超聲三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)和面積應(yīng)變?cè)诠谛牟∷率冶谶\(yùn)動(dòng)異常檢測(cè)中的應(yīng)用

超聲三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)和面積應(yīng)變?cè)诠谛牟∷率冶谶\(yùn)動(dòng)異常檢測(cè)中的應(yīng)用

心肌缺血和（或）梗死區(qū)域?qū)跔顒?dòng)脈粥樣硬化患者的治療和預(yù)后有重要的提示。超聲心動(dòng)圖是評(píng)估心臟缺勤引起的節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常的重要無創(chuàng)傷性手段。常用的二維目測(cè)法計(jì)算的室壁運(yùn)動(dòng)積分(wall-motionscore,WMS)主要依賴于個(gè)人經(jīng)驗(yàn),其主觀性常導(dǎo)致重復(fù)性不佳。研究證實(shí),二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)可以準(zhǔn)確定量評(píng)估局限性室壁運(yùn)動(dòng),同時(shí)可以鑒別局部心肌的主動(dòng)性收縮或受周圍心肌牽拉產(chǎn)生的被動(dòng)運(yùn)動(dòng),因而在檢測(cè)心肌缺血所導(dǎo)致的局限性室壁運(yùn)動(dòng)異常方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。但傳統(tǒng)二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)的臨床應(yīng)用仍受到需要多切面檢查以及耗時(shí)的限制。近年來隨著三維超聲圖像的時(shí)間和空間分辨率顯著提升,基于實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖(real-timethree-dimensionalechocardiography,RT3DE)技術(shù)的三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(three-dimensionalspeckletrackingechocardiography,3DSTE)迅速發(fā)展。3DSTE包含了左室運(yùn)動(dòng)的全部三維圖像信息,可快速一次性提供左心室所有節(jié)段的軸向應(yīng)變(longitudinalstrain,LS)、環(huán)向應(yīng)變(circumferentialstrain,CS)、徑向應(yīng)變(radialstrain,RS)以及一個(gè)新的應(yīng)變參數(shù)———面積應(yīng)變(areastrain,AS)。目前眾多研究將3DSTE與二維斑點(diǎn)追蹤、心臟核磁共振(cardiacmagneticresonance,CMR)等技術(shù)進(jìn)行對(duì)比并證實(shí)了其可靠性,3DSTE中的新參數(shù)AS在評(píng)價(jià)局部和整體左室功能的價(jià)值也得到肯定。但3DSTE及AS在檢測(cè)心肌缺血的價(jià)值方面尚不明確,本研究進(jìn)行了這方面的探索。1對(duì)象和方法1.1冠狀動(dòng)脈造影檢查本研究連續(xù)納入2012年6~7月因疑似冠心病于我院心內(nèi)科行選擇性冠狀動(dòng)脈造影術(shù)的患者60例,排除急診冠脈造影、既往血運(yùn)重建史、心源性休克、心律不齊、圖像質(zhì)量欠佳或屏氣困難者后,最終46例患者被納入,其中合并高血壓38例,糖尿病36例,高脂血癥16例。所有患者在常規(guī)超聲心動(dòng)圖及三維超聲心動(dòng)圖檢查24h內(nèi)接受冠狀動(dòng)脈造影檢查。根據(jù)冠脈造影結(jié)果將患者分為心肌缺血組(至少有一支冠狀動(dòng)脈主要分支狹窄≥70%)或?qū)φ战M(冠脈狹窄程度<70%),將狹窄≥70%的冠狀動(dòng)脈支配區(qū)定義為缺血節(jié)段,其中若冠狀動(dòng)脈完全閉塞或次全閉塞(狹窄≥95%)且TIMI血流評(píng)分<2分,則該血管支配區(qū)域被定義為梗死節(jié)段。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)實(shí)施,所有入選對(duì)象均對(duì)本研究知情同意。1.2學(xué)習(xí)方法1.2.1實(shí)時(shí)圖像的采集采用GE公司VividE9彩色多普勒超聲診斷儀,V4矩陣探頭;患者左側(cè)臥位,平靜呼吸,連接同步心電圖。行常規(guī)二維超聲檢查后,采集連續(xù)3個(gè)心動(dòng)周期心尖切面四腔觀、兩腔觀、三腔觀及胸骨旁左室短軸切面的二尖瓣水平、乳頭肌水平、心尖水平的二維灰階動(dòng)態(tài)圖像;然后將探頭置于心尖四腔心切面,調(diào)節(jié)幀頻至少為25Hz,囑患者屏氣后連續(xù)采集4到6個(gè)心動(dòng)周期的實(shí)時(shí)三維全容積圖像。據(jù)美國超聲心動(dòng)圖學(xué)會(huì)(ASE)心腔定量分析建議,在二維圖像上進(jìn)行室壁運(yùn)動(dòng)積分測(cè)量,各節(jié)段WMS計(jì)分方法如下:運(yùn)動(dòng)正?；蚩哼M(jìn)=1,運(yùn)動(dòng)減弱=2,無運(yùn)動(dòng)=3,運(yùn)動(dòng)反向(收縮期矛盾運(yùn)動(dòng))=4,室壁瘤(舒張期變形)=5,室壁運(yùn)動(dòng)積分指數(shù)(WMSindex,WMSI)是用各節(jié)段所有分?jǐn)?shù)之和除以被積分的心肌節(jié)段總數(shù)來獲得。1.2.2確定參考點(diǎn)位置應(yīng)用VividE9的在機(jī)LVQ圖像分析軟件對(duì)所采集的三維全容積圖像進(jìn)行應(yīng)變分析,參數(shù)包括總體長軸應(yīng)變(GLS)、總體環(huán)向應(yīng)變(globalRS,GCS)、總體徑向應(yīng)變(GRS)、總體面積應(yīng)變(globalAS,GAS)、節(jié)段性長軸應(yīng)變(SLS)、節(jié)段性環(huán)向應(yīng)變(SCS)、節(jié)段性徑向應(yīng)變(SRS)、節(jié)段性面積應(yīng)變(SAS)。具體步驟如下:(1)確定左心室長軸(圖1A);(2)舒張末期將兩個(gè)參考點(diǎn)分別置于基底水平及心尖水平,當(dāng)這兩點(diǎn)被手動(dòng)確定后軟件將自動(dòng)勾勒舒張末期的心內(nèi)膜邊界,可以手動(dòng)調(diào)節(jié)自動(dòng)生成的參考點(diǎn)的位置以使其更好的接近心內(nèi)膜邊界(圖1B),收縮期亦然;(3)心外膜邊界亦被自動(dòng)勾勒,同樣可以手動(dòng)調(diào)節(jié)參考點(diǎn)位置(圖1C);(4)自動(dòng)運(yùn)算得出上述參數(shù),并將其值繪制于牛眼圖中(圖1D~1G)。左室射血分?jǐn)?shù)(leftventricularejectionfractions,LVEF)也通過該軟件測(cè)量后計(jì)算獲得。1.2.3評(píng)價(jià)指標(biāo)檢測(cè)準(zhǔn)確性所有患者的WMS和應(yīng)變參數(shù)均由兩名超聲醫(yī)生在不知道冠脈造影結(jié)果的情況下分別完成,計(jì)算這兩名醫(yī)生所測(cè)各指標(biāo)的觀察者組間變異系數(shù)以檢測(cè)這些指標(biāo)的測(cè)量準(zhǔn)確性。1.3roc曲線比較所有連續(xù)性變量均以表示,組間比較采用t檢驗(yàn)或方差分析;分類變量間比較采用卡方檢驗(yàn);運(yùn)用受試者工作特性(ROC)曲線下面積(AUC)評(píng)價(jià)所測(cè)定參數(shù)的診斷價(jià)值,ROC曲線的組間比較采用C統(tǒng)計(jì)量;直線回歸用于比較不同應(yīng)變參數(shù)間的相關(guān)性;P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2結(jié)果2.1冠狀動(dòng)脈主要部位冠脈造影結(jié)果顯示46例患者中有26例至少存在一支冠狀動(dòng)脈主要分支狹窄≥70%?；颊叩囊话闩R床資料及整體左室功能測(cè)值見表1,與對(duì)照組相比,心肌缺血組患者的LVEF降低,WMSI升高,總應(yīng)變降低。2.2梗死節(jié)段和缺損節(jié)段總應(yīng)變的wms計(jì)算根據(jù)ASE相關(guān)建議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化左室節(jié)段劃分,46例患者共有梗死節(jié)段42個(gè),缺血節(jié)段102個(gè),非缺血節(jié)段639個(gè),斑點(diǎn)追蹤節(jié)段的成功率高達(dá)94.6%(741/783),缺失數(shù)據(jù)在計(jì)算總應(yīng)變時(shí)被排除。梗死節(jié)段和缺血節(jié)段的WMS較高,應(yīng)變測(cè)值均較非缺血節(jié)段低(表2);分析ROC曲線中三維應(yīng)變測(cè)值及WMS對(duì)局部心肌缺血的檢測(cè)價(jià)值后發(fā)現(xiàn),WMS檢測(cè)缺血節(jié)段的特異性較高但敏感性不足,而應(yīng)變參數(shù)的敏感性及特異性均較好,其中AS的AUC最大,診斷的敏感性、特異性優(yōu)于其他3個(gè)應(yīng)變參數(shù)(圖2A)。梗死節(jié)段中可以見到與缺血節(jié)段相似的結(jié)果,AS同樣具有最好的敏感性及特異性(圖2B)。2.3測(cè)量準(zhǔn)確性檢驗(yàn)見圖3。由于心肌組織的體積恒定,因此在收縮期室壁長徑和短徑縮短、面積減少的同時(shí),室壁厚度應(yīng)以相應(yīng)比例增加。理論上LS、CS以及AS所反應(yīng)的心室壁面積減少應(yīng)與RS所反應(yīng)的室壁增厚成負(fù)相關(guān)。本實(shí)驗(yàn)中GLS、GCS以及GAS與GRS均有良好相關(guān)性(圖3A~3C),表明3DSTE對(duì)4種整體應(yīng)變指標(biāo)的測(cè)量準(zhǔn)確性很好。然而在測(cè)量節(jié)段應(yīng)變時(shí),除SAS仍與SRS保持良好相關(guān)性外(圖3F),SLS和SCS與SRS的相關(guān)性則相對(duì)較差(圖3D,3E),說明SAS對(duì)節(jié)段運(yùn)動(dòng)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性可能優(yōu)于SLS與SCS。2.4重復(fù)性較差總體WMSI的觀察者組間變異系數(shù)為6.8%,重復(fù)性較好。各節(jié)段的WMS觀察者組間變異系數(shù)大于10%(79/783),重復(fù)性較差。三維斑點(diǎn)追蹤所得的整體和節(jié)段性LS、CS、RS及AS的觀察者組間變異系數(shù)分別為4.7%、5.7%、4.2%、3.8%和9.2%、10.6%、8.9%、6.1%,節(jié)段性應(yīng)變比整體應(yīng)變指標(biāo)重復(fù)性差,其中AS重復(fù)性最好(P<0.001)。3超聲斑點(diǎn)追蹤與自適應(yīng)心肌應(yīng)變檢測(cè)的區(qū)別斑點(diǎn)追蹤技術(shù)是在心肌收縮及舒張時(shí)通過追蹤心肌聲學(xué)斑點(diǎn)運(yùn)動(dòng)從而分析心肌組織的運(yùn)動(dòng),該技術(shù)需要精確辨別微小的聲學(xué)斑點(diǎn),因此對(duì)超聲圖像的空間及時(shí)間分辨率要求極高。近年來,實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖技術(shù)的發(fā)展?jié)M足了3DSTE對(duì)幀頻的需求,使三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)。本研究中斑點(diǎn)追蹤成功的左室節(jié)段接近95%,與以往研究中二維斑點(diǎn)追蹤成功率相當(dāng)。并且之前有研究表明3DSTE分析節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)結(jié)果和二維斑點(diǎn)追蹤及CMR間有良好的相關(guān)性,證明了3DSTE的準(zhǔn)確性。三維斑點(diǎn)追蹤所需的全容積圖像可通過實(shí)時(shí)三維超聲技術(shù)一次性完成,大大縮短了時(shí)間。時(shí)耗較短使三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)在常規(guī)臨床應(yīng)用中較二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)及CMR更具優(yōu)勢(shì)。心肌缺血或心肌梗死常常會(huì)出現(xiàn)節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常。傳統(tǒng)的半定量目測(cè)評(píng)分系統(tǒng)即WMS是目前臨床最常用的評(píng)估節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常的超聲指標(biāo)之一。但WMS存在許多缺陷。首先,測(cè)量的主觀性很大,本研究中節(jié)段WMS的觀察者組間變異系數(shù)超過10%,其測(cè)量重復(fù)性不佳影響了對(duì)節(jié)段運(yùn)動(dòng)異常評(píng)估的準(zhǔn)確性。此外,本研究中也可以看到各個(gè)節(jié)段的WMS在診斷心肌缺血或梗死方面雖有較高特異性(分別為93.3%、90.6%),但敏感性(分別為54.9%、72.3%)較差,可能與WMS方法難以鑒別心肌的運(yùn)動(dòng)是主動(dòng)收縮還是受周圍心肌牽拉產(chǎn)生的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)有關(guān),故WMS在小面積心肌梗死或缺血的檢測(cè)方面存在一定局限性。超聲斑點(diǎn)追蹤技術(shù)可為心肌運(yùn)動(dòng)提供客觀的定量指標(biāo),并且應(yīng)變技術(shù)可以準(zhǔn)確區(qū)分心肌主動(dòng)運(yùn)動(dòng)或被動(dòng)牽拉運(yùn)動(dòng),克服了WMS方法的兩大缺陷。但二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)本身亦存在一些缺陷:第一、由于目標(biāo)心肌不在檢查切面,可能導(dǎo)致斑點(diǎn)的丟失,引起心肌形變的計(jì)算誤差;第二、二維斑點(diǎn)追蹤選用檢查切面內(nèi)的心肌來代表整個(gè)左室節(jié)段,可能導(dǎo)致對(duì)異常運(yùn)動(dòng)的高估或低估;第三、為了完成整個(gè)左室17個(gè)節(jié)段的各種應(yīng)變分析,需要分別在長軸和短軸取3個(gè)不同切面的二維圖像,這些圖像并非在一個(gè)心動(dòng)周期采集,可能導(dǎo)致一定的偏倚。研究表明二維斑點(diǎn)追蹤的整體長軸應(yīng)變、環(huán)向應(yīng)變及徑向應(yīng)變等參數(shù)能有效評(píng)估心肌缺血或梗死的大小,但局部應(yīng)變或應(yīng)變率在評(píng)估節(jié)段性心肌缺血的效果并不滿意。而新近發(fā)展的3DSTE,可以在實(shí)時(shí)三維圖像中同時(shí)追蹤左室所有聲學(xué)斑點(diǎn)在三維空間中的運(yùn)動(dòng),從原理上克服了上述二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)的不足。三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)所得的觀察者組間變異均較小,重復(fù)性佳,具有較好的準(zhǔn)確性。本研究發(fā)現(xiàn)通過三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)測(cè)量的左室節(jié)段性LS、CS、RS可以比較準(zhǔn)確地評(píng)估冠心病患者缺血和梗死區(qū)域局部的室壁運(yùn)動(dòng)異常。不僅如此,3DSTE中還產(chǎn)生了一個(gè)新的面積應(yīng)變參數(shù)。在常規(guī)二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)中,左室壁收縮運(yùn)動(dòng)被人為劃分為了LS和CS兩個(gè)互相垂直方向的應(yīng)變。LS與CS僅反映檢查切面上部分心肌在縱向或環(huán)向上的運(yùn)動(dòng)情況,臨床應(yīng)用中常發(fā)現(xiàn)二者的變化并不完全一致,因此對(duì)心肌缺血的判斷造成一定困難。而AS可評(píng)估整個(gè)節(jié)段全部心肌的收縮運(yùn)動(dòng)情況,綜合反應(yīng)了心肌在各個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng),因此測(cè)量更為準(zhǔn)確,本研究結(jié)果證實(shí)了AS測(cè)量重復(fù)性優(yōu)于LS、CS及RS,同時(shí)SAS與SRS的相關(guān)性較之SLS及SCS與SRS的相關(guān)性更好(圖3),由此可見AS能更準(zhǔn)確地反映心肌的舒縮運(yùn)動(dòng)。我們的研究發(fā)現(xiàn),以<-25%為臨界值,SAS對(duì)局部心肌缺血的敏感性和特異性分別為83.3%、84.5%,對(duì)節(jié)段性心肌梗死的敏感度及特異度分別為91.5%、79.7%,均明顯優(yōu)于SLS和SCS。不難看出AS對(duì)于心肌缺血或梗死的診斷價(jià)值最高。本研究亦存在一定局限性。首先研究人群較小,且僅選擇了擇期冠脈造影的病人,可能產(chǎn)生選擇性偏倚。另外,本實(shí)驗(yàn)中心肌缺血或梗死的標(biāo)準(zhǔn)僅僅依靠冠脈造影結(jié)果,然而冠狀動(dòng)脈痙攣、心肌梗死后冠脈內(nèi)血栓自溶或者側(cè)枝循環(huán)形成時(shí),冠脈造影所觀察到的動(dòng)脈狹窄程度與心肌缺血及梗死的程度未必一致。此外,左室節(jié)段性應(yīng)變結(jié)果與冠脈造影結(jié)果的對(duì)應(yīng)關(guān)系采用了標(biāo)準(zhǔn)冠脈血供區(qū)域圖進(jìn)行匹配,這一劃分方式可能過分簡單化了冠脈供血區(qū)域,而使節(jié)段性應(yīng)變結(jié)果與真實(shí)的冠脈狹窄程度不相吻合。且三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)仍然存在許多不足。最突出