三维斑点追踪技术评价冠心病早期患者左室局部收缩功能

姜静，李倩倩，郑丽丽，戴红艳

冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）的发病率近年来呈逐年上升的趋势，且发病人群越来越年轻化。早期患者无明显临床症状，其心脏整体功能尚可正常，但由于局部的心肌缺血、缺氧，局部的心脏功能已经发生可逆性损害。临床上定义冠心病患者的检测标准是检查患者冠状动脉（冠脉）狭窄程度，其“金标准”为冠脉造影，但冠脉造影检查有创且价格昂贵。心电图易受诸如神经功能、血压、电解质等因素的影响，对冠脉供血无法定性、定位，存在一定的局限性。超声心动图能够无创、实时、定量地评价心肌运动形变及局部心功能，临床上已将其作为定量分析心脏功能及心脏各节段室壁运动情况的首选方法之一[1]。但各种传统的超声心动图存在诸如主观性强，角度依赖性大和心脏运动“出平面”等缺陷[2,3]，无法很好评价患者心脏情况。三维斑点追踪技术是将实时三维超声心动图及二维斑点追踪技术综合起来发展的一项新技术，它是从三维空间通过连续追踪心肌的真实运动，即心肌内回声斑点的运动轨迹，计算出心肌的运动及形变信息，能够及时、早期的发现局部心肌的功能改变[4]，能更准确的评价冠心病早期患者的心脏功能，对于冠心病早期患者的心脏功能的检测有指导性的意义。本研究旨在通过三维斑点追踪成像技术对冠心病早期患者左室各个节段的面积应变进行研究，从而评价冠心病早期患者左室的局部收缩功能。

1 资料与方法

1.1 研究对象选取2017年7月～2018年6月来青岛市市立医院住院拟诊断为冠心病患者118例，所有患者均经冠脉造影检查，根据结果，选出病例组35例（其中男性21例，女性14例），对照组30例（其中男性18例，女性12例），其余患者因不符合入选标准而排除。排除标准：①病例组：仅有单支冠脉狭窄（狭窄率≥75%）；②正常对照组：所有血管均无明显狭窄患者（狭窄率≤30%）；③其余患者：有双支以上血管狭窄者；④排除高血压、糖尿病、心律失常、心肌梗塞、心肌病、先天性心脏病、瓣膜病、安放起搏器及支架术后患者。病例组中，再分为3个小组：左前降支狭窄组15例，男性9例，女性6例；左回旋支狭窄组11例，男性6例，女性5例；右冠脉狭窄组9例，男性6例，女性3例。所有患者均经临床检查及病史确诊，将其纳入研究。病例组入选患者年龄43～69岁，平均（48.61±9.67）岁。对照组入选患者42～66岁，平均（48.57±7.08）岁。

1.2 研究方法

1.2.1 超声心动图检查应用东芝Artida 880超声诊断仪，配有PST-25SBT三维矩阵探头，频率为2.5MHz，配有3D-STE分析软件。受检者向左侧卧位，嘱其平静呼吸，同步连接心电图。应用PST-25SBT三维矩阵探头，取标准心尖四腔心切面，启动4D模式，仪器自动生成两腔心及四腔心切面，对扇角、深度及帧频给予适当调节，待心内膜边界显示清晰，微调探头，图像满意后，嘱患者屏住呼吸，启动FULL4D模式，仪器将自动生成左室两腔心切面，四腔心切面及左室基底段、中间段、心尖段短轴切面共五幅图像，待五幅图像均显示满意，无拼接伪影后存图。数据分析：在存储的图像中选择心内膜显示清晰的图像进行脱机分析。选取一个心动周期，调整好取样线后，启动3DT分析软件，在两腔心和四腔心切面上各取3个标定点，其中2个点置于二尖瓣环心内膜面，1个点置于心尖处心内膜面，软件自动勾画出左室心内膜及心外膜边界，在五平面微调节心内、外膜勾画线，使其与室壁厚度一致，启动3DT程序，软件自动计算出左心室16节段各个节段的面积应变峰值（PAS）及整体面积应变峰值（PAS-glo），以及左心室16节段各个节段面积应变达峰时间（TiAS）及整体面积应变达峰时间（TAS-glo）。

1.2.2 观察指标观察并比较两组受试者左心室16节段各个节段的面积应变峰值（PAS）及整体面积应变峰值（PAS-glo），以及左心室16节段各个节段面积应变达峰时间（TAS）及整体面积应变达峰时间（TAS-glo）。

1.3 统计学方法所有数据均采用SPSS 18.0软件进行统计分析，计量资料采用均数±标准差（±s）表示，两组间比较采用独立样本t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基线资料比较CHD组和对照组患者年龄、身高、体重、心率、左心室容积、左心室整体收缩功能等指标相比差异无统计学意义（P＞0.05）（表1）。

表1 冠心病组与对照组基线资料比较（±s）

表1 冠心病组与对照组基线资料比较（±s）

组别 对照组 冠心病组 P值年龄（岁） 48.57±7.08 48.61±9.67 0.653身高（cm） 167.89±7.71 168.68±7.56 0.587体质量（kg） 68.21±5.73 67.30±6.74 0.792心率（次/分） 78.16±9.07 78.85±7.36 0.732收缩压（mmHg） 115.32±8.33 117.64±7.21 0.359舒张压（mmHg） 78.36±3.33 81.06±2.39 0.477左心室收缩末容积（ml） 33.89±12.03 35.46±11.77 0.711左心室舒张末容积（ml） 84.43±16.92 82.26±18.94 0.456左室整体收缩功能（%） 64.21±2.78 62.83±3.45 0.367

2.2 左室各节段面积应变峰值及面积应变达峰时间比较CHD组各小组分别同对照组比较左室各节段面积应变峰值及面积应变达峰时间（图1～4）。冠心病组中各个小组与对照组相比面积应变走形曲线与形态基本一致，各个小组中狭窄冠脉对应支配的部分节段面积应变峰值显著降低，达峰时间延长，差异有统计学意义（P＜0.05），部分节段面积应变峰值有所增高，达峰时间提前，差异无统计学意义（P＞0.05）。

2.3 LAD组与对照组左室各节段PAS及TAS差异性分析与对照组相比，LAD组前间隔基底段、前间隔中间段、室间隔中间段的PAS减小；前壁基底段、前间隔基底段、前壁中间段、前间隔中间段、室间隔中间段的TAS延长，差异有统计学意义（P＜0.05），其余节段与对照组相比，无明显改变，差异无统计学意义（P＞0.05）（表2）。

图1 正常人左室各节段面积应变曲线

图2 LAD组患者左室各节段面积应变曲线

图3 LCX组患者左室各节段面积应变曲线

图4 RCA组患者左室各节段面积应变曲线

2.4 LCX组与对照组左室各节段面积应变峰值及面积应变达峰时间差异性分析与对照组相比，LCX组后壁基底段、侧壁基底段、后壁中间段的PAS减小；后壁基底段、下壁基底段、后壁中间段、侧壁中间段的TAS延长，差异有统计学意义（P＜0.05），其余节段与正常组相比，无明显改变，差异无统计学意义（P＞0.05）（表3）。

2.5 RCA组与对照组左室各节段面积应变峰值及面积应变达峰时间差异性分析与对照组相比，RCA组室间隔基底段、下壁中间段的PAS减小；室间隔基底段、下壁基底段、下壁中间段TAS延长，差异有统计学意义（P＜0.05），其余节段与正常组相比，无明显改变，差异无统计学意义（P＞0.05）（表4）。

2.6 CHD各小组患者与对照组间PAS-glo以及TAS-glo差异性分析三组病例组与对照组相比，PAS-glo以及TAS-glo差异无统计学意义（P＞0.05）（表5）。

3 讨论

冠心病病变心肌由于缺血、缺氧，局部心肌收缩和舒张功能出现障碍，随着疾病的不断演变，患者整体心功能将会出现损害。既往检查手段不能够及早发现病变心肌，而实时三维斑点追踪成像技术是在三维空间内实时追踪心肌所有声学斑点的真实运动轨迹，在三维空间直观评价所有节段的心肌运动情况，故即使在心脏整体功能尚且正常的情况下，也可以很好的检出心肌的局部功能异常。Jacobs等[5]学者应用M型超声、二维斑点、三维斑点、心脏磁共振（CMR）技术对患有不同心脏疾病的患者的心功能进行研究对比分析，结果证实三维超声斑点追踪成像技术能准确的检测心肌组织运动。尤其是对室壁运动的评估带来了重大发展。三维的室壁运动分析是分析室壁运动的一个新的发展方向，目前已有研究表明其更便捷，更能反映心肌的实际运动方式，已用于临床研究中对室壁运动异常的分析[6,7]。

表2 左前降组与对照组左室各节段面积应变峰值（%）及达峰时间（ms）比较（±s）

表2 左前降组与对照组左室各节段面积应变峰值（%）及达峰时间（ms）比较（±s）

心肌节段 面积应变峰值（%） P值 达峰时间（m s） P值左前降组 对照组 左前降组 对照组前壁基底段 -4 2.8 3±1 5.4 5 -4 8.7 6±1 5.8 9 0.3 2 1 4 9 7.6 7±8 5.8 1 3 8 8.3 8±8 8.6 4 0.0 0 1前间隔基底段 -1 8.7 7±1 7.0 9 -3 9.7 6±1 4.3 8 0.0 0 1 5 4 9.7 9±1 0 9.5 7 4 2 1.8 8±1 1 3.6 9 0.0 0 1室间隔基底段 -3 5.9 1±1 2.6 8 -3 9.0 0±1 1.1 7 0.5 5 7 4 2 9.9 8±1 1 9.3 7 4 5 0.7 5±1 1 3.1 6 0.7 1 1下壁基底段 -4 5.7 8±1 6.7 5 -4 2.9 6±1 5.8 7 0.5 3 9 4 3 0.3 9±8 9.6 8 4 2 2.2 4±9 3.0 9 0.5 8 2后壁基底段 -5 7.4 6±1 5.6 9 -5 4.4 6±1 4.9 6 0.7 0 3 4 0 2.1 6±9 4.9 8 4 1 6.3 0±9 7.4 6 0.4 8 8侧壁基底段 -5 7.9 8±1 2.1 8 -5 9.2 4±1 4.0 6 0.5 6 5 4 0 5.0 4±8 9.8 8 3 9 3.0 4±8 7. 6 5 0.6 2 1前壁中间段 -2 9.2 0±1 7.6 7 -3 2.2 0±1 6.1 7 0.4 9 3 5 2 2.9 9±8 8.3 4 3 5 1.5 1±8 4.6 7 0.0 0 1前间隔中间段 -1 7.2 4±8.4 2 -3 5.1 8±1 3.1 0 0.0 0 1 4 8 1.0 4±8 7.8 2 3 6 9.7 1±9 9.4 1 0.0 0 1室间隔中间段 -2 0.1 1±1 2.3 1 -3 7.6 2±1 1.0 9 0.0 0 1 4 4 1.9 2±6 7.2 4 3 2 7.8 4±5 9.5 6 0.0 0 1下壁中间段 -3 5.3 9±1 1.4 0 -3 6.9 4±1 3.7 2 0.6 8 7 3 2 0.1 0±6 5.7 4 3 3 3.1 1±5 9.9 3 0.6 7 9后壁中间段 -4 0.2 2±1 3.6 1 -3 8.2 8±1 5.9 2 0.3 9 9 3 4 7.2 9±8 0.5 2 3 6 1.3 0±7 9.5 3 0.4 1 8侧壁中间段 -4 1.3 5±1 5.3 2 -3 8.8 8±1 7.7 9 0.2 8 3 3 7 9.4 1±9 4.8 9 3 6 9.9 8±7 9.2 7 0.2 3 1前壁心尖段 -1 9.9 2±1 4.6 9 -2 2.6 7±1 1.5 6 0.1 5 1 3 7 6.0 7±1 3 2.2 0 3 6 9.6 5±1 2 7.7 3 0.6 7 9室间隔心尖段 -2 5.5 7±1 6.1 9 -2 8.8 1±1 5.8 3 0.2 3 5 3 9 0.5 0±1 2 7.0 2 3 7 7.6 2±1 3 2.9 1 0.3 1 2下壁心尖段 -2 7.3 1±1 1.9 7 -3 0.4 2±1 3.0 8 0.3 4 9 3 7 2.2 3±1 0 4.8 7 3 6 8.6 6±9 4.7 6 0.4 9 7侧壁心尖段 -3 2.5 1±1 3.4 0 -2 9.6 7±1 6.0 0 0.2 9 2 3 5 8.4 9±9 3.4 3 3 7 7.1 5±8 8.8 4 0.3 7 7

表3 左回旋组与对照组左室各节段面积应变峰值（%）、达峰时间（ms）比较（±s）

表3 左回旋组与对照组左室各节段面积应变峰值（%）、达峰时间（ms）比较（±s）

心肌节段 面积应变峰值（%） P值 达峰时间（m s） P值左回旋组 对照组 左回旋组 对照组前壁基底段 -4 5.6 4±1 6.5 2 -4 8.7 6±1 5.8 9 0.6 3 4 4 0 2.6 5±8 6.6 7 3 8 8.3 8±8 8.6 4 0.5 7 6前间隔基底段 -3 6.7 4±1 3.2 0 -3 9.7 6±1 4.3 8 0.7 1 5 4 1 3.5 2±1 0 8.6 6 4 2 1.8 8±1 1 3.6 9 0.7 3 3室间隔基底段 -3 8.0 3±1 0.5 1 -3 9.0 0±1 1.1 7 0.6 9 2 4 2 6.8 8±1 1 7.5 9 4 5 0.7 5±1 1 3.1 6 0.5 4 7下壁基底段 -4 5.5 8±1 7.9 1 -4 2.9 6±1 5.8 7 0.6 0 1 4 4 0.0 1±8 4.7 2 4 2 2.2 4±9 3.0 9 0.6 6 1后壁基底段 -2 7.3 7±1 1.4 2 -5 4.4 6±1 4.9 6 0.0 0 1 5 2 2.1 9±9 0.0 1 4 1 6.3 0±9 7.4 6 0.0 0 1侧壁基底段 -3 0.4 5±1 4.9 0 -5 9.2 4±1 4.0 6 0.0 0 1 4 9 9.7 5±9 2.8 8 3 9 3.0 4±8 7. 6 5 0.0 0 1前壁中间段 -3 9.2 2±1 4.6 5 -3 2.2 0±1 6.1 7 0.5 6 0 3 7 1.8 5±8 6.3 7 3 5 1.5 1±8 4.6 7 0.3 5 9前间隔中间段 -3 7.5 4±1 2.4 2 -3 5.1 8±1 3.1 0 0.4 5 7 3 8 0.0 0±8 9.9 3 3 6 9.7 1±9 9.4 1 0.6 2 2室间隔中间段 -3 0.1 6±1 2.3 1 -3 7.6 2±1 1.0 9 0.3 6 9 3 5 0.3 5±6 6.6 2 3 2 7.8 4±5 9.5 6 0.4 9 1下壁中间段 -3 5.4 9±1 2.0 6 -3 6.9 4±1 3.7 2 0.5 7 8 3 1 7.1 5±6 3.7 5 3 3 3.1 1±5 9.9 3 0.6 4 3后壁中间段 -1 9.2 6±1 3.1 7 -3 8.2 8±1 5.9 2 0.0 0 1 4 8 8.2 9±8 3.3 3 3 6 1.3 0±7 9.5 3 0.0 0 1侧壁中间段 3 5.9 4±1 5.2 7 -3 8.8 8±1 7.7 9 0.5 3 4 4 7 9.4 1±9 3.8 6 3 6 9.9 8±7 9.2 7 0.0 0 1前壁心尖段 -2 5.9 2±9.3 5 -2 2.6 7±1 1.5 6 0.4 6 2 3 6 2.0 3±1 2 7.2 5 3 6 9.6 5±1 2 7.7 3 0.4 7 6室间隔心尖段 -2 6.7 7±1 4.1 5 -2 8.8 1±1 5.8 3 0.6 7 9 3 9 2.5 6±1 2 9.7 1 3 7 7.6 2±1 3 2.9 1 0.6 3 8下壁心尖段 -2 7.3 1±1 1.9 7 -3 0.4 2±1 3.0 8 0.3 0 5 3 5 8.2 3±1 0 6.1 9 3 6 8.6 6±9 4.7 6 0.4 3 2侧壁心尖段 -3 2.5 1±1 3.4 0 -2 9.6 7±1 6.0 0 0.5 7 7 3 4 6.7 4±9 0.9 9 3 7 7.1 5±8 8.8 4 0.5 6 9

表4 右冠脉组与对照组左室各节段各节段面积应变峰值（%）、达峰时间（ms）比较（±s）

表4 右冠脉组与对照组左室各节段各节段面积应变峰值（%）、达峰时间（ms）比较（±s）

心肌节段 P值右冠脉组 对照组 右冠脉组 对照组前壁基底段 -42.88±17.45 -48.76±15.89 0.554 392.53±85.76 388.38±88.64 0.579前间隔基底段 -35.74±17.95 -39.76±14.38 0.468 393.79±117.24 421.88±113.69 0.355室间隔基底段 -20.31±9.57 -39.00±11.17 0.001 579.89±117.64 450.75±113.16 0.001下壁基底段 -46.25±16.66 -42.96±15.87 0.494 581.06±81.77 422.24±93.09 0.001后壁基底段 -58.91±12.63 -54.46±14.96 0.373 431.46±96.72 416.30±97.46 0.358侧壁基底段 -55.55±13.79 -59.24±14.06 0.611 407.04±86.08 393.04±87. 65 0.615前壁中间段 -29.41±16.91 -32.20±16.17 0.498 372.56±86.41 351.51±84.67 0.457前间隔中间段 -28.24±11.95 -35.18±13.10 0.365 380.01±86.89 369.71±99.41 0.691室间隔中间段 -29.31±14.37 -37.62±11.09 0.179 300.82±69.57 327.84±59.56 0.557下壁中间段 -18.69±10.33 -36.94±13.72 0.001 479.90±61.72 333.11±59.93 0.001后壁中间段 -40.26±13.72 -38.28±15.92 0.679 490.57±75.38 361.30±79.53 0.001侧壁中间段 -42.57±15.31 -38.88±17.79 0.481 379.44±96.04 369.98±79.27 0.321前壁心尖段 -25.02±9.68 -22.67±11.56 0.542 352.18±132.28 369.65±127.73 0.471室间隔心尖段 -25.75±16.39 -28.81±15.83 0.379 390.94±124.75 377.62±132.91 0.249下壁心尖段 -26.38±14.42 -30.42±13.08 0.428 375.63±105.11 368.66±94.76 0.436侧壁心尖段 -31.62±14.21 -29.67±16.00 0. 656 360.06±95.77 377.15±88.84 0.573

本研究证实发现狭窄冠脉所支配的部分室壁节段与正常人相比，面积应变峰值下降，达峰时间延长，差异统计学意义（P＜0.05）。与正常组相比，病例组各小组整体面积应变峰值和达峰时间无明显差别，无统计学意义（P＞0.05）。

表5 冠心病组与对照组PAS-glo及TAS-glo比较（±s）

表5 冠心病组与对照组PAS-glo及TAS-glo比较（±s）

注：PAS-glo：整体面积应变峰值；TAS-glo：及整体面积应变达峰时间

项目 PAS-glo（%） TAS-glo（ms）正常组 -45.22±12.74 -319.08±88.73左前降组（P1值） -45.37±11.20（0.452） -321.76±85.78（0.587）左回旋组（P2值） -48.03±13.27（0.372） -330.14±86.92（0.446）右冠脉组（P3值） -43.73±11.65（0.297） -326.89±84.66（0.315）

心肌的正常运动是一个主动耗氧的过程，其氧气的供应主要是来自冠脉[8-10]，当冠脉出现狭窄并达到一定程度时，其相对应支配的心肌供血减少，相应的心肌细胞会出现缺氧。冠脉大部分的分支位于心肌深层，心脏收缩时对心肌内部的血管产生压迫，这种压迫对位于心肌深层的冠脉血流影响十分明显，使心内膜下心肌血供阻力明显增大，因此当缺血、缺氧造成冠脉血流量减少时，心内膜下心肌最容易受损[11]。在缺血初期，心内膜缺血，而中膜和心外膜心肌尚可以通过代偿来维持正常的心肌运动[12]，随着疾病的进展，中膜和心外膜下心肌也逐步受到影响，失代偿使缺血心肌形变能力减弱[13]，本次研究发现，三组病例狭窄血管所支配的部分心肌室壁节段面积应变峰值明显下降，达峰时间明显延长，这种改变以基底段明显，中间段次之，心尖段无明显改变。原因可能是因为冠脉近侧段更靠近心室，承受的撞击较大，较冠脉远端更易出现粥样硬化斑块而狭窄，进而出现对应心肌形变的减弱，所以基底段的改变更加明显；也有可能是因为心肌的失代偿是由一个节段开始，逐步蔓延至病变冠脉所支配的所有区域，故而病变冠脉所支配的所有节段也不是同时出现心肌形变减弱；另外，当冠脉病变进展到一定程度（＞50%）时，狭窄远端的微小动脉开始代偿性扩张，在阻塞或次全阻塞冠脉远端形成侧枝，这也是基底段心肌缺血较心尖段严重的原因之一。

另外本研究显示狭窄冠脉所支配心肌部分室壁的面积应变达峰时间延迟的变化较面积应变峰值下降的改变更加明显，这可能是由于达峰时间的延长本身就是对心肌收缩能力减弱的一种代偿反应。应变峰值是心肌达到最大形变时的应变值，而应变达峰时间是达到最大心肌形变所需要的时间，两者组合的复合指标在冠心病的诊断中更具有意义。在本次研究中，还发现在三个病例组中，有部分节段的面积应变峰值比正常组略有增大，达峰时间略有缩短，但差异无统计学意义（P＞0.05）。这可能是因为当冠脉狭窄而出现其支配的部分节段心肌运动能力减弱时，相邻节段为了代偿功能减弱的心肌而使心脏的整体功能不受损害，增大了运动幅度进而带动受损心肌运动，所以出现了面积应变峰值的增大和达峰时间的缩短。而在这种情况下，患者的整体心功能并未出现异常，常规的超声技术无法检出，可是其局部心功能已然受损，若不及时给予干预治疗，就会出现心脏整体功能的减低。3D-STI作为超声心动图中一项新型技术，连续追踪不同帧间心肌内所有回声斑点的运动轨迹，通过软件自动计算出左室心肌16个节段的面积应变峰值和达峰时间，可以定量评估冠心病早期患者中局部心肌运动功能的改变[14]。大量研究也己经证实此项技术与心脏核磁等检查手段具有高度的一致性[15]。