二维斑点追踪技术定量评价冠心病冠脉病变程度的价值

阮海东 郑逸 杨晓红 王良玉

临床研究

二维斑点追踪技术定量评价冠心病冠脉病变程度的价值

阮海东 郑逸 杨晓红 王良玉

目的 运用二维超声斑点追踪技术（2D-STI）检测冠心病及健康人左室整体纵向应变（GLS）、整体径向应变（GRS）、整体圆周应变（GCS），探讨2D-STI无创定量评价冠心病冠脉病变程度的临床意义。方法 选取因胸痛初步诊断冠心病住院患者60例为试验组，全部患者经冠状动脉造影检查发现至少有一支主要冠脉狭窄程度≥50%，根据Gensini评分得分分为3组。30例排除器质性心脏病的健康人为对照组。结果 冠心病组间随着冠脉病变程度的加重，GLS、GCS、GRS绝对值逐渐下降（P＜0.05）。GLS、GRS、GCS绝对值与Gensini评分得分呈显著负相关（Pearson相关系数分别为r=-0.823，P＜0.01，r=-0.775，P＜0.01，r=-0.763，P＜0.01）。GLS以截断值为-13.5%诊断冠脉重度病变的Youden指数最高，为0.692，灵敏度为95.5%，特异度为73.7%。GRS、GCS的Youden指数及敏感度较GLS稍差，特异度较GLS稍好。结论 GLS、GRS、GCS绝对值随冠脉病变程度加重逐渐下降，2D-STI检测的左室整体应变绝对值与冠脉造影后的Gensini评分得分具有较好的相关性，可用于无创评估冠脉病变程度。2D-STI为无创定量评价冠心病冠状动脉重度病变提供了依据。

二维斑点追踪技术； 冠状动脉疾病； 冠状动脉病变

传统诊断冠心病并评估冠脉病变程度的金标准是冠状动脉造影检查（CAG）[1]。目前临床上常根据冠脉造影结果进行冠状动脉评分，如Gensini评分，评估冠脉病变范围及严重程度[2]。但冠脉造影为有创性检查，费用昂贵，且对设备要求较高，临床应用受到一定的限制。二维斑点追踪成像在评价心肌局部舒缩功能方面可以更客观、准确地反映局部心肌运动功能。本研究的主要目的是运用二维超声斑点追踪技术（2D-STI）检测冠心病及健康人左室整体纵向、径向、圆周峰值应变值，探讨2D-STI无创定量评价冠状动脉病变程度的临床意义。

1 对象与方法

1.1 研究对象 试验组：选取在2015年3月至2016年11月期间因胸痛而疑诊为冠心病在中山大学附属汕头医院心血管内科住院的患者72例，全部患者经冠状动脉造影检查（CAG）显示至少一支主要冠脉或其主要分支的内径有≥50%的狭窄，全部符合冠脉造影检查冠心病的诊断标准[3,4]，CAG检查前予超声心动图检查并采集相关资料。其中12例患者因采集条件不符合而剔除，包括二维图像显示不清及心律失常，冠状动脉造影检查前溶栓治疗或长期服用冠心病药物等。入选标准：初次疑诊为冠心病入院治疗，既往无冠心病史；冠状动脉造影显示至少一支主要冠脉或其主要分支的内径有≥50%的狭窄；窦性心律。排除标准：频发室性早搏、房颤、房室传导阻滞等各类心律失常；肥胖、气胸、肺气肿等因素严重影响图像质量；先心病、肺心病、心脏瓣膜病、心肌病等各类器质性心脏病；遗传病、系统免疫性疾病、糖尿病、尿毒症等疾病而导致心功能受损；冠状动脉造影前过多药物干预治疗；二维图像显示心内膜边缘不清及超声心动图显示室壁瘤或其他冠心病严重并发症。最终入选试验组患者60例，将其按Gensini评分[2]得分分为轻度病变、中度病变和重度病变三组。其中轻度病变组18例，男性14例，女性4例，年龄44～77（59.50±9.16）岁；中度病变组20例，男性15例，女性5例，年龄33～77（61.35±10.29）岁；重度病变组22例，男性16例，女性6例，年龄48～78（60.59± 8.72）岁。对照组：选取年龄和性别与试验组各组相匹配的健康人30例，其中男性22例、女性8例，年龄48～78（59.57±8.02）岁；既往无心脏病史，心肺系统体查、心电图、胸部X线片、超声心动图检查无明显异常，超声心动图图像清晰。

1.2 仪器 采用飞利浦公司生产的 Philips iE33心脏超声诊断仪，配置经胸探头S5-1，频率1～5 MHz，同时配备Q-lab9.0软件，可供脱机图像分析使用；CAG相关设备及器械。

1.3 研究方法

1.3.1 左室壁分段方法 为便于后期图像分析处理本研究采用左室壁16节段分法，沿左室长轴方向将左室壁划分为16节段，分别是前、后室间隔，前壁、侧壁、后壁、下壁的基底段、中间段及近心尖段。

1.3.2 术前图像采集 对于试验组患者，在行冠状动脉造影前2天内进行图像采集。受检者取左侧卧位，平静呼吸，连接同步心电图，进行常规参数测量后，选取清晰的心尖四腔心切面、三腔心切面、二腔心切面与胸骨旁二尖瓣水平、乳头肌水平、近心尖部水平短轴切面，连续储存3个心动周期，供后期Q-lab 9.0软件脱机分析处理。在各条曲线上可测得左室各节段收缩期纵向应变峰值、径向应变峰值、圆周应变峰值，所有数据均连续测量3次并取平均值。计算所有心肌节段纵向应变峰值的平均值可得整体纵向应变值（GLS），同理可计算得到整体径向应变值（GRS）、整体圆周应变值（GCS）。对照组成员进行心电图、胸部X线片等相关检查后，以同样方法进行超声心动图检查并采集相关资料。

1.3.3 冠状动脉造影及Gensini评分标准 由中山大学附属汕头医院心内科医生在导管室对试验组患者进行CAG检查。根据造影结果，依照Gensini评分标准对冠脉病变程度进行评分。Gensini评分[2]单处病变积分见表1，病变部位系数见表2，根据病变部位不同，求出单处病变积分与病变部位系数乘积可得Gensini评分积分。

1.4 统计学方法 采用SPSS 22.0统计软件进行统计分析。计量资料以±s表示，两组间均数比较采用两独立样本均数t检验（需进行正态性检验与方差齐性检验）；相关分析采用线性相关Pearson法；采用受试者工作特征曲线（ROC曲线）计算左室整体应变值的曲线下面积（AUC），以确定诊断冠脉重度病变的截断点（cut-off point）、敏感度和特异度。以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 试验组冠脉造影检查结果 试验组患者冠脉造影结果显示，60例患者均至少有一支主要冠脉狭窄程度≥50%。以Gensini评分法评价冠脉病变程度，根据得分将试验组分为轻度病变组（Gensini评分得分＜25分）、中度病变组（Gensini评分得分25～49分）和重度病变组（Gensini评分得分≥50分）三组。轻度病变组18例，Gensini评分（15.78± 5.54）分；中度病变组20例，Gensini评分（36.85± 7.93）分；重度病变组22例，Gensini评分（79.90± 21.90）分。中度病变组、重度病变组与轻度病变组三组两两比较差异均有统计学意义（P＜0.05）。

表1 单处冠脉病变积分

表2 病变部位系数

2.2 试验组与对照组一般情况比较 试验组各组与对照组在年龄、性别、心率等方面比较未见统计学差异（P＞0.05）。试验组患者左室射血分数（LVEF）较对照组下降，且随着冠脉病变程度加重，LVEF持续下降，差异具有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

表3 对照组与试验组一般临床资料比较（±s）

表3 对照组与试验组一般临床资料比较（±s）

注：LVEF：左室射血分数。与对照组比较，aP＜0.05；与轻度病变组比较，bP＜0.05；与中度病变组比较，cP＜0.05

LVEF（%）对照组 30 59.57±8.02 73.3 68.93±7.64 69.53±4.76轻度病变组 18 59.50±9.16 77.8 68.50±9.23 62.11±5.25a中度病变组 20 61.35±10.29 75.0 68.90±9.57 55.55±6.74ab重度病变组组别 例数 年龄（岁）男性（%）心率（次/min）22 60.59±8.72 72.7 66.72±7.47 46.41±5.49abc

2.3 试验组与对照组左室整体应变比较 不同病变程度的冠心病组与正常对照组比较发现，随着冠脉病变程度的增加，GLS绝对值逐渐下降，差异有统计学意义（P＜0.05）。对照组与轻度病变组的GRS、GCS比较未见统计学差异（P＞0.05）；而在不同程度病变的冠心病组间，随着冠脉病变程度的增加，GCS、GRS绝对值逐渐下降，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表4。

表4 对照组与试验组GLS、GRS、GCS比较（±s）

表4 对照组与试验组GLS、GRS、GCS比较（±s）

注：GLS：整体纵向应变；GRS：整体径向应变；GCS：整体圆周应变。与对照组比较，aP＜0.05；与轻度病变组比较，bP＜0.05；与中度病变组比较，cP＜0.05

组别 例数 GLS（%） GRS（%） GCS（%）对照组 30 -21.27±3.62 24.17±3.97 -19.53±3.57轻度病变组 18 -17.83±2.07a 22.94±3.06 -18.44±3.55中度病变组 20 -14.00±2.58ab 19.00±2.90ab -14.30±2.00ab重度病变组 22 -10.40±2.54abc 15.45±2.94abc -11.23±2.18abc

2.4 冠心病组左室整体应变与Gensini评分得分的相关性研究 对冠心病组左室整体应变与Gensini评分得分的Pearson相关性研究表明，GLS、GRS、GCS绝对值与Gensini评分得分呈显著负相关，其中GLS的绝对值与Gensini评分得分的相关性最高，为-0.823。见图1，表5。

表5 试验组左室整体应变绝对值与Gensini评分得分的相关性分析

2.5 左室整体应变诊断冠脉重度病变 应用受试者工作特征曲线（ROC），计算各项左室整体应变值（GLS、GRS、GCS）诊断冠脉重度病变，包括曲线下面积（AUC）、截断值、敏感度、特异度及其Youden指数。结果显示，GLS以截断值为-13.5%诊断冠脉重度病变的敏感度为95.5%，特异度为73.7%，Youden指数最高为0.692。GRS以截断值为17.5%诊断冠脉重度病变的敏感度为77.3%，特异度为84.2%，Youden值为0.615。GCS以截断值为-13.5%诊断冠脉重度病变的敏感度为81.8%，特异度为81.6%，Youden值为0.634。GLS的敏感度最好，Youden指数最高，GRS、GCS的敏感度较GLS稍差，特异度较GLS稍好。见表6，图2、3。

3 讨论

了解冠脉病变程度对于冠心病的诊治具有重要意义。目前多采用冠状动脉造影基础之上的冠脉评分来评价冠脉病变程度。Gensini评分法考虑了冠状动脉病变的数目、部位和狭窄程度，是较为客观的冠状动脉评价标准。本研究根据Gensini评分法将冠心病组患者分为轻度病变、中度病变、重度病变3个亚组，评分值越高的组左室射血分数越低，冠脉病变程度越重，左室泵血功能下降越明显。冠脉造影的缺点在于有创、昂贵，部分患者难以耐受；而超声心动图具有无创、简便、快速、经济等优点，可用来无创评价冠心病冠脉病变程度。

表6 左室整体应变值ROC分析

2D-STI是近年来评价心肌运动及应变的一种超声新方法[5]，是通过对二维超声灰阶图像中心肌声学斑点的追踪，逐帧比较每个心肌声学斑点随时的运动变化，进而分析得出应变、应变率等生物力学参数。因为不受角度限制，所以能更真实反映心肌运动情况及形变能力。传统心脏超声以左室射血分数（LVEF）来评估左心室收缩功能。当冠心病患者左室收缩能力下降时，心脏的泵血能力下降，射血量减少，LVEF下降。本研究冠心病各组大部分患者随着LVEF逐渐下降，冠脉病变程度逐渐加重，总体LVEF平均值从正常组的（69.53±4.76）%到重度病变组的（46.41±5.49）%，各组之间的差异具有统计学意义，但是统计过程轻度病变组及少数中度病变组患者尽管LVEF没有明显下降，但左室整体功能参数已经明显减低，与冠脉病变程度不一致。有研究[6]表明，整体室壁运动参数GLS、GRS、GCS等能反映心肌的整体运动情况，可以用于冠心病的检测及评估患者预后。一般认为常规超声测量LVEF＞60%为左室整体收缩功能正常，＜50%才诊断为左室收缩功能下降。而本试验中轻度病变组患者的LVEF依然在正常范围，中度病变组有15例患者也未达到左室收缩功能下降的诊断标准，说明仅凭LVEF不能精确地反映心肌收缩功能受损的情况。有研究也指出，部分右冠状动脉优势型患者或部分高侧壁及下壁冠状动脉供血心肌节段，虽然冠状动脉病变比较严重，LVEF也不会明显下降，但此时局部心肌应变值尤其是纵向应变出现明显下降，呈现出冠状动脉病变与LVEF下降不同步的情况。本研究发现，冠脉病变程度增加，GLS、GCS、GRS绝对值逐渐下降，差异有统计学意义，表明左室整体应变下降可较好地反映心肌收缩功能受损的情况，尤其是GLS的敏感度最高，可在冠心病早期冠脉轻度病变时即检测出心肌收缩力下降。这一现象的发生机制可能是因为纵向应变主要是由心内膜层心肌纤维收缩引起的，环向应变主要与中层环形肌密切相关，且纵向心肌占60%～70%心肌纤维[7]，内层心肌的血液供应是由垂直进入室壁直达心内膜下的穿支发出分支提供的，由于这些分支处于供血的末端，直径小且分支少，因此冠心病患者心肌缺血往往首先从心内膜开始，心肌处于缺血、缺氧的环境，心肌细胞与收缩蛋白遭到破坏，心肌能量供应不足，再加上钙离子超负荷等因素，肌束收缩能力下降，纵向运动首先减弱，然后随着缺血程度加重，才进一步影响中层的环向运动。

2D-STI检测到的左室整体应变值随着冠心病各组的冠脉病变程度的加深而下降，因此尝试对冠心病组左室整体应变绝对值与Gensini评分进行Pearson相关性研究，结果表明左室整体应变绝对值与Gensin有较好的相关性。进一步应用受试者工作特征曲线（ROC），为各项左室整体应变参数寻找诊断冠脉重度病变的截断点，结果表明，GLS的截断点诊断冠心病的敏感度最高，曲线下面积及Youden指数均较高。而GRS、GCS主要反映心肌短轴方向的运动，由室壁中层心肌舒缩产生，一般在冠脉缺血较严重已影响到中层心肌时才出现，因此其特异度高于GLS。

综上所述，2D-STI可以较为精确地评价心肌长轴方向纵向运动、短轴方向径向运动及圆周运动。对于冠心病患者，2D-STI可通过检测各项心肌整体应变参数来初步判断冠状动脉的病变情况，应用ROC曲线得到整体应变值截断点，为无创定量评价冠心病冠脉病变程度提供依据，对于没有设备及技术条件进行冠脉造影检查的患者，2D-STI检查结果可以为临床医生初步诊断冠状动脉病变提供参考。

本研究中，采用2D-STI对冠心病患者冠脉病变程度进行评价，存在一定的局限性，且样本量较少。二维斑点追踪要求超声图像非常清晰，对于合并肥胖、肺气肿的冠心病患者，由于其图像模糊而导致试验结果存在较大偏差。心脏为三维立体结构，而本技术仅在二维平面研究，与心脏实际空间结构不完全符合，得出的结果与实际有所偏差[8]。可使用实时三维超声技术采集图像，以三维斑点追踪技术研究，更接近心脏实际结构。

（本文图片见后插一）

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The evaluation for the degree of coronary artery disease by using two-dimension speckle tracking imaging

RUAN Hai-dong＊，ZHENG Yi，YANG Xiao-hong，et al.＊Department of Ultrasound，Ningbo NO.2 Hospital，Ninbo 315010，China

Objective To measure global longitudinal strain（GLS），global radial strain（GRS），global circumferential strain（GCS）of the left ventricle and to evaluate the degree of coronary artery disease by using twodimension speckle tracking imaging（2D-STI），to explore the noninvasive method of 2D-STI in evaluating the severity of coronary artery disease.Methods60 patients who were in hospital for chest pain and primary diagnosed as CAD were chosen as experimental group.All patients had at least one main coronary artery whose degree of lesion≥50%.30 health people without organic heart disease were chosen as control group.ResultsWith the increasing of the degree of coronary lesion in experimental groups，the absolute value of GLS，GRS and GCS gradually decreased（P＜0.05）.The absolute value of GLS，GRS and GCS and the Gensini score had a significant negative correlation（Pearson correlation coefficient were r=-0.823，P＜0.01，r=-0.775，P＜0.01，r=-0.763，P＜0.01）.The cut-off point of GLS to diagnose the severe coronary lesion was-13.5%，and the sensitivity was 95.5%while specificity was 73.7%.The Youden Index was the highest one for 0.692.GRS and GCS had lower Youden Index and sensitivity but higher specificity.ConclusionWith the increasing of the degree of coronary lesion，the absolute value of GLS，GRS and GCS gradually decreased.The global strain of left ventricular measured by 2D-STI has good correlation with coronary angiography Gensini Score，which can be used for noninvasive assessment of coronary artery lesion.2D-STI provides a basis for noninvasive quantitative assessment of coronary artery lesion in coronary heart disease.

Two-dimensional speckle tracking； Coronary artery disease； Coronary artery lesion

10.3969/j.issn.1672－5301.2017.07.007

R541.4

A

1672-5301（2017）07-0602-05

2017-01-25）

2010年广东省医学科研基金课题（项目编号：A2010584）

315010 浙江省宁波市，宁波市第二医院超声科（阮海东）；中山大学附属汕头医院超声科（郑逸、杨晓红、王良玉）