左室心肌自动功能成像技术应变参数对冠状动脉狭窄程度的判定价值

张 宇,邢 钰,邢军辉,秦石成,李 凌

郑州大学第一附属医院心血管内科 郑州 450052

冠状动脉(冠脉)狭窄可引起心肌供血减少，导致心室壁相对应节段心肌出现节段性功能异常，是超声诊断冠心病的基础。寻找一种简单、量化、安全的方法评估冠脉狭窄程度对临床意义重大。超声心动图技术常用来评价心室壁的节段性功能异常，其中斑点追踪成像技术通过追踪心肌内斑点的运动轨迹，测量局部心肌的应变参数，从而定量评价心脏的局部和整体功能，结果较可靠[1]。自动功能成像(automated function imaging,AFI)技术是斑点追踪技术的发展和完善。本研究分析了冠脉狭窄患者左室心肌AFI应变参数的变化，并探讨其对中度以上冠脉狭窄的判定价值。

1 对象与方法

1.1研究对象选择郑州大学第一附属医院心血管内科拟诊为冠心病并接受冠脉造影检查的患者100例。常规超声心动图检查示均无明显阶段性室壁运动异常。排除急性或慢性心肌梗死、严重心律失常(室速、持续性房颤等)、心脏瓣膜病、心肌病、先天性心脏病、慢性阻塞性肺疾病者。临床表现：胸闷42例，胸痛38例，心慌17例，腹痛2例，气喘1例。

1.2仪器与AFI图像采集方法选用GE Vivid E95彩色多普勒超声诊断仪，采用M5S探头，探头频率为1.5～4.0 MHz，探测深度为15～17 cm。受试者均采取左侧卧位，平静呼吸，同步连接心电图。将M5S探头置于心尖部，2D模式下调节显示完整清晰图像，采集并储存5个连续心动周期的收缩条件下左室心尖长轴观、心尖四腔观及心尖两腔观图像。帧频为60～80帧/s。

1.3AFI图像分析应用AFI在机软件分析图像，依次在左室心尖长轴观、心尖四腔观及心尖两腔观图像上自动追踪出心内膜和心外膜轮廓，生成感兴趣区。再手动调节心内膜和心外膜界限，尽可能使超声回声斑点位于心肌内，使之与室壁界限相吻合。程序将自动得出左室整体峰值纵向应变(global longitudinal peak strain,GLPS)值、17节段应变牛眼图及应变-时间曲线(图1)。

图1 左室心肌GLPS、17节段应变牛眼图及应变-时间曲线

冠脉供应节段分布情况[2]：前降支供应节段包括前壁基底段、前间隔基底段、前壁中间段、前间隔中间段、前壁心尖段、间隔心尖段及心尖部；回旋支供应节段包括侧壁基底段、后壁基底段、侧壁中间段、后壁中间段及侧壁心尖段；右冠状动脉供应节段包括后间隔基底段、下壁基底段、后间隔中间段、下壁中间段及下壁心尖段。根据冠脉分布节段，计算前降支、回旋支及右冠状动脉所对应供血节段的应变平均值，得到各分支局部峰值纵向应变(local longitudinal peak strain,LLPS)值。根据冠状动脉造影结果评估狭窄程度：0%血管狭窄为无狭窄，1%～49%血管狭窄为轻度狭窄，50%～75%血管狭窄为中度狭窄，>75%血管狭窄为重度狭窄。无论哪一支血管狭窄均可视为GLPS分组依据。

1.4重复性检验随机抽取15例患者，由2名经验丰富的超声工作医师分别采集相同患者图像，再进行上述分析，用于不同观察者之间的重复性检验。再随机抽取15例患者的图像，由同一超声工作医师重复计算2次，用于同一观察者的重复性检验。

1.5统计学处理采用SPSS 22.0进行分析。冠脉不同狭窄程度患者性别、高血压、糖尿病、高脂血症构成的比较采用χ2检验，年龄、心率、血清B型尿钠肽前体(PRO-BNP)水平、左室射血分数(LVEF)、LLPS和GLPS的比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t检验；采用配对t检验对心率、LVEF、LLPS和GLPS进行重复性检验。绘制LLPS和GLPS判定冠脉中度以上狭窄的ROC曲线，分析诊断效能。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1一般资料100例中，无狭窄者10例，单支病变26例(其中前降支病变21例、回旋支病变3例、右冠状动脉病变2例)，双支病变22例(前降支合并回旋支12例、前降支合并右冠状动脉10例)，三支病变42例。各支冠脉之间均未见明显粗大的交通支形成。不同狭窄程度患者一般资料的比较见表1～3，结果显示，不同狭窄程度的患者性别、年龄、心率、高血压、糖尿病、高脂血症发生率、血清PRO-BNP水平及LVEF等差异均无统计学意义。

表1 前降支不同狭窄程度患者一般资料的比较

表2 回旋支不同狭窄程度患者一般资料的比较

表3 右冠状动脉不同狭窄程度患者一般资料的比较

2.2各支冠脉不同狭窄程度患者LLPS和GLPS的比较见表4～6。各支冠脉的LLPS和GLPS均有随狭窄程度增高而下降的趋势。前降支、回旋支无狭窄组和轻度狭窄组的LLPS和GLPS均大于中度狭窄组和重度狭窄组(P<0.05)。右冠状动脉无狭窄组GLPS大于重度狭窄组(P<0.05)，余各组之间LLPS和GLPS差异均无统计学意义(P>0.05)。

表4 前降支不同狭窄程度患者LLPS和GLPS的比较

*：与无狭窄组比较，P<0.05；#：与轻度狭窄组比较，P<0.05

表5 回旋支不同狭窄程度患者LLPS和GLPS的比较

*：与无狭窄组比较，P<0.05；#：与轻度狭窄组比较，P<0.05

表6 右冠状动脉 不同狭窄程度患者LLPS和GLPS的比较

*：与无狭窄组比较，P<0.05

2.3LLPS及GLPS对中度以上冠脉狭窄的判定价值LLPS及GLPS判定中度以上冠脉狭窄的ROC见图2，分析结果见表7。结果显示，LLPS可判定前降支和回旋支中度以上狭窄，对右冠状动脉狭窄程度的判定无统计学意义。GLPS可用于中度以上冠脉狭窄的判定，截断值为20.25时，灵敏度和特异度分别为86.5%和74.6%。

图2 LLPS及GLPS对 中度以上冠脉狭窄判定的ROC曲线

ROCAUC(95%CI)截断值灵敏度/%特异度/%LLPS-前降支0.719(0.619～0.818)19.7979.566.1LLPS-回旋支0.775(0.678～0.873)18.1060.086.7LLPS-右冠状动脉0.619(0.506～0.731)19.7051.576.5GLPS0.823(0.738～0.907)20.2586.574.6

2.4重复性检验不同超声工作者测量的数据间差异无统计学意义(P>0.05)，同一超声工作者测量2次的数据间差异无统计学意义(P>0.05)，说明该研究重复性较好。见表8和表9。

表8 不同工作者测量结果的比较

表9 同一工作者重复测量结果的比较

3 讨论

利用AFI技术可采集心脏三个不同截面的实时动态图像，自动斑点追踪感兴趣区并计算各节段心肌的应变[3]，具有简单、易行、量化及图像获取清晰等优势，且AFI与心脏磁共振和心肌核素显像检查结果的一致性较好[4]。因此AFI应用于临床评估心肌收缩力有一定价值。

本研究应用LLPS和GLPS等反映心脏整体及局部应变的指标评估左室运动情况。研究结果显示，前降支和回旋支中或重度狭窄的患者LLPS和GLPS小于无狭窄或轻度狭窄的患者，而右冠状动脉重度狭窄组GLPS小于无狭窄组；3支冠脉均表现出随病变程度的增加，心肌收缩的局部或整体应变减小的趋势；提示在心脏未发生阶段性室壁搏动异常、LVEF仍在正常范围时，心脏的收缩力可能已经发生改变,与Chio、Grenne等[5-6]的研究结果一致。本研究结果还提示，在平静状态下冠脉供血减少会引起心肌变形能力的改变，随着病变严重程度的增加，心肌收缩的应变也随之减小，与蔡玲、赵志玉等[7-8]的研究结果一致。LLPS和GLPS与冠状动脉病变的严重程度有一定的相关性，说明AFI技术能够较为准确地反映心肌收缩力的改变，可以在一定程度上反映冠脉狭窄的严重程度。

ROC曲线分析结果显示，LLPS可以在一定程度上判定前降支和回旋支中度以上狭窄，且对前降支中度以上狭窄的判定效能高于回旋支，对右冠状动脉狭窄程度的判定效能不及前降支和回旋支。这可能与冠脉供血的心肌范围有关。AFI技术追踪的图像主要是左心室，应变参数主要反映左心室的收缩变化，而左心室绝大部分供血来源于前降支，其次为回旋支，而右冠状动脉仅少量供血于左心室。在临床实际工作中，患者常常合并多支血管病变。本研究结果显示，GLPS在判定单支或合并有多支中度以上冠脉狭窄方面具有一定的价值。

虽然AFI是目前较先进的评价心肌应变的超声诊断技术，但仍受一些因素影响。本研究中将冠脉三支血管进行对比，但冠脉分布情况在不同患者之间千差万别，且三支血管并非独立，存在交通支相互影响。另外，本研究对冠脉狭窄的分组仅考虑主要血管，且样本量较小，需进一步扩大样本量或采用更优质评估冠脉狭窄的方法进一步定量分析。