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心血管超声影像学

心肌收缩早期延长对非ST段抬高型急性冠脉综合征患者冠状动脉严重狭窄的预测价值

  • 张婉微 ,
  • 秦芸芸 ,
  • 蔡绮哲 ,
  • 林明明 ,
  • 田润雨 ,
  • 金姗 ,
  • 吕秀章 ,
展开
  • 100020 首都医科大学附属北京朝阳医院心脏超声科
通信作者:吕秀章,Email:

Copy editor: 汪荣

收稿日期: 2022-09-26

  网络出版日期: 2024-01-08

版权

未经授权,不得转载、摘编本刊文章,不得使用本刊的版式设计,除非特别声明,本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。本刊为电子期刊,以网刊形式出版。

Value of myocardial early systolic lengthening in non-ST-segment elevation acute coronary syndrome for predicting severe coronary artery stenosis

  • Wanwei Zhang ,
  • Yunyun Qin ,
  • Qizhe Cai ,
  • Mingming Lin ,
  • Runyu Tian ,
  • Shan Jin ,
  • Xiuzhang Lyu ,
Expand
  • Department of Echocardiography, Beijing Chaoyang Hospital, Capital Medical University, Beijing 100020, China
Corresponding author: Lyu Xiuzhang, Email:

Received date: 2022-09-26

  Online published: 2024-01-08

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摘要

目的

应用二维斑点追踪成像(2D-STl)评价无节段性室壁运动异常的非ST段抬高型急性冠脉综合征(NSTE-ACS)患者的左心室心肌整体及区域收缩早期延长(ESL),探讨ESL参数对冠状动脉严重狭窄的预测价值。

方法

纳入2019年2月至2019年6月首都医科大学附属北京朝阳医院收治的冠脉造影前行超声心动图检查的无节段性室壁运动异常的NSTE-ACS患者171例。根据冠脉造影结果将其分为冠状动脉严重狭窄组123例(至少一支冠状动脉直径狭窄≥70%)和冠状动脉非严重狭窄组48例(各分支冠状动脉直径狭窄<70%)。应用2D-STI获得左心室心肌整体纵向应变(GLS)、整体收缩早期延长时间(GEST)、整体收缩后时间(GPST)及左心室心肌区域纵向应变(TLS),区域收缩早期延长时间(TEST)和区域收缩后时间(TPST),比较两组间的上述参数。应用ROC曲线分析整体和区域参数对冠状动脉严重狭窄的诊断效能,确定曲线下面积(AUC)和截断值。通过Logistic回归分析NSTE-ACS患者冠状动脉严重狭窄的独立影响因素。

结果

与非严重狭窄组相比,冠状动脉严重狭窄患者的GEST、GPST增大,GLS减低(P均<0.05)。严重狭窄冠状动脉灌注区的TEST、TPST较非严重狭窄冠状动脉灌注区增大(P均<0.001),而TLS差异无统计学意义(P=0.227)。心肌GEST>8.9 ms预测冠状动脉严重狭窄的AUC为0.78(敏感度65%,特异度77%),大于GLS(AUC=0.62)和GPST(AUC=0.67);TEST对严重狭窄冠状动脉灌注区也具有一定区分能力(AUC=0.62,敏感度72%,特异度51%)。心肌GEST是冠状动脉严重狭窄的独立预测因素。

结论

NSTE-ACS冠状动脉严重狭窄患者的左心室整体及区域收缩功能受损,心肌GEST、TESL增大。ESL参数是早期识别无明显室壁运动异常的NSTE-ACS患者存在冠状动脉严重狭窄的可靠依据。

本文引用格式

张婉微 , 秦芸芸 , 蔡绮哲 , 林明明 , 田润雨 , 金姗 , 吕秀章 . 心肌收缩早期延长对非ST段抬高型急性冠脉综合征患者冠状动脉严重狭窄的预测价值[J]. 中华医学超声杂志(电子版), 2023 , 20(10) : 1016 -1022 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2023.10.003

Abstract

Objective

To analyze the early systolic lengthening (ESL) of the left ventricular myocardium by two-dimensional speckle tracking imaging (2D-STI) in non-ST-segment elevation acute coronary syndrome (NSTE-ACS) patients who had no regional wall motion abnormality, and to explore the predictive value of global and territorial ESL for severe coronary artery stenosis.

Methods

A total of 171 NSTE-ACS patients without obvious regional wall motion abnormality who underwent echocardiography before coronary angiography at Beijing Chaoyang Hospital Affiliated to Capital Medical University from February to June 2019 were enrolled. According to the degree of coronary stenosis, there were 123 subjects in severe coronary artery stenosis group (≥70% diameter stenosis in at least one coronary artery) and 48 subjects in non-severe coronary stenosis group (<70% diameter narrowing in every coronary artery branch). Left ventricular myocardial global longitudinal strain (GLS), time to global early systolic lengthening (GEST), time to global post-systolic shorting (GPST) and territorial longitudinal strain (TLS), time to territorial early systolic lengthening (TEST), and time to territorial post-systolic shorting (TPST) were obtained by 2D-STI. The differences in the above parameters were compared between the two groups. Receiver operating characteristic (ROC) curve analysis was performed to assess the diagnostic efficacy of global and regional parameters for severe coronary artery stenosis by determining their area under the ROC curve (AUC) and cut-off values. A logistic regression model was established to determine the independent predictors of severe coronary stenosis in NSTE-ACS patients.

Results

Compared with the non-severe coronary artery stenosis group, left ventricular GEST and GPST were significantly increased, while GLS was significantly decreased in NSTE-ACS patients with severe coronary artery stenosis (P<0.05 for all). In addition, both myocardial TEST and TPST were significantly increased in regions supplied by severely stenotic coronary arteries compared to non-severely stenotic coronary arteries (P<0.001 for both), while there was no statistically significant difference in left ventricular TLS between regions supplied by severely stenotic coronary arteries and non-severely stenotic coronary arteries (P=0.227). ROC curve analysis showed that myocardial GEST>8.9 ms yielded a specificity of 65% and sensitivity of 77%, and had the highest AUC (0.78) in predicting severe coronary stenosis, superior to GLS (AUC=0.62, P<0.05) and GPST (AUC=0.67, P<0.05). In addition, myocardial TEST could also distinguish regions related to severe coronary artery stenosis and non-severe arteries with moderate diagnostic accuracy (AUC=0.62, sensitivity 72%, specificity 51%). In multivariable logistic regression analysis, only left ventricular myocardial GEST remained an independent predictor of severe coronary artery stenosis in patients with NSTE-ACS.

Conclusions

In NSTE-ACS patients with severe coronary artery stenosis, left ventricular global and territorial systolic function are impaired, and particularly, both myocardial GEST and TEST are significantly increased. ESL parameters may be a reliable index for predicting severe coronary stenosis in NSTE-ACS patients without obvious regional wall motion abnormality.

非ST段抬高型急性冠脉综合征(non-ST-segment elevation acute coronary syndrome,NSTE-ACS)约占急性冠脉综合征的70%以上1,且发病率逐年增高2。NSTE-ACS的冠状动脉病变情况具有异质性,研究发现近1/3 疑诊NSTE-ACS的患者不必要行冠状动脉造影(以下简称:冠脉造影)检查3。目前,早期无创识别潜在的冠状动脉严重狭窄仍具有挑战性。常规超声心动图对无明显室壁运动异常的NSTE-ACS患者的诊断具有很大局限性,因此,临床亟须一种准确评估冠状动脉严重狭窄的无创方法,及时识别需要有创介入治疗的高危人群。
二维斑点追踪成像(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI)技术可以定量评价心脏整体和局部功能4-5,检测细微心肌形变,例如收缩早期延长(early systolic lengthening,ESL)。既往研究表明,ESL是评估心肌缺血的敏感指标6-7。然而,关于心肌ESL对无异常室壁运动但存在冠状动脉严重狭窄的NSTE-ACS高风险患者识别能力的研究甚少。因此,本研究应用2D-STI评估无节段性室壁运动异常NSTE-ACS患者的整体和区域心肌ESL,探讨其对冠状动脉严重狭窄的预测价值。

资料与方法

一、对象

选取2019年2月至2019年6月首都医科大学附属北京朝阳医院收治的拟行冠脉造影检查的NSTE-ACS患者171例,其中男性102例,女性69例,年龄31~85岁,平均年龄(63.5±8.8)岁。NSTE-ACS诊断标准依据目前最新指南2。纳入标准:冠脉造影前进行超声心动图检查未见明显节段性室壁运动异常,左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)≥55%。排除标准:陈旧性心肌梗死、既往冠状动脉支架置入或冠脉搭桥手术史、心脏起搏器植入术后、中重度瓣膜狭窄或反流、心肌病、左束支传导阻滞、心房颤动。根据冠脉造影结果将患者分为冠状动脉严重狭窄组123例(至少一支冠状动脉直径狭窄≥70%)和冠状动脉非严重狭窄组48例(各分支冠状动脉直径狭窄<70%,至少一支冠状动脉狭窄程度≥50%)。进一步将不同冠状动脉分支灌注区域分为严重狭窄组(202个):灌注区血管狭窄≥70%;非严重狭窄组(311个):灌注区血管狭窄<70%。所有研究对象均在检查前签署知情同意书,本研究是一项回顾性研究,经首都医科大学附属北京朝阳医院伦理委员会批准通过(批件号为2021-科-395)。

二、仪器与方法

1.仪器与图像采集:采用Philips EPIQ 7C 超声诊断仪,S5-1探头,频率1.0~5.0 MHz,配备Qlab 13.0工作站。受检者取左侧卧位,连接心电图,采集连续3个心动周期的心尖四腔、三腔、两腔心切面的二维动态图像(帧频50~100帧/秒),DICOM格式存盘以备分析。
2.常规超声心动图参数:按照美国超声心动图学会心腔定量指南8,测量左心室舒张末期容积(left ventricular end diastolic volume,LVEDV)、左心室收缩末期容积(left ventricular end systolic volume,LVESV)和LVEF(双平面Simpson法),舒张早期二尖瓣峰值流速(E峰)、舒张早期二尖瓣环室间隔和侧壁平均运动速度(e'),计算E/e'。
3.斑点追踪分析:应用Qlab aCMQ软件进行脱机分析,软件自动描记左心室心尖切面的心内膜边界后,根据需要手动调整感兴趣区,系统自动显示左心室应变-时间曲线,获取左心室18节段心肌收缩期峰值纵向应变的均值得到整体纵向应变(global longitudinal strain,GLS),计算各冠状动脉脉分支相应灌注区均值得到区域纵向应变(territorial longitudinal strain,TLS)。
观察心肌在收缩早期是否出现矛盾伸展运动(图1),并测量其对应的收缩早期延长时间(the time to early systolic lengthening,EST),即舒张末期至收缩早期正向峰值应变的时间(图2)。若主动脉瓣关闭(aortic valve closure,AVC)后出现心肌缩短,即收缩后收缩(post-systolic shorting,PSS),则记录收缩后时间(the time to post-systolic shorting,PST)。计算左心室18节段均值得到整体EST(the time to global early systolic lengthening,GEST)、整体PST(the time to global post-systolic shorting,GPST),以及各冠状动脉灌注区心肌节段均值得到区域EST(the time to territorial early systolic lengthening,TEST)、区域PST(the time to territorial post-systolic shorting,TPST)。
图1 二维斑点追踪成像显示非ST段抬高型急性冠脉综合征患者左心室心尖三腔心切面的应变-时间曲线。图a为冠状动脉严重狭窄患者,部分心肌节段出现收缩早期延长(ESL);图b为非冠状动脉严重狭窄患者,不存在明显ESL
图2 收缩早期延长时间(EST)、收缩后时间(PST)测量示意图

注:AVC为主动脉瓣关闭时间;EST为收缩早期延长时间(舒张末期至收缩早期正向峰值应变的时间);PST为收缩后时间(AVC至全心动周期最大应变的时间)

4.一致性检验:随机选取10例研究对象,间隔1个月由同一研究者和另一研究者对各心肌形变参数分别进行2D-STI分析,评价观察者内及观察者间测量参数的一致性。

三、统计学分析

采用SPSS 25.0和MedCalc 20.0统计软件进行数据分析,计量资料以MQR)表示,组间比较采用独立样本t检验或秩和检验,计数资料以例(%)表示,采用χ2检验比较组间差异。应用ROC曲线分析整体和区域参数对冠状动脉严重狭窄的诊断效能,确定曲线下面积(area under the curve,AUC)和截断值。通过Logistic回归分析NSTE-ACS患者冠状动脉严重狭窄的独立影响因素。观察者内及观察者间的一致性分析采用组内相关系数(intraclass correlation coefficients,ICC)。以P<0.05为差异有统计学意义。

结果

一、2组间一般资料及常规超声心动图参数比较

冠状动脉严重狭窄组与非严重狭窄组患者的糖尿病史差异有统计学意义(P<0.05),其他临床资料和常规超声心动图参数2组间比较差异均无统计学意义(P均>0.05,表1)。
表1 冠状动脉严重狭窄组与非严重狭窄组一般资料及常规超声心动图参数比较
组别 例数 年龄(岁, 男性[例(%)] 高血压[例(%)] 糖尿病[例(%)] 高血脂[例(%)] LVEDV(ml, LVESV(ml, LVEF(%, E/e'(
非严重狭窄组 48 63.2±8.7 27(56.3) 31(64.6) 13(27.1) 43(89.6) 73.5±15.6 27.5±6.4 62.1±2.9 11.4±3.8
严重狭窄组 123 63.6±8.8 75(61.0) 92(74.8) 56(45.5) 108(87.8) 73.6±18.1 28.8±8.4 61.4±3.6 11.7±3.8
统计值 t=0.288 χ2=0.320 χ2=1.784 χ2=4.880 χ2=0.106 t=0.041 t=-0.978 t=1.302 t=-0.488
P 0.773 0.571 0.182 0.027 0.745 0.967 0.330 0.195 0.626

注:LVEDV为左心室舒张末期容积;LVESV为左心室收缩末期容积;LVEF为左心室射血分数;E/e'为舒张早期二尖瓣峰值流速与二尖瓣环平均运动速度的比值

二、2组间左心室整体和区域心肌形变参数比较

与冠状动脉非严重狭窄组相比,冠状动脉严重狭窄组患者的GEST、GPST增大,GLS减低(P均<0.05,表2)。严重狭窄冠状动脉灌注区TEST、TPST较非严重狭窄灌注区增大(P均<0.001),而TLS组间差异无统计学意义(P=0.227,表3)。
表2 冠状动脉严重狭窄组与非严重狭窄组左心室整体心肌形变参数比较
组别 例数 GLS(%, GEST[ms,MQR)] GPST[ms,MQR)]
非严重狭窄组 48 -18.5±2.1 5.6(7.0) 15.4(18.5)
严重狭窄组 123 -17.6±2.4 11.5(8.4) 22.3(29.3)
统计值 t=-2.339 Z=-5.650 Z=-3.491
P 0.020 <0.001 0.003

注:GLS为整体纵向应变;GEST为整体收缩早期延长时间;GPST为整体收缩后时间

表3 严重狭窄冠状动脉灌注区与非严重狭窄灌注区心肌形变参数比较
组别 个数 TLS(%, TEST[ms,MQR)] TPST[ms,MQR)]
非严重狭窄灌注区 311 -17.7±3.0 6.6(12.9) 16.8(21.8)
严重狭窄灌注区 202 -17.4±3.2 10.6(12.1) 23.9(34.2)
统计值 t=-1.210 Z=-4.737 Z=-3.491
P 0.227 <0.001 <0.001

注:TLS为区域纵向应变;TEST为区域收缩早期延长时间;TPST为区域收缩后时间

三、整体和区域心肌形变参数对冠状动脉严重狭窄的预测价值

ROC曲线结果显示,心肌GEST预测冠状动脉严重狭窄的AUC为0.78(P<0.05),大于GLS(AUC=0.62,P<0.05)和GPST(AUC=0.67,P<0.05);以GEST>8.9 ms为截断值,其敏感度为65%,特异度为77%,约登指数为0.42(图3)。TLS不能预测相应灌注区的冠状动脉严重狭窄(AUC=0.53,P>0.05),但TEST对严重狭窄冠状动脉灌注区仍有一定区分能力(AUC=0.62,P<0.05),最佳截断值为6.8 ms,敏感度为72%,特异度为51%(表4)。
图3 二维斑点追踪成像整体心肌形变参数预测冠状动脉严重狭窄的ROC曲线

注:GLS为整体纵向应变;GEST为整体收缩早期延长时间;GPST为整体收缩后时间

表4 整体和区域心肌形变参数预测冠状动脉严重狭窄的效能分析
参数 AUC(95%CI) 截断值 敏感度(%) 特异度(%) 约登指数 P
GLS 0.62(0.50~0.71) -18.9% 73 50 0.23 <0.05
GPST 0.67(0.60~0.74) 36.0 ms 33 95 0.28 <0.05
GEST 0.78(0.71~0.84) 8.9 ms 65 77 0.42 <0.05
TLS 0.53(0.48~0.57) -15.3% 25 82 0.07 >0.05
TPST 0.61(0.57~0.65) 30.7 ms 39 78 0.17 <0.05
TEST 0.62(0.58~0.67) 6.8 ms 72 51 0.23 <0.05

注:GLS为整体纵向应变;GEST为整体收缩早期延长时间;GPST为整体收缩后时间;TLS为区域纵向应变;TEST为区域收缩早期延长时间;TPST为区域收缩后时间

四、预测NSTE-ACS患者冠状动脉严重狭窄的Logistic回归分析

单因素Logistic回归筛选出与NSTE-ACS患者冠状动脉严重狭窄有关的因素,包括糖尿病、GLS、GEST及GPST。多因素Logistic回归分析结果显示,只有GEST是NSTE-ACS患者冠状动脉严重狭窄的独立预测因素(P<0.001,表5)。
表5 预测NSTE-ACS患者冠状动脉严重狭窄的单因素及多因素Logistic回归分析
变量 单因素Logistic回归 多因素Logistic回归
回归系数 标准误 Wald卡方值 OR P 回归系数 标准误 Wald卡方值 OR P
糖尿病 0.81 0.37 4.76 2.25 0.029 0.38 0.42 0.80 1.46 0.371
GLS 0.18 0.08 5.18 1.20 0.023 0.18 0.10 3.72 1.20 0.054
GPST 0.04 0.01 12.08 1.05 0.001 0.02 0.01 2.74 1.02 0.098
GEST 0.20 0.04 24.98 1.23 <0.001 0.18 0.04 16.70 1.20 <0.001

注:GLS为整体纵向应变;GEST为整体收缩早期延长时间;GPST为整体收缩后时间

五、一致性分析

2D-STI心肌形变参数(GLS、GEST、GPST)的观察者内ICC取值0.85~0.94,一致性良好,但观察者间的一致性适中,ICC取值0.52~0.75。

讨论

本研究主要发现:(1)无室壁运动异常的NSTE-ACS冠状动脉严重狭窄患者左心室整体及区域心肌功能受损,GEST、TEST与非严重狭窄组相比明显增大;(2)GEST预测冠状动脉严重狭窄患者的效能最高,优于GSL及GPST,TEST也可区分严重狭窄冠状动脉相应灌注区域;(3)GEST是NSTE-ACS患者存在冠状动脉严重狭窄的独立预测因素。
常规超声心动图主要根据目测室壁运动情况评估心肌缺血,但部分冠状动脉严重病变患者并未存在节段性室壁运动异常,因此其评估准确性受限,然而左心室功能可能已发生潜在改变9。冠状动脉供血障碍导致心肌缺血性损伤,不同节段间心肌张力失衡。故收缩早期左心室压力急剧上升时,正常心肌产生足够收缩力进行主动缩短,而缺血心肌由于收缩力受损倾向被动延长,出现ESL现象10,该反向形变的持续时间为EST11。既往研究表明ESL对心肌缺血的检测具有一定价值12,13,14,可用于缺血性心脏病的危险分层14-15
Smedsrud等7发现EST能敏感检测可疑冠心病患者的冠状动脉病变情况,但该研究排除了急性冠脉综合征的患者。NSTE-ACS作为一组高度异质性疾病,有将近1/3的疑诊患者进行冠脉造影检查但并无严重冠状动脉狭窄3。对于常规超声心动图未发现室壁运动异常的NSTE-ACS,临床需要一种可准确预测冠状动脉严重狭窄的工具,以筛选出有必要行冠脉造影的高风险患者。本研究应用2D-STI进行分析,发现冠状动脉严重狭窄患者的心肌整体及区域EST较非严重狭窄组明显增加,GLS明显减低。考虑可能是由于狭窄冠状动脉灌注区域的心肌缺血,引起心肌肥大和纤维化,缺血心肌产生的主动力不足以抵抗收缩早期骤增的左心室压力而倾向被动延长而非缩短,随着冠状动脉长期低灌注状态,左心室整体纵向收缩功能减低。因此,常规无室壁运动异常的NSTE-ACS患者存在冠状动脉严重狭窄时,左心室功能出现潜在受损,收缩早期出现明显矛盾运动。
本研究进一步对冠状动脉严重狭窄的预测因素进行研究发现,以GEST>8.9 ms对冠状动脉严重狭窄患者的诊断效能最高(AUC=0.78,敏感度65%,特异度77%)。心肌TEST对区分严重狭窄冠状动脉灌注区域也具有一定效能(AUC=0.62),这可能与冠状动脉解剖的异质性及灌注区域存在重叠有关。Smedsrud等7认为EST相比于GLS,是评估心肌功能更可靠的指标,与本研究结果一致,这可能是因为ESL体现了心肌主动与被动成分之间的平衡10,心肌缺血相关的微小损伤导致ESL,通过Frank-Starling机制对收缩期应变产生部分代偿作用,因此能够更有效提示心肌缺血性损伤。Minamisawa等16也认为EST对冠状动脉病变情况的评估具有良好的准确性,但该研究中EST截断值高于本研究,分析原因可能与两项研究的纳入对象不同,斑点追踪分析软件存在差异等因素有关。综上所述,心肌EST能够定量评价无室壁运动异常的NSTE-ACS患者左心室整体及区域收缩功能变化,为临床早期评估冠状动脉严重狭窄提供更加准确的信息。
心肌ESL往往伴随着左心室收缩功能减低和PSS现象12,13,14,15,16,17,既往研究已证实GLS及PSS对NSTE-ACS患者具有一定诊断价值18-19。然而,在本研究中只有GEST对NSTE-ACS患者冠状动脉严重狭窄具有独立预测价值,而非GLS及GPST。这表明心肌ESL较其他参数可更有效地预测无室壁运动异常的NSTE-ACS患者的冠状动脉严重狭窄,从而提示需要行冠脉造影或血运重建的高风险人群。
本研究的局限性在于:(1)本研究为回顾性研究,样本量较小,有待未来大样本的前瞻性研究进一步验证心肌ESL的应用价值;(2)2D-STI只对左心室纵向形变进行分析,未分析其他方向的心肌形变情况;(3)未对患者进行血运重建术后随访,其预后评估价值有待进一步研究证实。
综上所述,在无明显室壁运动异常的NSTE-ACS冠状动脉严重狭窄患者中,左心室整体和区域收缩功能受损,心肌GEST、TEST明显增大。心肌EST可作为早期识别NSTE-ACS患者存在冠状动脉严重狭窄的有前景的新参数。
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