李丹,劉梅,牛海燕,段雅琦,黃曉玲,王建華
· 論著 ·
三維斑點(diǎn)追蹤成像評(píng)價(jià)冠脈不同程度狹窄心肌整體應(yīng)變參數(shù)變化
李丹1,劉梅2,牛海燕2,段雅琦2,黃曉玲2,王建華1
目的 應(yīng)用三維斑點(diǎn)追蹤成像(three-dimensional speckle tracking imaging,3D-STI)技術(shù)評(píng)價(jià)冠脈不同程度狹窄心肌整體應(yīng)變。方法 收集2013年12月至2014年5月于北京軍區(qū)總醫(yī)院心內(nèi)科住院,臨床診斷疑似為冠心病患者共計(jì)63例,根據(jù)患者冠狀動(dòng)脈造影結(jié)果,按三支冠脈不同狹窄程度分為:對(duì)照組10例(冠脈無(wú)明確狹窄)、輕度狹窄組(狹窄率≤50%)9例、中度狹窄組(50%<至少一支冠脈狹窄率≤75%)10例、重度狹窄組(至少一支冠脈狹窄率>75%)34例。應(yīng)用3D-STI獲得心肌整體應(yīng)變參數(shù),包括左心室整體縱向收縮期峰值應(yīng)變(GLS)、左心室整體徑向收縮期峰值應(yīng)變(GRS)、左心室整體圓周收縮期峰值應(yīng)變(GCS)以及左心室整體面積收縮期峰值應(yīng)變(GAS),比較不同狹窄程度心肌整體應(yīng)變參數(shù)的差異。結(jié)果 重度狹窄組各應(yīng)變參數(shù)較其他各組明顯減低,中度狹窄組GLS、GRS、GAS較對(duì)照組明顯減低,中度狹窄組GAS較輕度狹窄組明顯減低,輕度狹窄組GAS較對(duì)照組明顯減低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論 3D-STI技術(shù)可作為早期評(píng)價(jià)無(wú)室壁運(yùn)動(dòng)異常冠心病患者左心室整體收縮功能的有效檢測(cè)手段,其中GAS是敏感性及可重復(fù)性最高的參數(shù)。隨著冠狀動(dòng)脈狹窄程度增加,心肌各應(yīng)變參數(shù)受損加重,其中GAS受損最顯著。
三維斑點(diǎn)追蹤成像;超聲;冠狀動(dòng)脈狹窄;心肌應(yīng)變
冠心病一直是心血管疾病研究熱點(diǎn),發(fā)病率和死亡率逐年升高,已有臨床研究發(fā)現(xiàn)在部分心肌缺血和心肌梗死早期,當(dāng)心肌已出現(xiàn)節(jié)段性功能改變時(shí)其常規(guī)超聲心動(dòng)圖并未見(jiàn)明顯的室壁運(yùn)動(dòng)異常[1]。超聲斑點(diǎn)追蹤成像(speckle tracking imaging,STI)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),通過(guò)追蹤心動(dòng)周期中心肌組織自身的“斑點(diǎn)”活動(dòng)軌跡來(lái)獲取其運(yùn)動(dòng)信息,進(jìn)而定量評(píng)價(jià)心臟的收縮和舒張功能[2]。三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(threedimensional speckle tracking imaging,3D-STI)是基于2D-STI與實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新技術(shù),能更準(zhǔn)確地反映心肌復(fù)雜運(yùn)動(dòng),評(píng)價(jià)心肌局部及整體功能[3,4]。本研究旨在運(yùn)用3D-STI評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈不同狹窄程度冠心病患者心肌整體收縮功能,探討3D-STI技術(shù)在早期檢測(cè)冠心病患者心肌運(yùn)動(dòng)異常的價(jià)值。
1.1研究對(duì)象 選取2013年12月至2014年5月在北京軍區(qū)總醫(yī)院心內(nèi)科疑診為冠心病并接受冠脈造影的住院患者共計(jì)63人,其中男性37例,女性26例,年齡30~79歲,平均年齡62.0±9.3歲?;颊呓邮芄诿}造影前進(jìn)行常規(guī)超聲心動(dòng)圖檢查,均未發(fā)現(xiàn)節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常。根據(jù)患者冠脈造影結(jié)果,按三支冠脈不同狹窄程度分為:對(duì)照組10例(冠脈無(wú)明確狹窄)、輕度狹窄組(狹窄率≤50%)9例、中度狹窄組(50%<至少一支冠脈狹窄率≤75%)10例、重度狹窄組(至少一支冠脈狹窄率>75%)34例。排除標(biāo)準(zhǔn)包括:①合并心肌病、先天性心臟病、心臟瓣膜病、嚴(yán)重心律失常及慢性阻塞性肺疾病等病變;②透聲差,不能獲得滿(mǎn)意圖像者。
1.2儀器與方法 ①圖像采集:采用 GE Vivid E9彩色多普勒超聲診斷儀,實(shí)時(shí)三維全容積探頭,頻率1.5~4.0 Hz,隨機(jī)配備3D-STI在機(jī)分析軟件。所有受檢者取左側(cè)臥位, 同步記錄心電圖,探頭置于心尖部,于二維模式下調(diào)整扇角、深度與增益,顯示動(dòng)態(tài)范圍完整并且清晰的心尖四腔心切面圖像。然后囑患者呼氣末屏氣,轉(zhuǎn)換至3D模式,在動(dòng)態(tài)全容積掃描的基礎(chǔ)上,連續(xù)采集6個(gè)穩(wěn)定心動(dòng)周期的動(dòng)態(tài)原始圖像并存儲(chǔ),幀頻>25幀/s。②圖像分析:進(jìn)入在機(jī)分析模式,圖像自動(dòng)轉(zhuǎn)換至心尖四腔心、心尖三腔心和心尖二腔心的切面上,并顯示水平定位線。于左心室舒張末期和左室收縮末期各選取二尖瓣環(huán)中點(diǎn)和心尖處心內(nèi)膜一點(diǎn),分析軟件自動(dòng)描記出心內(nèi)膜和心外膜界線(效果不佳時(shí)可以手動(dòng)調(diào)節(jié)心內(nèi)膜界線,使之與心肌層厚度相吻合)(圖1)。測(cè)量出左室舒張末期容積(EDV)和收縮末期容積(ESV),再依次選擇“volume waveform”、“LV Mass”、“RT-3D strain ROI”選項(xiàng),計(jì)算出相應(yīng)的左室容積曲線和射血分?jǐn)?shù)(EF)、ED Mass、ES Mass。最后選擇“RT-3D strain Result”選項(xiàng),軟件自動(dòng)將左室壁分為基底段、中間段、心尖段,顯示出各應(yīng)變參數(shù)的應(yīng)變曲線及牛眼圖,依據(jù)牛眼圖同步記錄數(shù)據(jù)患者心肌整體應(yīng)變參數(shù),包括左心室整體縱向收縮期峰值應(yīng)變(GLS)、左心室整體徑向收縮期峰值應(yīng)變(GRS)、左心室整體圓周收縮期峰值應(yīng)變(GCS)以及左心室整體面積收縮期峰值應(yīng)變(GAS)。
圖1 于左心室舒張末期和左室收縮末期各選取二尖瓣環(huán)中點(diǎn)和心尖處心內(nèi)膜一點(diǎn),分析軟件自動(dòng)描記出心內(nèi)膜和心外膜界線
1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,計(jì)量資料以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,計(jì)數(shù)資料以例數(shù)及百分比表示。組間比較采用單因素方差方法,兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn),相關(guān)分析采用Pearson相關(guān)分析。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1組間3D-STI技術(shù)一般參數(shù)比較 對(duì)照組、輕度狹窄組、中度狹窄組和重度狹窄組的一般參數(shù)進(jìn)行組間比較,年齡、心率、LVEF差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05),中度狹窄組的LVEDV高于對(duì)照組、輕度狹窄組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),其余三組的LVEDV組間比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。中度狹窄組LVESV高于輕度狹窄組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P <0.05),其余三組的LVESV組間比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)(表1)。
2.2組間3D-STI技術(shù)應(yīng)變參數(shù)比較 分別將對(duì)照組、輕度狹窄組、中度狹窄組和重度狹窄組的應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行組間比較,重度狹窄組各應(yīng)變參數(shù)較其他各組減低(P<0.05),中度狹窄組GLS、GRS、GAS較對(duì)照組減低(P<0.05),中度狹窄組GAS較輕度狹窄組減低(P<0.05),輕度狹窄組GAS較對(duì)照組明顯減低(P<0.05)(表2)。由于GAS相對(duì)于GLS、GRS、GCS可靠性最高,且具有較高可重復(fù)性[5],所以,本研究選取了GAS的應(yīng)變曲線和牛眼圖(圖2),表明3D-STI技術(shù)能有效檢測(cè)出冠心病患者心肌缺血的早期改變。
冠心病患者早期心臟功能的評(píng)價(jià),對(duì)于患者的治療及預(yù)后都有十分重要的意義。如何早期無(wú)創(chuàng)的評(píng)價(jià)冠心病患者心臟功能一直是心臟超聲研究的熱點(diǎn),常規(guī)超聲心動(dòng)圖是通過(guò)目測(cè)法觀察室壁運(yùn)動(dòng)和測(cè)量LVEF評(píng)價(jià)心臟功能,目測(cè)法對(duì)醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)依賴(lài)性大且主觀性強(qiáng),而LVEF不能敏感的檢測(cè)出冠心病早期心功能的損害[6,7]。組織多普勒和2D-STI技術(shù)要優(yōu)于目測(cè)室壁運(yùn)動(dòng)和LVEF的測(cè)量[8],然而由于心臟的運(yùn)動(dòng)是三維立體的,包括縱向、徑向以及環(huán)向三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),這兩種技術(shù)都存在局限性,難以對(duì)復(fù)雜的心臟運(yùn)動(dòng)做一個(gè)全面評(píng)價(jià)。三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)是基于二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù),其通過(guò)對(duì)連續(xù)的心臟全容積圖像進(jìn)行分析,追蹤心肌聲學(xué)斑點(diǎn)在三維空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡,很好地解決了跨平面無(wú)法追蹤這一問(wèn)題,并且通過(guò)計(jì)算得出的三維下的組織速度,位移,應(yīng)變,扭轉(zhuǎn),扭矩等參數(shù)可以對(duì)心臟室壁運(yùn)動(dòng)進(jìn)行全面的評(píng)估,較其他技術(shù)更加準(zhǔn)確,具有更大的優(yōu)勢(shì)[9]。
表1 研究人群不同組別一般臨床資料分析結(jié)果(±s)
表1 研究人群不同組別一般臨床資料分析結(jié)果(±s)
注:與對(duì)照組比較,aP<0.05;與輕度狹窄組比較,bP<0.05;LVEDV:左心室舒張末期容積;LVESV:左心室收縮末期容積;LVEF:左心室射血分?jǐn)?shù)
組別年齡(歲)心率(次/分)LVEDV(ml)LVESV(ml)LVEF(%)對(duì)照組61.40±14.6762.80±7.3482.44±14.4635.63±9.9161.24±5.30輕度狹窄組66.33±7.3363.37±9.0979.18±19.5131.90±6.7860.97±5.20中度狹窄組58.00±6.9666.92±9.06106.08±38.92ab50.49±36.54b55.68±13.97重度狹窄組62.23±8.4065.28±9.8497.80±25.9942.74±16.5956.85±7.92 F值1.280.432.531.781.29 P值0.280.730.060.150.28
表2 左心室整體應(yīng)變參數(shù)數(shù)據(jù)(±s,%)
表2 左心室整體應(yīng)變參數(shù)數(shù)據(jù)(±s,%)
注:與對(duì)照組比較,aP<0.05;與輕度狹窄組比較,bP<0.05;與中度狹窄組比較,cP<0.05;GLS:左心室整體縱向收縮期峰值應(yīng)變;GRS:左心室整體徑向收縮期峰值應(yīng)變;GCS:左心室整體圓周收縮期峰值應(yīng)變;GAS:左心室整體面積收縮期峰值應(yīng)變
組別GLS(%)GRS(%)GCS(%)GAS(%)對(duì)照組-20.60±1.5742.50±1.26-21.10±1.37-33.70±2.86輕度狹窄組-19.33±1.0041.56±1.50-19.89±1.53-30.89±2.57a中度狹窄組-17.60±1.77a39.60±2.01a-19.60±3.43-22.00±1.63ab重度狹窄組-11.32±2.19abc28.41±3.07abc-12.09±1.74abc-19.44±2.46abcF值90.97134.3884.53118.13 P值<0.001<0.001<0.001<0.001
圖2 GAS應(yīng)變曲線及牛眼圖(A:對(duì)照組;B:輕度狹窄組;C:中度狹窄組;D:重度狹窄組)
冠心病的早期診斷是個(gè)難題,冠狀動(dòng)脈狹窄引起心肌缺血,心肌局部收縮舒張功能減低,常規(guī)超聲檢查的LVEF和目測(cè)法很難發(fā)現(xiàn)這種細(xì)微的改變,本研究研究也證實(shí),經(jīng)冠狀動(dòng)脈造影(CAG)證實(shí)冠脈狹窄率>50%的冠心病患者,其常規(guī)參數(shù)LVEF、LVESV較對(duì)照組并無(wú)差別,目測(cè)法均未見(jiàn)室壁運(yùn)動(dòng)異常。依據(jù)Torrent Guasp等學(xué)者提出的心肌帶理論[10,11],認(rèn)為心肌帶形成基底環(huán)和心尖環(huán),二者相互包繞構(gòu)成心壁的內(nèi)、中、外三層結(jié)構(gòu)。不同的心肌纖維走向在心動(dòng)周期中所起的作用有所不同[12],心內(nèi)外膜收縮時(shí),心肌沿長(zhǎng)軸方向運(yùn)動(dòng),中層環(huán)形肌收縮時(shí),心肌沿短軸方向運(yùn)動(dòng)。Guasp等研究發(fā)現(xiàn)[13],心內(nèi)膜下心肌纖維的收縮主要影響縱向應(yīng)變,中層的環(huán)形心肌的收縮主要影響圓周應(yīng)變和徑向應(yīng)變。本研究中重度狹窄組各應(yīng)變參數(shù)較其他組均明顯減低,表明重度狹窄組心肌缺血已影響到心肌全層功能,并且GLS、GRS、GCS、GAS均能敏感的檢測(cè)出重度狹窄組心肌的早期缺血改變,與黃紅梅[14]等研究結(jié)果一致。中度狹窄組GLS、GRS、GAS較對(duì)照組明顯減低,GAS較輕度狹窄組明顯減低,表明中度狹窄組心肌缺血后心肌改變較重度狹窄組輕,未累及心肌全層,并且其心肌功能改變檢測(cè)較重度狹窄組困難。GAS作為一個(gè)新的參數(shù)可以理解為心肌收縮時(shí)心肌面積縮小的百分率,基于心內(nèi)膜的斑點(diǎn)追蹤,綜合了縱向、環(huán)向兩方面變化,相當(dāng)于心肌長(zhǎng)軸應(yīng)變和圓周應(yīng)變的全部矢量和,因此GAS能夠較全面地反映左室整體收縮功能[15]。Wen等[16]應(yīng)用3D-STI的幾個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)正常和不同程度心力衰竭患者左心室收縮功能,GAS較GLS、GRS、GCS能更敏感地反應(yīng)程度較輕的心功能衰竭患者心功能的改變,可作為評(píng)價(jià)心功能衰竭患者早期左室收縮功能的指標(biāo)。本研究中,GAS敏感的檢測(cè)出了各不同狹窄程度心肌缺血早期改變,較GLS、GRS、GCS更加敏感,可作為評(píng)價(jià)冠心病患者早期心功能改變的首選指標(biāo)。
3D-STI雖然能更好的反映心臟在三維空間上的運(yùn)動(dòng),但是由于現(xiàn)階段技術(shù)發(fā)展的局限,這項(xiàng)技術(shù)仍有一定的不足之處:①該技術(shù)是在拼接的全容積圖像上進(jìn)行追蹤,當(dāng)有心率不齊時(shí),會(huì)出現(xiàn)拼接錯(cuò)位而影響分析結(jié)果,新近出現(xiàn)單心動(dòng)周期全容積成像技術(shù)可克服上述缺點(diǎn)②現(xiàn)階段三維斑點(diǎn)追蹤幀頻相對(duì)較小,而在數(shù)據(jù)分析時(shí)幀頻越高,圖像質(zhì)量越好,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性越高[17]。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,實(shí)時(shí)三維全容積成像技術(shù)時(shí)間、空間分辨率的提高,3D-STI將成為臨床無(wú)創(chuàng)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)心臟功能的可靠方法,其中面積應(yīng)變(GAS)較其他參數(shù)具有更好的敏感性和可重復(fù)性。
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Three-dimensional speckle tracking imaging for reviewing myocardial strain parameter changes in patients with different severity coronary artery stenosis
LI Dan*, LIU Mei, NIU Hai-yan, DUAN Ya-qi,HUANG Xiao-ling, WANG Jian-hua.*Chinese PLA Medical School, Beijing 100853, China.
WANG Jian-hua, E-mail: jhwang20056@sina.com
Objective To review the global myocardial strain by applying three-dimensional speckle tracking imaging (3D-STI) in patients with different severity coronary artery stenosis. Methods The patients with suspected coronary heart disease (CHD, n=63) were chosen from Dec. 2013 to May. 2014. According to the outcomes of coronary angiography (CAG), the patients were divided into control group (without coronary artery stenosis, n=10),mild stenosis group (mild group, stenosis rate ≤50%, n=9), moderate stenosis group (moderate group, 50%<at least 1-vessel stenosis≤75%, n=10) and severe stenosis group (severe group, at least 1-vessel stenosis>75%, n=34). The global myocardial strain parameters were obtained by applying 3D-STI, including global long axis strain (GLS), global radial strain (GRS), global circumferential strain (GCS) and global area strain (GAS) of left ventricular systolic peak. The difference in global myocardial strain parameters of different severity coronary artery stenosis was compared. Results All myocardial strain parameters decreased significantly in severe group compared with other groups. GLS, GRS and GAS decreased significantly in moderate group compared with control group, and GAS decreased significantly in moderate group compared with mild group. GAS decreased significantly in mild group compared with control group (P<0.05). Conclusion 3D-STI can be taken as an effective detective method for reviewing global left ventricular systolic function in CHD patients without ventricular wall motion. GAS is a parameter with the highest sensitivity and repeatability. As the increase of coronary artery stenosis severity, the damage of myocardial strain will become heavier and GAS damage is the most significant.
Three-dimensional speckle tracking imaging; Ultrasound; Coronary artery stenosis; Myocardial strain
R541.4
A
1674-4055(2016)04-0421-04
首都臨床特色研究基金資助課題(Z121107001012143)
1100853 北京,解放軍醫(yī)學(xué)院;2100700 北京,北京軍區(qū)總醫(yī)院超聲科
王建華,E-mail:jhwang20056@sina.com
10.3969/j.issn.1674-4055.2016.04.11