自動(dòng)功能成像預(yù)測(cè)冠狀動(dòng)脈左前降支嚴(yán)重狹窄

陳銀花，陳 勇，馬 勇，袁 靜，于海迪，楊 菲，吳秀秀

(蘇北人民醫(yī)院超聲心動(dòng)圖室，江蘇 揚(yáng)州 225001)

自動(dòng)功能成像預(yù)測(cè)冠狀動(dòng)脈左前降支嚴(yán)重狹窄

陳銀花，陳 勇*，馬 勇，袁 靜，于海迪，楊 菲，吳秀秀

(蘇北人民醫(yī)院超聲心動(dòng)圖室，江蘇 揚(yáng)州 225001)

目的探討應(yīng)用基于二維斑點(diǎn)追蹤顯像(2D-STI)技術(shù)的自動(dòng)功能成像(AFI)縱向應(yīng)變預(yù)測(cè)可疑冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)患者冠狀動(dòng)脈左前降支(LAD)嚴(yán)重狹窄的價(jià)值。方法將92例可疑冠心病患者根據(jù)冠狀動(dòng)脈造影(CAG)結(jié)果分為2組，A組(LAD狹窄<70%)49例，B組(LAD狹窄≥70%)43例。采集心尖左心室長(zhǎng)軸、心尖四腔和心尖兩腔心切面二維灰階動(dòng)態(tài)圖像。采用AFI軟件自動(dòng)測(cè)量左心室18節(jié)段收縮期縱向應(yīng)變(LS)、左心室收縮期整體縱向應(yīng)變(GLS)及左前降支支配區(qū)域縱向應(yīng)變(TLS)。比較2組間各常規(guī)超聲參數(shù)和二維縱向應(yīng)變參數(shù)差異，繪制各參數(shù)預(yù)測(cè)LAD嚴(yán)重狹窄的ROC曲線。結(jié)果2組常規(guī)超聲參數(shù)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，B組GLS及TLS均明顯低于A組(P均<0.001)，TLS和GLS預(yù)測(cè)LAD嚴(yán)重狹窄的曲線下面積(AUC)最大，分別為0.715和0.705，TLS和GLS預(yù)測(cè)LAD嚴(yán)重狹窄的截?cái)嘀?、敏感度、特異度分別為：-19.58%、63.3%、67.4%和-20.85%、74.4%、61.2%。結(jié)論基于2D-STI技術(shù)的AFI測(cè)量心肌縱向應(yīng)變參數(shù)可用于預(yù)測(cè)可疑冠心病患者LAD嚴(yán)重狹窄，GLS較TLS敏感度高。

自動(dòng)功能成像；冠狀血管；狹窄；超聲心動(dòng)描記術(shù)

臨床早期篩查冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)的主要方法為常規(guī)心電圖及超聲心動(dòng)圖檢查，但部分嚴(yán)重冠心病患者靜息狀態(tài)下心電圖及左心室射血分?jǐn)?shù)正常，僅部分患者存在明顯節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常，而輕微室壁運(yùn)動(dòng)異常多難以準(zhǔn)確識(shí)別。冠狀動(dòng)脈造影(coronary angiography, CAG)是診斷冠心病的金標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)CAG顯示冠狀動(dòng)脈直徑狹窄≥70%時(shí)需行再血管化、再灌注治療[1]。研究[2-4]表明二維斑點(diǎn)追蹤顯像(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI)技術(shù)可檢測(cè)冠狀動(dòng)脈嚴(yán)重狹窄引起的靜息狀態(tài)下左心室縱向功能的受損。2D-STI是基于二維高頻圖像的超聲新技術(shù)，可客觀、無角度依賴性地評(píng)價(jià)心肌運(yùn)動(dòng)。由于心內(nèi)膜下心肌纖維主要為縱向排列且對(duì)缺血損害更敏感，因此本研究采用基于2D-STI技術(shù)的自動(dòng)功能成像(automated function imaging, AFI)縱向應(yīng)變參數(shù)，探討其預(yù)測(cè)冠狀動(dòng)脈左前降支(left anterior descending, LAD)嚴(yán)重狹窄的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年9月—2017年2月因疑診冠心病于我院心內(nèi)科住院并接受CAG檢查的患者92例，其中男61例，女31例，年齡38～84歲，平均(62.4±10.3)歲。入組標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)詳細(xì)詢問病史、體格檢查、心電圖、常規(guī)超聲心動(dòng)圖及實(shí)驗(yàn)室檢查排除心臟瓣膜病、心肌病、心肌梗死、心律失常；②CAG前常規(guī)超聲心動(dòng)圖檢查未發(fā)現(xiàn)明顯節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常。根據(jù)CAG結(jié)果將患者分為2組：A組(LAD狹窄<70%)49例，其中男31例，女18例，年齡41～83歲，平均(61.1±9.7)歲；B組(LAD狹窄≥70%)43例，其中男30例，女13例，年齡38～84歲，平均(63.8±11.0)歲。

1.2 儀器與方法 采用GE Vivid E9超聲診斷儀，M5s探頭，頻率1.7～3.3 MHz。儀器內(nèi)置AFI分析軟件。檢查時(shí)囑受檢者取左側(cè)臥位，同步連接心電圖，常規(guī)超聲檢查后，分別獲取心尖四腔心、兩腔心、心尖左心室長(zhǎng)軸切面連續(xù)3個(gè)心動(dòng)周期二維圖像，存儲(chǔ)圖像以備后續(xù)分析。

1.3 圖像分析 測(cè)量常規(guī)二維超聲心動(dòng)圖參數(shù)，獲取左心室舒張末期內(nèi)徑(left ventricular end diastolic diameter, LVEDD)、左心室收縮末期內(nèi)徑(left ventricular end systolic diameter, LVESD)，雙平面Simpson法獲得左心室舒張末期容積(left ventricular end diastolic volume, LVEDV)、左心室收縮末期容積(left ventricular end systolic volume, LVESV)及左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction, LVEF)。采用AFI模式，先于心尖左心室長(zhǎng)軸切面圖像，選取二尖瓣兩側(cè)瓣環(huán)和心尖三點(diǎn)心內(nèi)膜，軟件自動(dòng)生成ROI，調(diào)整ROI寬度使其包括心肌全層，軟件自動(dòng)追蹤心肌運(yùn)動(dòng)，如追蹤不佳可手動(dòng)微調(diào)，選取主動(dòng)脈瓣關(guān)閉(aortic valve closure, AVC)時(shí)間，系統(tǒng)自動(dòng)將各室壁等分為基底段、中間段和心尖段并獲得各節(jié)段峰值收縮期縱向應(yīng)變(longitudinal strain, LS)和應(yīng)變曲線，同法分析心尖四腔心和兩腔心切面圖像后自動(dòng)顯示左心室18節(jié)段應(yīng)變牛眼圖以及左心室收縮期整體縱向應(yīng)變(global longitudinal strain, GLS)。根據(jù)美國超聲心動(dòng)圖協(xié)會(huì)指南[5]計(jì)算LAD支配區(qū)域內(nèi)心肌各節(jié)段[前壁基底段(basal anterior, BA)，前壁中間段(mid anterior, MA)，前壁心尖段(apical anterior, AA)，前間隔基底段(basal anteroseptum, BAS)，前間隔中間段(mid anteroseptum, MAS)，前間隔心尖段(apical anteroseptum，AAS)]收縮期LS均值，獲得LAD支配區(qū)域縱向應(yīng)變(territorial longitudinal strain, TLS)。

隨機(jī)選取A組和B組患者各10例，由2名同年資觀察者分別分析患者二維縱向應(yīng)變各項(xiàng)測(cè)值，并進(jìn)行觀察者之間可重復(fù)性檢驗(yàn)。同一觀察者對(duì)同一病例進(jìn)行2次分析，進(jìn)行觀察者內(nèi)可重復(fù)性檢驗(yàn)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 24.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，計(jì)數(shù)資料以百分?jǐn)?shù)表示，2組間均數(shù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)；以CAG為金標(biāo)準(zhǔn)，繪制各參數(shù)預(yù)測(cè)LAD嚴(yán)重狹窄的ROC曲線，確定曲線下面積(area under the curve, AUC)及最佳截?cái)帱c(diǎn)。可重復(fù)性比較采用Bland-Altman檢驗(yàn)法。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

除B組收縮壓高于A組(P<0.05)外，其余年齡、性別構(gòu)成、心率、舒張壓、心電圖缺血改變陽性率差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05，表1)。

2.1 常規(guī)超聲參數(shù)與縱向應(yīng)變參數(shù)比較 2組常規(guī)超聲參數(shù)LVEDV、LVESV、LVEF、LVEDD、LVESD比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，B組GLS及TLS均明顯低于A組(P均<0.001，表2、圖1)。進(jìn)一步分析2組間LAD支配區(qū)域內(nèi)各節(jié)段心肌LS差異發(fā)現(xiàn)，除左心室MA的LS差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)外，其余各節(jié)段LS值B組均顯著低于A組相應(yīng)節(jié)段(P均<0.05，圖2)。

表1 2組患者臨床基本資料比較

表2 2組二維常規(guī)超聲參數(shù)與縱向應(yīng)變參數(shù)比較(±s)

表2 2組二維常規(guī)超聲參數(shù)與縱向應(yīng)變參數(shù)比較(±s)

組別LVEDV(ml)LVESV(ml)LVEF(%)LVEDD(mm)LVESD(mm)TLS(%)GLS(%)A組(n=49)120．88±17．4943．39±9．2564．35±4．0750．33±3．2332．55±2．87-20．57±2．67-21．39±2．37B組(n=43)126．19±18．7846．49±8．8163．21±3．5051．30±3．4133．53±2．62-18．37±2．64-19．61±2．16t值-1．403-1．6411．428-1．408-1．709-3．968-3．746P值0．1640．1040．1570．1630．091<0．001<0．001

圖1 左心室18節(jié)段縱向應(yīng)變曲線及相應(yīng)牛眼圖 A.A組患者(左前降支無狹窄)縱向應(yīng)變曲線及牛眼圖，牛眼圖示各節(jié)段顏色均勻一致； B.B組患者(左前降支近中段狹窄99%)縱向應(yīng)變曲線及牛眼圖，牛眼圖示左前降支支配區(qū)域局部節(jié)段顏色淺淡

2.2 二維常規(guī)參數(shù)及應(yīng)變參數(shù)預(yù)測(cè)LAD嚴(yán)重狹窄的ROC曲線分析 繪制各二維常規(guī)參數(shù)及應(yīng)變參數(shù)預(yù)測(cè)LAD嚴(yán)重狹窄的ROC曲線，其中以TLS和GLS的AUC最大，分別為0.715和0.705。TLS預(yù)測(cè)LAD嚴(yán)重狹窄的截?cái)嘀禐?19.58%，敏感度為63.3%、特異度為67.4%；GLS預(yù)測(cè)LAD嚴(yán)重狹窄的截?cái)嘀禐?20.85%，敏感度為74.4%、特異度為61.2%(圖3)。

2.3 可重復(fù)性檢驗(yàn) AFI測(cè)量的二維縱向應(yīng)變觀察者內(nèi)及觀察者間變異分別為2.12%和4.43%，可重復(fù)性好。

3 討論

冠心病的早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)對(duì)降低其發(fā)病率和病死率尤為重要，超聲心動(dòng)圖以無創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)成為篩查冠心病的首選方法之一。常規(guī)超聲心動(dòng)圖主要通過分析節(jié)段室壁運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)有無心肌缺血進(jìn)而預(yù)測(cè)冠狀動(dòng)脈病變，但心肌缺血或壞死引起的亞臨床心肌功能不全常無法表現(xiàn)為肉眼可見的節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常，一些輕微的室壁運(yùn)動(dòng)異常肉眼難以準(zhǔn)確識(shí)別，且肉眼觀察主觀性強(qiáng)，缺乏定量指標(biāo)，對(duì)醫(yī)師經(jīng)驗(yàn)依賴性較大，因此尋求敏感、客觀的超聲新指標(biāo)評(píng)價(jià)心肌缺血并預(yù)測(cè)冠狀動(dòng)脈病變，對(duì)篩查冠心病高危人群具有一定的臨床意義。

圖2 2組LAD供血區(qū)域心肌節(jié)段LS比較 (#：與A組相應(yīng)心肌節(jié)段比較，P<0.05) 圖3 二維常規(guī)超聲參數(shù)及應(yīng)變參數(shù)預(yù)測(cè)LAD嚴(yán)重狹窄的ROC曲線

2D-STI是基于二維高幀頻圖像的超聲新技術(shù)，無角度依賴性，具有較高的時(shí)間和空間分辨率，被廣泛地應(yīng)用于評(píng)價(jià)各種心血管疾病心肌的整體和局部應(yīng)變。研究[6]表明，靜息狀態(tài)下2D-STI技術(shù)縱向應(yīng)變參數(shù)對(duì)心肌缺血的識(shí)別優(yōu)于傳統(tǒng)的肉眼評(píng)估室壁運(yùn)動(dòng)。本研究入選的患者CAG前常規(guī)二維超聲心動(dòng)圖均未發(fā)現(xiàn)明顯節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常，但采用基于2D-STI技術(shù)的AFI測(cè)量檢出嚴(yán)重LAD狹窄支配區(qū)域內(nèi)應(yīng)變減低節(jié)段，提示二維縱向應(yīng)變可檢測(cè)心肌缺血。左心室壁由3層走行不一的纖維組成，包括心內(nèi)膜下縱向走行、中層環(huán)向和心外膜下斜形走行的纖維，心肌缺血早期首先累及心內(nèi)膜下心肌，導(dǎo)致縱向應(yīng)變的減低，只有較嚴(yán)重的持續(xù)缺血才累及中層環(huán)形心肌，引起肉眼可見的室壁運(yùn)動(dòng)異常[7-8]。

本研究發(fā)現(xiàn)A組與B組的常規(guī)超聲參數(shù)LVEDV、LVESV、LVEF、LVEDD、LVESD比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但AFI測(cè)量的B組二維縱向應(yīng)變參數(shù)GLS、TLS值均較A組明顯減低，對(duì)LAD支配區(qū)域內(nèi)的心肌節(jié)段縱向應(yīng)變分別比較，同樣發(fā)現(xiàn)B組各節(jié)段LS值均低于A組相應(yīng)節(jié)段，除2組MA間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外，其余差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。二維應(yīng)變反映心肌形變大小，即心肌本身的內(nèi)在特性，相比常規(guī)的以繼發(fā)于心肌形變變化的腔室變化為基礎(chǔ)的LVEF等，二維應(yīng)變可檢測(cè)出LVEF變化前潛在的左心室收縮功能受損，尤其以反映心內(nèi)膜下心肌功能的縱向應(yīng)變參數(shù)更敏感，與既往研究[8-12]結(jié)果相同。

二維常規(guī)超聲參數(shù)及應(yīng)變參數(shù)預(yù)測(cè)LAD嚴(yán)重狹窄的ROC曲線分析發(fā)現(xiàn)，二維應(yīng)變參數(shù)GLS及TLS的曲線下面積最大，優(yōu)于二維常規(guī)超聲參數(shù)。冠心病可引起節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常，因此對(duì)受累冠狀動(dòng)脈LAD支配區(qū)域的應(yīng)變參數(shù)評(píng)估理論上優(yōu)于總體應(yīng)變參數(shù)[5]。本研究中TLS的曲線下面積大于GLS，但兩者預(yù)測(cè)LAD嚴(yán)重狹窄的特異度相近，而敏感度GLS較高，分析原因可能為冠狀動(dòng)脈解剖具有很大變異性，Cerqueira等[13]提出的三大冠狀動(dòng)脈支配節(jié)段區(qū)域可能并不能反映患者真實(shí)的冠狀動(dòng)脈分布情況，并且冠狀動(dòng)脈的微血管網(wǎng)絡(luò)狀交通會(huì)產(chǎn)生一些雙支冠狀動(dòng)脈供應(yīng)的區(qū)域，而對(duì)GLS的評(píng)估則可避免上述解剖變異因素的影響。研究[9,14]表明GLS參數(shù)檢測(cè)心肌收縮功能變化具有較高的敏感度，與本研究結(jié)果一致。

由2D-STI衍生的AFI技術(shù)在實(shí)際操作中僅需操作者于心尖每個(gè)切面選取心內(nèi)膜3個(gè)點(diǎn)(二尖瓣兩側(cè)瓣環(huán)和心尖)，并設(shè)定ROI寬度，系統(tǒng)便可自動(dòng)快速計(jì)算出左心室18節(jié)段LS和GLS，并繪出牛眼圖，形象、直觀地反映左心室節(jié)段及總體收縮功能的變化，分析1例患者的圖像耗時(shí)5 min左右，且超聲機(jī)器內(nèi)置AFI軟件，無需脫機(jī)分析，方便快捷，可重復(fù)性好。本研究中采用AFI可檢測(cè)出肉眼識(shí)別為無明顯節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常的嚴(yán)重LAD狹窄支配區(qū)域應(yīng)變減低節(jié)段，證明其檢測(cè)心肌缺血具有一定的敏感度。

本研究的局限性：①基于2D-STI技術(shù)的AFI測(cè)量對(duì)二維圖像質(zhì)量要求較高，圖像質(zhì)量欠佳尤其是心內(nèi)膜顯示欠清晰時(shí)難以獲得滿意的追蹤效果；②本研究未考慮冠狀動(dòng)脈側(cè)支循環(huán)或吻合支情況，所得結(jié)果尚待進(jìn)一步研究證實(shí)；③AFI測(cè)量要求被檢者必須為竇性心律，且檢查過程中心率波動(dòng)不宜過大，否則無法給出應(yīng)變分析曲線和相應(yīng)牛眼圖。

綜上所述，二維縱向應(yīng)變參數(shù)可較敏感地檢測(cè)出肉眼識(shí)別為無明顯節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常患者的心肌缺血，可用于預(yù)測(cè)LAD嚴(yán)重狹窄，GLS預(yù)測(cè)LAD嚴(yán)重狹窄的敏感度更高。基于2D-STI技術(shù)的AFI測(cè)量可為冠心病的超聲診斷提供客觀參考依據(jù)。

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《中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)》投稿須知(一)

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Automatedfunctionimagingforpredictingseverestenosisofleftanteriordescendingcoronaryartery

CHENYinhua,CHENYong*,MAYong,YUANJing,YUHaidi,YANGFei,WUXiuxiu
(DepartmentofEchocardiography,People'sHosptialofSubei,Yangzhou225001,China)

ObjectiveTo explore the value of automated function imaging (AFI) based on two-dimensional speckle tracking imaging (2D-STI) technique longitudinal strain for predicting severe stenosis of left anterior descending (LAD) coronary artery in patients with suspected coronary heart disease (CHD).MethodsNinety-two patients with suspected CHD were divided into two groups according to the coronary angiography (CAG) results. There were 49 cases in group A (LAD stenosis rate <70%) and 43 cases in group B (LAD stenosis rate ≥70%). The two-dimensional gray scale dynamic images were obtained in apical four-chamber view, apical two-chamber view and long axis of left ventricle (LV) view. Eighteen segments of LV longitudinal peak systolic strain, global longitudinal strain (GLS) and territorial longitudinal strain (TLS) supplied with LAD were measured with AFI software. The conventional ultrasonic parameters and the two-dimensional longitudinal strain parameters were compared between the two groups and ROC curve analysis of these parameters was used to predict LAD severe stenosis.ResultsThere was no significant difference in the conventional ultrasonic parameters between the two groups (allP>0.05). The group B had lower GLS, TLS than group A (bothP<0.001). GLS and TLS showed the highest area under ROC curve (0.715 and 0.705) for predicting LAD severe stenosis. The cut-off value, sensitivity and specificity for predicting LAD severe stenosis were -19.58%, 63.3%, 67.4% in TLS, and -20.85%, 74.4%, 61.2% in GLS respectively.ConclusionThe longitudinal strain parameters measured with AFI based on 2D-STI technique can be used to predict LAD severe stenosis in patients with CHD, and GLS is more sensitive than TLS.

Automated function imaging； Coronary vessels; Stenosis； Echocardiography

10.13929/j.1003-3289.201703093

R543.5; R540.45

A

1003-3289(2017)10-1501-05

陳銀花(1982—)，女，江蘇揚(yáng)州人，碩士，主治醫(yī)師。研究方向：超聲心動(dòng)圖的臨床應(yīng)用。E-mail： cyhcyh4215241@163.com

陳勇，蘇北人民醫(yī)院超聲心動(dòng)圖室，225001。E-mail： C.y_2008@163.com

2017-03-18

2017-07-19