超声技术对冠心病节段性心肌运动异常的评估

张海丽(综述)，孙红光(审校)

(扬州市第一人民医院超声科，江苏扬州225000)

冠状动脉粥样硬化性心脏病(简称冠心病)是中老年人群中最常见且病死率最高的一类心脏病。目前，冠状动脉造影是公认的诊断冠心病的金标准，但存在有创、射线危害、价格昂贵且技术要求高等局限性。心电图及其运动实验对于冠心病的诊断虽有一定参考价值，但存在较大比例的假阳性和假阴性。超声心动图由于无创、重复性好，能准确诊断冠心病患者受损心肌的部位、范围及严重程度，对患者的处理和判断预后均具有重要意义。

1 心肌缺血与室壁运动

心肌室壁运动与心肌供血密切相关，心肌缺血性病变是形成左心室壁运动障碍的形态学基础。动物实验证明［1］，闭塞冠状动脉数秒内即引起相应冠状动脉供血区心肌在超声心动图显像上的运动异常，该表现早于心电图的改变和临床症状的出现。冠状动脉供血减少和心肌功能降低之间的紧密联系，使室壁运动异常成为评价心肌缺血和(或)心肌梗死有无的早期且敏感的指标。

超声心动图能够动态实时显示心肌各节段的运动状态，所观察到的室壁运动节段性异常与冠状动脉三个主要分支的解剖分布具有密切的联系。根据受累部位推断病变冠状动脉，研究者对心肌进行了分段，文献报道的对心肌分段方法较多，有16段、17段、20段、36段等，目前最新的统一标准是美国心脏病学会推荐的左心室17段分段法，具体方法是将左心室分为基底段、中段和心尖段，基底段和中段各分6个节段，心尖段分为4个节段，再加上没有心腔的真正心肌，即心尖顶段［2］。

2 传统二维超声技术在心肌节段性运动异常评估中的应用

传统二维超声是临床上应用最广泛的超声技术，通过二维图像，检查者可以利用目测和简单计算对左心室壁运动进行定性和半定量判断。

2.1 室壁运动的定性分析(目测定性法) ①运动正常:收缩期心内膜向心腔内运动幅度及室壁增厚率均正常;②运动减弱:室壁较正常运动幅度减弱，收缩期室壁增厚率＜50%;③运动消失:收缩期室壁无运动;④矛盾反常:收缩期室壁向外运动;⑤运动增强:收缩期室壁运动幅度较正常增大。

2.2 室壁运动的半定量分析 通常采用目测室壁运动记分法，即分别观察室壁各个节段的运动状态，每一个节段独立评价，其记分标准为:①运动正常或增强=1分，心内膜运动幅度≥5 mm，室壁收缩期增厚率≥25%。②运动减弱=2分，心内膜运动幅度＜5 mm，室壁收缩期增厚率 ＜25%。③运动消失=3分，心内膜运动和室壁收缩期增厚率消失。④反常运动=4分，收缩期室壁变薄，向外运动。⑤室壁瘤=5分。如果某段显示不清，则记为0分。室壁运动记分指数等于各节段室壁的记分之和除以参与记分的室壁节段数。正常左心室的室壁运动记分指数等于1，该指数与整体左心室射血分数相关性较好。

传统的二维超声操作简便，普及率高，长期以来对心肌缺血的评价主要是基于二维灰阶图像显示的室壁运动及室壁增厚率，但是该技术准确性与检查者的经验有着直接的关系，易受到检查者的主观性影响，缺乏统一的量化标准。

3 超声新技术在心肌节段性运动异常评估中的应用

随着数字化技术的飞速发展，近年来超声新技术不断涌现，与传统二维超声相比，新技术能够对节段性室壁运动异常进行定量分析，判断心肌缺血更加敏感、准确。

3.1 多普勒组织成像 多普勒组织成像(Doppler tissue imaging，DTI)又称多普勒心肌现象，是一种显示低速运动心肌信息的多普勒新兴技术，其基本原理是将心脏及大血管内的高速血流信号滤掉，只保留反映室壁运动的低频信号，通过测定心肌在心动周期中的运动速度来评价心脏的收缩和舒张功能，为定量分析心肌运动及功能提供了新的方法［3］。

于慧俊等［4］研究表明正常人后壁运动速度高于室间隔。DTI作为一个无创性的心肌检测技术，已广泛应用于冠心病的检测和诊断［5-6］。当冠心病心肌缺血或梗死时，导致节段性灌注异常，出现代谢障碍［7-8］，DTI缺血性心肌图像表现为色彩暗淡或无色彩，收缩波明显低平，甚至出现反向运动，频谱形态紊乱［9］。因此，DTI具有较好的临床应用价值。

近年来，随着科学技术的不断发展，运用DTI原理研发出了许多新的评价局部室壁运动功能的方法，如组织速度成像、组织同步成像、组织追踪成像等，这些技术和DTI都存在着类似的局限性，其检测结果常会受到周围心肌牵拉、呼吸和心脏整体移动等影响，使诊断心肌缺血的敏感性和特异性降低。

3.2 应变和应变率成像 应变和应变率成像是在组织多普勒成像技术的基础上，应用物理学的概念(应变:在外力作用下物体形状发生的改变;应变率:单位时间的应变)，通过计算局部心肌组织的速度梯度来反映室壁厚度变化的速率(即单位时间内心肌组织变形的速率)，并将结果进行彩色编码显示出来。应变率是组织变形速率的度量，代表力、速度、长度之间的关系［10］。应变率成像是从心肌组织变形的角度来定量室壁运动，其结果不受心脏整体运动、旋转和室壁运动正常节段对室壁运动异常节段拖带效应的影响，在评价室壁节段性运动异常方面较DTI更为优越。Kuklski等［11］研究发现，组织速度成像、应变、应变率三者在评价心肌急性缺血方面，应变和应变率具有更高的准确性，特异度分别为80%和82%，灵敏度分别为75%和80%，DTI的灵敏度为68%，特异度为65%。宋军等［12］研究发现，峰值收缩和收缩后应变率成像参数评价心肌缺血的灵敏度分别为86%和95%，特异度分别为83%和89%。

应变和应变率都是反映心肌变形的指标，应变与每搏量和射血分数呈线性关系，受心率的影响较大，应变率成像较少受心率的影响，能够更好地反映局部心肌的收缩功能。应变和应变率成像也是从DTI技术中衍生出来的一项技术，其结果也受多普勒成像角度的影响，存在一定的局限性。

3.3 超声斑点追踪成像 超声斑点追踪成像(speckle tracking imaging，STI)是在应变和应变率成像的基础上发展而来的一项新技术。心脏的二维超声图像由许多个均匀分布于心肌内的声学斑点组成，这些斑点是自然的声学标记，与心肌组织同步运动，STI可以连续追踪每个斑点并计算出运动轨迹，从而定量分析组织的运动速度、应变及应变率［13］。STI可以追踪心肌长轴运动、短轴运动与轴向(旋转)运动，继而可以从心脏的纵向、径向、圆周和旋转角度4个方面来评价心肌的变形。王洲等［14］利用STI研究发现，心肌梗死的患者在梗死区域的心肌收缩期应变峰值降低，而远离梗死区域的心肌应变值正常。Liang等［15］研究发现，STI在识别缺血心肌方面，特异度可达93%，灵敏度达93%。王亚非等［16］研究表明，STI可敏感地反映血流灌注减少引起的局部心肌收缩功能下降，对缺血心肌节段不同参数进行定量显示有利于早期发现心肌缺血并提示亚临床型的左心室收缩功能受损。Amundsen等［17］研究证实STI可精确地评价心肌运动。

STI是在二维灰阶图像中追踪心肌组织的运动轨迹，避免了组织多普勒成像角度的影响，因此可以更真实地反映心肌运动情况及计算心肌应变能力，能更准确、全面地评价心肌各个方向的运动状态。

3.4 超声速度向量成像技术 超声速度向量成像技术(velocity vector imaging，VVI)是新近出现的分析室壁运动的超声技术，通过声学采集方式及像素空间相干技术，把速度矢量叠加在二维图像上，得到室壁运动的速度信息，用带箭头的直线表示，箭头的长度表示速度大小，指向表示速度方向，对组织进行多平面的生物力学量化分析［18］。VVI基于STI原理，克服了DTI的角度依赖性缺点，不受声束角度、信号噪音的影响，可反映任意方向的室壁运动。VVI采用最佳模式匹配技术，自动校正心脏整体摆动所产生的速度误差，经过计算后获得各个点运动的速度及方向、应变和应变率，能更准确地估测局部心肌形变，有效地判断心室壁运动功能。

周佳等［19］研究发现，在二维超声心动图显示缺血心肌室壁运动正常时，应用VVI技术仍能提供局部缺血心肌收缩功能受损的信息，测得缺血组收缩期应变峰值Smax和应变率峰值SRmax较非缺血节段、正常节段及对照组显著减低，反映了心肌缺血后局部心功能的受损，这与多数研究报道相符。Pirat等［20］把VVI与心肌内植入超声微晶体法进行比较，结果显示VVI和超声微晶体植入法纵向收缩期应变及应变率相关性良好。国外学者在VVI研究中发现［21-22］，肺动脉高压及先天性左心室发育不全患者的右心室壁形变能力明显降低。因此，VVI技术可以早期识别缺血心肌，是一种无创、定量评价冠心病室壁运动功能的新方法。

3.5 实时三维超声心动图 实时三维超声心动图(real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE)是以同一个二维标准切面为基准，在此基础上以空间60°的切割关系，获取与基准切面互成60°和120°的两个切面，可在同一心动周期的同一时相上同步显示三个切面，去除了不同心动周期心率变异的影响，实现了真正意义上的三维图像。

目前有许多学者将RT-3DE应用于冠心病的研究，主要体现在以下两个方面:①判断节段性室壁运动异常;②准确地评价心肌整体收缩功能。近年来，RT-3DE用于局部异常室壁运动的左心室容积的分析技术和软件已获得广泛使用，它对冠心病时发生的特殊重构(如左心室腔增大、变形)和局部室壁运动异常，甚至在一个心动周期可能有多种异常改变的评估有较好的精确性［23］。RT-3DE是近年来超声技术的新突破，尚处于起步阶段。RT-3DE与其他技术，如DTI、STI等结合显示了很好的应用前景。

4 结语

近年来我国冠心病的发病率逐年升高，并出现年轻化的趋势，因此，对该病的正确早期诊断和及时合理治疗日益受到重视。目前，超声检查已经成为临床无创检测心肌缺血的重要手段，随着数字化技术的飞速发展，超声新技术日新月异，定量分析和功能分析将成为未来超声技术对冠心病诊断的主导方向，各种新技术之间的交叉和相互结合将进一步推进科研和临床工作的进展。

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