多普勒组织成像定量分析155例冠心病左心室局部收缩和舒张功能
中华超声影像学杂志 2000年第10期第9卷 临床研究
作者：杨华 余卓文 王琼 王雪莱 Sharon Ho 刘柱柏
单位：杨华（江苏省扬州市第一人民医院心血管病研究室 225001）；余卓文 Sharon Ho 刘柱柏（香港大学医 学院玛丽医院心脏内科）；王琼（第四军医大学西京医院心脏科）；王雪莱（深圳孙逸仙心血管医院）
关键词：多普勒组织成像；冠状动脉疾病；心室功能；左
【摘要】 目的 应用多普勒组织成像（DTI）技术定量 定位分析生理和病理（心肌缺血）状态下左心室局部收缩和舒张功能。方法 研究对象为155例确诊冠心病的患者(冠心病组)和41例年龄匹配的正 常人(对照组)。采用心尖四腔、心尖二腔和心尖长轴切面，每个室壁又选择两个取样点分别 位于该室壁的基底部和中部，分别显示左心室6个室壁12个节段运动的情况。DTI测量参数包 括收缩功能指标：心肌收缩峰值速度(VS)和心肌收缩峰值时间(TS)；舒张功能指标：心 肌舒张早期峰值速度(VE)、心肌舒张早期峰值时间(TE)和VE与舒张晚期峰值速度(V A)的比值(VE/VA)。结果 与对照组相比,冠心病组DTI可敏感地定量显示出收缩和舒张峰值速 度显著下降以及峰值时间的显著延长；前壁心肌梗死时可见病变区多个节段多项DTI收缩和 舒张功能参数异常，DTI收缩与舒张速度指标之间、收缩速度与左室射血分数之间以及舒 张功能参数VE/VA均值与二尖瓣血流频谱E/A比值之间存在高度相关性。结论 DTI作为定量定位检测心脏局部功能状态的新方法对冠心病无创性诊 断具有一定的应用价值。
Quantitative analysis of regional left ventricular systolic and diasto lic function in 155 coronary artery disease by Doppler tissue imaging
YANG Hua, YU Cheuk Man, WANG Qiong, et al
(Cardiovascular Research Inst itute, Yangzhou First Hospital, Yangzhou 225001, China)
【Abstract】 Objective To quantitatively assess regional l eft ventricular(LV) systolic and diastolic function in physiological and patholo gical(myocardial ischemia) condition by Doppler tissue imaging(DTI) technique.Methods One hundred and fifty-five patients with coronary arter y disease (CAD) and 41 age matched healthy subjects as control group were includ ed. Apical 4 chambers, 2 chambers and long axis views were performed with pulsed sample volume at the basal and middle levels,which could show 12 segments of 6 LV walls. Peak systolic velocity (VS), time to peak systolic velocity(TS), p eak early diastolic velocity(VE), time to peak diastolic velocity(TE), and peak late diastolic velocity(VA) were measured in each segment and VE/VA ratio was calculated.Results Compared with control group, decreased VS, VE, and d iastolic velocities and delayed time to peak velocity were sensitively de tected by DTI in CAD group. In the case of anterior wall infarction DTI showed a bnormal systolic and diastolic indexes in the involved segments.Also, there wer e close relations between DTI systolic and diastolic indexes, between DTI systo lic indexes and LVEF(M-mode), and between VE/VA(mean) and transmitral index es E/A ratio.Conclusion As a new method of quantitatively assessing regional LV function, DTI has a potential value in the non-invasive diagnosis of CAD.
【Key words】 Doppler tissue imaging;Coronary disease;Ventricu lar function,left
冠心病(CAD)患者病变血管所供应的心肌发生缺血常呈明显的节段性分布。目前常用的无创 性诊断手段如超声心动图和核素扫描都不能定量分析左心室局部缺血心肌的功能状态。多普 勒组织成像（DTI）能够直接测定心室不同节段心肌收缩和舒张的速度和时间，是一种能 定量定位检测心功能的新方法。多项研究表明DTI检测心肌缺血比常规多普勒二尖瓣血流频 谱参数更加敏感［1］，与其他超声定量技术一起开创了数字化超声心动图的新纪元 ［2］。本研究应用该技术分析在生理及病理(缺血)状态下左心室壁运动的规律性， 为进一步研究左心室收缩和舒张功能提供新的检测手段。
资 料 与 方 法
一、研究对象
在香港大学医学院玛丽医院就诊的155例CAD患者，男性119例，女性36例,平均年龄(63. 7±11.2)岁。其中90例经冠状动脉造影证实为CAD，单支、2支、3支血管病变分别为2 4例 、25例和41例。冠状动脉狭窄程度大于50%以上方可判断为有病变［3］。其余未行冠 状动脉造影的患者根据症状、心电图、超声心动图(包括药物或运动负荷试验)、核素扫描等 予以确诊。CAD患者中急性心肌梗死(AMI)恢复期87例，其中前壁梗死43例，下壁梗死28例。 AMI的诊断主要根据症状、心电图及心肌酶谱确诊。对照组41例为无任何CAD病史和临床证据 (包括症状、心电图、超声或负荷超声、X线胸片)的年龄相匹配的健康人，其中男性19例,女 性22例，平均年龄（60.8±13.7）岁。有严重心力衰竭、瓣膜性心脏病、高血压性 心脏 病、扩张型心肌病或肥厚型心肌病、心律失常、肺动脉高压等条件之一者不作为研究对象。
二、仪器与方法
采用美国GE公司 SYSTEM 5 型超声系统，配备2.5～4.5 MHz多频率线阵式探头。 DTI与一般血流多普勒的不同点在于心肌组织运动频率低而幅度大。由于DTI检测心肌运动速 度而非血流运动速度，因此无需高频滤通器，将来自心肌组织的低频高振幅的多普勒频移信 号直接输入自相关系统。彩色编码后的组织运动速度数据实时重叠在M型或二维超声图像上 。
采用心尖部窗口的3个切面：心尖四腔、心尖二腔和心尖长轴切面，分别显示左心室6个室 壁12个节段运动的情况，即间隔和侧壁(心尖四腔)、前壁和下壁(心尖二腔)、前间壁和后壁 (心尖长轴)。每个室壁又选择2个取样点,分别位于该室壁的基底部和中部。由于DTI主要检 测心肌沿长轴从心室基底部到心尖的纵向运动速度，因此，操作时须注意尽可能使多普勒声 束平行于每一室壁节段以检测到室壁沿长轴最大运动速度。置脉冲多普勒取样容积于心内膜 和心外膜之间，调整滤波和增益以获得最佳扫描频谱。同步描记心电图，每一测量点储存3 个心动周期的动态图像，应用数码技术将DTI图像记录在可写的CD-ROM上以在Macintosh上 脱机(off-line)测量分析时采用。
DTI测量参数：① 收缩功能指标：心肌收缩峰值速度(VS)，为心电图QRS波后第一个正 向波，代表心肌纵向收缩的最大速度；心肌收缩峰值时间(TS)，为心电图Q波到VS波峰 值 的时间。② 舒张功能指标：心肌舒张早期峰值速度(VE)，为心电图T波后第一个负向波， 代表舒张早期心室主动快速充盈时的最大弛缓扩张速度；心肌舒张早期峰值时间(TE)，为 心电图Q波到VE波峰值的时间；舒张早期和晚期峰值速度比值(VE/VA)。
除CAD组与对照组之间常规超声参数比较外，分别设计下列组队之间的DTI参数比较：对照 组与冠心病组之间，前壁梗死与下壁梗死之间，DTI收缩与舒张功能参数之间以及DTI与常规 超声心动图参数之间。
随机抽取5例患者由2名超声专业医生独自脱机测量共60个节段300个DTI测量值(反映测量 者之间的差异)，然后由其中一人分别在不同时间重复测量上述资料(反映测量者自身差异) ，分别计算上述差异的均差和百分比变异度。
三、统计学方法
采用SPSS 7.5 统计软件。DTI数据属正态分布，用
±s表示。不同组别之间 的参数比较采用非配对t检验或ANOVA方法，检验两参数关系用直线相关方法。以P ＜0.05作为显著性检验的标准。
结 果
一、CAD伴和不伴AMI组与对照组常规超声参数比较(表1)
经方差分析中两两比较提示LVDs、LVDd、A峰、FS及EF 5项参数在CAD两组中与对照组之 间差异均有显著性意义，符合冠心病病情发展的规律性。CAD伴AMI组左室扩大更明显。
二、对照组与CAD组DTI参数定量比较
在全部12个节段中，两组之间差异均有显著性意义的参数是VS、TS和VE。TE除2 个节段(前壁中段和后壁中段)外，其他各节段差异也存在显著性意义(表2)。
表1 对照、CAD伴或不伴AMI组常规超声参数比较
| 组 别 |
例数 |
LVDd(cm) |
LVDs(cm) |
E(cm/s) |
A(cm/s) |
E/A |
IVRT(ms) |
FS(%) |
EF(%) |
| 对照组 |
41 |
4.44±0.51 |
2.66±0.39 |
61.92±14.30 |
57.86±16.32 |
1.04± 0.34 |
89.00±19.10 |
39.55±6.28 |
77.08±6.91 |
| CAD不伴AMI组 |
68 |
5.03±1.05* |
3.62±1.06* |
66.05±15.18 |
73 .39±16.44* |
0.92±0.27 |
97.41±17.89 |
29.78±10.75* |
63.06±16.52 * |
| CAD伴AMI组 |
87 |
5.47±0.98*△ |
4.05±1.03*△ |
61.62±1 6. 58 |
68.85±19.82* |
0.99±0.58 |
98.82±31.14 |
26.40±7.74* |
57.92± 12.50* |
注:与对照组比较,*P＜0.01;与CAD不伴AMI组比较,△P＜0.05。 lVDd-左室舒张期内径,LVDs-左室收缩期内径,E-多普勒二尖瓣血流舒张早期峰值速 度,A-多普勒二尖瓣血流舒张晚期峰值速度,E/A-E峰与A峰比值,IVRT-左室等容舒缓时间,FS- 左室缩短分数,EF-左室射血分数
表2 对照组与冠心病组左心室12个节段DTI收缩和舒张功 能参数比较
| 指 标 |
室 壁 节 段 |
| 间隔基底 |
间隔中 |
侧壁基底[ 〗侧壁中 |
前壁基底 |
前壁中 |
下壁基底 |
下壁中 |
前间隔基底 |
前间隔中[ 〗后壁基底 |
后壁中 |
| 对照组(41例) |
| VS(cm/s) |
6.02±1.13 |
4.22
±1.09 |
6.85
±1.93 |
4.41
± 2.14 |
6.23
±1.79 |
3.50
±1.80 |
6.11
±1.57 |
4.29
±1.19 |
5.68
± 1.92 |
3.19
±1.32 |
6.10
±1.55 |
4.46
±1.56 |
| TS(ms) |
129.79
±24.22 |
135.49
±31.54 |
138.48
±36.73 |
1 35.74
±51.00 |
131.61
±31.57 |
141.20
±49.06 |
135.00
±22.36 |
144.3 2
±30.64 |
128.77
±27.52 |
138.45
±33.53 |
142.77
±39.89 |
138.60
±41.91 |
| VE(cm/s) |
7.60
±2.30 |
6.28
±1.89 |
8.67
±2.99 |
5.60
±2. 75 |
8.39
±2.50 |
5.39
±1.57 |
7.98
±2.71 |
6.21
±1.94 |
7.00
±2. 17 |
5.01
±1.57 |
8.11
±2.74 |
6.13
±2.46 |
| TE(ms) |
514.51
±40.13 |
528.92
±39.54 |
516.00
±48.41 |
531 .05
±49.07 |
529.58
±44.40 |
537.91
±49.49 |
514.55
±47.30 |
533.94
±47.53 |
520.22
±53.74 |
537.22
±47.88 |
516.16
±49.74 |
542.40
± 81.91 |
| 冠心病组(155例) |
| VS(cm/s) |
4.43
±1.59 |
3.13
±1.28 |
4.40
±1.84 |
2.7 4
±1. 62 |
4.54
±1.85 |
2.29
±1.19 |
4.61
±1.76 |
3.12
±1.43 |
3.97
±1. 65 |
2.67
±1.26 |
4.54
±1.81 |
3.03
±1.63 |
| TS(ms) |
156.50
±38.16 |
158.90
±41.31 |
180.44
±69.81 |
180 .47
±51.94 |
173.80
±45.40 |
171.96
±46.09 |
159.64
±40.13 |
166.49
±44.39 |
162.22
±38.45 |
165.16
±48.56 |
170.18
±39.36 |
173.27
± 52.83 |
| VE(cm/s) |
4.32
±1.83 |
4.06
±1.71 |
4.80
±2.16 |
3.43
±1. 81 |
5.07
±2.21 |
3.17
±1.80 |
4.33
±1.91 |
3.79
±1.64 |
4.02
±1. 70 |
3.26
±1.63 |
4.85
±2.22 |
3.72
±1.80 |
| TE(ms) |
550.00
±68.60 |
554.04
±61.14 |
544.40
±57.44 |
553 .30
±59.51 |
552.04
±54.63 |
549.38
±67.55 |
545.76
±53.23 |
567.30
±60.33 |
558.63
±57.40 |
560.22
±60.13 |
545.04
±64.99 |
557.27
± 74.33 |
注：两组比较各节段差异有显著性意义的参数是VS、TS和VE，P＜0.05； TE除前壁中段和后壁中段外，其他各节段两组比较,P＜0.05 三、前壁梗死与下壁梗死DTI参数定位比较
应用方差分析法分别对前壁梗死、下壁梗死及CAD不伴梗死三组患者进行相关参数两两比 较，发现前壁梗死时VS在室间隔基底段、室间隔中段显著低于其他两组(P均＜0.05 )；VE在前壁基底段，TE在室间隔基底段分别低于和高于其他两组(P均＜0.05 )，而前壁梗死的非缺血节段却与其他组的差异无显著性意义 。但在下壁梗死中，除了TE在下壁基底中段显著低于CAD不伴AMI组外(P＜0.01)， 其他参数差异均无显著性意义。
四、DTI参数与常规超声心动图有关参数的相关分析
在收缩功能参数中，DTI左心室12个节段心肌平均收缩速度(
S)与左室射血分数(LVEF)呈高度相关，对照组和CAD组(包括伴与不伴AMI)r值分别为 0.587 和 0.5 62，P均＜0.001；在舒张功能参数中，12个节段VE与VA比值的平均值（
）与二尖瓣血流频谱E/A值呈高度相关，对照组与CAD组r值分为 0.7 31 和 0.707，P均＜0.001(图1)。
图1 CAD组DTI舒张功能参数与二尖瓣血 流频谱E/A相关性
五、DTI收缩功能与舒张功能参数之间的相关分析
S与平均舒张速度(E)呈高度相关，对照组与CAD组 r值分别为 0.673 和 0.704，P均＜0.001（图2）。
i
图2 CAD组DTI收缩功能参数与舒张功能参数的相关性
六、DTI测量参数变异度和重复性分析
同一测量者先后测量值差异：在5个参数VS、TS、VE、TE 和VE/VA绝对差值 的均数(均差)分别为(0.33±0.27)cm/s、(6.44±5.29)ms、(0.52± 0.36)cm/s、(7.05±7.33)ms和 0.13±0.14；百分比变异度分别为 3.4%、2.2%、4.2%、1.2%和 5.2%；不同测量者之间的差异：上述5个参 数的均差分别为(0.51±0.40)cm/s、(14.47±8.71)ms、(0.67±0. 48)cm/s、(13.87±11.11)ms和 0.18±0.14；百分比变异度分别为 6 .0%、6.8%、4.4%、2.0%和 6.0%。
讨 论
由于DTI能测量心室各个节段运动速度和时间的参数，为了解心脏收缩和舒张的顺序和速 度提供了有效的方法。已有报道应用该方法来引导射频消融治疗预激综合症［4］。 心脏收缩和舒张运动的方向与心肌纤维排列方向密切相关。心肌纤维主要有纵向排列和 横向排列两种形式，分别与心脏长轴和短轴方向平行，DTI主要测定室壁各节段肌纤维纵向 运动参数。
心肌缺血时DTI参数变化的特点主要表现为速度指标减低和时间指标延长，而以舒张期参 数变化更早更敏感。动物实验研究显示阻断猪冠状动脉 15 min后才能用肉眼观察缺血节 段的舒缩运动异常，而阻断冠脉仅 10 s DTI即可显示出异常的参数变化：VE和VE/VA 值下降，然后才是收缩速度的下降［5］。在人的PTCA手术中，气囊阻断冠状动脉 30 s后DTI也可显示出类似的变化，再灌注后即可逐渐恢复正常［6］。本研究结果也 有类似发现，即CAD组(伴与不伴AMI)几乎所有节段收缩与舒张功能参数均显著差于对照组。 在舒张功能参数中，由于VE的发生直接来自于舒张早期左心室主动舒张运动，可靠地反映 了心室肌作功大小，因而应用价值较大;而VA来源于心房收缩后血液流动而导致心室肌被 动扩张，因此反映心室肌作功能力的可靠性可能不及VE。目前国外许多文献［3,7,8 ］已不单独把它列入舒张功能参数之中，而VE/VA却相对稳定可靠［1］，广 泛应用于DTI研究中。
DTI除了应用于心肌缺血的定量诊断外，还可应用于缺血的定位诊断。通过判断缺血所在 的节段进一步推测病变血管所在位置，这尤其适用于前壁心肌梗死受累节段的定位诊断。本 研究 表明前壁心肌梗死时可见病变区多个节段多项DTI收缩和舒张功能参数异常，而在下壁梗死 时上述定位表现不十分明显，其原因尚未阐明，可能与本研究中AMI患者一般处于康复期有 关。因为下壁缺血一般较局限，累及的病变节段较少，部分心肌处于顿抑或冬眠状态，随着 早期再灌注以及后期康复阶段的综合治疗,下壁梗死病变节段功能的逐渐恢复，以致DTI不能 显示异常；而在前壁梗死时，一般缺血范围较广泛，累及病变节段较多且程度较重，室壁运 动功能不易恢复，因而DTI能明确定位。
心脏收缩与舒张运动是 一个连续的耗能的生理过程。一般认为舒张功能参数对缺血更为敏感。作为心室泵血这一整 体活动的重要组成部分，两者存在着相互牵制、相互依存和相互因果关系。心肌缺血缺氧直 接导致肌浆网上ATP依赖性钙泵及钙释放蛋白功能障碍，而后二者分别与心肌舒张和收缩功 能密切相关。舒张功能下降预示着收缩储备功能的不足，收缩功能异常往往包含舒张功能异 常。本研究中DTI收缩与舒张功能参数之间的高度相关性符合上述机制，同时，VS与M型 超声心动图LVEF之间的相关性进一步显示前者可以作为反映心肌收缩功能的有用指标。这与 Rambaldi等［2］的结论相一致，后者发现VS与核素左室造影所测LVEF具有高度相 关。多普勒二尖瓣血流舒张功能参数由于易受心率、心脏前后负荷等影响，存在许多 假阴性和假阳性，其可靠性受到一定程度的影响。但DTI舒张功能参数被认为较少受上述因 素影响，相对独立和稳定［7,9］。本研究中无论是对照组，还是CAD组与二尖瓣血流频谱E/A之间存在高度相关。这与Garcia等［3］的报告相符 ，后者计算缺血与非缺血节段VE/VA比值异常(＜1)的数目。如果某患者二尖瓣血流频谱 异常(E/A＜1)，则缺血区VE/VA比值异常的节段就明显增多。这就提示VE/VA可以作为一种替代方法来弥补前者的不足。
DTI通过定量定位分析心肌节段运动的特征与变化，为了解心脏局部收缩和舒张功能状态 提供了客观依据，对冠心病无创性诊断具有一定的应用价值。
资助项目: 香港大学医学院1999/2000 年度Ivy Wu 基金资助(Doc M46/394)
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(收稿日期:2000-03-29)
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