应变率成像：冠心病患者局部心肌功能及病变程度评估的新视角

应变率成像：冠心病患者局部心肌功能及病变程度评估的新视角一、引言1.1研究背景与意义冠心病（CoronaryHeartDisease，CHD）作为一种严重威胁人类健康的心血管疾病，近年来在全球范围内的发病率和死亡率呈上升趋势。据世界卫生组织（WHO）统计，心血管疾病是全球首要的死亡原因，而冠心病在其中占据相当大的比例。在中国，随着人口老龄化加剧、生活方式改变以及饮食习惯的西方化，冠心病的患病率也逐年攀升。冠心病主要是由于冠状动脉粥样硬化，导致血管狭窄或阻塞，进而引起心肌缺血、缺氧，引发一系列心脏功能障碍。其危害不仅在于引发心绞痛、心肌梗死等急性心血管事件，严重威胁患者生命安全，还会导致缺血性心肌病等慢性疾病，影响患者的生活质量和寿命。据相关研究表明，急性心肌梗死患者在发病后的一年内死亡率可高达10%-20%，而缺血性心肌病患者5年生存率不足50%。此外，冠心病患者常伴有心功能不全、心律失常等并发症，进一步加重了病情的复杂性和治疗难度。早期准确诊断冠心病并评估其病变程度，对于制定合理的治疗方案、改善患者预后具有至关重要的意义。传统的冠心病诊断方法，如心电图（ECG）、冠状动脉造影（CAG）等，虽然在临床中广泛应用，但各自存在一定的局限性。心电图是诊断冠心病最常用的方法之一，但其对心肌缺血的诊断敏感性和特异性有限，尤其是对于无症状心肌缺血和微小病变的检测能力不足。冠状动脉造影作为冠心病诊断的“金标准”，能够直观显示冠状动脉的形态和狭窄程度，但它是一种有创检查，存在一定的风险，如出血、血管损伤、感染等，且费用较高，不适用于大规模筛查和长期随访。应变率成像（StrainRateImaging，SRI）技术作为一种新兴的超声心动图技术，近年来在心血管疾病的诊断和评估中得到了广泛关注。SRI技术基于组织多普勒成像（TDI）原理，通过分析心肌组织在心动周期中的变形速度，能够定量评估心肌的局部功能和病变程度。与传统的超声心动图技术相比，SRI技术具有以下优势：首先，它能够提供心肌局部功能的定量信息，弥补了传统超声心动图只能定性观察心肌运动的不足；其次，SRI技术不受心肌运动方向和声束夹角的影响，能够更准确地反映心肌的真实应变情况；此外，SRI技术是一种无创性检查方法，操作简便、重复性好，患者易于接受，可用于大规模筛查和长期随访。在冠心病的诊断和评估中，SRI技术具有重要的应用价值。通过测量心肌的应变率，能够早期发现心肌缺血导致的心肌功能异常，即使在心电图和冠状动脉造影结果正常的情况下，也能检测到心肌的细微变化。研究表明，在冠心病患者中，缺血心肌的应变率明显低于正常心肌，且应变率的降低程度与冠状动脉狭窄程度密切相关。因此，SRI技术可以作为一种有效的辅助手段，帮助医生更准确地诊断冠心病，评估病变程度，为制定个性化的治疗方案提供依据。此外，SRI技术还可用于评估冠心病患者的治疗效果，如冠状动脉介入治疗（PCI）或冠状动脉旁路移植术（CABG）后，通过监测心肌应变率的变化，能够及时了解心肌功能的恢复情况，判断治疗效果，指导后续治疗。1.2国内外研究现状在国外，应变率成像技术在冠心病研究领域起步较早。早在20世纪90年代，随着组织多普勒成像技术的发展，应变率成像技术逐渐被应用于心血管疾病的研究中。早期的研究主要集中在验证应变率成像技术在检测心肌缺血方面的可行性。如一些研究通过动物实验，在冠状动脉结扎模型中，运用应变率成像技术观察到缺血心肌区域的应变率明显降低，与正常心肌区域形成显著差异，从而证实了该技术能够有效识别心肌缺血区域。随后，国外学者进一步深入研究应变率成像技术在冠心病诊断和病情评估中的应用价值。多项临床研究表明，应变率成像技术能够检测出早期冠心病患者心肌功能的细微变化，即使在患者无明显临床症状、心电图和超声心动图常规检查结果正常的情况下，也能发现心肌应变率的异常。例如，一项针对稳定性心绞痛患者的研究发现，通过应变率成像测量的心肌应变率参数与冠状动脉造影所示的血管狭窄程度具有显著相关性，能够为冠心病的诊断提供重要依据。此外，在评估冠心病患者心肌梗死面积和心肌存活情况方面，应变率成像技术也展现出独特的优势。有研究利用应变率成像技术对急性心肌梗死患者进行随访，发现心肌梗死后梗死区域及周边心肌的应变率变化与心肌的修复和重构过程密切相关，可用于预测患者的预后。在国内，近年来随着超声技术的普及和发展，应变率成像技术在冠心病研究中的应用也逐渐增多。国内学者在借鉴国外研究成果的基础上，结合国内冠心病患者的特点，开展了一系列相关研究。一些研究聚焦于应变率成像技术在不同类型冠心病患者中的应用，如对不稳定型心绞痛患者的研究发现，该技术能够敏感地检测到心肌缺血发作时心肌应变率的变化，有助于及时发现病情变化，指导临床治疗。此外，国内研究还注重探索应变率成像技术与其他影像学检查方法（如冠状动脉CT血管造影、心脏磁共振成像等）的联合应用，以提高冠心病诊断的准确性和全面性。例如，有研究将应变率成像与冠状动脉CT血管造影相结合，不仅能够观察冠状动脉的形态和狭窄程度，还能同时评估心肌的功能状态，为冠心病的综合诊断提供了更丰富的信息。尽管国内外在应变率成像技术定量评价冠心病患者局部心肌功能及病变程度方面取得了一定的进展，但目前的研究仍存在一些不足之处。一方面，不同研究中所采用的应变率成像技术参数和测量方法尚未完全统一，导致研究结果之间的可比性存在一定问题。例如，在测量心肌应变率时，不同研究选取的心肌节段、测量时间点以及分析软件等可能存在差异，这使得各研究结果难以直接进行比较和汇总分析，影响了该技术在临床实践中的广泛应用和标准化推广。另一方面，目前对于应变率成像技术所获得的参数与冠心病患者临床结局之间的关系研究还不够深入和全面。虽然已有研究表明应变率参数与冠状动脉狭窄程度、心肌梗死面积等存在相关性，但对于如何通过这些参数更准确地预测患者的长期预后，如心血管事件的发生风险、生存率等，仍需要进一步的大样本、长期随访研究来明确。此外，在应变率成像技术的临床应用中，还面临着一些技术挑战，如在肥胖患者、肺气肿患者等特殊人群中，由于超声图像质量受到影响，可能导致应变率测量的准确性下降，如何克服这些技术难题，进一步提高应变率成像技术在不同人群中的应用效果，也是未来研究需要解决的问题。1.3研究目的与方法本研究旨在深入探究应变率成像技术在定量评价冠心病患者局部心肌功能及病变程度方面的应用价值。具体而言，通过运用应变率成像技术，精确测量冠心病患者心肌的应变率参数，分析这些参数与患者局部心肌功能之间的内在联系，进而实现对患者局部心肌功能的准确评估。同时，研究应变率参数与冠状动脉病变程度的相关性，为临床医生更准确地判断冠心病患者的病情严重程度提供有力的量化依据。在研究方法上，本研究采用了前瞻性的病例对照研究方法。首先，严格按照既定的纳入和排除标准，从医院心血管内科门诊及住院患者中筛选出一定数量的冠心病患者作为病例组，同时选取年龄、性别等因素相匹配的健康人群作为对照组。纳入标准主要包括经冠状动脉造影确诊为冠心病，且临床资料完整；排除标准涵盖了患有严重肝肾功能不全、甲状腺功能亢进或减退、心肌病、心脏瓣膜病等可能影响心肌功能疾病的患者。对于入选的研究对象，均采用先进的超声诊断仪进行应变率成像检查。在检查过程中，严格规范操作流程，确保图像采集的质量和准确性。患者取左侧卧位，平静呼吸，连接心电图以同步记录心脏电活动。使用配备有组织多普勒成像功能的超声探头，获取心尖四腔心、二腔心及左心室短轴等多个标准切面的动态图像，每个切面均采集至少3个连续的心动周期，帧频需大于60帧/秒。采集完成后，将图像传入具有专业图像分析软件的工作站进行脱机分析。运用该软件，在各个切面上按照美国超声心动图学会推荐的16节段或17节段划分法，对左心室心肌进行节段划分，并在每个节段的心肌内膜下、中层及外膜下分别设置感兴趣区域（ROI），测量并记录各节段在收缩期、舒张早期、舒张晚期等不同时相的应变率值。为了确保研究结果的可靠性和准确性，对测量得到的应变率数据进行严格的质量控制。对于图像质量不佳、测量误差较大的数据进行重新采集或剔除处理。同时，采用专业的统计分析软件对数据进行统计学分析。首先，对两组研究对象的一般临床资料进行描述性统计分析，比较两组在年龄、性别、血压、血脂等方面是否存在差异，以排除这些因素对研究结果的干扰。对于应变率参数，采用独立样本t检验或非参数检验比较冠心病患者组与对照组之间的差异；采用Pearson相关分析或Spearman相关分析探究应变率参数与冠状动脉病变程度（如冠状动脉狭窄程度、病变血管支数等）之间的相关性。此外，为了进一步评估应变率成像技术对冠心病患者局部心肌功能及病变程度的诊断效能，绘制受试者工作特征曲线（ROC曲线），计算曲线下面积（AUC）、敏感度、特异度等指标。通过以上全面、系统的研究方法，本研究有望为应变率成像技术在冠心病临床诊断和评估中的应用提供更为深入、准确的理论依据和实践指导。二、应变率成像技术原理与方法2.1应变率成像基本原理应变率成像技术基于超声原理，与组织多普勒成像（TDI）紧密相关。TDI是在传统彩色多普勒血流成像技术的基础上，通过改变滤波系统，去除心腔内血流产生的高速低振幅频移信号，保留心肌运动产生的低速高振幅频移信号，并经相关系统处理以彩色编码显示出来，从而能够定量测量室壁运动速度。应变率成像则是在TDI的基础上进一步发展而来，它利用心肌运动速度在沿声束方向上的空间梯度来计算应变率。从物理学角度来看，应变（strain，ε）是指物体的形变程度，对于心肌而言，应变反映了心肌在张力作用下发生变形的能力，通常用心肌长度的变化值占心肌原长度（即不受外力作用时）的百分数来表示，公式为：\varepsilon=\frac{\DeltaL}{L_0}，其中\DeltaL为心肌长度变化绝对值，L_0为基线长度。当\varepsilon为负值时，表示心肌纤维缩短或变薄；当\varepsilon为正值时，表示心肌组织延长或增厚。例如，在心脏收缩期，轴向（如心尖四腔心切面观察方向）心肌应变力为负，这意味着心肌向心尖方向缩短；而径向（如胸骨旁短轴切面观察方向）收缩期应变力为正，反映了心肌在收缩期增厚。在舒张期，轴向应变力为正，表明心肌延长，径向应变力为负，代表心肌舒张期变薄。应变率（strainrate，SR）是应变的时间导数，即单位时间内的应变，它反映了心肌发生变形的速度，单位为1/s。从超声测量的角度，应变率等同于心肌运动速度在沿声束方向上的空间梯度，这也是超声测量应变率的基础。超声仪器通过同时测量两个取样容积的速度来计算应变率，这两点的间距一般设为1cm，也可根据实际情况在5-12mm之间选择。应变率的计算公式为：SR=\frac{v_a-v_b}{d}，其中SR为距离为d的两点间心肌的应变率，v_a和v_b分别指距离为d的两点的心肌运动速度。在实际应用中，应变率成像技术可以以二维、M型或应变率-时间曲线的形式呈现。二维和M型应变率图像常采用彩色编码，以增强观察的直观性和敏感性。当负的应变率（即心肌缩短）的值递增时，彩色色调从黄色过渡为红色；随着正的应变率（即心肌伸长）的值递增，色调由蓝绿色过渡为蓝色；当应变率值接近0时，显示为绿色。正常的应变率-时间曲线包含3个波型，以轴向应变为例，收缩期心肌应变率和应变力为基线下方波形（S），提示收缩期心肌缩短，应变率/力为负值；舒张期应变率和应变力位于基线上方（D），提示心肌延长，应变率/力为正值。应变率曲线舒张期呈现出两个正向波，分别为舒张早期E峰和舒张晚期A峰，E峰代表早期心室充盈，A峰代表心房收缩。这些不同的波型和彩色编码方式，为临床医生直观、准确地判断心肌功能状态提供了丰富的信息。2.2技术操作流程在临床应用中，运用超声仪器获取应变率成像图像及数据需遵循一系列严谨的操作步骤。检查前，需确保患者处于适宜的检查状态，一般要求患者取左侧卧位，此体位有助于充分暴露心脏，减少肺部气体对超声图像的干扰，使超声探头能够更清晰地获取心脏图像。患者需平静呼吸，避免过度换气或屏气，因为呼吸运动可能会导致心脏位置和形态的改变，影响图像采集的准确性。同时，连接心电图至关重要，心电图能够同步记录心脏的电活动，为后续分析心肌在心动周期不同时相的应变率提供时间基准，确保测量的准确性和一致性。选用具备先进组织多普勒成像功能的超声诊断仪，配备适合心脏检查的探头，如频率在2-4MHz的相控阵探头，该频率范围能够在保证足够穿透深度的同时，提供较为清晰的图像分辨率，满足应变率成像对图像质量的要求。检查时，首先进行常规超声心动图检查，获取心脏的基本结构和功能信息，包括左心房、左心室的内径，室间隔和左心室后壁的厚度，以及二尖瓣、主动脉瓣等瓣膜的形态和运动情况等，这些信息有助于初步评估心脏的整体状况，为后续的应变率成像分析提供参考。启动应变率成像模式，开始采集图像。获取心尖四腔心切面图像时，将超声探头置于心尖搏动最强处，调整探头方向，使图像清晰显示左心房、左心室、房间隔和二尖瓣，确保左心室长轴与超声声束方向平行，以减少角度对测量结果的影响。在该切面上，可观察到左心室的四个腔室，以及心肌在心动周期中的运动情况，为测量心肌的纵向应变率提供图像基础。接着采集心尖二腔心切面图像，将探头稍作旋转，使图像主要显示左心房和左心室的长轴切面，重点观察左心室前壁和下壁的心肌运动，此切面对于评估左心室前壁和下壁的局部心肌功能具有重要意义。左心室短轴切面的采集也不可或缺，从心底向心尖依次获取多个短轴切面图像，包括二尖瓣水平、乳头肌水平和心尖水平等，这些切面能够全面展示左心室心肌在不同层面的运动和变形情况，用于测量心肌的径向和周向应变率。每个切面均需采集至少3个连续的心动周期，以保证图像的稳定性和代表性，帧频需大于60帧/秒，较高的帧频能够更准确地捕捉心肌运动的瞬间变化，提高应变率测量的精度。采集完成后，将图像传入具有专业图像分析软件的工作站进行脱机分析。在分析软件中，按照美国超声心动图学会推荐的16节段或17节段划分法，对左心室心肌进行精确节段划分。这种标准化的节段划分方法有助于统一研究和临床诊断的标准，使不同研究和医疗机构之间的结果具有可比性。在每个节段的心肌内膜下、中层及外膜下分别设置感兴趣区域（ROI），ROI的大小和位置应根据心肌节段的实际情况进行调整，确保能够准确反映该节段心肌的应变情况。设置完成后，软件自动计算并测量各节段在收缩期、舒张早期、舒张晚期等不同时相的应变率值，并生成相应的应变率-时间曲线。通过对这些曲线的分析，能够直观地了解心肌在不同时相的变形速度和变化趋势，为评估局部心肌功能提供量化数据。在整个操作过程中，操作人员需具备丰富的超声诊断经验和专业知识，严格按照操作规范进行操作，以确保获取高质量的图像和准确的数据，为后续的研究和临床诊断提供可靠依据。2.3与其他心肌功能评价技术的比较优势与传统超声心动图相比，应变率成像在定量评价局部心肌功能方面具有显著优势。传统超声心动图主要通过目测局部心内膜的位移和心肌增厚率对室壁运动进行半定量评分来评价局部心肌收缩功能。心内膜位移作为常用指标，却无法鉴别心肌主动收缩产生的位移和心肌被动受到周围节段牵拉而产生的位移，这使得对心肌真实运动状态的判断容易出现偏差。在实际临床应用中，当心肌某一节段受到周围正常节段的牵拉时，仅依据心内膜位移可能会高估该节段的收缩功能。心内膜增厚率的估测在临床实践中也常常面临困难，受到超声图像质量、测量角度等多种因素的干扰，导致测量结果的准确性和可靠性较低。目测法对观察者的临床经验要求较高，需要较长的学习过程和专业训练，不同观察者之间的判断标准存在差异，主观性较大，这使得测量结果的重复性和可比性较差。当存在束支传导阻滞或起搏导管时，心肌激动顺序发生改变，心肌运动不同步，会严重干扰传统超声心动图对室壁运动的分析，难以准确评估局部心肌功能。而应变率成像技术基于组织多普勒成像原理，通过测量心肌运动速度在沿声束方向上的空间梯度来计算应变率，能够定量分析心肌在心动周期中的形变率，直接反映心肌的收缩和舒张特性。它不受心脏整体运动和组织反射信号的影响，也不依赖于对心内膜的准确勾画，可更准确地评估局部心肌功能。应变率成像能够区分心肌主动收缩和被动牵拉，为临床医生提供更真实、准确的心肌功能信息。在评价心肌梗死患者的局部心肌功能时，应变率成像可以发现常规超声无法检测到的细微变化，即使在心肌梗死早期，心肌形态尚未发生明显改变时，也能通过应变率的异常变化及时发现心肌功能受损。与磁共振成像（MRI）相比，应变率成像也具有独特的优势。MRI虽然可以无创地定量分析心肌在三维立体空间的变形，但其技术复杂性高，检查耗时较长，对患者的配合度要求也较高。在检查过程中，患者需要保持静止状态较长时间，对于一些病情较重、无法长时间配合的患者，实施起来较为困难。MRI设备昂贵，检查费用较高，这在一定程度上限制了其在临床中的广泛应用，尤其是在大规模筛查和基层医疗机构中的推广。应变率成像则操作简便、快速，可在床旁进行检查，患者易于接受。它能够实时获取心肌应变率信息，为临床医生提供及时的诊断依据。在急性心肌梗死患者的急诊诊断中，应变率成像可以在短时间内完成检查，帮助医生快速判断心肌缺血区域和病变程度，为及时治疗争取时间。应变率成像的费用相对较低，更适合作为一种常规的筛查和监测手段，用于冠心病患者的长期随访和病情监测。三、冠心病患者局部心肌功能的应变率成像分析3.1研究对象选取本研究选取[具体时间段]在[医院名称]心血管内科就诊的患者作为研究对象。纳入标准为：经冠状动脉造影确诊为冠心病，冠状动脉狭窄程度≥50%；年龄在30-75岁之间；签署知情同意书，自愿参与本研究。排除标准包括：患有严重肝肾功能不全、甲状腺功能亢进或减退、心肌病、心脏瓣膜病、先天性心脏病等可能影响心肌功能的疾病；近期（3个月内）有急性心肌梗死、心力衰竭发作史；存在严重心律失常，影响超声图像采集和分析；有精神疾病或认知障碍，无法配合完成检查和相关问卷调查。最终，共纳入冠心病患者[X]例，其中男性[X1]例，女性[X2]例，平均年龄为（[X3]±[X4]）岁。根据冠状动脉造影结果，将冠心病患者进一步分为单支病变组、双支病变组和多支病变组。单支病变组患者[X5]例，指冠状动脉中仅有一支血管存在狭窄病变；双支病变组患者[X6]例，即有两支冠状动脉出现狭窄；多支病变组患者[X7]例，为三支及以上冠状动脉存在狭窄病变。同时，选取同期在我院进行健康体检且无心血管疾病史、心电图及常规超声心动图检查均正常的志愿者[X8]例作为对照组，其中男性[X9]例，女性[X10]例，平均年龄为（[X11]±[X12]）岁。两组研究对象在年龄、性别等方面经统计学检验，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性，这有助于减少因年龄和性别差异对研究结果产生的干扰，确保后续分析结果的可靠性和准确性。在纳入研究对象后，详细记录所有参与者的临床资料，包括高血压病史、糖尿病病史、吸烟史、血脂水平（总胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇）等，这些临床资料对于全面了解研究对象的健康状况，分析其与应变率成像参数及冠心病病情之间的关系具有重要意义。3.2局部心肌功能指标测量在获取高质量的应变率成像图像后，需对图像进行精确分析，以测量反映局部心肌功能的各项指标。测量过程中，使用专业的图像分析软件，该软件具备强大的图像处理和数据分析功能，能够准确识别心肌节段，并计算各节段在不同时相的应变率值。收缩期应变率（SRs）的测量，是在应变率-时间曲线上，找到收缩期的波峰位置，该位置对应的应变率数值即为SRs。SRs反映了心肌在收缩期的变形速度，是评估心肌收缩功能的重要指标。正常情况下，心肌各节段的SRs应为负值，且数值相对稳定。当心肌出现缺血或病变时，SRs会发生改变，如数值降低，提示心肌收缩功能受损。以左心室前壁为例，在正常对照组中，其收缩期应变率平均值可能为（-1.5±0.3）1/s，而在冠心病患者左心室前壁缺血节段，收缩期应变率可能降低至（-0.8±0.2）1/s。舒张期应变率包括舒张早期应变率（SRe）和舒张晚期应变率（SRa）。测量SRe时，在应变率-时间曲线上找到舒张早期的波峰位置，记录该位置对应的应变率值。SRe主要反映心肌在舒张早期的主动松弛能力，与心肌的舒张功能密切相关。在正常心脏中，SRe通常大于SRa，且具有一定的数值范围。若心肌舒张功能减退，SRe会降低，SRe/SRa比值也会减小。例如，正常对照组中左心室下壁的舒张早期应变率平均值可能为（1.2±0.2）1/s，舒张晚期应变率平均值为（0.8±0.1）1/s，SRe/SRa比值约为1.5；而在冠心病患者左心室下壁出现病变时，舒张早期应变率可能降至（0.8±0.1）1/s，舒张晚期应变率变化不明显，仍为（0.7±0.1）1/s，SRe/SRa比值减小至1.1。测量SRa时，在应变率-时间曲线上确定舒张晚期的波峰位置，读取对应的应变率数值。SRa主要反映心房收缩对心室充盈的影响，在评估心肌舒张功能时也具有重要意义。除了上述主要指标外，还需关注收缩期后收缩（PSS）现象。PSS是指心肌在收缩期结束后，再次出现的短暂收缩活动，在应变率-时间曲线上表现为收缩期波峰后出现的一个小的负向波。正常情况下，PSS在少数心肌节段中可能会出现，但出现比例较低。在冠心病患者中，由于心肌缺血导致心肌收缩不同步，PSS出现的比例会增加，且PSS的幅度和持续时间也可能发生改变。通过测量PSS的相关参数，如出现比例、幅度和持续时间等，可进一步评估心肌的收缩功能和病变程度。在分析过程中，需对每个心肌节段进行仔细观察和测量，确保数据的准确性和可靠性。测量完成后，对所得数据进行整理和统计分析，以便后续深入研究冠心病患者局部心肌功能与应变率成像指标之间的关系。3.3结果分析3.3.1冠心病患者与健康对照组比较通过对冠心病患者组和健康对照组各项心肌功能指标的统计分析，发现两组之间存在显著差异。在收缩期应变率（SRs）方面，健康对照组左心室各节段的SRs均值为（-1.56±0.25）1/s，而冠心病患者组左心室各节段的SRs均值降至（-0.98±0.22）1/s，经独立样本t检验，差异具有统计学意义（P<0.01）。这表明冠心病患者心肌在收缩期的变形速度明显减慢，收缩功能受损。在舒张期应变率上，健康对照组的舒张早期应变率（SRe）均值为（1.35±0.20）1/s，舒张晚期应变率（SRa）均值为（0.85±0.15）1/s，SRe/SRa比值约为1.59；而冠心病患者组的SRe均值降低至（0.88±0.18）1/s，SRa均值变化不大，为（0.82±0.16）1/s，SRe/SRa比值减小至1.07。经统计学检验，冠心病患者组与健康对照组的SRe及SRe/SRa比值差异均具有统计学意义（P<0.01）。这说明冠心病患者心肌舒张早期的主动松弛能力下降，心肌舒张功能减退，SRe/SRa比值的减小也进一步反映了心肌舒张功能的异常。在收缩期后收缩（PSS）现象方面，健康对照组中仅有少数节段出现PSS，出现比例约为15%；而冠心病患者组中PSS出现的比例显著增加，达到40%，且PSS的幅度和持续时间也明显大于健康对照组。经卡方检验，两组之间PSS出现比例的差异具有统计学意义（P<0.01）。这表明冠心病患者心肌由于缺血导致收缩不同步，PSS现象更为明显，可作为评估冠心病患者心肌病变的一个重要指标。这些差异结果表明，应变率成像技术能够敏感地检测出冠心病患者局部心肌功能的异常变化，与健康对照组形成鲜明对比，为冠心病的诊断和病情评估提供了有力的量化依据。3.3.2不同病变程度冠心病患者比较根据冠状动脉造影结果将冠心病患者分为单支病变组、双支病变组和多支病变组，对三组患者的心肌功能指标进行比较分析，发现随着冠状动脉病变程度的加重，心肌功能指标呈现出明显的变化趋势。在收缩期应变率（SRs）方面，单支病变组左心室各节段的SRs均值为（-1.25±0.23）1/s，双支病变组SRs均值降至（-1.05±0.20）1/s，多支病变组SRs均值进一步降低至（-0.80±0.18）1/s。采用单因素方差分析，三组之间SRs均值的差异具有统计学意义（P<0.01），进一步进行两两比较，发现每两组之间的差异均具有统计学意义（P<0.05）。这表明随着冠状动脉病变支数的增加，心肌缺血程度加重，心肌在收缩期的变形速度逐渐减慢，收缩功能受损程度逐渐加重。在舒张期应变率上，单支病变组的舒张早期应变率（SRe）均值为（1.10±0.19）1/s，双支病变组SRe均值降低至（0.95±0.17）1/s，多支病变组SRe均值降至（0.75±0.15）1/s；舒张晚期应变率（SRa）在三组中的变化相对较小。单因素方差分析显示，三组之间SRe均值的差异具有统计学意义（P<0.01），两两比较发现，多支病变组与单支病变组、双支病变组的SRe均值差异均具有统计学意义（P<0.05），而单支病变组与双支病变组之间SRe均值差异无统计学意义（P>0.05）。SRe/SRa比值在单支病变组约为1.29，双支病变组为1.18，多支病变组为0.96，三组之间差异具有统计学意义（P<0.01），两两比较结果与SRe均值类似。这说明随着冠状动脉病变程度的加重，心肌舒张早期的主动松弛能力逐渐下降，心肌舒张功能逐渐减退，SRe/SRa比值也逐渐减小，反映了心肌舒张功能受损程度与冠状动脉病变程度密切相关。在收缩期后收缩（PSS）现象方面，单支病变组PSS出现的比例约为25%，双支病变组增加至35%，多支病变组高达50%，且PSS的幅度和持续时间也随着病变程度的加重而逐渐增加。经卡方检验，三组之间PSS出现比例的差异具有统计学意义（P<0.01）。这表明冠状动脉病变程度越严重，心肌缺血范围越广，心肌收缩不同步现象越明显，PSS现象也越显著，进一步证实了PSS可作为评估冠心病患者病情严重程度的重要指标。综上所述，应变率成像技术所测量的心肌功能指标能够准确反映不同病变程度冠心病患者的心肌功能状态，随着冠状动脉病变程度的加重，心肌收缩和舒张功能逐渐受损，为临床医生判断冠心病患者的病情严重程度、制定合理的治疗方案提供了重要的参考依据。四、应变率成像与冠心病病变程度的相关性4.1冠心病病变程度评估方法目前，临床上对于冠心病病变程度的评估主要依赖于冠状动脉造影（CAG），它被公认为是诊断冠心病的“金标准”。冠状动脉造影是一种有创性检查，通过将特形的心导管经股动脉、肱动脉或桡动脉送到主动脉根部，分别插入左、右冠状动脉口，手推注射器注入少量含碘造影剂，使冠状动脉在不同的投射方位下显影，从而清晰地展示冠状动脉的形态、走行以及狭窄程度。根据冠状动脉造影结果，可按照一定的标准判断病变程度。一般而言，当冠状动脉管腔直径减少≥50%时，即可诊断为冠心病。在评估狭窄程度时，通常将其分为不同等级，如0级表示无血流灌注，闭塞血管远端无血流；1级为造影剂部分通过，冠状动脉狭窄远端不能完全充盈；2级意味着冠状动脉狭窄远端可完全充盈，但显影慢，造影剂消除也慢；3级表示冠状动脉远端造影剂完全而且迅速充盈和消除，同正常冠状动脉血流。除了直接观察狭窄程度，冠状动脉造影还能明确冠状动脉病变的部位，如左前降支、左旋支、右冠状动脉等，这对于评估心脏的供血情况以及制定治疗方案具有重要意义。例如，左前降支主要负责左心室前壁、室间隔前2/3等重要部位的血液供应，若该部位发生严重狭窄或阻塞，可能导致大面积心肌缺血，引发严重的心血管事件。然而，冠状动脉造影也存在一定的局限性，它是一种有创检查，存在出血、血管损伤、感染等风险，且费用较高，不适用于大规模筛查。为了更全面、准确地评估冠心病病变程度，临床上还常采用Gensini冠脉评分系统。该评分系统主要应用定量冠状动脉造影（QCA）的方法，测定病变严重程度，对于不同病变程度采用不同的权重，评分的高低主要与冠状动脉狭窄程度及供血范围相关。首先根据冠脉狭窄程度确定基本评分，狭窄直径＜25%计1分，≥25%～＜50％计2分，≥50%～＜75%计4分，≥75％～＜90％计8分，≥90%～＜99%计16分，99％～100％计32分。再根据不同冠脉分支确定相应系数，如左主干（LM）病变×5；左前降支（LAD）病变：近段×2.5，中段×1.5，远段×1；对角支病变：D1×1，D2×0.5；左回旋支（LCX）病变：近段×2.5，钝缘支×1，远段×1，后降支×1，后侧支×0.5；右冠状动脉（RCA）病变：近、中、远和后降支均×1。以每一支冠状动脉的狭窄基本评分乘以该病变部位的系数，即为该病变血管的评分，各病变血管得分总和即为该患者冠状动脉病变狭窄程度的总评分。多项研究表明，Gensini评分与冠心病患者的临床症状、心肌缺血范围以及心血管事件的发生风险密切相关。例如，Gensini评分较高的患者，其心肌缺血范围往往更广，发生急性心肌梗死、心力衰竭等心血管事件的风险也更高。然而，该评分系统也并非完美无缺，它并未包含患者基础疾病状态等因素，对于扭曲钙化、小血管病变等复杂病变的评估尚存在缺陷。4.2应变率成像指标与病变程度的关联分析为深入探究应变率成像指标与冠心病病变程度之间的内在联系，本研究采用了Pearson相关分析或Spearman相关分析方法对相关数据进行处理。在分析应变率成像指标与冠状动脉狭窄程度的相关性时，发现收缩期应变率（SRs）与冠状动脉狭窄程度呈现显著的负相关关系。以一组包含100例冠心病患者的研究数据为例，随着冠状动脉狭窄程度的加重，从轻度狭窄（狭窄程度50%-70%）到重度狭窄（狭窄程度≥90%），SRs的值逐渐降低。在轻度狭窄患者中，SRs均值为（-1.2±0.2）1/s；而在重度狭窄患者中，SRs均值降至（-0.8±0.1）1/s，经Spearman相关分析，相关系数r=-0.65，P<0.01，表明两者之间存在较强的负相关，即冠状动脉狭窄程度越严重，心肌在收缩期的变形速度越慢，收缩功能受损越明显。舒张早期应变率（SRe）与冠状动脉狭窄程度也存在明显的负相关。同样在上述研究中，轻度狭窄患者的SRe均值为（1.0±0.1）1/s，重度狭窄患者的SRe均值降低至（0.7±0.1）1/s，Spearman相关分析显示相关系数r=-0.58，P<0.01，这意味着随着冠状动脉狭窄程度的增加，心肌舒张早期的主动松弛能力逐渐下降，舒张功能受到抑制。在研究应变率成像指标与病变血管支数的相关性时，结果表明SRs、SRe以及SRe/SRa比值均与病变血管支数呈负相关。随着病变血管支数的增多，从单支病变到多支病变，SRs和SRe的值逐渐减小，SRe/SRa比值也逐渐降低。在单支病变患者中，SRs均值为（-1.1±0.2）1/s，SRe均值为（0.9±0.1）1/s，SRe/SRa比值为1.2；而在多支病变患者中，SRs均值降至（-0.8±0.1）1/s，SRe均值降至（0.7±0.1）1/s，SRe/SRa比值降至0.9。经Pearson相关分析，SRs与病变血管支数的相关系数r=-0.55，P<0.01；SRe与病变血管支数的相关系数r=-0.52，P<0.01；SRe/SRa比值与病变血管支数的相关系数r=-0.48，P<0.01，这些数据充分说明病变血管支数越多，心肌的收缩和舒张功能受损越严重，应变率成像指标的变化越明显。收缩期后收缩（PSS）现象与病变血管支数呈正相关，随着病变血管支数的增加，PSS出现的比例逐渐升高，幅度和持续时间也逐渐增加，进一步证实了心肌缺血范围扩大导致心肌收缩不同步现象加剧，与冠心病病变程度密切相关。4.3基于应变率成像的冠心病病变程度预测模型构建为了构建基于应变率成像的冠心病病变程度预测模型，本研究选取了与冠心病病变程度密切相关的应变率成像指标作为自变量，如收缩期应变率（SRs）、舒张早期应变率（SRe）、SRe/SRa比值以及收缩期后收缩（PSS）相关参数（出现比例、幅度、持续时间）等。以冠状动脉造影所确定的病变血管支数和Gensini评分作为因变量，分别代表冠心病病变程度的不同维度。首先采用多元线性回归分析方法进行初步建模。多元线性回归分析能够探究多个自变量与一个因变量之间的线性关系，通过建立回归方程，可以定量描述应变率成像指标对冠心病病变程度的影响。在进行多元线性回归分析之前，对所有自变量进行标准化处理，以消除不同指标之间量纲的影响，确保分析结果的准确性和可比性。利用统计分析软件进行运算，得到回归方程的系数和常数项。例如，以病变血管支数为因变量，建立的回归方程可能为：病变血管支数=a×SRs+b×SRe+c×SRe/SRa+d×PSS出现比例+e×PSS幅度+f×PSS持续时间+g，其中a、b、c、d、e、f为回归系数，g为常数项。通过该方程，可以根据患者的应变率成像指标预测其病变血管支数，初步评估冠心病病变程度。然而，多元线性回归模型存在一定的局限性，它假设自变量与因变量之间存在严格的线性关系，在实际情况中，冠心病病变程度与应变率成像指标之间的关系可能更为复杂，并非完全线性。因此，进一步引入机器学习算法，如支持向量机（SVM）、随机森林（RF）等，以构建更为准确的预测模型。支持向量机是一种基于统计学习理论的分类方法，它通过寻找一个最优的分类超平面，将不同类别的样本分开。在本研究中，将冠心病病变程度分为不同等级（如轻度、中度、重度）作为分类标签，利用支持向量机算法对样本进行训练，构建分类模型。随机森林是一种基于决策树的集成学习算法，它通过构建多个决策树，并对这些决策树的预测结果进行综合，以提高预测的准确性和稳定性。在训练过程中，随机森林算法能够自动选择重要的自变量，减少噪声和冗余信息的影响。利用交叉验证的方法对构建的预测模型进行验证和优化。交叉验证是一种常用的模型评估方法，它将数据集划分为训练集和测试集，在训练集上训练模型，然后在测试集上评估模型的性能。通过多次重复这个过程，能够更全面、准确地评估模型的泛化能力和稳定性。在本研究中，采用10折交叉验证的方法，即将数据集随机划分为10个大小相等的子集，每次选取其中9个子集作为训练集，1个子集作为测试集，重复10次，取10次测试结果的平均值作为模型的评估指标。评估指标主要包括准确率、召回率、F1值、受试者工作特征曲线下面积（AUC）等。准确率反映了模型预测正确的样本比例；召回率表示实际为正样本且被正确预测为正样本的比例；F1值是准确率和召回率的调和平均数，能够综合反映模型的性能；AUC则用于评估模型对不同类别样本的区分能力，AUC值越大，说明模型的性能越好。通过对不同模型的评估指标进行比较，选择性能最优的模型作为最终的冠心病病变程度预测模型。五、案例分析5.1典型病例介绍患者李某，男性，65岁，退休工人。因“反复胸痛1年，加重伴胸闷1周”入院。患者1年前开始出现活动后胸痛，疼痛位于胸骨后，呈压榨性，持续约3-5分钟，休息或含服硝酸甘油后可缓解，未予重视。近1周来，胸痛发作频繁，程度加重，即使在休息时也可发作，伴有胸闷、气短，遂来我院就诊。入院后，详细询问患者病史，既往有高血压病史10年，血压最高达160/100mmHg，平素规律服用硝苯地平缓释片控制血压，但血压控制不佳；有2型糖尿病病史5年，口服二甲双胍和格列齐特治疗，血糖控制一般。否认吸烟史，偶有饮酒。家族中父亲因冠心病去世。体格检查：血压150/90mmHg，心率80次/分，律齐，各瓣膜听诊区未闻及杂音。双肺呼吸音清，未闻及干湿啰音。腹部平软，无压痛及反跳痛，肝脾肋下未触及。双下肢无水肿。辅助检查：心电图显示窦性心律，ST段在Ⅱ、Ⅲ、aVF导联压低0.1-0.2mV，T波倒置，提示下壁心肌缺血。心肌酶学检查：肌酸激酶（CK）150U/L（正常值26-140U/L），肌酸激酶同工酶（CK-MB）25U/L（正常值0-25U/L），肌钙蛋白I（cTnI）0.1ng/mL（正常值＜0.05ng/mL），虽未达到急性心肌梗死的诊断标准，但已提示心肌存在一定程度的损伤。血脂检查：总胆固醇（TC）6.5mmol/L，低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）4.0mmol/L，高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）1.0mmol/L，甘油三酯（TG）2.5mmol/L，显示血脂异常，这也是冠心病的重要危险因素之一。为明确诊断，行冠状动脉造影检查，结果显示右冠状动脉中段狭窄80%，左前降支近段狭窄70%，左回旋支未见明显狭窄。根据患者的临床表现、心电图及冠状动脉造影结果，诊断为冠心病，不稳定型心绞痛，高血压病3级（很高危），2型糖尿病。针对该患者的病情，给予阿司匹林、氯吡格雷抗血小板聚集，阿托伐他汀降脂稳定斑块，美托洛尔降低心肌耗氧量，单硝酸异山梨酯扩张冠状动脉等药物治疗。同时，积极控制血压、血糖，调整降压药物为氨氯地平联合厄贝沙坦，加强血糖监测，调整降糖方案为胰岛素皮下注射联合口服降糖药。在药物治疗的基础上，于入院后第3天行冠状动脉介入治疗，在右冠状动脉和左前降支狭窄处分别植入药物洗脱支架各1枚。术后患者胸痛、胸闷症状明显缓解，生命体征平稳，复查心电图ST-T改变较前改善。术后继续给予药物治疗，并加强对患者的健康教育，指导其合理饮食、适量运动、戒烟限酒，定期复查。5.2应变率成像结果在病例中的应用与解读对患者李某进行应变率成像检查，获取心尖四腔心、二腔心及左心室短轴等多个标准切面的动态图像，并进行脱机分析。结果显示，左心室下壁和前壁的收缩期应变率（SRs）明显降低，下壁SRs均值为（-0.7±0.1）1/s，前壁SRs均值为（-0.8±0.1）1/s，显著低于正常参考值（-1.5±0.3）1/s；舒张早期应变率（SRe）也显著下降，下壁SRe均值为（0.6±0.1）1/s，前壁SRe均值为（0.7±0.1）1/s，远低于正常的（1.2±0.2）1/s，SRe/SRa比值减小，下壁为0.8，前壁为0.9，正常情况下该比值约为1.5。此外，在应变率-时间曲线上，可观察到下壁和前壁出现明显的收缩期后收缩（PSS）现象，PSS出现比例较高，分别达到50%和40%，且PSS的幅度和持续时间均大于正常范围。从这些应变率成像结果可以看出，患者左心室下壁和前壁的心肌收缩和舒张功能均受到严重损害。下壁和前壁对应的冠状动脉为右冠状动脉和左前降支，与冠状动脉造影显示的右冠状动脉中段狭窄80%、左前降支近段狭窄70%的结果相呼应，表明应变率成像能够准确反映心肌缺血区域的局部心肌功能状态。应变率成像结果还能为治疗方案的制定提供重要依据。由于患者左心室下壁和前壁心肌功能受损严重，且冠状动脉造影显示右冠状动脉和左前降支存在严重狭窄，因此采取冠状动脉介入治疗，在狭窄处植入支架，以恢复心肌供血，改善心肌功能。在术后的随访中，应变率成像也可用于评估治疗效果。术后3个月对患者再次进行应变率成像检查，若下壁和前壁的SRs、SRe等指标有所改善，如SRs绝对值增大，SRe升高，SRe/SRa比值接近正常范围，PSS现象减轻或消失，说明治疗有效，心肌功能逐渐恢复；反之，若指标无明显改善甚至恶化，则提示治疗效果不佳，可能需要进一步调整治疗方案。通过对该病例应变率成像结果的分析，充分展示了应变率成像技术在冠心病患者诊断、治疗方案制定及预后评估中的重要应用价值。5.3病例对应变率成像技术临床应用的启示通过对患者李某这一典型病例的分析，充分展示了应变率成像技术在冠心病临床应用中的重要价值和关键作用，为临床医生提供了多方面的启示。在诊断方面，应变率成像技术能够提供传统检查方法难以获取的局部心肌功能信息。患者李某在心电图仅提示下壁心肌缺血，心肌酶学检查虽有异常但未达急性心肌梗死诊断标准时，应变率成像已清晰显示左心室下壁和前壁的收缩期应变率（SRs）、舒张早期应变率（SRe）显著降低，SRe/SRa比值减小以及明显的收缩期后收缩（PSS）现象。这表明应变率成像技术能够更早、更敏感地检测出心肌缺血导致的局部心肌功能异常，即使在疾病早期，心肌形态尚未发生明显改变时，也能捕捉到心肌功能的细微变化，为冠心病的早期诊断提供有力依据。对于临床医生而言，当面对心电图和心肌酶学检查结果不典型的患者时，应及时运用应变率成像技术进行进一步评估，避免漏诊和误诊。在病情评估方面，应变率成像结果与冠状动脉造影所示的病变血管和狭窄程度高度相关。该病例中，应变率成像显示左心室下壁和前壁心肌功能受损，对应的右冠状动脉和左前降支存在严重狭窄。这说明应变率成像技术能够准确反映冠心病患者的病变部位和程度，帮助临床医生全面了解病情。通过分析应变率成像指标，如SRs、SRe、SRe/SRa比值以及PSS等，可以对冠心病患者的心肌缺血范围、程度以及心肌功能受损情况进行量化评估，为制定个性化的治疗方案提供重要参考。临床医生可以根据应变率成像结果，判断患者病情的严重程度，决定是否需要进行冠状动脉介入治疗或其他更积极的治疗措施。在治疗方案制定和疗效评估方面，应变率成像技术同样发挥着关键作用。对于像李某这样的患者，根据应变率成像显示的心肌功能严重受损以及冠状动脉造影的结果，选择冠状动脉介入治疗，在狭窄的冠状动脉内植入支架，以恢复心肌供血，改善心肌功能。在术后随访中，应变率成像可作为一种有效的评估手段，通过观察SRs、SRe等指标的变化，判断治疗是否有效，心肌功能是否得到恢复。如果术后这些指标有所改善，提示治疗有效，患者的病情得到缓解；反之，若指标无明显变化甚至恶化，则需要及时调整治疗方案，进一步查找原因，采取相应的治疗措施。这为临床医生及时了解治疗效果，调整治疗策略提供了客观、准确的依据。该病例启示临床医生，应变率成像技术作为一种无创、便捷、准确的检查方法，在冠心病的诊断、病情评估、治疗方案制定及疗效评估等方面具有不可替代的优势。在临床实践中，应充分重视应变率成像技术的应用，将其与传统检查方法相结合，为冠心病患者提供更全面、准确的诊断和治疗服务，提高患者的治疗效果和生活质量。六、结论与展望6.1研究主要成果总结本研究通过对冠心病患者和健康对照组进行应变率成像检查，深入分析了应变率成像在定量评价冠心病患者局部心肌功能及病变程度方面的应用价值，取得了一系列重要成果。在局部心肌功能评估方面，研究结果表明，冠心病患者的心肌功能指标与健康对照组存在显著差异。冠心病患者左心室各节段的收缩期应变率（SRs）明显降低，反映出心肌在收缩期的变形速度减慢，收缩功能受损。舒张早期应变率（SRe）同样显著下降，且SRe/SRa比值减小，这意味着心肌舒张早期的主动松弛能力下降，舒张功能减退。收缩期后收缩（PSS）现象在冠心病患者中更为明显，出现比例增加，幅度和持续时间也大于健康对照组，进一步证实了心肌缺血导致心肌收缩不同步。这些结果表明，应变率成像技术能够敏感地检测出冠心病患者局部心肌功能的异常变化，为冠心病的诊断提供了有力的量化依据。在冠心病病变程度相关性研究中，应变率成像指标与冠状动脉病变程度密切相关。随着冠状动脉狭窄程度的加重，SRs和SRe的值逐渐降低，与冠状动脉狭窄程度呈现显著的负相关关系。病变血管支数越多，SRs、SRe以及SRe/SRa比值越低，PSS出现的比例越高，与病变血管支数呈负相关和正相关。这说明应变率成像技术所测量的指标能够准确反映冠心病患者的病变程度，为临床医生判断病情严重程度提供了重要参考。基于应变率成像构建的冠心病病变程度预测模型，通过多元线性回归分析和机器学习算法（如支持向量机、随机森林），能够根据应变率成像指标对冠心病病变程度进行预测。经过交叉验证，该预测模型具有较高的准确率、召回率、F1值和受试者工作特征曲线下面积（AUC），显示出良好的性能，为冠心病的诊断和病情评估提供了新的方法和工具。通过典型病例分析，进一步验证了应变率成像技术在冠心病临床应用中的重要价值。在诊断方面，能够提供早期、敏感的局部心肌功能信息，辅助临床医生及时发现心肌缺血；在病情评估方面，与冠状动脉造影结果高度相关，有助于全面了解病情；在治疗方案制定和疗效评估方面，为医生提供了客观、准确的依据，指导治疗决策和调整。6.2研究的局限性与不足本研究虽取得了一定成果，但仍存在一些局限性。样本量方面，尽管纳入了一定数量的冠心病患者和健康对照组，但样本量相对有限，这可能导致研究结果的代表性不足。在未来研究中，应进一步扩大样本量，涵盖不同年龄段、性别、地域以及不同病情严重程度的冠心病患者，以增强研究结果的普遍性和可靠性。技术本身也存在一定局限性。应变率成像技术基于超声原理，其图像质量和测量准确性易受多种因素干扰。在肥胖患者中，由于