自动功能成像预测冠状动脉左前降支严重狭窄

陈银花，陈 勇，马 勇，袁 静，于海迪，杨 菲，吴秀秀

(苏北人民医院超声心动图室，江苏 扬州 225001)

自动功能成像预测冠状动脉左前降支严重狭窄

陈银花，陈 勇*，马 勇，袁 静，于海迪，杨 菲，吴秀秀

(苏北人民医院超声心动图室，江苏 扬州 225001)

目的探讨应用基于二维斑点追踪显像(2D-STI)技术的自动功能成像(AFI)纵向应变预测可疑冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)患者冠状动脉左前降支(LAD)严重狭窄的价值。方法将92例可疑冠心病患者根据冠状动脉造影(CAG)结果分为2组，A组(LAD狭窄<70%)49例，B组(LAD狭窄≥70%)43例。采集心尖左心室长轴、心尖四腔和心尖两腔心切面二维灰阶动态图像。采用AFI软件自动测量左心室18节段收缩期纵向应变(LS)、左心室收缩期整体纵向应变(GLS)及左前降支支配区域纵向应变(TLS)。比较2组间各常规超声参数和二维纵向应变参数差异，绘制各参数预测LAD严重狭窄的ROC曲线。结果2组常规超声参数差异均无统计学意义(P均>0.05)，B组GLS及TLS均明显低于A组(P均<0.001)，TLS和GLS预测LAD严重狭窄的曲线下面积(AUC)最大，分别为0.715和0.705，TLS和GLS预测LAD严重狭窄的截断值、敏感度、特异度分别为：-19.58%、63.3%、67.4%和-20.85%、74.4%、61.2%。结论基于2D-STI技术的AFI测量心肌纵向应变参数可用于预测可疑冠心病患者LAD严重狭窄，GLS较TLS敏感度高。

自动功能成像；冠状血管；狭窄；超声心动描记术

临床早期筛查冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)的主要方法为常规心电图及超声心动图检查，但部分严重冠心病患者静息状态下心电图及左心室射血分数正常，仅部分患者存在明显节段性室壁运动异常，而轻微室壁运动异常多难以准确识别。冠状动脉造影(coronary angiography, CAG)是诊断冠心病的金标准，当CAG显示冠状动脉直径狭窄≥70%时需行再血管化、再灌注治疗[1]。研究[2-4]表明二维斑点追踪显像(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI)技术可检测冠状动脉严重狭窄引起的静息状态下左心室纵向功能的受损。2D-STI是基于二维高频图像的超声新技术，可客观、无角度依赖性地评价心肌运动。由于心内膜下心肌纤维主要为纵向排列且对缺血损害更敏感，因此本研究采用基于2D-STI技术的自动功能成像(automated function imaging, AFI)纵向应变参数，探讨其预测冠状动脉左前降支(left anterior descending, LAD)严重狭窄的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2016年9月—2017年2月因疑诊冠心病于我院心内科住院并接受CAG检查的患者92例，其中男61例，女31例，年龄38～84岁，平均(62.4±10.3)岁。入组标准：①经详细询问病史、体格检查、心电图、常规超声心动图及实验室检查排除心脏瓣膜病、心肌病、心肌梗死、心律失常；②CAG前常规超声心动图检查未发现明显节段性室壁运动异常。根据CAG结果将患者分为2组：A组(LAD狭窄<70%)49例，其中男31例，女18例，年龄41～83岁，平均(61.1±9.7)岁；B组(LAD狭窄≥70%)43例，其中男30例，女13例，年龄38～84岁，平均(63.8±11.0)岁。

1.2 仪器与方法 采用GE Vivid E9超声诊断仪，M5s探头，频率1.7～3.3 MHz。仪器内置AFI分析软件。检查时嘱受检者取左侧卧位，同步连接心电图，常规超声检查后，分别获取心尖四腔心、两腔心、心尖左心室长轴切面连续3个心动周期二维图像，存储图像以备后续分析。

1.3 图像分析 测量常规二维超声心动图参数，获取左心室舒张末期内径(left ventricular end diastolic diameter, LVEDD)、左心室收缩末期内径(left ventricular end systolic diameter, LVESD)，双平面Simpson法获得左心室舒张末期容积(left ventricular end diastolic volume, LVEDV)、左心室收缩末期容积(left ventricular end systolic volume, LVESV)及左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)。采用AFI模式，先于心尖左心室长轴切面图像，选取二尖瓣两侧瓣环和心尖三点心内膜，软件自动生成ROI，调整ROI宽度使其包括心肌全层，软件自动追踪心肌运动，如追踪不佳可手动微调，选取主动脉瓣关闭(aortic valve closure, AVC)时间，系统自动将各室壁等分为基底段、中间段和心尖段并获得各节段峰值收缩期纵向应变(longitudinal strain, LS)和应变曲线，同法分析心尖四腔心和两腔心切面图像后自动显示左心室18节段应变牛眼图以及左心室收缩期整体纵向应变(global longitudinal strain, GLS)。根据美国超声心动图协会指南[5]计算LAD支配区域内心肌各节段[前壁基底段(basal anterior, BA)，前壁中间段(mid anterior, MA)，前壁心尖段(apical anterior, AA)，前间隔基底段(basal anteroseptum, BAS)，前间隔中间段(mid anteroseptum, MAS)，前间隔心尖段(apical anteroseptum，AAS)]收缩期LS均值，获得LAD支配区域纵向应变(territorial longitudinal strain, TLS)。

随机选取A组和B组患者各10例，由2名同年资观察者分别分析患者二维纵向应变各项测值，并进行观察者之间可重复性检验。同一观察者对同一病例进行2次分析，进行观察者内可重复性检验。

1.4 统计学分析 采用SPSS 24.0统计分析软件。符合正态分布的计量资料以±s表示，计数资料以百分数表示，2组间均数比较采用独立样本t检验，计数资料比较采用χ2检验；以CAG为金标准，绘制各参数预测LAD严重狭窄的ROC曲线，确定曲线下面积(area under the curve, AUC)及最佳截断点。可重复性比较采用Bland-Altman检验法。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

除B组收缩压高于A组(P<0.05)外，其余年龄、性别构成、心率、舒张压、心电图缺血改变阳性率差异均无统计学意义(P均>0.05，表1)。

2.1 常规超声参数与纵向应变参数比较 2组常规超声参数LVEDV、LVESV、LVEF、LVEDD、LVESD比较差异均无统计学意义(P均>0.05)，B组GLS及TLS均明显低于A组(P均<0.001，表2、图1)。进一步分析2组间LAD支配区域内各节段心肌LS差异发现，除左心室MA的LS差异无统计学意义(P>0.05)外，其余各节段LS值B组均显著低于A组相应节段(P均<0.05，图2)。

表1 2组患者临床基本资料比较

表2 2组二维常规超声参数与纵向应变参数比较(±s)

表2 2组二维常规超声参数与纵向应变参数比较(±s)

组别LVEDV(ml)LVESV(ml)LVEF(%)LVEDD(mm)LVESD(mm)TLS(%)GLS(%)A组(n=49)120．88±17．4943．39±9．2564．35±4．0750．33±3．2332．55±2．87-20．57±2．67-21．39±2．37B组(n=43)126．19±18．7846．49±8．8163．21±3．5051．30±3．4133．53±2．62-18．37±2．64-19．61±2．16t值-1．403-1．6411．428-1．408-1．709-3．968-3．746P值0．1640．1040．1570．1630．091<0．001<0．001

图1 左心室18节段纵向应变曲线及相应牛眼图 A.A组患者(左前降支无狭窄)纵向应变曲线及牛眼图，牛眼图示各节段颜色均匀一致； B.B组患者(左前降支近中段狭窄99%)纵向应变曲线及牛眼图，牛眼图示左前降支支配区域局部节段颜色浅淡

2.2 二维常规参数及应变参数预测LAD严重狭窄的ROC曲线分析 绘制各二维常规参数及应变参数预测LAD严重狭窄的ROC曲线，其中以TLS和GLS的AUC最大，分别为0.715和0.705。TLS预测LAD严重狭窄的截断值为-19.58%，敏感度为63.3%、特异度为67.4%；GLS预测LAD严重狭窄的截断值为-20.85%，敏感度为74.4%、特异度为61.2%(图3)。

2.3 可重复性检验 AFI测量的二维纵向应变观察者内及观察者间变异分别为2.12%和4.43%，可重复性好。

3 讨论

冠心病的早发现、早干预对降低其发病率和病死率尤为重要，超声心动图以无创、经济、操作简便的优势成为筛查冠心病的首选方法之一。常规超声心动图主要通过分析节段室壁运动评价有无心肌缺血进而预测冠状动脉病变，但心肌缺血或坏死引起的亚临床心肌功能不全常无法表现为肉眼可见的节段性室壁运动异常，一些轻微的室壁运动异常肉眼难以准确识别，且肉眼观察主观性强，缺乏定量指标，对医师经验依赖性较大，因此寻求敏感、客观的超声新指标评价心肌缺血并预测冠状动脉病变，对筛查冠心病高危人群具有一定的临床意义。

图2 2组LAD供血区域心肌节段LS比较 (#：与A组相应心肌节段比较，P<0.05) 图3 二维常规超声参数及应变参数预测LAD严重狭窄的ROC曲线

2D-STI是基于二维高帧频图像的超声新技术，无角度依赖性，具有较高的时间和空间分辨率，被广泛地应用于评价各种心血管疾病心肌的整体和局部应变。研究[6]表明，静息状态下2D-STI技术纵向应变参数对心肌缺血的识别优于传统的肉眼评估室壁运动。本研究入选的患者CAG前常规二维超声心动图均未发现明显节段性室壁运动异常，但采用基于2D-STI技术的AFI测量检出严重LAD狭窄支配区域内应变减低节段，提示二维纵向应变可检测心肌缺血。左心室壁由3层走行不一的纤维组成，包括心内膜下纵向走行、中层环向和心外膜下斜形走行的纤维，心肌缺血早期首先累及心内膜下心肌，导致纵向应变的减低，只有较严重的持续缺血才累及中层环形心肌，引起肉眼可见的室壁运动异常[7-8]。

本研究发现A组与B组的常规超声参数LVEDV、LVESV、LVEF、LVEDD、LVESD比较差异均无统计学意义，但AFI测量的B组二维纵向应变参数GLS、TLS值均较A组明显减低，对LAD支配区域内的心肌节段纵向应变分别比较，同样发现B组各节段LS值均低于A组相应节段，除2组MA间差异无统计学意义外，其余差异均有统计学意义。二维应变反映心肌形变大小，即心肌本身的内在特性，相比常规的以继发于心肌形变变化的腔室变化为基础的LVEF等，二维应变可检测出LVEF变化前潜在的左心室收缩功能受损，尤其以反映心内膜下心肌功能的纵向应变参数更敏感，与既往研究[8-12]结果相同。

二维常规超声参数及应变参数预测LAD严重狭窄的ROC曲线分析发现，二维应变参数GLS及TLS的曲线下面积最大，优于二维常规超声参数。冠心病可引起节段性室壁运动异常，因此对受累冠状动脉LAD支配区域的应变参数评估理论上优于总体应变参数[5]。本研究中TLS的曲线下面积大于GLS，但两者预测LAD严重狭窄的特异度相近，而敏感度GLS较高，分析原因可能为冠状动脉解剖具有很大变异性，Cerqueira等[13]提出的三大冠状动脉支配节段区域可能并不能反映患者真实的冠状动脉分布情况，并且冠状动脉的微血管网络状交通会产生一些双支冠状动脉供应的区域，而对GLS的评估则可避免上述解剖变异因素的影响。研究[9,14]表明GLS参数检测心肌收缩功能变化具有较高的敏感度，与本研究结果一致。

由2D-STI衍生的AFI技术在实际操作中仅需操作者于心尖每个切面选取心内膜3个点(二尖瓣两侧瓣环和心尖)，并设定ROI宽度，系统便可自动快速计算出左心室18节段LS和GLS，并绘出牛眼图，形象、直观地反映左心室节段及总体收缩功能的变化，分析1例患者的图像耗时5 min左右，且超声机器内置AFI软件，无需脱机分析，方便快捷，可重复性好。本研究中采用AFI可检测出肉眼识别为无明显节段性室壁运动异常的严重LAD狭窄支配区域应变减低节段，证明其检测心肌缺血具有一定的敏感度。

本研究的局限性：①基于2D-STI技术的AFI测量对二维图像质量要求较高，图像质量欠佳尤其是心内膜显示欠清晰时难以获得满意的追踪效果；②本研究未考虑冠状动脉侧支循环或吻合支情况，所得结果尚待进一步研究证实；③AFI测量要求被检者必须为窦性心律，且检查过程中心率波动不宜过大，否则无法给出应变分析曲线和相应牛眼图。

综上所述，二维纵向应变参数可较敏感地检测出肉眼识别为无明显节段性室壁运动异常患者的心肌缺血，可用于预测LAD严重狭窄，GLS预测LAD严重狭窄的敏感度更高。基于2D-STI技术的AFI测量可为冠心病的超声诊断提供客观参考依据。

[1] Levine GN, Bates ER, Blankenship JC, et al. 2011 ACCF/AHA/SCAI guideline for percutaneous coronary intervention: A report of the American college of cardiology foundation/American heart association task force on practice guidelines and the society for cardiovascular angiography and interventions. Circulation, 2011,124(23):e574-e651.

[2] 张鹏，张文华，夏稻子，等．超声二维斑点追踪技术对单纯冠状动脉左前降支狭窄患者左心室收缩功能的评价．中国心血管杂志，2013，18(2)：107-110．

[3] Biering-Sørensen T, Hoffmann S, Mogelvang R, et al. Myocardial strain analysis by 2-dimensional speckle tracking echocardiography improves diagnostics of coronary artery stenosis in stable angina pectoris. Circ Cardiovasc Imaging, 2014,7(1):58-65.

[4] Zuo H, Yan J, Zeng H, et al. Diagnostic power of longitudinal strain at rest for the detection of obstructive coronary artery disease in patients with type 2 diabetes mellitus. Ultrasound Med Biol, 2015,41(1):89-98.

[5] Lang RM, Badano LP, Mor-Avi V, et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: An update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. J Am Soc Echocardiogr, 2015,28(1):1-39.

[6] Stankovic I, Putnikovic B, Cvjetan R, et al. Visual assessment vs. strain imaging for the detection of critical stenosis of the left anterior descending coronary artery in patients without a history of myocardial infarction. Eur Heart J Cardiovasc Imaging, 2015,16(4):402-409.

[7] Chan J, Hanekom L, Wong C, et al. Differentiation of subendocardial and transmural infarction using two-dimensional strain rate imaging to assess short-axis and long-axis myocardial function. J Am Coll Cardiol, 2006,48(10):2026-2033.

[8] Xie MY, Yin JB, Lv Q, et al. Assessment of the left ventricular systolic function in multi-vessel coronary artery disease with normal wall motion by two-dimensional speckle tracking echocardiography. Eur Rev Med Pharmacol Sci, 2015,19(20):3928-3934.

[9] Montgomery DE, Puthumana JJ, Fox JM, et al. Global longitudinal strain aids the detection of non-obstructive coronary artery disease in the resting echocardiogram. Eur Heart J Cardiovasc Imaging, 2012,13(7):579-587.

[10] Dahlslett T, Karlsen S, Grenne B, et al. Early assessment of strain echocardiography can accurately exclude significant coronary artery stenosis in suspected non-ST-segment elevation acute coronary syndrome. J Am Soc Echocardiogr, 2014,27(5):512-519.

[11] 宋宏宁，陈金玲，秦真英，等．超声心动图多参数联合临床诊断冠状动脉粥样硬化性心脏病．中国医学影像技术，2014，30(6)：863-866．

[12] Kalam K,Otahal P, Marwick TH. Prognostic implications of global LV dysfunction: A systematic review and meta-analysis of global longitudinal strain and ejection fraction. Heart, 2014,100(21):1673-1680.

[13] Cerqueira MD, Weissman NJ, Dilsizian V, et al. Standardized myocardial segmentation and nomenclature for tomographic imaging of the heart. A statement for healthcare professionals from the Cardiac Imaging Committee of the Council on Clinical Cardiology of the American Heart Association. Circulation, 2002,105(4):539-542.

[14] 邓倾，周青，黄佳，等．二维斑点追踪技术评价心肌缺血患者左室心肌纵向应变．中华超声影像学杂志，2011，20(8)：648-651．

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Automatedfunctionimagingforpredictingseverestenosisofleftanteriordescendingcoronaryartery

CHENYinhua,CHENYong*,MAYong,YUANJing,YUHaidi,YANGFei,WUXiuxiu
(DepartmentofEchocardiography,People'sHosptialofSubei,Yangzhou225001,China)

ObjectiveTo explore the value of automated function imaging (AFI) based on two-dimensional speckle tracking imaging (2D-STI) technique longitudinal strain for predicting severe stenosis of left anterior descending (LAD) coronary artery in patients with suspected coronary heart disease (CHD).MethodsNinety-two patients with suspected CHD were divided into two groups according to the coronary angiography (CAG) results. There were 49 cases in group A (LAD stenosis rate <70%) and 43 cases in group B (LAD stenosis rate ≥70%). The two-dimensional gray scale dynamic images were obtained in apical four-chamber view, apical two-chamber view and long axis of left ventricle (LV) view. Eighteen segments of LV longitudinal peak systolic strain, global longitudinal strain (GLS) and territorial longitudinal strain (TLS) supplied with LAD were measured with AFI software. The conventional ultrasonic parameters and the two-dimensional longitudinal strain parameters were compared between the two groups and ROC curve analysis of these parameters was used to predict LAD severe stenosis.ResultsThere was no significant difference in the conventional ultrasonic parameters between the two groups (allP>0.05). The group B had lower GLS, TLS than group A (bothP<0.001). GLS and TLS showed the highest area under ROC curve (0.715 and 0.705) for predicting LAD severe stenosis. The cut-off value, sensitivity and specificity for predicting LAD severe stenosis were -19.58%, 63.3%, 67.4% in TLS, and -20.85%, 74.4%, 61.2% in GLS respectively.ConclusionThe longitudinal strain parameters measured with AFI based on 2D-STI technique can be used to predict LAD severe stenosis in patients with CHD, and GLS is more sensitive than TLS.

Automated function imaging； Coronary vessels; Stenosis； Echocardiography

10.13929/j.1003-3289.201703093

R543.5; R540.45

A

1003-3289(2017)10-1501-05

陈银花(1982—)，女，江苏扬州人，硕士，主治医师。研究方向：超声心动图的临床应用。E-mail： cyhcyh4215241@163.com

陈勇，苏北人民医院超声心动图室，225001。E-mail： C.y_2008@163.com

2017-03-18

2017-07-19