超声心动图二维斑点追踪技术在鉴别冠心病患者冠脉存在严重狭窄中的应用价值

周佳威，周 遊，马长胜，许 颖，苏 波

（苏州大学附属第一医院心内科心超室，江苏 苏州 215006）

冠心病即冠状动脉粥样硬化性心脏病，其发病机制主要是冠状动脉发生动脉粥样硬化病变引起血管腔狭窄或阻塞，造成心肌缺血、缺氧或坏死而导致的心脏病。随着现代生活水平的提高，冠心病已经成为全球第一位的死亡原因[1]。一直以来，冠状动脉造影（coronary arteriography, CAG）是公认的冠状动脉狭窄情况诊断的“金标准”，但由于其属于有创检查手段，经济成本较高，风险相对较大，而且往往需要住院治疗方可进行，使得很多冠心病患者或者疑似冠心病患者望而却步。随着多种诊断技术的发展，冠状动脉CT造影（CTA）、心脏磁共振（CMR）等都可用来判断冠状动脉狭窄情况，但其准确性较CAG依然有不小差距[2]。超声心动图作为评价心脏结构与功能的常规检查手段之一，近年来随着科学技术的发展，特别是随着超声二维斑点追踪技术的成熟与普及，让我们可以更加精确地分析心肌在整个心动周期中的运动情况和形变程度，使得超声心动图有望成为通过评估心肌功能从而间接判断心肌是否因冠脉严重狭窄而导致缺血从而影响心肌功能的一项无创检查手段。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性选取2020年1月—2021年8月拟行CAG检查的冠心病或疑似冠心病患者，并对其进行精准超声心动图评估，共计130 例。纳入标准：①临床拟诊冠心病并拟行CAG检查；②冠脉CTA发现存在冠脉狭窄并拟行CAG检查。排除标准：①超声心动图检查发现并明确诊断存在节段性运动异常；②既往确诊至少一支冠脉完全闭塞；③存在心肌病影像或临床证据；④心律不齐或束支传导阻滞；⑤超声心动图检查证实LVEF≤50%，即存在收缩性心力衰竭；⑥图像质量不佳；⑦无中度及以上瓣膜疾病。最终入选117 例，排除13 例。所有入组病例均记录一般资料信息，测量肱动脉血压，进行常规超声心动图检查，留存清晰图像上传至EchoPAC（Version 203）工作站脱机分析并记录结果。随后追踪所有病例的CAG结果，并依据CAG结果，将所有入组病例分为两组，即至少一支冠状动脉存在严重狭窄（直径狭窄率≥70%）的冠脉存在严重狭窄组，和三支冠状动脉直径狭窄率均＜70%的冠脉无严重狭窄组，进行各参数的比较。本研究经我院医学伦理委员会批准，所有研究对象均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器：采用GE Vivid E95超声诊断仪，配备M5s心脏探头，频率1.5～4.0 MHz，由一名专业从事超声心动图检查5 年以上医师负责图像采集，由两名专业从事超声心动图检查工作5 年以上医师负责后期EchoPAC（Version 203）工作站图像分析及数据记录。

1.2.2 图像采集：嘱所有受检患者先坐位行肱动脉血压测量，再左侧卧位行精准超声心动图检查，并接入实时同步心电图，适当调节探头角度，调节深度、宽度、增益补偿等参数。获取清晰、完整的心尖三腔、四腔及两腔心动态图像，清晰显示心肌与心腔内血液分界面（即心内膜面），频帧≥60FPS，时限≥3 个心动周期。

1.2.3 图像分析：采用EchoPAC（Version 203）软件后处理每个患者的超声心动图影像，进入2D-Strain模式利用二维斑点追踪技术分析心尖三腔、四腔及两腔心动态图像，手动调整感兴趣区心肌边界及宽度，点击Process观察心内膜面是否实时跟踪到位，观察宽度是否符合整个左室心肌层厚度，最终得到整体纵向应变（global longitudinal strain, GLS）“牛眼图”并记录下GLS值。

1.2.4 重复性检验：每个患者图像均由两位专业从事超声心动图检查5 年以上医师分析，所得结果进行差异性比对，若误差在5%以内则取均值，若误差≥5%则二者共同重新行第三次图像分析并对结果达成一致认可后予以记录。

1.3 统计学分析 应用SPSS 23.0统计软件，服从正态分布的连续变量以（±s）表示，不符合正态分布的以中位数（四分位间距）即M(Q1,Q3)表示。符合正态分布且方差齐时，两组比较行独立样本t检验，符合正态分布但方差不齐时行t'检验，不符合正态分布时，行独立样本秩和检验，以P＜0.05认为两组样本间差异具有统计学意义。绘制ROC特性曲线，计算曲线下面积（AUC），找出GLS预测冠脉存在严重狭窄的最佳截断值，记录相应敏感性、特异性、约登指数（Youden's Index）及OR值。

2 结果

最终共有117 例患者成功入组本研究，排除13例，其中1 例冠脉存在畸变，9 例图像质量不佳无法完成应变分析，3 例经两位高年资超声医师分析无法最终达成一致意见而最终排除。根据冠脉狭窄情况分为冠脉存在严重狭窄组66 例及冠脉无严重狭窄组51 例。

一般情况资料统计结果：身高、体重、BSA等参数差异具有统计学意义（P＜0.05），其余参数差异均无统计学意义（P＞0.05），结果见表1。

超声心动图统计结果：超声心动图一般参数中，除左室收缩末期内径、LVEF、平均e'组间比较差异具有统计学意义（P＜0.05）外，余参数差异均无统计学意义（P＞0.05）；二维斑点追踪技术得出GLS参数组间对比差异具有统计学意义（P＜0.001）。见表2。

ROC曲线图（如图1）分析，以CAG结果作为诊断金标准，动态分析不同GLS绝对值作为临界值诊断冠脉存在严重狭窄的敏感性及特异性。结果显示用GLS参数预测冠脉存在严重狭窄的AUC＝0.757，最佳截断值为GLS值为-21.75%，此时诊断的敏感性为0.863，特异性为0.576，约登指数为0.439，OR值为8.557。

表1 一般临床资料统计比较

表2 一般超声心动图参数及左室GLS参数比较

图1 ROC曲线AUC＝0.757，标准误0.044，P＜0.001，95%置信区间为0.671～0.844。以GLS预测冠脉存在严重狭窄的截断值为-21.75%，此时诊断的敏感性为0.863，特异性为0.576，约登指数为0.439，OR值为8.557。

图2 各种类型冠脉严重狭窄患者应变展示

3 讨论

冠状动脉粥样硬化性心脏病指冠状动脉发生粥样硬化引起管腔狭窄或闭塞，导致心肌缺血缺氧或坏死而引起的心脏病。冠心病的诊断有赖于CAG和CTA对冠状动脉是否存在狭窄进行的直接评估，前者更是一直以来作为冠脉狭窄诊断的金标准。但由于其有创性，而且需要住院治疗并存在一定的操作危险性，术后依然存在不小的并发症发生率。本研究旨在寻找术前进行有效的初步筛选的简便、无创的检查手段，以避免一些非必要的CAG检查，不仅为患者避免一次有创检查，也为临床工作者减小一定的手术压力。

传统二维超声心动图对冠心病的诊断敏感性一直很低，而且高度依赖心脏超声医生的经验判断[3]。以往超声心动图对冠心病的评价一直停留在对局部心肌运动状态的肉眼评估，之所以敏感性较低的主要原因有二：其一，超声医师单纯凭借超声心动图诊断冠心病的依据主要依赖肉眼对各节段心肌运动情况的直接评估，高度依赖超声检查医师的经验性判断，更没有明确定量标准，往往甚至可以说很大程度上依赖检查者的“感觉”；其二是由冠心病自身特点决定，冠心病患者中只有冠脉完全闭塞引起的相应冠脉供血范围心肌完全梗死或者冠脉严重狭窄引起全层心肌严重供血不足者，局部心肌运动相比其他血供相对正常心肌明显减弱才能够引起超声医师的肉眼注意从而做出诊断。这就大大降低了传统二维超声心动图对冠心病的检出率。

超声心动图二维斑点追踪技术是近年来兴起并已经逐步得到广大学者认可的一项超声心动图新技术，它是由计算机对特定感兴趣区心肌组织进行全心动周期的斑点追踪，进一步计算得出其长度变化率，即应变值，从而实现对心脏各节段心肌运动的定量评估。随着近年来这项技术的普及，相关研究[4-6]证实这项超声心动图新技术确实能较肉眼更精确、细致地识别出心肌早期的轻微运动异常，这就使得这项技术对冠心病缺血心肌的早期识别与功能评估成为可能。更有研究[7-8]表明，超声心动图斑点追踪技术有望成为冠心病患者心肌缺血范围评估的一项新型无创检查技术。

本研究证实入组的117 例临床拟诊冠心病并拟行CAG检查的患者中，有66 例事后造影证实至少一支冠脉存在严重狭窄（直径狭窄率≥70%），各冠脉狭窄情况统计见表3，另51 例患者无冠脉严重狭窄。

表3 各冠脉严重狭窄情况统计

冠心病根据其发病特点和治疗原则不同分为两大类：慢性冠脉病和急性冠脉综合征，前者包括稳定型心绞痛、缺血性心肌病和隐匿性冠心病等，而后者则包括不稳定型心绞痛，非ST段抬高型心梗和ST段抬高型心梗。而利用二维超声心动图能明确识别出的往往只有以室壁节段性运动异常为特征的ST段抬高型心梗。缺血性心肌病超声心动图往往表现为左室腔明显增大、左室壁活动普遍减弱，LVEF明显降低，因而结合病史较容易识别判断。故以上二者均不在本研究的范畴。其他种类的冠心病患者在静息状态下行普通超声心动图检查往往与正常人并无差异，只有运动负荷试验或多巴酚丁胺负荷试验下，冠脉固定狭窄达到一定程度（往往直径狭窄率＞70%）的患者行二维超声心动图检查才能发现冠脉缺血区心肌的运动异常[9-10]。故本研究旨在利用超声二维斑点追踪技术在静息状态下对未发生心肌梗死但存在严重冠脉狭窄患者的检出。

本研究对象一般临床资料中（见表1），由于冠脉存在严重狭窄组男性比例明显高于冠脉无严重狭窄组，这可能是导致两组数据中身高、体重、BSA存在组间差异的原因。常规超声心动图参数中（见表2），左室收缩末期内径、LVEF及平均e'存在组间差异，但是左室收缩末期内径及LVEF两组均在正常范围内，而平均e'虽有差异但无法单独代表组间舒张功能之间的差异，故此差异仅存在于统计学层面而无任何实际临床意义。冠脉存在严重狭窄组GLS绝对值与冠脉无严重狭窄组之间差异具有统计学意义（P＜0.001），且前者明显低于后者，这意味着GLS绝对值参数的降低可能提示冠脉存在严重狭窄，但二维超声心动图并未能检查出相应的室壁活动异常，这表明常规二维超声心动图无法敏感诊断冠心病患者冠脉存在严重狭窄，但是二维斑点追踪技术却可能实现。

继而进一步对GLS参数预测冠脉存在严重狭窄进行ROC分析，曲线如图1，结果显示AUC＝0.757，诊断价值中等，最佳截断值为GLS值为-21.75%，此时诊断的敏感性为0.863，特异性为0.576，约登指数为0.439，OR值为8.557。以GLS作为预测参数敏感性较高但特异性不理想的原因有以下几方面：第一，大部分冠心病患者伴有长期的高血压病史，相关研究[11]证实高血压患者平均GLS较正常人低；第二，入组资料中部分患者伴有糖尿病，长期患有糖尿病的患者即使没有冠脉狭窄但也可以存在冠脉微循环障碍[12]，进而同样导致心肌心内膜下缺血，这类病例GLS绝对值参数依然较正常人低；第三，部分病例可能存在其他类型的心肌病变如老年性的心脏淀粉样变性和潜在的未检出的阵发性室性心律失常，这些亦是可能导致GLS参数降低的原因。

综上所述，本研究证实采用超声心动图二维斑点追踪技术得出的GLS参数能敏感地检出普通二维超声心动图无法检出的冠脉存在严重狭窄的患者（敏感性0.863），意味着拟行CAG术的患者若术前行超声心动图检查，在二维斑点追踪技术下进行左室长轴应变评估，能一定程度提前知晓冠脉是否存在严重狭窄，并且根据各不同节段GLS绝对值的降低，完全可以提前预测犯罪血管，图2示各种严重冠脉狭窄情况下GLS结果图。尽管此项检查特异性并不理想（特异性仅有0.576），但不能代表GLS结果的不准确，它依然能表示心肌其他可能存在的病变，为临床诊断提供其他思路。总体来说，GLS指标确实能有效帮助对冠心病患者的病情判断，但依然需要结合临床考虑其它相关疾病存在的可能性。

局限性：①本研究纳入样本数量有限；②分组中男女比例差别较大，导致对比结果具有一定局限性；③超声心动图GLS参数一定程度上受超声操作医生、后期数据分析医生经验影响较大，另外也因为部分患者自身原因导致其图像质量欠佳或心律绝对不齐而可能无法准确得到其应变参数。