唐莎 李华 孙运峰 周玉成 魏阳

四维应变技术评价冠心病患者PCI前后左室舒张功能的研究

唐莎 李华 孙运峰 周玉成 魏阳

目的 应用四维应变成像（4D-SI）技术评价冠心病患者PCI术前后左室舒张功能。方法 根据疑似冠心病患者行冠脉造影术及左心导管检查结果选取44例患者，其中冠心病并左室舒张功能不全患者（需行PCI术）26例为病例组，冠心病左室舒张功能正常患者18例为对照组。分别采集对照组及病例组PCI术前、术后3个月的常规超声心动图检测指标，测量左室舒张末期容积（LVEDV）、左室收缩末期容积（LVESV）、左室射血分数（LVEF）；运用 4D-SI技术测得收缩末期纵向应变（GLS）、径向应变（GRS）、面积应变（GAS）、圆周应变（GCS）、纵向应变显像舒张指数（LSI-DI）、面积 SI-DI（ASI-DI）、径向 SI-DI（RSI-DI）、圆周 SI-DI（CSI-DI）。结果 ①病例组 GLS、GCS、GAS、GRS、LSI-DI、CSI-DI、ASI-DI、RSI-DI均小于对照组（P＜0.05）；病例组术后3个月各参数均大于术前（P＜0.05）；②ROC曲线分析结果显示，LSI-DI的曲线下面积（AUC）0.921，截值为 50.107%，灵敏度和特异度分别为 89.2%和 81.3%；ASI-DI的 AUC 0.887，截值为49.233%,灵敏度和特异度分别为86.4%和79.1%。结论 4D-SI的相关指标在一定程度上可评价冠心病患者左室舒张功能受损及PCI术后左室舒张功能的改善情况。

冠状动脉疾病；经皮冠状动脉介入术；四维应变成像

冠心病是由于冠状动脉循环改变引起冠状动脉血流和心肌需求之间不平衡导致心肌缺血、缺氧而引起的心脏病[1]，是一种严重危害人类健康的常见病、多发病，其发病率和死亡率在逐年增加。虽有大量研究证明，经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）是改善冠状动脉的循环血供，重建心肌血运，改善左室收缩功能的一种手术风险、创伤较小，治疗效果较佳的治疗方法[2,3]。但左心室舒张功能不全同样也是决定冠心病患者远期生存率和预后的重要因素之一，且是冠心病心功能受累早期改变的敏感指标[4]。Shin等[5]证实三维超声应变指标与冠心病患者的左心室舒张末期压（LVEDP）具有一定的相关性，对评估患者的左心室舒张功能具有一定的参考价值。四维应变（four-dimensional strain imaging，4D-SI） 是一种可以逐帧追踪三维图像内自然声学标记的图像后处理研究技术[6]，其追踪组织随时间在三维方向的运动，不存在声学斑点移出追踪范围的问题。因此，本研究应用4D-SI对PCI术前及术后冠心病患者左室舒张功能进行评价，旨在为冠心病PCI左心室舒张功能的评估提供无创、简便、有效的方法。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集 2016年2～8月新疆医科大学第四附属医院心内科住院治疗的疑似冠心病患者，行冠脉造影术及左心导管检查后，根据冠心病诊断标准（经冠脉造影确定单支以上主要冠脉血管狭窄≥75%）并舒张功能不全诊断标准（LVEDP＞15 mm Hg）（1 mm Hg=0.133 kPa）选取 44 例患者。冠心病并左室舒张功能不全患者26例为病例组，其中男性 14 例、女性 12 例，平均年龄（61.4±6.7）岁；冠心病左室舒张功能正常患者18例为对照组，其中男性 11 例、女性 7 例，平均年龄（58.6±7.5）岁。所有患者均为窦性心律，经常规超声心动图双平面Simpson法检查左心收缩功能正常。排除陈旧性心肌梗死、先天性心脏病、心肌病、心脏瓣膜病、心律失常（频发房早或室早、传导阻滞患者）、NYHA分级为心功能Ⅲ～Ⅳ级、超声图像显示不清晰（在EchoPAC工作站上有＞3个左室节段不能分析）的患者。病例组行PCI术（按美国心脏病学会和美国心脏协会冠脉造影指南进行），均由心内科专科医师完成。经右股动脉或桡动脉途径行冠脉支架植入术，植入支架后目测原狭窄＜20%且获得TIMI 3级血流，则为手术成功。手术患者均签署手术知情同意书。

1.2 仪器与方法 对照组和病例组PCI术前及术后3个月均采用GE Vivid E9彩色多普勒超声诊断仪，4V 全容积探头，频率 1.5～4.0 MHz。患者取左侧卧位，同步连接心电图，获得二维图像，调节图像至显像清晰、完整的心尖四腔心切面后转换至4D模式，嘱患者呼气末屏气，采集连续6个稳定心动周期的三维动态全容积图像并存储，帧频≥40帧/s。

应用左室四维自动分析功能（4D Auto LVQ）软件分析图像，根据心尖二腔心切面、心尖三腔心切面及心尖四腔心切面手动选取二尖瓣环中点和心尖处心内膜顶点，软件将自动描记出心外膜和心内膜界线并识别左心室舒张末期及收缩末期。软件自动计算三维常规参数、左心室心肌纵向、面积、径向及圆周向17节段牛眼图及应变-时间曲线，测得收缩末期纵向应变（globle longitudinal strain，GLS）、径向应变（globle radial strain，GRS）、面积应变（globle area strain，GAS）、圆周应变（globlecircumferentialstrain，GCS）（A），手动调节应变-时间曲线至舒张期前1/3点，得出相应方向该点应变（B）。根据公式：应变显像舒张指数（strain imaging diastolic index，SI-DI）=（A-B）/A×100%，计算得出纵向 SI-DI（LSI-DI）、面积 SI-DI（ASI-DI）、径向 SI-DI（RSIDI）、圆周SI-DI（CSI-DI）。见图1。

重复性检验：随机抽取15例患者的三维超声图像，由医师测量2次进行重复性检验[7]。

1.3 统计学方法 采用SPSS 22.0进行分析。计量资料以±s表示。病例组与对照组间的参数比较采用两独立样本t检验，病例组术前和术后比较采用配对样本t检验。绘制各参数的ROC曲线，分析各参数的检验效能。以 P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病例组与对照组间一般参数比较 两组年龄、性别、LVEDV、LVESV、LVEF等均未见统计学差异（P＞0.05），见表1。

2.2 病例组术前与术后各参数比较 病例组GLS、GCS、GAS、GRS、LSI-DI、CSI-DI、ASI-DI、RSIDI均小于对照组（P＜0.05）；病例组术后 3个月GLS、GCS、GAS、GRS、LSI-DI、CSI-DI、ASI-DI、RSIDI均大于病例组术前（P＜0.05）而小于对照组（P＞0.05）。见表2。

2.3 各参数的AUC及截值 LSI-DI的AUC 0.921，截断值为 50.107%时，灵敏度（89.2%）和特异度（81.3%）均相对较高；ASI-DI的 AUC 0.887，截断值为49.233%时，灵敏度（86.4%）和特异度（79.1%） 均较高；GLS 的 AUC 0.805，截断值为12.812%时，灵敏度（79.5%）和特异度（66.8%）均较高；GAS 的 AUC 0.717，截断值为 23.165%时，灵敏度（75.4%）和特异度（65.1%）均较高。见表3。

表1 两组患者一般临床资料比较［±s，例数及百分率（%）］

表1 两组患者一般临床资料比较［±s，例数及百分率（%）］

注：LVEDV：左室舒张末期容积；LVESV：左室收缩末期容积；LVEF：左室射血分数

组别 例数 年龄（岁） 男/女 高血压 糖尿病 LVEDV（ml） LVESV（ml） LVEF（%）对照组 18 58.6±7.5 11/7 11（53.3） 7（43.3） 86.62±18.36 33.61±11.45 62.13±6.45病例组 26 61.4±6.7 14/12 15（55.5） 11（41.7） 88.57±16.57 35.77±10.57 60.36±5.51 t/χ2 值 0.657 1.333 0.151 0.378 1.212 1.147 0.970 P 值 0.465 0.254 0.656 0.526 0.191 0.254 0.332

表2 两组参数比较（±s）

表2 两组参数比较（±s）

注：GLS：收缩末期纵向应变；GCS：收缩末期圆周应变；GAS：收缩末期面积应变；GRS：收缩末期径向应变；LSI-DI：纵向应变显像舒张指数；CSI-DI：圆周应变显像舒张指数；ASI-DI：面积应变显像舒张指数；RSI-DI：径向应变显像舒张指数。与对照组比较，aP＜0.05；与病例组术前比较，bP＜0.05

组别 GLS GCS GAS GRS LSI-DI RSI-DI对照组 -15.26±3.81 -18.72±5.85 -27.51±4.12 44.19±4.32 58.84±11.16 57.89±14.01病例组 术前 -11.53±4.65a -14.06±7.92a -23.83±7.08a 40.24±6.08a 43.65±13.15a 48.22±13.52a术后 3 个月 -13.06±4.65b -17.16±6.73b -25.32±6.21b 42.41±5.43 49.23±10.21b 53.51±12.37b CSI-DI ASI-DI 53.76±14.04 57.11±10.49 43.28±16.25a 44.16±12.69a 48.36±15.11b 50.46±11.19b

表3 ROC曲线分析比较

3 讨论

冠心病是在冠状动脉粥样硬化病变基础上，造成冠状动脉管腔狭窄，心肌供氧量和需氧量的不平衡，导致心肌缺血缺氧的一种疾病。其病理过程为灌注异常-舒张功能异常-节段性收缩功能异常，随后出现心电图改变、心肌酶学异常等相应的临床表现[8]。研究[9]表明，冠心病患者舒张功能障碍可发生在症状和心电改变之前，心脏舒张功能异常是冠心病心功能受累早期改变的敏感指标，且已成为决定冠心病患者的远期生存率和预后的重要因素之一。4D-SI是一种可以逐帧追踪三维图像内自然声学标记的图像后处理研究技术，不存在声学斑点移出追踪范围的问题。四维斑点追踪运算法对三维模型内的相邻两帧图像进行连续追踪匹配，获得左心室各节段及整体的纵向、圆周、径向、面积应变-时间曲线，并以牛眼图的形式显示上述各项参数在各帧的数值。其软件技术健全、使用方便。已有研究表明，4D-SI对冠心病患者PCI术前及术后左室局部及整体心肌收缩功能的评价具有重要意义[10]。

本研究显示，对照组 GLS、GCS、GAS、GRS、LSI-DI、CSI-DI、ASI-DI、RSI-DI均大于病例组，与李雪梅等[11]的研究一致，认为当冠状动脉狭窄时，平静状态下虽然经常规超声心动图检查并未出现明显心肌梗死及节段性室壁运动异常，但其局部左心室功能已经发生了改变，4D-SI通过逐帧比较同一心动周期心内膜的形变（即心内膜表面积的变化率）反映室壁运动，能较敏感、全面、真实地监测心肌缺血。另外，研究显示，病例组术后3个月GLS、GCS、GAS、GRS、LSI-DI、CSI-DI、ASI-DI、RSI-DI均大于术前，提示左室收缩及舒张功能参数均较术前明显改善，认为冠心病舒张功能受损，主要是由于心肌缺血，引起心肌能量代谢障碍，心肌舒张时钙泵所需的三磷酸腺苷（ATP）酶缺乏，肌质中钙离子转输减慢或障碍而致浓度升高，导致去极-舒张耦联障碍及心肌舒张不同步所致，因此PCI手术采取微创的导管穿刺到达严重狭窄或阻塞的冠状动脉并通过球囊扩张或支架植入疏通阻塞和狭窄，恢复冠状动脉阻塞区域的血供，及时阻止心肌损害的进一步发展，使缺血心肌再灌注，其对冠心病患者左室收缩及舒张功能的改善具有明显的作用[12]。

本研究各参数对诊断左室收缩功能正常的冠心病患者左室舒张功能受损的ROC曲线结果显示，LSI-DI以50.107%作为截断值时，灵敏度和特异度均最高，分别为 89.2%和 81.3%；ASI-DI以49.233%作为截断值时，灵敏度和特异度均最高，分别为86.4%和79.1%，提示同时检测LSI-DI的灵敏度和ASI-DI的特异度，可以提高超声诊断冠心病患者左室舒张功能受损的准确性。GLS以12.812%作为截断值时，灵敏度和特异度均最高，分别为79.5%和 66.8%；GAS 以 23.165%作为检测冠心病患者左室舒张功能受损的截断值时，灵敏度和特异度均最高，分别为 75.4%和 65.1%，认为 GLS、GAS可提示左室收缩功能正常的冠心病患者左室舒张功能受损，与Shin等[4]的研究证实GLS及GAS与左心室舒张功能密切相关的结果一致。

本研究由于样本量较小，且选取对象为左心室收缩功能正常的冠心病患者，故存在一定的局限性。

综上所述，4D-SI的相关指标在一定程度上可诊断冠心病患者左室舒张功能受损及评价PCI术后左室舒张功能的改善情况。

（本文图片见后插二）

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Evaluation of left ventricular diastolic function in patients with coronary heart disease before and after PCI by four-dimensional strain imaging

TANG Sha，LI Hua，SUN Yun-feng，et al.Department of Echocardiagraphy，Chinese Traditional Medicine Hospital Affiliated to Xinjiang Medical University，Urumqi 830000，China

LI Hua，E-mail：Lihua00828@163.com

ObjectiveThis study was to evaluate the left ventricular（LV）diastolic function in coronary heart disease（CHD） patients before and after percutaneous coronary intervention（PCI） by four-dimensional strain imaging（4D-SI）.MethodsBased on the results of coronary angiography and left cardiac catheterization，the patients suspected of having CHD were grouped into two groups，case group：the patients were diagnosed with CHD，LV diastolic dysfunction and were successfully underwent PCI；control group：the patients with normal coronary arteries angiograms and normal LV diastolic function.In the control group and the case group before and after PCI，LVESV，LVEDV and LVEF by routine transthoracic echocardiography，GLS，GCS，GRS，GAS，LSI-DI，CSIDI，RSI-DI，and ASI-DI by 4D-SI were assessed.Results⑴GLS，GCS，GAS，GRS，LSI-DI，CSI-DI，ASIDI，RSI-DI of the case group were lower than those of the control group（P＜0.05）；all LV strain values of the case group after PCI were higher than those before PCI（P＜0.05）.⑵ROC curve analysis showed that AUC（0.921，0.887），sensitivity（89.2%，86.4%）and specificity（81.3%，79.1%）of LSI-DI and ASI-DI were relatively higher than other strain parameters.Conclusion4D-SI strain index can evaluate LV diastolic dysfunction and LV diastolic function recovery after PCI in a certain extent.

Coronary heart disease； Percutaneous coronary intervention； Four-dimensional strain imaging

新疆维吾尔自治区自然科学基金（项目编号：2015211C147）

830000 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市，新疆医科大学附属中医医院心脏超声科

李华，E-mail：Lihua00828@163.com

10.3969/j.issn.1672－5301.2017.11.011

R541.4

A

1672-5301（2017）11-1002-04

2017-05-21）