收缩后应变指数与心电图改变在多巴酚丁胺负荷超声心动图恢复期对症状性冠状动脉疾病检测价值的探索

《Frontiers in Cardiovascular Medicine》：The role of post-systolic strain and electrocardiographic changes during dobutamine stress echocardiography in enhancing detection of symptomatic coronary artery disease

本综述深入探讨了多巴酚丁胺负荷超声心动图（DSE）恢复期测量的收缩后应变指数（PSI）在检测症状性冠状动脉疾病（CAD）中的作用。研究创新性地将传统室壁运动异常（WMA）视觉评估与心肌形变（如PSI）及心电图（ECG）变化相结合分析。核心发现是，恢复期PSI与DSE诱发的WMA或梗阻性CAD无关，但与病理性ECG改变（如ST段压低）相关，提示其可能反映了微血管功能障碍引起的细微心肌功能异常，为DSE诊断提供了新的视角和潜在补充价值。

　　

引言

多巴酚丁胺负荷超声心动图（Dobutamine Stress Echocardiography, DSE）是一种广泛使用的无创性检查手段，用于检测梗阻性冠状动脉疾病（Coronary Artery Disease, CAD），在经验丰富的医师操作下具有较高的准确性。然而，对左心室（Left Ventricular, LV）室壁运动异常（Wall Motion Abnormalities, WMA）的主观视觉评估是该测试的一个局限性。通过分析心肌形变，例如收缩后缩短（Post-Systolic Shortening, PSS），可能改善这一局限，尤其是在高剂量DSE期间。心肌形变评估通常采用斑点追踪超声心动图（Speckle Tracking Echocardiography）技术，但在心率达到120-140次/分钟的高峰负荷期进行该技术分析存在技术挑战。有研究表明，在负荷测试的恢复期（即缺血记忆阶段）检测异常的心肌形变模式（如PSS）可能是高峰负荷期间短暂性缺血的标志。因此，利用斑点追踪超声心动图在DSE恢复期进行量化分析显得颇具前景，因为这不仅图像采集更容易，而且有可能在高剂量测试诱发缺血后短时间内检测到缺血记忆。然而，目前尚不清楚检测缺血记忆是否仅与梗阻性CAD相关，还是也代表了微血管功能障碍引起的缺血。12导联心电图（Electrocardiogram, ECG）是DSE不可或缺的一部分，但其在检测心肌缺血和梗阻性CAD中的作用尚未被完全理解。近期研究显示，当考虑微血管功能障碍时，运动ECG测试中的ST段压低对潜在的缺血性基质具有高度特异性。此外，运动ECG测试恢复期出现的高级别室性早搏（Premature Ventricular Contractions, PVCs）与长期心血管死亡风险相关。一项近期荟萃分析评估了运动和药物负荷测试中诱发的心律失常的预后意义，发现频繁的PVCs（例如定义阈值为≥5次/分钟）与较低频率的PVCs相比，死亡率更高。本研究旨在回顾性评估心绞痛症状患者中，DSE高峰负荷期的视觉解读、通过恢复期收缩后应变检测的缺血记忆、DSE期间的ECG异常与冠状动脉造影显示的梗阻性CAD之间的关联。

方法

这项回顾性观察性研究纳入了72名具有心绞痛症状的患者，他们因疑似CAD被转诊至Zemun临床医院中心接受DSE检查，并且由于DSE阳性或尽管测试阴性但心绞痛症状持续存在而接受了冠状动脉造影。梗阻性CAD通过侵入性冠状动脉造影定义，为左主干冠状动脉直径狭窄>50%或其他任何主要心外膜冠状动脉直径狭窄>70%。是否对中度病变（直径狭窄30%–70%）进行血流储备分数（Fractional Flow Reserve）或非充血指数（Non-hyperemic Indices）的功能性评估由介入心脏病专家决定。研究获得了机构伦理委员会的批准。

DSE方案遵循标准流程，包括连续输注递增剂量的多巴酚丁胺（从5至40 mcg/kg/min），并在需要时添加最多2 mg的阿托品以达到目标心率。在测试前、中、后监测心率和血压。如果即使使用最大剂量的阿托品也未达到目标心率（定义为年龄预测最大心率[220-年龄]的85%），则测试被视为非结论性。测试在以下情况下终止：达到目标心率、在任何测试阶段出现新的LV不同步、发生显著心律失常、收缩压升高至≥220 mmHg、血压降至基线以下、或患者因无法忍受的胸痛或其他不适而要求停止。患者被指示在测试前停用β受体阻滞剂两天，并在测试当天不使用抗心绞痛治疗。超声心动图评估使用Vivid 7和E9机器（通用电气，挪威霍顿）和2.5 MHz经胸探头进行。在静息时、低剂量多巴酚丁胺输注期间（20 mcg/kg/min）、高峰负荷期和恢复期采集标准胸骨旁长轴、乳头肌水平短轴以及心尖长轴、2腔心和4腔心切面图像，平均帧率为40–80 fps。记录三个连续心动周期并数字化存储，使用EchoPac工作站（版本BT12；GE Healthcare）进行离线分析。区域LV收缩功能在测试后立即使用超声机器上的“四视图”模式进行评估。采用LV的17节段模型，每个节段按四级评分（运动正常、运动减弱、无运动、矛盾运动）。如果在至少两个相邻的LV节段中观察到新的或恶化的区域性室壁运动异常，则认为测试对心肌缺血呈阳性。所有测量均遵循国际心腔量化建议。

12导联ECG在基线、每5分钟阶段结束时以及恢复期记录。在本研究中，如果ECG显示至少1 mm的新发水平或下斜型ST段压低、两个相邻导联的ST段抬高或T波倒置，或频繁的PVCs（>5次/分钟），则由测试心脏病专家判定为病理性ECG。也应用了排除频繁PVCs的病理性ECG的替代定义。

心肌应变和二维斑点追踪分析在三个不同时间点测量心肌形变参数：测试前、低剂量测试期间（20 mcg/kg/min）和恢复期。使用EchoPAC软件（版本BT12；GE Healthcare）进行斑点追踪分析。即使经过手动调整后仍有超过两个节段无法充分追踪的患者被排除在分析之外。该软件通过追踪心内膜自动生成纵向应变曲线，并在极坐标地图视图中提供每个节段的峰值收缩期纵向应变和收缩后指数（Post-Systolic Index, PSI）的数值。整体纵向应变（Global Longitudinal Strain, GLS）计算为所有节段峰值收缩期纵向应变值的平均值。PSI的计算方法是将收缩期和收缩后应变幅度之间的绝对差值除以收缩后应变，然后乘以100以百分比表示。根据先前报告，如果两个相邻LV节段的PSI ≥25%，则提示存在缺血。

统计分析方法包括，呈正态分布的连续数据以均值±标准差表示，分类数据以频数和百分比汇总。组间正态分布连续数据的比较使用非配对t检验，分类数据使用Fisher精确检验。使用Shapiro–Wilk和Kolmogorov–Smirnov检验评估正态性。若偏离正态性，则以中位数和四分位距（Interquartile Range, IQR）表示，并使用Mann–Whitney U检验进行分析。进行单变量和多变量逻辑回归分析，以检验多巴酚丁胺诱导的LV WMA、病理性ECG发现、PSI与梗阻性CAD之间的关联。在20名随机选择的患者中，使用Kappa统计量评估PSI ≥25%的观察者内和观察者间变异性，使用组内相关系数（Intraclass Correlation Coefficient, ICC）评估GLS的变异性。所有统计检验均为双侧，显著性水平设定为p < 0.05。使用PASW Statistics version 23进行统计分析。

结果

研究纳入的72名患者的特征已汇总。冠状动脉造影显示，DSE阳性测试患者中78%存在梗阻性CAD，而DSE阴性测试患者中这一比例为25%，导致DSE检测梗阻性CAD的敏感性为78%，特异性为75%，总体准确度为76%。在35名DSE阳性患者中，22名（63%）有2个LV节段显示多巴酚丁胺诱导的不同步，其余37%有3个缺血节段。此外，在32名梗阻性CAD患者中，23名（72%）为单支血管病变。

与无梗阻性CAD的患者相比，有梗阻性CAD的患者在DSE期间更可能表现出显著的ECG变化。然而，55%的无梗阻性CAD患者也在DSE期间显示出病理性ECG变化，主要是ST段压低。研究通过Alluvial图展示了DSE期间的ECG变化、多巴酚丁胺诱导的WMA、DSE恢复期的PSI值与梗阻性CAD之间的比例关系。

单变量和多元回归分析结果显示，在单变量分析中，阳性DSE和测试期间的病理性ECG与梗阻性CAD相关，而恢复期PSI ≥25%则无关。在多元分析中，只有阳性DSE与梗阻性CAD独立相关。

相反，阳性DSE和恢复期PSI ≥25%均与DSE期间的病理性ECG变化独立相关。然而，恢复期PSI ≥25%与阳性DSE测试（即多巴酚丁胺诱导的WMA）无关。

值得注意的是，当从病理性ECG的定义中排除频繁PVCs时，恢复期PSI ≥25%不再与DSE期间的病理性ECG变化相关。

研究还展示了一名有心绞痛症状和非梗阻性CAD患者的实例，该患者尽管DSE结果阴性，但仍显示出显著的ECG变化和多个LV节段PSI值升高。

关于测量变异性，GLS的观察者内ICC为0.999（95% CI: 0.997–1.000），观察者间ICC为0.976（95% CI: 0.927–0.994）。对于PSI ≥25%，观察者内和观察者间评估显示完全一致，一致率为100%。

讨论

本研究发现，DSE恢复期的PSI与DSE期间观察到的WMA或通过冠状动脉造影确定的梗阻性CAD无关。这一发现对“恢复期PSI能提高DSE检测梗阻性CAD的诊断准确性”的假设提出了挑战。尽管如此，我们的结果提示，恢复期PSI可能仍反映了细微的心肌功能障碍，可能与冠状动脉微血管疾病相关。这与微血管心绞痛通常不会在DSE期间产生可辨别的WMA，但与负荷期间的症状和ECG变化相关的认识是一致的。

量化心肌形变一直被提倡作为负荷超声心动图中评估区域LV收缩功能的更客观方法，先前的研究支持其临床效用。尽管已有研究表明DSE期间的PSI有助于识别血流动力学显著的CAD，但大多数研究关注的是静息期或高峰负荷期的心肌应变分析，较少有研究探讨恢复期。

然而，Uusitalo等人的研究发现，在DSE后早期恢复期使用斑点追踪超声心动图评估收缩期或收缩后应变，与单纯视觉分析相比，为检测梗阻性CAD提供了额外的诊断价值。他们的发现与我们的差异可能归因于他们使用心肌灌注正电子发射断层扫描（Positron Emission Tomography）来记录心肌缺血和梗阻性CAD，而本研究未采用该方法。此外，我们队列中单支血管CAD的高比例以及高峰负荷时LV不同步区域较小也可能导致了观察到的差异。

需要指出的是，PSI虽然敏感，但对于检测血流动力学显著的冠状动脉狭窄并非高度特异。例如，Lanza等人观察到，在药物负荷测试期间，心脏磁共振（Cardiac Magnetic Resonance）检测到的心肌灌注异常与冠状动脉微血管舒张功能降低相关。他们的发现，与我们的结果一致，强调了许多患者中存在病理性ECG变化，包括ST段压低。类似地，Bhat等人研究了平板运动试验阳性且冠状动脉造影正常的患者，揭示了通过斑点追踪在DSE期间评估的纵向应变受损。然而，与本研究评估恢复期心肌形变不同，Bhat等人关注的是静息期和高峰负荷期的应变测量。

Sinha等人最近的研究表明，运动测试期间的缺血性ECG变化对冠状动脉微血管功能障碍具有高度特异性。这凸显了在疑似慢性冠状动脉综合征患者中，将梗阻性CAD作为评估无创成像方式诊断准确性的唯一基准的局限性。正如我们的研究和其他研究所强调的，负荷诱发心绞痛期间的ST段压低可能反映了来自梗阻性心外膜CAD和微血管功能障碍的心肌缺血。我们的研究通过提示微血管功能障碍可能不会在高峰负荷期产生WMA，但仍可导致细微的、视觉下机械功能障碍（可通过DSE后早期的收缩后应变分析检测到），从而扩展了这一理解。

研究局限性

本研究存在一些局限性。首先，其单中心、回顾性设计可能限制研究结果的普适性。所有测试均作为常规临床实践的一部分进行，进行额外诊断测试的决定由转诊心脏病专家做出。因此，许多患者在DSE后接受了冠状动脉造影，而未使用其他对检测梗阻性CAD具有更高敏感性和特异性的诊断方法。此外，我们研究中微血管功能障碍的诊断是初步的，基于心绞痛症状的存在、DSE诱发的ECG变化以及通过冠状动脉造影排除梗阻性CAD。因此，我们观察到的PSI、ECG变化和微血管功能障碍之间的关联应仅被视为生成假设，因为微血管功能障碍未被直接评估（例如，通过冠状动脉血流储备或正电子发射断层扫描）。

未来的研究需要纳入多中心设计和更广泛的诊断模式，以验证这些发现，并更好地阐明收缩后应变在评估冠状动脉微血管功能障碍机械异常中的作用。

结论

在有心绞痛症状的患者中，DSE恢复期测量的PSI与DSE诱导的WMA和梗阻性CAD无关。然而，PSI可能与ECG变化相关，并可能反映了由应激诱导的细微心肌功能障碍，可能涉及冠状动脉微血管损伤。