周期的锥形图像后可获得左室的三维全容积图像，帧频应≥40%心率[5]。

1.3分析图像将存储的全容积动态图导入Echo PAC PC2011操作系统脱机分析。点击“4D Auto LvQ”模式，软件自动分割左心室舒张及收缩末期的三维全容积图像，手动调整分割线位置，显示标准的心尖四腔心、三腔心和两腔心切面，分别在舒张和收缩末期选取心尖心内膜和二尖瓣环中心2个点，程序将自动勾画左室心外膜面和心内膜面，若轮廓勾画不佳，可手动调整，确定追踪良好后程序自动生成17节段牛眼图[6]：长轴(LS)、周向(CS)、面积(AS)及径向(RS)应变牛眼图，手工计算牛眼图中颜色改变节段数(牛眼图中颜色均匀一致者表示室壁运动正常心肌节段，牛眼图中任意一处颜色发生改变者表示室壁运动异常心肌节段)，记录左室整体长轴(GLS)、周向(GCS)、面积(GAS)和径向应变(GRS)及左室舒张末期容积(LVEDV)、左室收缩末期容积(LVESV)、左室射血分数(LVEF)。如果有3个以上节段追踪不佳，程序将无法运算[7]。

1.4冠脉造影检查应用GE公司生产的Innova2100 IQTM数字平板X线心血管造影机，造影剂为用威视派克(碘克沙醇注射液) 或欧乃派克(碘海醇)。所有患者均采用Judkins法进行选择性冠脉造影。由2位工作经验丰富的心脏介入医师用QCA (Quantitative Coronary Analysis，计算机辅助定量法)测量造影结果：以造影导管直径作为参照，定义狭窄血管起止并描记狭窄血管轮廓，通过软件自动分析测量靶血管前后相关参考血管的直径和病变最狭窄处管腔的直径，两者相除，得到狭窄血管的直径狭窄率，2位医师计算结果的均值为最终狭窄血管的直径狭窄率[8]。

1.5分组根据冠脉造影结果，分为3组：(1)冠脉多支组 (多支组)：2支及2支以上主要冠脉(包括左前降支、左回旋支和右冠脉支)或左主干管腔直径狭窄≥50%者；(2) 冠脉单支组 (单支组)：任意1支主要冠脉管腔直径狭窄≥50%者；(3)对照组：冠脉造影结果显示无慢血流或正常者。

1.6一致性分析随机抽取20例患者，间隔2 w后，同一医师再次分析图像，用于检测观察者组内重复性。另选1位具相同经验的医师在不知前次结果的情况下，再次分析相同研究对象的图像，用于检测观察者组间的重复性。

2结果

2.1患者基本临床特征与常规超声心动图测值根据冠脉造影结果，117例受检者中，冠脉造影结果显示无慢血流或正常者40例；45例(38.5%)为冠脉多支病变，其中26例为3支病变，19例为2支病变； 32例(27.3%)为冠脉单支病变，其中22例为左前降支病变，4例为回旋支病变，6例为右冠脉病变。与对照组比较，多支组及单支组年龄较大、吸烟史和高血压发生率高，但仅多支组与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05)；与单支组比较，多支组各检测指标差异均无统计学意义，见表1。

表1　患者基本临床特征与常规超声心动图测值

注：与对照组比较，*P<0.05。

2.23D-STE牛眼图颜色改变节段数及整体应变测值的差异比较与对照组相比，多支组及单支组牛眼图颜色改变节段数4个参数增多，差异有统计学意义，且多支组增多更明显；多支组及单支组整体应变4个参数减低，但仅多支组与对照组比较差异有统计学意义。与单支组比较，多支组牛眼图颜色改变节段数4个参数增多，但仅周向和面积应变差异有统计学意义。多支组整体应变4个参数均减低，但差异均无统计学意义，见表2、图1。

A： 多支组； B： 单支组； C： 对照组

检测指标对照组(n=40)单支组(n=32)多支组(n=45)长轴应变牛眼图(LS)10.0±3.213.0±2.7*14.2±2.2*周向应变牛眼图(CS)10.0±2.411.8±2.7*13.4±2.6*△面积应变牛眼图(AS)10.0±2.512.1±2.7*14.5±1.7*△径向应变牛眼图(RS)11.1±2.513.2±2.4*14.1±2.5*整体长轴应变(GLS)12.2±3.610.7±3.210.0±3.2*整体周向应变(GCS)15.8±5.714.2±3.913.1±5.8*整体面积应变(GAS)24.1±6.921.9±6.019.8±7.1*整体径向应变(GRS)39.7±14.434.1±9.931.9±14.1*

注：与对照组比较，*P<0.05； 与单支组比较，△P<0.05。

2.3三维斑点追踪牛眼图颜色改变节段数及整体应变诊断冠脉多支病变的应用价值以冠脉造影结果为金标准，分别用AS牛眼图中颜色改变节段数及GLS、GAS整体应变绘制ROC曲线，结果显示，牛眼图面积应变有最高灵敏度(86.7%)和特异度(87.5%)；整体长轴应变有最高灵敏度(68.9%)，整体面积应变有最高特异度(77.5%)，见表3、图2。

表3牛眼图颜色改变节段数及整体应变诊断冠脉多支病变的价值

检测指标截断点/%曲线下面积灵敏度/%特异度/%长轴应变牛眼图(LS)120.8184.475.0周向应变牛眼图(CS)110.8582.272.5面积应变牛眼图(AS)120.9286.787.5径向应变牛眼图(RS)130.871.180.0整体长轴应变(GLS)110.6868.960.0整体周向应变(GCS)120.6355.672.5整体面积应变(GAS)190.6651.177.5整体径向应变(GRS)250.5544.475.0

图2　3D-STE牛眼图颜色改变节段数及整体应变ROC曲线

2.4一致性检验受检者组内和组间一致性较好。受检者组内及组间相关系数(ICC)分别为0.73和0.77(长轴应变)、0.76和0.75(周向应变)、0.78和0.80(面积应变)、0.71和0.76(径向应变)。

3讨论

有关研究显示冠脉单支病变与多支病变预后及治疗措施有明显差异，且冠脉多支病变更容易引起急性不良心脏事件或突发死亡[9-11]。因此，用一种简单的非侵入性方法筛查出冠脉多支病变，有益于临床上有针对性地进行治疗。

三维斑点追踪技术操作简单无创且可重复检查，是一种较理想的筛查工具。临床上应用三维斑点追踪技术诊断冠心病的方法众多，且各有优缺点。本研究应用三维斑点追踪牛眼图中颜色改变节段数及整体心肌应变2种方法，对比分析冠脉多支病变患者的超声心动图特点，评价其诊断冠脉多支病变的临床应用价值。结果显示，与对照组相比，多支组及单支组牛眼图颜色改变节段数4个参数增多，差异有统计学意义，且多支组增多更明显；多支组及单支组整体应变4个参数均减低，但仅多支组与对照组比较差异有统计学意义。与单支组比较，多支组牛眼图颜色改变节段数4个参数增多，但仅周向和面积应变差异有统计学意义。多支组整体应变4个参数均减低，但差异无统计学意义，说明牛眼图颜色改变节段数较整体应变能更敏感地检测出冠脉多支病变。

进一步分析显示，在有统计学意义的几个参数中，三维斑点追踪牛眼图颜色改变节段数诊断冠脉多支病变的灵敏度和特异度明显高于整体心肌应变，而以面积应变牛眼图颜色改变节段数诊断冠脉多支病变的灵敏度和特异度最高，表明牛眼图颜色改变节段数在诊断冠脉多支病变方面要优于整体应变。

既往有研究亦显示面积应变对缺血心肌的诊断非常敏感，其反映的室壁运动更为全面、真实、可靠[12-13]，且冠脉狭窄程度越重，面积应变下降越显著。因此在某种程度上可以反映冠脉狭窄的范围和程度[14-16]。本研究结果显示，牛眼图颜色改变节段数4个参数中面积应变的灵敏度和特异度最高，整体应变4个参数中，整体面积应变的灵敏度最高。

综上所述，三维斑点追踪牛眼图颜色改变节段数与整体应变均能较好地评价冠脉多支病变，而牛眼图颜色改变节段数诊断冠脉多支病变的灵敏度和特异度更高，可为早期筛查冠脉多支病变提供了新方法。本研究的样本量有限，有待于更大规模的研究来进一步评价2种方法在诊断冠脉多支病变的临床应用价值 。

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(本文编辑杨晨晨)

Comparision between thecolor-changed on bull′s-eye plot and global strain of three-dimensional speckle tracking echocardiography for diagnosis coronary artery stenosis

GONG Xiaoping， LI Yanhong， Mu Yuming， Wu Zhisheng

(DepartmentofEchocardiography,theFirstAffiliatedHospital,XinjiangMedicalUniversity,Urmuqi830011,China)

Abstract:ObjectiveTo analyze the color-changed on bull′s-eye plot and global strain of three-dimensional speckle tracking echocardiography and to assess the value in the detection n of coronary stenosis. MethodsA total of 117 consecutive patients were enrolled and divided into the following three groups according to the coronary angiography(CAG): multi-vessel coronary stenosis group (n=45)，single-vessel stenosis group (n=32) and control group (n=40). All patients underwent two-dimensional (2D) and three-dimensional echocardiography (3D) and speckle tracking echocardiography (STE). The bull′s eyes of left ventricular 17 myocardial segments were acquired by 3D STE: The longitudinal (LS), circumference (CS) and area (AS) and radial strain (RS) bull′s-eye plot. The myocardial segment number of color change in the bull′s eyes can be calculated, recording of left ventricular global longitudinal strain(GLS), circumferential strain (GCS), area strain (GAS) and radial strain (GRS)and to assess the diagnostic value in the detection of coronary stenosis. ResultsThe myocardial segments of color change in the bull′s eyes (LS, CS, AS, and RS) were significantly increased compared with the control group (P<0.05), Similar changes were also observed for global strain, but only the multi-vessel coronary stenosis groupwas statistically significant. Meanwhile, the myocardial segments of color change in the bull′s eyes were higher in patients with multi-vessel coronary stenosis than in those with single-vessel coronary stenosis, wherein CS, AS were statistically significant (P<0.05 ) and the global strain was no statistically significant. Receiver operating characteristic curve analysis demonstrated the sensitivity (86.7%) and specificity (87.5%) of AS were highest in the bull′s eyes, the sensitivity (68.9%) of GLS and specificity (77.5%) of GAS were the highest in the global strain. ConclusionsThe myocardial segment of color change in the bull′s eyes and global strain can be useful to detect multi-vessel coronary stenosis, and the sensitivity and specificity of the myocardial segments of color change in the bull′s eyes are far more higher.

Keywords:three-dimensional; speckle-tracking echocardiography; the bull′s eyes; color change; global strain

[收稿日期：2016-03-16]

doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2016.05.017

中图分类号：R445.1

文献标识码：A

文章编号：1009-5551(2016)05-0594-05

作者简介：龚晓萍(1982-)，女，硕士，主治医师，研究方向：心血管超声。通信作者：穆玉明，男，博士生导师，教授，研究方向：心血管超声，E-mail:mym1234@126.com。

基金项目：新疆维吾尔自治区自然科学基金(面上项目)(2014211C054)

·临床医学研究·