三维斑点追踪成像技术评价冠状动脉狭窄的价值
2020-07-04陈晓菲姜志荣杨攀玉孙品何香芹褚现明
陈晓菲 姜志荣 杨攀玉 孙品 何香芹 褚现明
[摘要]目的 探讨三维斑点追踪成像技术在评价冠状动脉狭窄中的价值。方法 选取因胸闷、胸痛就诊于我院的疑诊冠心病并拟行冠状动脉造影（CAG）术病人93例，根据CAG结果分为冠状动脉无狭窄组（n=23）、轻度狭窄组（n=22，0<狭窄率≤50%）、中度狭窄组（n=25，50%<狭窄率≤75%）及重度狭窄组（n=23，狭窄率>75%）。应用三维斑点追踪成像技术获取左心室整体纵向、圆周、径向、三维应变（GLS、GCS、CRS、G3DS）与节段应变，计算最高與最低节段纵向、圆周、径向、三维应变差（LSD、CSD、RSD、3DSD）以及各节段应变差与整体应变的比值（LSR、CSR、RSR、3DSR）。比较各组间应变参数的差异，绘制受试者工作特征（ROC）曲线，对各指标检测冠状动脉狭窄程度的敏感性进行分析。结果 随着冠状动脉狭窄程度加重，4组病人的三维应变参数GLS、GCS、CRS、G3DS呈减小趋势，LSD、CSD、RSD、3DSD及LSR、CSR、RSR、3DSR呈增大趋势，差异均有统计学意义（F=3.61～17.07，P<0.05）。ROC曲线分析显示，各三维应变参数中以LSR检测中度、重度冠状动脉狭窄的曲线下面积最大，分别为0.798、0.832，敏感性最高。结论 三维斑点追踪成像的各个参数能较为敏感地检测冠状动脉不同程度狭窄，其中以LSR敏感性最高。
[关键词] 冠状动脉狭窄;超声心动描记术，三维;斑点追踪成像;诊断
[中图分类号] R445.1;R543.3[文献标志码] A[文章编号] 2096-5532（2020）04-0459-05
doi：10.11712/jms.2096-5532.2020.56.057
[网络出版] http：//kns.cnki.net/kcms/detail/37.1517.R.20200407.0943.007.html;2020-04-08 09：37
VALUE OF THREE-DIMENSIONAL SPECKLE TRACKING IMAGING IN EVALUATING CORONARY ARTERY STENOSIS
CHEN Xiaofei， JIANG Zhirong， YANG Panyu， SUN Pin， HE Xiangqin， CHU Xianming
（Department of Cardiac Ultrasound， The Affiliated Hospital of Qingdao University， Qingdao 266003， China）
[ABSTRACT]Objective To investigate the value of three-dimensional speckle tracking imaging （3D-STI） in evaluating co-ronary artery stenosis. Methods A total of 93 patients who attended our hospital due to chest distress and chest pain， were suspected of coronary heart disease， and planned to undergo coronary angiography （CAG） were enrolled. According to the results of CAG， these patients were divided into non-stenosis group with 23 patients， mild stenosis group with 22 patients （0
[KEY WORDS] coronary stenosis; echocardiography， three-dimensional; speckle tracking imaging; diagnosis
冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）一直是心血管领域研究的热点[1-2]，有效检测冠状动脉狭窄程度在临床诊疗工作中十分关键。冠状动脉造影术（CAG）虽为评价冠状动脉狭窄的“金标准”，但其引发心律失常、心肌梗死等并发症的潜在风险却不容忽视[3]，因此寻找无创方式评价冠状动脉狭窄显得更为重要。近年来出现的三维斑点追踪成像（3D-STI）技术突破了传统超声的技术限制，可以定量分析心肌运动，为早期检测心肌缺血、评价冠状动脉病变提供了可能[4-5]。
本研究旨在应用3D-STI技术分析冠状动脉不同狭窄程度病人的左心室心肌应变，探讨3D-STI技术在评价冠状动脉狭窄中的价值，以协助临床及时合理地干预治疗。
1 资料与方法
1.1 一般资料
收集2017年12月—2018年10月因胸闷、胸痛就诊于我院心内科的疑诊冠心病并拟行CAG病人93例，其中男性52例，女性41例，年龄（59.70±8.03）岁。根据CAG结果将病人分为冠状动脉无狭窄组（n=23）、轻度狭窄组（n=22，0<狭窄率≤50%）、中度狭窄组（n=25，50%<狭窄率≤75%）及重度狭窄组（n=23，狭窄率>75%）。均排除既往有经皮冠状动脉介入术（PCI）治疗、陈旧性心肌梗死、先天性心脏病、心脏瓣膜病、严重心力衰竭、严重心律失常、心肌病等病史以及图像质量差的病人。所有病人术前常规超声心动图检查均未发现明显室壁节段性運动异常，且均对本研究知情同意。
1.2 研究方法
1.2.1 图像采集 检测采用Philips EPIQ 7C彩色多普勒超声诊断仪;二维探头S5-1，频率为1.0～5.0 MHz;三维探头X5-1，频率1.3～4.2 MHz;配Tomtec三维图像分析软件。由同一名检查者对所有病人于术前48 h内进行图像采集。嘱病人左侧卧位、平静呼吸，使用S5-1探头采集常规二维图像，测得左心室舒张末期内径（LVEDd）、左心室收缩末期内径（LVEDs）、左心室舒张末期容积（EDV），并应用Simpson法测量左心室射血分数（LVEF）。切换三维探头X5-1，同步连接心电图，将探头置于心尖部，获得标准清晰的心尖四腔心切面后，启用全容积成像，并获取连续4个心动周期的三维图像。
1.2.2 图像分析 术前由同一名操作人员应用Tomtec分析软件对采集的三维图像进行脱机分析。软件自动将三维全容积图像切割为心尖四腔观、心尖三腔观及心尖两腔观，调整取样线位置以获得理想切面，确定二尖瓣环中点及心尖部的位置，调整勾画线使其与心内膜边界贴合。分析图像获取、计算相应参数：①左心室整体纵向应变（GLS）、整体圆周应变（GCS）、整体径向应变（GRS）、整体三维应变（G3DS）;②节段纵向应变差（LSD，各节段中最高节段纵向应变和最低节段纵向应变的差值）、节段圆周应变差（CSD，最高节段圆周应变和最低节段圆周应变的差值）、节段径向应变差（RSD，最高节段径向应变和最低节段径向应变的差值）、节段三维应变差（3DSD，最高节段三维应变和最低节段三维应变的差值）;③为消除整体应变对节段应变差的影响，根据公式LSR=LSD/GLS、CSR=CSD/GCS、RSR=RSD/GRS、3DSR=3DSD/G3DS计算各参数比值LSR、CSR、RSR、3DSR（图1）。
1.3 统计学分析
应用Graph Pad Prism 7软件绘图，应用SPSS 22.0软件进行统计分析。计数资料以频数和（或）百分比表示，多组间比较采用χ2检验;计量资料以[AKx-D]±s表示，多组间比较采用单因素方差分析，进一步两两比较采用LSD-t检验;绘制受试者工作特征（ROC）曲线，对各指标诊断冠状动脉狭窄程度的敏感性进行分析。P<0.05表示差异有显著性。
2 结果
2.1 各组一般资料及常规超声参数比较
本文4组病人一般临床资料、常规超声参数比较差异均无显著性（P>0.05）。见表1。
2.2 各组3D-STI参数比较
随着冠状动脉狭窄程度的加重，病人的GLS、GCS、GRS、G3DS呈减小的趋势，LSD、CSD、RSD、3DSD及LSR、CSR、RSR、3DSR均呈增大的趋势，4组间差异具有统计学意义（F=3.61～17.07，P<0.05）。进一步两两比较显示：轻度狭窄组各参数与无狭窄组比较差异均无显著性（P>0.05）;中度狭窄组GLS、G3DS以及重度狭窄组GLS、GCS、GRS、G3DS较无狭窄组减小，中度狭窄组LSD、3DSD、LSR、RSR、3DSR及重度狭窄组LSD、CSD、RSD、3DSD、LSR、CSR、RSR、3DSR较无狭窄组增大，差异具有统计学意义（t=2.462～6.740，P<0.05）;中度狭窄组GLS、G3DS及重度狭窄组GLS、GCS、GRS、G3DS较轻度狭窄组减小，中度狭窄组3DSD、LSR、3DSR及重度狭窄组LSD、RSD、3DSD、LSR、CSR、RSR、3DSR较轻度狭窄组增大，差异具有统计学意义（t=2.153～5.194，P<0.05）;与中度狭窄组相比，重度狭窄组GLS、GCS、GRS、G3DS减小，而LSR、CSR、3DSR增大，差异均具有统计学意义（t=2.009～3.183，P<0.05）。见表2～4。
2.3 各指标对中、重度冠状动脉狭窄的诊断价值
ROC曲线分析显示，3D-STI各参数可以用于中、重度冠状动脉狭窄的诊断。各参数诊断冠状动脉中度狭窄的曲线下面积（AUC）为0.625～0.798，其中LSR的AUC最大，以最大约登指数确定截断值，当其截断值为0.90时，LSR诊断冠状动脉中度狭窄的灵敏度为79.2%、特异度为71.1%。各参数诊断冠状动脉重度狭窄的AUC为0.669～0.835，其中以LSR的AUC最大，以最大约登指数确定截断值，当其截断值为1.11时，LSR诊断冠状动脉重度狭窄的灵敏度为82.6%、特异度为68.6%;GLS诊断的灵敏度略低而特异度高，截断值为-16.60%时其诊断冠状动脉重度狭窄的特异度为81.4%。见图2、表5。
3 讨论
最新调查显示，我国冠心病患病率仍处于逐年上升趋势，及时诊断并合理干预是预防心血管不良事件发生的基础[6-8]。不同程度冠状动脉狭窄在治疗方式的选择上有所差异，通常情况下，冠状动脉狭窄程度不重时，药物治疗即可获得良好效果，而狭窄程度>75%时则可考虑侵入性治疗方式，因此有效检测冠状动脉狭窄程度十分重要。传统超声心动图对无明显室壁运动异常的冠心病提供信息的价值有限，3D-STI技术是近年来出现的一项新技术，它通过追踪感兴趣区内心肌斑点的运动轨迹，获取心肌斑点在纵向、径向、圆周方向及三维空间内的运动信息，可定量评价心肌局部和整体的运动功能[9]，现已广泛用于学术研究及临床实际工作中[10-12]。已有研究证明，3D-STI技术可在一定程度上评估冠状动脉狭窄[13-14]，且节段应变能较为准确地反映不同狭窄部位的心肌缺血情况[15]。本研究拟应用3D-STI技术，引入衍生参数节段应变差及其与整体应变的比值作为新参数[16]，评价不同程度的冠状动脉狭窄，为临床诊疗工作提供帮助。
本文研究结果显示，冠状动脉轻度狭窄时，各三维应变参数较无狭窄组无显著变化，提示此时心肌缺血尚不明显，心肌运动尚未受到影响。当冠状动脉狭窄程度>50%时，尽管常规超声未见明显异常，但心肌纵向、三维应变参数已出现减小，衍生参数增大，而此时圆周、径向应变及其衍生参数尚未发生明显改变。分析原因可能与心肌纤维走行方式有关，心肌纤维在心内膜、中层心肌及心外膜分别以纵形、环形、斜形走向为主[17]，心内膜为冠状动脉供血的末端，当冠状动脉狭窄程度不重時，缺血主要发生于心内膜[18]，故而缺血节段的纵向应变减低更为明显[19-20]，表现为GLS减小，LSD及其与GLS的比值LSR增大;而三维应变为心肌运动在三维方向上的综合[21]，改变也较为显著;心肌中层与心外膜受缺血影响较小，故圆周与径向应变无明显变化。ROC曲线显示，3D-STI各参数可以较为敏感地诊断冠状动脉中度狭窄，其中以LSR的诊断效能最佳。分析原因，可能由于LSR作为节段应变衍生参数，相较于包含非缺血节段的整体应变，能更为准确地反映心肌缺血情况，且LSR消除了个体基础应变对LSD的影响，故而敏感性较高。这也与TSAI等[16]的研究结果相符。当冠状动脉狭窄程度进一步加重至狭窄率>75%时，各整体应变参数均出现不同程度的减小，衍生参数不同程度增大，提示此时心肌缺血进一步加重，逐渐累及心肌全层[22]，故圆周及径向应变也发生较明显的改变。ROC曲线显示，各三维指标检测冠状动脉重度狭窄的AUC大于检测中度狭窄的AUC，提示各参数诊断冠状动脉重度狭窄的意义更大。其中以LSR的AUC最大，诊断冠状动脉重度狭窄的敏感性较好，提示LSR可作为较敏感的指标用以检测冠状动脉不同程度狭窄。
本研究的局限：①LSR诊断冠状动脉狭窄的灵敏度虽较高，但特异度欠佳，且LSR对于冠状动脉多支严重病变的诊断准确性不高，需结合其他三维应变参数综合诊断加以克服;②由于三维图像帧频较低[23-24]，3D-STI技术对图像质量要求较高，对于因肥胖等导致图像质量欠佳的病人，分析结果会受到影响;③3D-STI技术需手动调节描记心内膜，对操作者的经验有所要求，且具有一定的主观性，对于结果会有一定的影响。
总之，3D-STI技术对于不同程度冠状动脉狭窄的检测具有较高价值，各指标中以LSR最为敏感，可以为临床冠心病的诊疗工作提供一定帮助，拥有较为广阔的发展前景。
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（本文编辑 马伟平）
[收稿日期]2019-08-07; [修订日期]2020-02-27
[基金项目]山东省高等学校科技计划项目（J18KA285）
[第一作者]陈晓菲（1994-），女，硕士研究生。
[通信作者]姜志荣（1960-），女，主任医师，博士生导师。E-mail：jiangzhirong2@163.com。
