三維斑點追蹤超聲心動圖評價冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的應(yīng)用進展

魯愛慧 林仙方

·綜述·

三維斑點追蹤超聲心動圖評價冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的應(yīng)用進展

魯愛慧 林仙方

三維斑點追蹤超聲心動圖是近年發(fā)展的新技術(shù)，通過追蹤三維空間內(nèi)心肌斑點的運動軌跡，分析心肌的形變，從而評估心肌的局部和整體功能。本文就該技術(shù)在冠狀動脈粥樣硬化性心臟病診斷中的應(yīng)用進展綜述如下。

超聲心動描記術(shù)；斑點追蹤成像，三維；冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。粦?yīng)變

冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ㄒ韵潞喎Q冠心?。┰谛难芟到y(tǒng)疾病中的發(fā)病率一直居高不下，嚴(yán)重威脅著人們的生命和健康狀況。因此，尋找一種能早期診斷冠心病的方法具有重要意義。冠狀動脈造影是目前診斷冠心病的金標(biāo)準(zhǔn)，但由于其為有創(chuàng)操作，對操作人員的技術(shù)和設(shè)備的要求較高，且檢查的費用昂貴，不能被部分患者及其家屬接受。超聲檢查無創(chuàng)、經(jīng)濟、操作簡便，且可重復(fù)性較強，因此如何提高超聲檢查技術(shù)對冠心病早期篩查及嚴(yán)重程度的預(yù)測能力，對患者有著重要意義。

常規(guī)超聲心動圖檢查未發(fā)生心肌梗死但己有冠狀動脈狹窄的患者，其結(jié)構(gòu)和功能可顯示完全正常，因此對早期冠心病的診斷和室壁運動的評估尚存在一定的盲區(qū)［1］。三維斑點追蹤超聲心動圖（three－dimensional speckle tracking echocardiography，3D－STE）是新近用來衡量心肌形變的方法，是在斑點追蹤成像技術(shù)和實時三維超聲心動圖的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，通過追蹤三維空間內(nèi)心肌運動軌跡，評估心肌的局部和整體運動，從而更定量、準(zhǔn)確及全面地評估患者的心肌運動功能，在一定程度上提高了超聲心動圖對冠心病的診斷價值，具有較大的應(yīng)用前景［2］。3D－STE所測量左室應(yīng)變的臨床診斷價值已經(jīng)聲納測微法［3］、心臟MRI［4］所驗證。除了測量縱向應(yīng)變（LS）、徑向應(yīng)變（RS）及圓周應(yīng)變（CS）外，還可以綜合測量扭轉(zhuǎn)、扭矩等參數(shù)。3D－STE具有兩個獨特的參數(shù)，分別為三維應(yīng)變和面積應(yīng)變（AS），AS是心內(nèi)膜感興趣區(qū)的一種新的測量參數(shù)，代表心內(nèi)膜表面積的變化率，是CS和LS的結(jié)合，能更全面、真實地反映室壁運動。左室的整體應(yīng)變包括左室壁整體縱向應(yīng)變（GLS）、整體徑向應(yīng)變（CS）、整體圓周應(yīng)變（GCS）及整體面積應(yīng)變（GAS）。

一、3D－STE對左室整體功能的評價

早期冠心病患者未出現(xiàn)明顯節(jié)段性室壁運動異常時，其局部心功能已發(fā)生改變，心肌收縮功能下降。在臨床應(yīng)用中，左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）是評估左室功能最常用的超聲心動圖參數(shù)。然而，測量LVEF具有很多局限性，如：幾何假設(shè)、圖像質(zhì)量、主觀因素、亞臨床心肌功能障礙及可重復(fù)性較差等。二維斑點追蹤超聲心動圖（2D－STE）所測GLS已經(jīng)心臟MRI和三維超聲心動圖驗證，是一種有效的量化左室功能的方法［5］。3D－STE評估LVEF和左室體積能克服二維圖像上的幾何假設(shè)，全容積數(shù)據(jù)采集能整體評估左室在所有17個心肌節(jié)段上縱向、圓周及徑向的功能。Luis等［6］研究結(jié)果表明三維整體應(yīng)變與LVEF具有很強的相關(guān)性，可作為量化左室功能的替代參數(shù)。其中，GCS與LVEF的相關(guān)性最高（r＝0．89），其次是GRS和GAS，GLS與LVEF的相關(guān)性最弱（r＝0．74）。由此可見，GCS可作為今后研究中評估預(yù)后影響的新參數(shù)。Cho等［7］研究發(fā)現(xiàn)，2D－GCS是可作為預(yù)測心臟不良事件一個獨立的預(yù)后指標(biāo)，較2D－GLS和LVEF更具準(zhǔn)確性。

GAS是一種新的參數(shù)，與GLS、GRS、GCS比較，其與三維超聲心動圖所測的LVEF相關(guān)性更好［8］，且GAS觀察者內(nèi)和觀察者間的變異系數(shù)均很低（分別為～6%、～10%）［9］。Reant等［8］研究表明，GLS與LVEF的相關(guān)性最弱（r＝0．84），除GLS外其他參數(shù)均與LVEF呈正相關(guān)（3D－GCS，r＝0．91；3D－GRS，r＝0．91；3D－GAS，r＝0．92）。Luis等［6］報道GCS相關(guān)性最高，可能是由于GLS的相關(guān)性較差對GAS的結(jié)果造成了影響。

二、3D－STE對左室局部功能的評價

美國心臟學(xué)會建議幾種心臟影像學(xué)檢查方法統(tǒng)一采用17段心肌分段方法，將左室劃分為17個節(jié)段，包括基底段6個節(jié)段，分別為前壁基底段、前間隔基底段、后間隔基底段、下壁基底段、后側(cè)壁基底段及前側(cè)壁基底段，中間段6個節(jié)段，分別為前壁中間段、前間隔中間段、后間隔中間段、下壁中間段、后側(cè)壁中間段及前側(cè)壁中間段，心尖段5個節(jié)段，分別為前壁心尖段、間隔心尖段、下壁心尖段、側(cè)壁心尖段及心尖部［10］。常規(guī)超聲心動圖通過分別觀察室壁各個節(jié)段的運動，以判斷相應(yīng)室壁節(jié)段是否存在運動異常，并對狹窄血管做出初步判斷。正常心肌節(jié)段的運動是由局部纖維縮短和鄰近心肌牽拉共同產(chǎn)生的，當(dāng)心肌缺血或梗死造成運動障礙時，由于鄰近心肌的牽拉，其運動可能接近于正常心肌節(jié)段，目測法無法區(qū)分心肌是主動收縮還是被動牽拉［11］，同時，目測法受檢查者主觀經(jīng)驗的影響，有可能出現(xiàn)誤判或漏判。

臨床最常見的評估方法是判斷局部室壁運動是否異常，但此絕非易事，與目測和2D－STE比較，3D－STE能更準(zhǔn)確地檢測室壁運動異常。Kleijn等［12］報道，AS和目測法在評估運動功能減退存在55%的不一致，而對于正常和運動障礙節(jié)段則具有較高的一致性，分別為94%、91%。對運動功能減退評估的一致性較低，可歸因于主觀因素，因為兩個觀察者之間目測的一致性較低（57%）。因此，與目測相比，AS對局部室壁運動異常的評估更精確。李婭姣等［13］研究表明，與對照組比較，嚴(yán)重冠狀動脈狹窄（狹窄率≥70%）的患者，LVEF降低，室壁運動積分指數(shù)升高，整體應(yīng)變下降。受試者工作特征（ROC）曲線分析表明，節(jié)段性室壁運動積分檢測局限性心肌缺血及梗死的敏感性較差。3D－STE所測的節(jié)段性應(yīng)變參數(shù)可以準(zhǔn)確地評估局限性室壁運動異常，當(dāng)節(jié)段性AS＞－25%時檢測心肌缺血和梗死區(qū)域的特異性和敏感性最高。陳瑩等［14］發(fā)現(xiàn)不同狹窄程度心肌節(jié)段AS隨冠狀動脈狹窄程度的加重呈減低趨勢，表明節(jié)段AS能很好地反映冠狀動脈狹窄情況，3D－STE能夠定量地評價冠心病患者早期局部心功能改變。

三、3D－STE對心肌缺血的評價

許多嚴(yán)重的冠心病患者只有在并發(fā)左心功能不全時才被發(fā)現(xiàn)，但是，在冠心病相對早期階段，LVEF通常是正常的，特別是在靜息狀態(tài)時。因此，建立一個更敏感指標(biāo)用以發(fā)現(xiàn)早期左心功能不全具有重要的意義。左室心內(nèi)膜區(qū)域最易受缺血的影響，因此，冠心病患者在靜息狀態(tài)下左室的縱向力學(xué)可能會減弱?？v向收縮功能嚴(yán)重受損可能與心肌纖維排列和灌注特征有關(guān)。供應(yīng)左室心內(nèi)膜下心肌的血管為主干型分支，垂直注入心?。?5］，大多數(shù)冠狀動脈的分支都位于心肌深處，當(dāng)心臟收縮時對血管產(chǎn)生壓迫，對冠狀動脈的血流量造成明顯的影響，導(dǎo)致心內(nèi)膜下心肌供血阻力顯著增加。左室的縱向運動是由心內(nèi)膜下縱向心肌纖維收縮產(chǎn)生的，因此，當(dāng)冠狀動脈血流量減少時，心內(nèi)膜心肌最易受到影響。Norum等［16］總結(jié)指出，冠心病患者平均GLS為－17．2%，非冠心病者平均GLS為－19．2%，ROC曲線分析顯示，當(dāng)GLS的截斷值為－17．4%～－19．7%時，診斷冠心病的敏感性為51%～81%，特異性為58%～81%。張小杉等［17］研究發(fā)現(xiàn)，冠心病組GLS、GAS較對照組均明顯減低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0．05），ROC曲線分析示GLS診斷冠心病的敏感性為85%，特異性為64%，GLS的敏感性最高，與心肌缺血發(fā)生發(fā)展機制相符。張智才等［18］研究表明，與GLS、GCS、GRS比較，GAS診斷心肌缺血的敏感性和特異性最高，分別為78．9%、74．1%，因為AS同時包含了LS和CS兩個參數(shù)，能更客觀、準(zhǔn)確地評價心肌的形變，檢測心肌缺血。

四、3D－STE對心肌梗死的評價

研究［19］表明，3D－STE所測GAS、GLS、GRS、GCS及LVEF均與SPECT檢測的心肌梗死范圍（MIS）相關(guān)，其中3D－GLS與MIS相關(guān)性最好。Wang等［20］研究進一步證實了GLS與MIS的相關(guān)性最好，ROC曲線分析表明，當(dāng)MIS＞12%時，3D－GLS預(yù)測心肌梗死的曲線下面積最大，其最佳診斷臨界值為－13．8%，其對應(yīng)的敏感性和特異性分別為70．6%、87．5%。由于MIS＞12%提示預(yù)后不良；當(dāng)3D－GLS＞－13．8%時，需要對患者給予更多的關(guān)注和醫(yī)療干預(yù)。

與組織多普勒相比，STE測定心肌梗死的透壁程度具有更高的敏感性和特異性。Zhu等［21］研究發(fā)現(xiàn)，非透壁性心肌梗死節(jié)段較正常節(jié)段LS和CS均顯著降低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05），兩者間RS比較比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義；透壁性梗死節(jié)段的LS、CS、RS均明顯減低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）。因為心肌缺血首先影響心內(nèi)膜層，然后中間層，當(dāng)缺血日益加重時，心外膜層受到影響。早期缺血導(dǎo)致縱向運動障礙，隨著疾病的進展，圓周和徑向心肌運動也迅速受累。有研究［22］指出，心肌缺血時，RS降低顯著遲于LS和CS。RS的變化不僅由于心肌的縮短和增厚引起，而且可反映心肌收縮過程中心肌層之間相互交叉滑動的復(fù)雜過程。因此，RS降低可能受三層心肌的影響，當(dāng)RS顯著降低時可推斷三層心肌嚴(yán)重受損。

3D－STE可用于判斷心肌梗死后心肌存活性，為冠心病患者治療及預(yù)后提供重要依據(jù)。冉紅等［23］研究發(fā)現(xiàn)，存活組CS與非存活組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，非存活組LS、RS、三維應(yīng)變及AS均較存活組顯著減低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）。RS值為11．1%時評判存活心肌的敏感性為95．1%，特異性為53．4%；LS值為14．3%評判存活心肌的敏感性為65．2%，特異性為65．7%；三維應(yīng)變值為17．4%時評判存活心肌的敏感性為70．6%，特異性為77．2%；AS為23．2%時評判存活心肌的敏感性為91．5%，特異性為78．8%。

五、局限性

3D－STE的局限性主要是圖像質(zhì)量和聲學(xué)窗口。圖像采集是通過多個心動周期完成，以優(yōu)化圖像空間質(zhì)量，同時允許有足夠的時間分辨率來跟蹤斑點和數(shù)據(jù)分析。到目前為止，三維超聲心動圖的空間和時間分辨率仍低于二維超聲心動圖，當(dāng)左室存在嚴(yán)重擴張時，可導(dǎo)致整個左室納入困難；心律失常，包括房顫和嚴(yán)重的心室異位節(jié)律，會干擾斑點追蹤超聲心動圖的準(zhǔn)確評價。因此，多個心動周期的數(shù)據(jù)采集就顯然尤為重要，其可為3D－STE數(shù)據(jù)分析提供良好的圖像質(zhì)量和幀頻，提供更可靠的數(shù)據(jù)參考。

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Application of three-dimensional speckle tracking echocardiography in evaluation of coronary artery disease

LU Aihui，LIN Xianfang
Department of Ultrasound，Taizhou Hospital Affiliated to Wenzhou Medical University，Zhejiang 317000，China

Three－dimensional speckle tracking echocardiography is a novel technology developed in recent years．By tracing motion of speckles in three－dimensional space，it allows for the assessment of global and regional myocardial function through analysis of myocardial deformation．This paper reviews on its application in the diagnosis of coronary heart disease．

Echocardiography；Speckle tracking imaging，three－dimensional；Coronary artery disease；Strain

R541.4；R540.45

A

2016－06－06）

浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技項目（2015KYB441）

317000 浙江省臺州市，溫州醫(yī)科大學(xué)附屬臺州醫(yī)院超聲科