斑点追踪对原发性高血压左心室扭转运动的评价研究进展

刘 洁 综述，高玉丽 审校

左心室的扭转运动作为评价左心室功能的重要指标之一，对该运动的监测，在临床上对心血管疾病的早期诊断、治疗以及预后有着重要意义。斑点追踪（speckle tracking imaging,STI）是近年来发展起来的一种能对左室扭转运动的多个参数进行测量的技术。它是在二维超声心动图和实时三维超声模式下对特定的心肌运动进行跟踪并对其进行定量和定性分析。本文就STI 成像技术在原发性高血压对左心室扭转运动的检测应用研究进行综述。

1 斑点追踪成像的基础

1.1 二维斑点追踪技术（2D-STI）所谓的斑点（speckle）就是指在二维超声图像中的，由多个像素组成的，具有特殊声学显像标记的集合，每一个斑点在心动周期中都跟随着周围的心肌组织同时运动，该斑点的大小和形态在相邻的两个帧频的图像之间没有差别，2D-STI 就是对该斑点在心动周期中产生的位置的改变进行测量，再根据所用的时间，计算出位移以及速度。观察所有斑点形成的曲线图就可以推测出整个心肌组织在心动周期中的运动变化情况。

1.2 三维斑点追踪技术（3D-STI）3D-STI的发展克服了2D-STI 的缺陷［1-2］。它是基于2D-STI 的基本原理之上的，开启三维模式后，通过Measure 进入Full Volume，即全容积状态下的实时三维超声心动图，系统将对心脏进行自动分割，形成90°×90°的类似于金字塔样的容积图，对该圆锥体样的金字塔可进行多面、多角度的旋转，系统可对心肌组织的运动进行自动分析。

2 左心室的扭转运动

2.1 扭转运动的解剖基础及定义 从微观上看，心内膜下和心外膜下的肌纤维分别成右手螺旋和左手螺旋，而中间的肌纤维则以环形方式围绕其中。从心尖部看，逆时针方向的旋转起着积极作用，而顺时针方向的旋转则起着相反的作用，一般说来以度为单位。在正常的心脏中，基底部在心脏收缩时是顺时针方向旋转，同时心尖部是逆时针旋转，从而产生一种类似于拧毛巾一样［3-4］的运动；舒张期时，左室基底部和心尖部则分别朝着与收缩期相反的方向运动，这在左室内形成一个巨大的负压，从而能够将血液汇集于左心室。心底部和心尖部之间转动角度的区别被称为“净扭动角度”或者“净扭转角度，同样用度来表示。扭动和扭转的意思相近，可作为近义词交互使用。扭动有时仅仅简单地表达出了“扭”字，而扭转对左心室沿着长轴线的自心底向心尖部发生的旋转的定义更为贴切，以度每厘米表示。

2.2 扭转及解旋运动的测量参数 基于左室心尖短轴以及心底短轴的二维图像的心肌扭转和解旋参数有：左心室峰值扭转角度（Ptw）、收缩末期扭转角度（AVCtw）、等容舒张末期扭转角度（MVOtw）、解扭转率（Untw R）、扭转速度峰值（PTV）、扭转速度达峰时间（TPTV）、解旋速度峰值（PUV）和解旋速度达峰时间（TPUV）。

3 STI在高血压（EH）疾病中的应用

3.1 EH 的不同构型 EH 使得心脏血流动力发生变化，前后负荷增加，心脏生理结构发生适应性的调整改变。在EH 初期，心室的形态和大小通常不会发生太大的改变，随着EH的进展，压力负荷的持续作用，心肌细胞由于代偿性收缩逐渐肥大，进而导致心室壁肥厚，若压力负荷得不到解除而继续作用于肥大的心肌细胞时，间质的结缔组织将伴随着心肌细胞的增大而发生增生，对走行于其间的冠状血管产生挤压，冠脉血流量相对减少，室壁供血障碍，血管重排，心肌的舒张功能受损，顺应性减低，心肌逐渐变得僵硬，心室腔逐渐扩大。目前国际上根据Ganau 分型［5］，利用LVMI（左室质量指数）和RWT（相对室壁厚度）将EH分成四种构型：（1）正常构型：LVMI 正常，RWT＜0.45；（2）向心性重构：LVMI 正常,RWT≥0.45；（3）向心性肥厚：LVMI 增加,RWT≥0.45；（4）离心性肥厚：LVMI 增加,RWT＜0.45。左心室因为构型的不同，可以对心室的收缩和舒张功能产生不同的影响，Devereux 等［6］以及Bella 等［7］研究后认为,在长期的病程中，随着压力负荷以及容量负荷的增加，由于增加的不同程度，造成了左心室几何构型的不同，而性别和年龄对左心室构型的形成无明显影响。

3.2 STI的应用

3.2.1 2D-STI 对左心室正常构型（LVN）的研究 在EH 早期，心室的大小、形态以及功能等尚未出现改变，一般的彩色多普勒超声心动图检查不出左心室功能的异常。李玲等［8］采集了35例LVN的EH患者，对左室扭转运动的参数进行分析后，得出由于心室肌的扭转运动主要倚赖于心尖的逆时针旋转，在尚未出现左心室构型的改变时，心室肌的扭转运动则以心尖部的逆时针的旋转运动的增强为主。Notomi Y［9］以及张丽等［10］也曾经研究过，结果提示，EH 初期，心室肌心尖部的逆时针扭转运动是增强的。秦川等［11］将LVN 的65例EH 患者，以左心房的内径指数（LAI）为分组指标：即无左房的扩大（NLAE）以及有左房的扩大（LAE）组，通过软件对左室旋转和扭转运动的各项参数进行自动分析后比较，目的是为了研究EH 患者在心脏损害初期的扭转运动表现，并对其诊断价值的存在与否进行验证。经研究后认为,NLAE以及LAE组的Ptw 值在心尖水平段和心底水平段基本上是保持一致的，但与正常组相比，虽然处于EH的早期，但实质上已经对心室肌造成了损害，从而致使LAE 组的心尖段的旋转运动减弱，而其相对于心底段的旋转运动的差值减低。在临床上，EH 患者由于心脏负荷的增加，一般首先表现为LAE，而LAE的患者通过脉冲多普勒（PW）测量二尖瓣口的血流频谱的检测方法，得出了E 值、A 值，然后通过计算E/A 值是否＜1以及EF 的斜率等，都可以提示左心室舒张期的功能出现了障碍。然而在该研究中应用该传统方法对LAE组的患者进行检测，却发现大多数的患者都没有出现舒张功能的减低，因此对于心室不同节段旋转角度的分析评价比利用传统的一般测量方法在心室舒张功能产生改变之前更早发现，可以为临床上早期发现和诊断出EH患者左心室舒张功能的减低参考提供依据。

3.2.2 2D-STI 对左心室肥厚（LVH）的研究 LVH 是导致充血性心力衰竭产生的主要原因之一，也是使其他相关性心血管事件发生风险增加的原因［12］。Lorell BH 等［12］以及Edvardsen T 等［13］认为，LVH 的产生通常是由于左心室舒张功能的变化发展演变成最后左室的整体收缩功能发生改变而引起的。Ito K［14］、Ohtsuka T 等［15］从生理生化的角度研究分析，心肌细胞发生肥厚，是由于肌细胞内构成肌球蛋白的轻链以及重链的组成比失衡，因而引起肌凝蛋白的同功酶的生物活性减弱，胞浆内细胞器上的肌浆网上的Ca2+-ATP 酶失活，细胞对Ca2+的摄取能力降低，肌细胞收缩无力，排列次序发生改变，从而致使心室肌的收缩功能发生障碍。马春梅等［16］采集了50例EH 伴有LVH 的患者,通过对肥厚程度的对比研究结果显示,EH组的左心室旋转角度和旋转速度曲线与健康对照组的走形基本上是一样的,但EH 组相较于对照组心尖段的扭转运动是增加的,且EH 伴有LVH 者的左心室峰值扭转角度、收缩末期扭转角度和等容舒张末期扭转角度值增高，这些异常的出现或许早在心室的几何构型发生改变之前时就已经存在。

3.2.3 2D-STI对LVH不同类型的研究 LVH有向心性肥厚和离心性肥厚两种类型。Simone等［17］针对向心性肥厚和离心性肥厚之间的差别比较后指出，心室离心性肥厚的产生是由于心脏大血管和外周小血管前后负荷的阻力增加以及因为阻力的增加导致的血管瘀滞，血流量的相对增多引起的；而心室向心性肥厚的产生是由于血压收缩压增大，使心室对外射血时所做的功增加。Strauera等［18］指出，EH患者初期的心脏主要表现为向心性肥厚,随着EH 的持续进展，前、后负荷的增加使得心室腔逐渐地扩大，心肌的收缩功能受损，则主要表现为心室腔扩大而室壁厚度正常的离心性肥厚。Maier S 等［19］认为，肥厚的心肌在舒张期的解旋运动时间延长。向心性肥厚和离心性肥厚对心功能的损害方式不同，向心性肥厚主要损害收缩功能，而离心性肥厚则主要损害舒张功能［20］。

3.2.4 3D-STI 的研究 在左心室的扭转运动过程中，由于心尖部的肌纤维多以斜形走向为主，因此扭转运动主要表现为心尖段的逆时针方向的旋转运动，在EH 的进程中，心室肌发生代偿运动则主要表现为心尖部的扭力的增加。于微等［21］利用3D-STI研究原发性EH的结果也证实了这一点。

总之，以上的研究结果显示，STI能对EH患者早期甚至在还未出现明显的临床表现时对左室收缩及舒张功能的变化进行诊断评价，这对临床上原发性EH的治疗和预后都有着重要的现实意义。

4 STI技术的局限性

由于STI 技术的研究分析都是建立在二维超声心动图上的，因此就必须选择清晰的，能够完整地显示心内膜的二维图像，可是在实际的采集病例的过程中时，由于患者的肥胖、肺部感染、肺气肿、气胸等原因容易造成客观上的采集到的二维图像显示欠佳，或者由于操作者对于心尖部位置的判断的选择偏差容易造成主观上的测量的误差。这主要是因为心底段图像的采集可以以清晰显示二尖瓣的前后叶作为参照物，而心尖段的采集却没有，这样就很容易产生误差。Goffinet等［22］就曾经报道，与MRI相比，STI技术往往容易对心尖的旋转和左室的扭转角度峰值低估，原因就是超声在心尖平面的选择上不可避免的要产生误差。但是由于受到对大型设备的需要以及昂贵费用的产生等问题的限制，使得MRI 在对心血管疾病的研究中的发展受限。但是，STI技术有着它不可比拟的优势，例如在图像的采集上没有角度的依赖性，可以对患者进行无创的和定量的分析，且所需费用相对不高，因此受到越来越多的研究者重视，取得了更多的发展成果。而随着近年逐渐发展的三维斑点追踪技术可以对二维斑点追踪技术中的不足进行弥补，因此也具有了更加广阔的应用前景。

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