·临床研究·无创左室压力-应变环定量评估经皮冠状动脉介入治疗
患者心肌做功情况
张鹏英薛婷陈允安任斐袁春苗于明赵静张洁
摘要目的探讨无创左室压力-应变环（LV-PSL）定量评估冠状动脉粥样硬化性心脏病（CAD）患者经皮冠状动脉介入治疗（PCI）前后心肌做功的应用价值。方法前瞻性选取在我院择期行PCI的CAD患者30例（病例组）和同期健康体检者30例（对照组），应用改良双平面Simpson法测量两组左室舒张末期容积（LVEDV）、左室收缩末期容积（LVESV）及左室射血分数（LVEF），于二维斑点追踪超声心动图（2D-STE）心肌自动功能成像模式下评估左室整体纵向应变（GLS），无创LV-PSL评估左室整体做功指数（GWI）、整体有效做功（GCW）、整体无效做功（GWW）和整体做功效率（GWE），比较对照组与病例组PCI术前、术后3d各参数差异；分析GWI、GCW、GWW、GWE与LVEF和GLS的相关性。
结果与对照组比较，病例组PCI术前、术后3d LVEDV、LVESV、GWW均明显升高，LVEF、GLS、GWI、GCW、GWE均明显降低，差异均有统计学意义（均P<0.05）；与病例组PCI术前比较，术后3d GWW明显降低，GWE明显升高，差异均有统计学意义（均P<0.05），而LVEDV、LVESV、LVEF、GLS、GWI、GCW均无明显变化。GWI、GCW、GWW、GWE与LVEF和GLS 均显著相关（均P=0.00）。结论无创LV-PSL技术可定量评估CAD患者PCI前后左室心肌做功，为准确评价CAD对心肌功
能的影响，以及PCI术后短期内心肌功能的恢复效果提供了一种新方法。
关键词左室压力-应变环；心肌做功；冠状动脉粥样硬化性心脏病；经皮冠状动脉介入治疗
［中图法分类号］R445.1；R825.4［文献标识码］A
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Quantitative asssment of myocardial work in patients undergoing percutaneous coronary intervention by non-invasive left ventricular
pressure-strain loop
ZHANG Pengying，XUE Ting，CHEN Yun’an，REN Fei，YUAN Chunmiao，YU Ming，ZHAO Jing，ZHANG Jie
Department of Ultrasound，the Affiliated Lianyungang Hospital of Xuzhou Medical University，Jiangsu222000，China
ABSTRACT Objective To explore the application value of non-invasive left ventricular pressure-strain loop（LV-PSL）in quantitative asssment of myocardial work before and after percutaneous coronary intervention（PCI）in patients with coronary artery dia（CAD）.Methods Thirty CAD
patients（ca group）who underwent PCI in our hospital and30healthy subjects（control group）were prospectively lected.The left ventricular end-diastolic volume（LVEDV），left ventricular end-systolic volume（LVESV）and left ventricular ejection fraction（LVEF）were calculated by modified biplane Simpson method. The left ventricular global longitudinal strain（GLS）was measured by the two-dimensional speckle tracking echocardiography （2D-STE）myocardial automated functional imaging.The left ventricular global myocardial work index（GWI），global myocardial constructive work（GCW），global myocardial wasted work（GWW）and global myocardial work efficiency（GWE）were assd by non-invasive LV-PSL.The differences of tho parameters were compared between the control group and the ca group before and3d after surgery.And the correlations of GWI，GCW，GWW，GWE with LVEF and GLS were analyzed.
Results Compared with the control group，the LVEDV，LVESV and GWW of the ca group were significantly incread before
基金项目：连云港市卫生计生科技项目（201805）；连云港市第一人民医院医疗技术扶持项目
作者单位：222000江苏省连云港市，徐州医科大学附属连云港医院超声科（张鹏英、薛婷、陈允安、于明、赵静、张洁），心血管内科（任斐）；连云港市第一人民医院灌南院区超声科（袁春苗）
通讯作者：张洁，Email：**************
冠状动脉粥样硬化性心脏病（coronary artery dia，CAD）一直是全球非传染性疾病死亡的主要原因［1］。经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）作为治疗CAD的重要手段，能有效解除冠脉狭窄或闭塞，使心肌恢复再灌注，有效改善心肌收缩功能，从而降低CAD患者心血管不良事件的发生率和死亡率［2］。因此，准确评估CAD患者心肌功能是判断PCI治疗效果及预后的关键。无创左室压力-应变环（left ventricular pressure-strain loop，LV-PSL）是在二维斑点追踪超声心动图（two dimensional speckle tracking echocardiography，2D-STE）基础上发展的新技术，通过结合无创动态左室压力构建压力-应变曲线来量化心肌做功，避免了后负荷对心肌收缩力的影响，能更敏感、准确地评估左室心肌收缩功能［3-4］。既往研究［5-6］表明，无创LV-PSL定量评估的心肌做功测量值与心导管有创评估的测量值高度相关。本研究拟采用无创LV-PSL定量评估CAD患者PCI术前后的左室心肌做功，旨在探讨LV-PSL评价PCI术后心肌功能早期恢复效果的可行性及临床应用价值。
资料与方法
一、研究对象
前瞻性选取2019年11月至2020年5月在我院心内科住院择期行PCI的CAD患者30例（病例组），男21
例，女9例，年龄43~71岁，平均（59.67±7.27）岁；其中，单支血管病变分布包括左前降支（LAD）14例，左回旋支（LCX）6例，右冠状动脉（RCA）10例；多支血管病变分布包括LAD+LCX2例，LAD+RCA2例，LCX+ RCA1例，LAD+第一对角支1例；合并高血压者17例，但均用药控制良好（血压<140/90mm Hg，1mm Hg= 0.133kPa）。纳入标准：①窦性心律；②行冠状动脉造影证实至少有1支冠状动脉狭窄程度≥75%，并成功施行PCI治疗。排除标准：①左室流出道梗阻或肥厚型心肌病；②主动脉瓣明显狭窄或其他严重瓣膜疾病；③起搏器植入或心律不齐；④有陈旧性心肌梗死或曾经接受PCI者；⑤图像质量不佳者。
另选同期我院体检的健康人群30例作为对照组，男19例，女11例，年龄42~69岁，平均（57.90±7.53）岁。均无心血管疾病和其他器质性疾病。本研究经我院医学伦理委员会批准，所有研究对象均签署知情同意书。
二、仪器与方法
1.仪器：使用GE Vivid E95彩色多普勒超声诊断仪，M5S探头，频率1.5~4.5MHz；配备Echo PAC203工作站。
2.图像采集：病例组PCI术前和术后3d、对照组体检时（仅采集一次）行经胸超声心动图检查，同步连接心电图，嘱平静呼吸，适当调节深度、宽度、增益及角度，确保内外膜心肌显示清晰且完整，二
维图像平均帧频（57±8）帧/s，有肺气干扰者嘱呼气末屏气。在二维显像模式下，采用美国超声心动图学会推荐的改良双平面Simpson法测量左室舒张末期容积（LVEDV）、左室收缩末期容积（LVESV）及左室射血分数（LVEF）；同时采集心尖四腔心、三腔心和两腔心切面二维动态图像，记录并存储3个以上心动周期，导入硬盘以便脱机后处理分析。
3.图像分析：将受检者图像导入Echo PAC203工作站后，选择心肌自动功能成像（AFI）分析模式，系统可自动识别上述3个切面动态图像，并选择图像质量最佳的心动周期进行心肌运动轨迹的追踪，如果追踪有偏差，可手动调整感兴趣区的位置和大小，以提供整个心动周期内最佳斑点信号的追踪。在心尖三腔心切面完成追踪后分析并确认主动脉瓣关闭时间，再依次完成其他切面的分析，最终自动生成17节段牛眼图，系统根据各节段收缩期纵向应变峰值加权平均值得到左室整体纵向应变（GLS），统计结果以绝对值表示。然后选择Myocardiac Work分析模式，输入受检者血压后点击Advanced，系统自动分析并获得LV-PSL
and3d after PCI，and the LVEF，GLS，GWI，GCW and GWE were significantly decread，and the differences were statistically significant（all P<0.05）.And compared with the ca group before PCI，GWW was significantly decread and GWE was significantly incread3d after PCI，and the differences were statistically significant（both P<0.05），while the LVEDV，LVESV，LVEF，GLS，GWI and GCW had no significant changes.GWI，GCW，GWW，GWE were significantly corr
elated with LVEF and GLS（all P=0.00）.Conclusion Non-invasive LV-PSL technology can be ud to quantitatively evaluate left ventricular myocardial work in CAD patients before and after PCI，and provide a new method to accurately evaluate the effect of CAD on myocardial function and the recovery effect of myocardial function in the short term post-PCI.
KEY WORDS Left ventricular pressure-strain loop；Myocardial work；Coronary artery dia；Percutaneous coronary intervention
和心肌做功参数，点击牛眼图单个节段即可显示单个节段LV-PSL。心肌做功参数包括：①左室整体做功指数（GWI），即LV-PSL二尖瓣关闭到二尖瓣开放的总做功，即LV-PSL内的面积；②整体有效做功（GCW），即收缩期心肌缩短和等容舒张期心肌延长所做的功，有利于左室射血；③整体无效做功（GWW），即收缩期心肌延长和等容舒张期心肌缩短所做的功，不利于左室射血；④整体做功效率（GWE），即GCW/（GCW+GWW）×100%，即一个心动周期内做功的效率。本研究所有受检者图像均由接受过规范化培训的超声医师采集，所有图像分析均由同一对造影结果和临床资料不知情的超声医师完成。所有参数均重复测量3次取平均值。
4.重复性检验：在病例组中随机抽取10例，由两名互不知情的经过规范化培训的超声医师评估GLS 及心肌做功参数，行组间重复性检验；其中一名超声医师1d后再次评估GLS及心肌做功参数，行组内重复性检验。
三、统计学处理
应用SPSS23.0统计软件，服从正态分布的连续变量以x±s表示，符合正态分布且方差齐时，两组比较行独立样本t检验；多组比较采用单因素方差分析，两两比较行LSD-t检验；符合正态分布但方差不齐时，多组比较行Kruskal-Wallis检验，两两比较行Mann-Whitney U检验。相关性分析采用Pearson相关分析法。GLS及心肌做功参数组内和组间的重复性检验采用相关系数比较。P<0.05为差异有统计学意义。
结果
一、两组一般临床资料比较
两组年龄、性别、心率、体表面积、血压（收缩压和
舒张压）比较差异均无统计学意义。见表1。
表1两组一般资料比较（x±s）
组别
对照组（30）
病例组（30）
t值
P值
男/女
（例）
19/11
21/9
0.30
0.58
年龄
（岁）
57.90±7.53
59.67±7.27
-0.93
0.36
体表面积
（m2）
1.76±0.07
1.80±0.08
-1.88
0.07
心率
（次/min）
69.97±9.90
71.73±5.79
外甥英语-0.84
0.40
收缩压
（mm Hg）
tpp协定122.10±10.68
126.47±10.08
-1.63
0.11
舒张压
（mm Hg）
73.37±8.43
74.33±8.19
-0.45
0.65
1mm Hg=0.133kPa
二、两组常规超声心动图参数比较
病例组术前、术后3d LVEDV、LVESV均显著增大，LVEF均显著降低，与对照组比较差异均有统计学意义（均P<0.05）；病例组PCI术后3d LVEDV、LVESV、LVEF与术前比较差异均无统计学意义。见表2。
表2两组常规超声心动图参数比较（x±s）组别
对照组
病例组
术前
术后3d
F值
P值
LVESV（ml）
34.40±7.99
49.60±13.83*
47.80±13.34*
14.36
0.00
LVEDV（ml）
90.29±18.21
102.27±19.38*
100.18±18.23*
3.55
0.03
生活句子LVEF（%）
61.89±4.25
51.96±7.32*
52.64±7.41*
21.92
0.00
与对照组比较，*P<0.05。LVESV：左室收缩末期内径；LVEDV：左室舒张末期容积；LVEF：左室射血分数
三、两组心肌做功参数及GLS比较
病例组术前、术后3d GLS、GWI、GCW、GWE均显著降低，GWW显著升高，与对照组比较差异均有统计学意义（均P<0.05）。与PCI术前比较，病例组术后3d GWW显著降低（P<0.05），但仍高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；GWE显著升高（P<0.05），但仍低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；术后3d GLS、GWI、GCW均较术前有所升高，但差异均无统计学意义。见图1和表3。
A：对照组，GLS：-20%、GWI：1796mm Hg%、GCW：2171mm Hg%、GWW：69mm Hg%、GWE：96%；B：病例组术前，GLS：-10%、GWI：917mm Hg%、GCW：1094mm Hg%、GWW：248mm Hg%、GWE：78%；C：病例组术后3d，GLS：-11%、GWI：1017mm Hg%、GCW：1129mm Hg%、GWW：147mm Hg%、GWE：85%
图1对照组及病例组同一患者PCI术前、术后3d无创LV-PSL图
A B C
表3两组左室心肌做功参数及GLS比较（x±s）
组别
对照组病例组术前术后3d F/Z值P值
心肌做功参数
GWI（mm Hg%）
1883.90±294.57
1472.00±359.00*
1510.03±389.48*
12.70
0.00
GCW（mm Hg%）
2200.07±308.82
1801.27±391.13*
1814.90±428.78*
10.68
0.00
GWW（mm Hg%）
爱已走远
87.57±33.50
240.73±101.35*
173.93±85.39*#
什么是市场调查
45.80
0.00
GWE（%）
95.50±1.74
86.40±6.26*
89.63±5.24*#
49.78
0.00
GLS
（%）
20.02±2.23
14.85±3.58*
15.52±3.28*
24.89
0.00
与对照组比较，*P<0.05；与病例组术前比较，#P<0.05。GWI：整体做功指数；GCW：整体有效做功；GWW：整体无效做功；GWE：整体做功效率；GLS：整体纵向应变。1mm Hg=0.133kPa
四、左室心肌做功参数与LVEF和GLS的相关性分析
GWI、GCW、GWE与LVEF均呈正相关（r=0.69、0.66、0.62，均P=0.00），GWW与LVEF呈负相关（r=-0.53，P=0.00）。GWI、GCW、GWE与GLS均呈正相关（r=0.89、0.85、0.80，均P=0.00），GWW与GLS呈负相关（r=0.61，P=0.00）。见表4。
表4左室心肌做功参数与LVEF和GLS的相关性分析
心肌做功参数GWI GCW GWW GWE
LVEF
r值
0.69成语故事
0.66
-0.53
0.62体表
P值
0.00
0.00
0.00
0.00
GLS
r值
0.89
0.85
-0.61
0.80
P值
0.00
0.00
0.00
0.00
LVEF：左室射血分数；GLS：整体纵向应变
五、重复性检验
GLS、GWI、GCW、GWW、GWE观察者组间相关系数为0.93、0.93、0.94、0.92、0.94，观察者组内相关系数为0.93、0.92、0.93、0.94、0.95。提示2D-STE分析的GLS和无创LV-PSL评估的左室心肌做功参数均具有良好的重复性。
讨论
CAD患者PCI血运重建术后，早期准确评估左室心肌功能是判断PCI疗效及预后的关键。LVEF作为评估左室整体收缩功能最常用的指标，受几何假设和负荷依赖的限制，其准确性欠佳［2］。2D-STE作为研究心肌力学的有效工具，能早期识别心肌亚临床功能障碍，但是对后负荷变化高度敏感，在血流动力学条件发生改变时可能存在一定局限性［7］。研究［3，8］表明，在心肌缺血时，收缩功能的改变不仅取决于心肌的收缩能力，还取决于前、后负荷的变化，后负荷升高可导致收缩期缺血节段心肌缩短进一步减少，显著影响GLS
测量的准确性。无创LV-PSL是在2D-STE基础上发展而来的新技术，同时结合了无创测量的左室压力与
2D-STE技术测量的应变指标，避免了LVEF和GLS的负荷依赖对心肌收缩力的影响，重复性好，能更敏感、准确地评估左室心肌收缩功能［4，9-10］。研究［5-6］表明，无创LV-PSL评估的心肌做功与PET显示的心肌糖代谢显著相关，同时还可提供局部和整体心肌做功、残余心肌活力和心肌收缩力等多种信息。本研究应用无创LV-PSL对CAD患者PCI术前后心肌做功行综合定量评估，旨在探讨该技术评估CAD患者PCI术前后左室心肌功能的临床应用价值。
在CAD患者中，冠状动脉显著狭窄或闭塞，引起心肌缺血、缺氧或坏死，从而导致心肌收缩力下降，进一步发展出现心肌梗死、室壁运动异常和心室重构，最终演变为整体收缩功能障碍。本研究结果显示，病例组LVEDV、LVESV均较对照组显著升高（均P<0.05），表明左室出现重构；LVEF、GLS均显著降低（均P<0.05），提示心肌严重缺血、缺氧或坏死，造成心肌运动和形变的能力下降，从而导致整体收缩功能降低。PCI术后3d LVEDV、LVESV均较术前有所降低，LVEF、GLS均有所升高，但差异均无统计学意义，提示即使CAD患者成功施行PCI血运重建术后，部分术前出现缺血的心肌在短期内仍无法明显恢复收缩功能；而部分发生室壁运动异常的节段由于长期灌注不足导致心肌细胞不可逆损伤，可能出现收缩功能的长期受损。
本研究对照组心肌收缩功能正常且各节段均能同步性收缩，因此不利于左室射血所做的功较少，即GWW较低，又因GWE=GCW/（GCW+GWW）×100%，故GWE较高，与Manganaro等［11］在心肌做功正常值的研究结果相似。本研究发现，病例组左室GWI、GCW和GWE均较对照组显著降低（
均P<0.05），与Edwards 等［10］研究结果一致，GWI和GCW显著降低可反映CAD患者心肌细胞供血减少导致能量代谢减少的病理状态，此情况可发生在出现室壁运动异常和LVEF 降低之前。不同的是，本研究CAD患者GWW显著升高，提示严重狭窄的冠状动脉所供应的心肌细胞发生冬眠或坏死，从而出现心肌收缩不同步，导致收缩期心肌延长和等容舒张期心肌缩短所做的功显著增加，即GWW增加，射血效率下降，因此心肌产生纵向形变所做“功”的效率降低，即GWE降低［10］。
同时本研究发现，病例组PCI术后3d GWW显著降低，GWE显著升高，与术前比较差异均有统计学意
义（均P<0.05）；提示PCI术后短期内心肌功能迅速改善，其原因可能为PCI术后短期内部分可逆性损伤心肌恢复再灌注，使心肌收缩不同步较早得到改善，因而GWW降低，GWE升高，表明PCI血运重建术疗效较显著。而GLS和LVEF无明显变化，表明LV-PSL能更早检测出PCI术后心肌功能的改善，而常规超声心动图和2D-STE对心肌功能的轻微变化不敏感［10］。病例组PCI术后3d GWW、GWE与对照组比较差异仍有统计学意义（均P<0.05），可能与部分心肌细胞做功能力的恢复需要更长时间或心肌细胞已经发生不可逆损伤有关，这将会在以后的研究中进一步探讨。本研究还发现心肌做功参数与LVEF和GLS均高度相关，表明心肌做功可用于收缩功能的评估，与崔存英等［12］研究结果相似。
本研究局限性：①纳入的病例数较少且随访时间较短，未根据心功能分级、冠状动脉狭窄程度和狭窄相关动脉进行分组比较，也未长期随访观察心肌做功的恢复效果和心血管不良事件的发生情况，后续研究有待进一步扩大样本量、细化分组、延长随访时间；
②使用肱动脉压力代替左室压力并不精准，当患者患有肱动脉疾病时，测量的肱动脉压力可能并不真实；
③无创LV-PSL是一种基于2D-STE的新技术，同样受图像质量的限制，且依赖于供应商的测量值，而目前该软件仅由GE一家供应商提供，其数据的精准性尚有待进一步研究。
综上所述，CAD患者成功施行PCI术后短期内左室心肌功能得到显著改善。应用无创LV-PSL能更全面、真实地反映CAD患者PCI术前后心肌功能，为临床准确评估PCI术后短期疗效提供了一种新的无创方法。
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（收稿日期：2020-07-07）
