超声斑点追踪成像在心脏疾病中的诊断价值

姚 磊(综述)，韩若凌 (审校)

(1.河北省沧州市中心医院超声二科，河北 沧州 061001；2.河北医科大学第四医院超声科，河北 石家庄 050000)

超声心动图是最常见评估心脏功能的方法，在对心血管疾病的诊断、心脏功能的评价以及判断预后方面有着十分重要的临床意义。超声斑点追踪成像(speckle tracking imaging，STI)是近年发展起来的测量心肌运动变形的新技术。其工作原理，应用分析软件自动追踪感兴趣区域心肌组织在每一心动周期中的运动轨迹，通过对该区域内心肌变形的计算，从而获取多种心肌力学参数，如运动速度、旋转角度、应变及应变率等具体数值，定量评价心肌组织局部以及整体功能。由于STI与组织频移无关，对声束角度无要求，也不受心脏摆动和周围心肌组织牵拉的影响，且应变处理软件能够自动定量应变测量及优化信噪比，从而能够更真实、准确地反映心脏运动情况。STI成为临床评估心肌运动及功能的一种可靠的方法，且既往的实验及临床研究[1-2]均已证实。现就STI在心脏疾病诊断中的应用综述如下。

1 STI在冠心病中的应用

1.1 评价心肌缺血：理论上，每条冠状动脉在心肌的供血上都有其对应的区域，若其有不同程度的狭窄，就会在与其相对应的区域范围内出现心室壁的运动异常。所以，可采用目测法根据某一节段的室壁出现异常运动从而推测对其供血的血管出现了病变。但由于目测法具有主观性，并且通常与超声医师的操作水平及临床经验有关，有国外研究[3]报道认为超声医师的这种目测对于延迟100ms以内的心室壁运动异常不能作出准确判断，所以这种半定量评价心室壁运动的方法易导致假阳性和假阴性。Pirat等[4]在研究心肌缺血与再灌注动物实验中发现，STI对于缺血心肌心内膜水平的二维应变也能作出准确的量化评价，证明STI是一种很有潜力的评估整体及局部心肌功能的临床诊断工具。黄冬梅等[5]研究表明，STI能够定位和定量诊断节段性心室壁运动异常，评价局部心肌收缩功能改善情况。李燕等[6]应用二维应变技术评价冠心病患者左心室局部收缩功能异常的研究得出，纵向应变对于心肌缺血诊断较径向应变及圆周应变灵敏度高，冠状动脉轻中度狭窄时纵向应变就已出现减低现象。这与国外动物实验相符[7]。

1.2 评价心肌梗死：心肌梗死是指心肌的缺血性坏死，即在冠状动脉病变的基础上，冠状动脉的血流急剧减少或中断，使相应的心肌出现严重而持久的急性缺血，最终导致心肌的缺血性坏死[8]。葛丽丽等[9]应用斑点追踪技术测量急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)患者各节段的二维应变值，探讨其评价节段性心室壁运动异常收缩功能的价值，结果表明STI能够准确测量左心室各节段的二维应变值，在无创的前提下，对AMI患者运动异常心肌应变作出定量判断，进而准确评估心室收缩功能。STI技术能够通过对心脏的旋转运动的分析，评价心室运动整体形变程度。王君等[10]在对AMI患者的左心室扭转和解旋运动的研究中发现，左心室射血分数(left ventricular ejection frctions,LVEF)值与左心室整体扭转角度峰值存在相关性(r=0.527，P<0.05)。说明应用STI可定量评价AMI患者左心室扭转及解旋运动，并且左心室扭转可作为评价左心室收缩功能的定量指标。孙旭东等[11]应用二维斑点追踪成像与识别心肌梗死透壁程度的“金标准”磁共振延迟强化成像，对陈旧性心肌梗死左心室心尖各节段透壁程度进行研究发现，纵向应变、径向应变、圆周应变多个指标可检出不同节段的透壁心肌梗死，肯定了二维斑点追踪显像技术对识别透壁AMI的意义。但是不同应变指标识别能力表现各异，其中收缩末圆周应变为侧壁最佳指标；收缩期纵向峰值应变为前间隔最佳指标；最大负向纵向峰值应变为后壁最佳指标；最大负向圆周峰值应变及收缩期圆周峰值应变均为下壁最佳指标。得出结论，左心室心尖段水平，多种应变指标可检出不同节段的透壁心肌梗死，但识别能力有异质性。

1.3 评价左心房功能：冠心病患者心室功能减低的同时心房功能也会受到影响，而心房在心脏循环中起着重要作用。赵映等[12]应用二维斑点追踪成像技术对正常人左心房各节段功能进行评价得出结论，正常人心动周期中表现为左心房下壁和侧壁变形能力最高，而基底段高于房顶部。二维斑点追踪成像技术可为临床上评价左心房功能节段性改变的位置和程度提供重要信息。另有研究[13]表明，与对照组比较，冠心病组左心房最大容积、左心房最小容积、左心房P容积、左心房主动射血分数均显著升高(P<0.05)，左心房被动射血分数显著减低(P<0.05)，各房壁的左心室收缩期峰值应变率、舒张早期峰值应变率均减低(P<0.05)，舒张晚期峰值应变率增高(P<0.05)，检查者间变异系数为6.22%～7.91%，检查者内变异系数5.31%～7.42%。得出结论，应用二维斑点追踪成像技术评价冠心病患者左心房功能可行且重复性好。

2 STI在评价心肌病中的应用

2.1 评价肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomgophty,HCM)：尹丽等[14]对无左心室流出道梗阻、无明显临床症状、尚未接受临床干预性治疗的31例室间隔中上部HCM患者及采用随机数字表法选择30例健康成人于心尖四腔切面采集实时三维超声图像，测量各组LVEF；于短轴切面乳头肌水平采集二维灰阶图像，利用斑点追踪技术测量中段前间隔和间隔的局部收缩功能参数，如心肌运动速率、环向应变率、径向应变率、角速度、角位移，测量该层面整体旋转角度峰值。结果HCM组与对照组LVEF比较，差异无统计学意义(P>0.05)；与对照组比较，HCM组中段前间隔与间隔的心肌运动速度、环向应变率、径向应变率、角速度减低，整体旋转角度峰值增加，角位移增加，差异有统计学意义(P<0.05)。表明应用STI能够无创、准确地评价HCM患者的局部心肌功能。房芳等[15]在HCM心肌功能及收缩同步性斑点追踪显像评价研究中发现心肌变形能力下降及收缩不同步出现于HCM早期，且与左心室流出道狭窄程度呈正相关。与Serri等[16]研究结果一致。张音佳等[17]应用斑点追踪技术研究HCM的左心室肌的旋转运动及扭转特征。得出结论，HCM不同的表现型其左心室扭转及旋转运动表现不同；应用斑点追踪技术可以准确地评价HCM患者的左心室扭转及旋转运动。

2.2 评价扩张型心肌病(dilated cardiomgpathy,DCM)：Morno等[18]应用STI对DCM患者左心室功能究进行研究发现，左心室功能主要受心室扭转及纵向应变影响，左心室功能能够由左心室整体纵向应变×左心室扭曲/舒张末期左心室长轴长度所得数值准确评价。张玲利等[19]应用STI分析DCM左心室扭转运动特征显示，DCM患者左心室扭转运动于收缩期仍维持心底部顺时针旋转、心尖部逆时针旋转及心脏整体收缩期逆时针方向的扭转运动，但其左心室扭转峰值[(6.56±2.19)°/(14.44±1.55)°,P<0.01]显著减低，左心室峰值扭转与左心功能呈显著正相关(r=0.762,P=0.00)。

3 STI技术在先天性心脏病中的应用

在先天性心脏病中，由于心室、心房、动静脉血管之间存在有异常的血流动力学的改变，也会造成心脏本身运动的异常。姜小杰等[20]应用斑点追踪技术研究比较房间隔缺损(atrial septal defect，ASD)患者与正常成人室间隔曲率半径(radius curvature,RC)在整个心动周期中的变化，结果表明ASD患者室间隔RC在舒张期大于收缩期，通过观察全心动周期室间隔RC的变化可以评价ASD患者左、右心室之间的压力变化。Laser等[21]利用STI对0～27岁患者接受主动脉缩窄治疗前后的心室进行研究发现，心尖和基底部的总体旋转以及左心室的整体扭转可以更敏感地反映出心脏后负荷的改变。李玉曼等[22]在对法洛四联征患者右心室功能的研究中发现，法洛四联征患者与对照组相比右心室游离壁及室间隔各节段收缩峰值应变(ε)及收缩峰值应变率均较对照组显著减低，差异有统计学意义。表明法洛四联征患者右心室收缩功能减低，STI可准确、客观地评价右心室纵向收缩功能。施怡声等[23]应用STI技术对超过根治年龄的室间隔完整型大动脉转位患儿接受肺动脉环缩术前后左心室发育功能进行评估，术前心尖部和心底部旋转角度较对照组减小。得出结论，左心室局部旋转和整体旋转角度的改变可能是较敏感的STI指标，可用于评价室间隔完整型大动脉转位患儿肺动脉环缩术前心室退化以及术后心室发育的变化。

4 STI在评价左心室同步性及心脏的再同步化治疗中的应用

4.1 评价左心室同步性：心脏的同步性是保证正常左心室收缩与舒张功能的重要因素之一。陈金玲等[24]应用STI评价HCM患者左心室运动同步性，发现HCM患者轻度及重度肥厚组收缩期应变率达峰时间与舒张早期应变率达峰时间均显著延长，且重度肥厚组大于轻度肥厚组。表明STI能够发现并且准确评价左心室运动不同步。王淑珍等[25]用STI探讨尿毒症患者的左心室旋转及扭转运动特征，并评价心肌同步性运动，结果尿毒症患者心尖部旋转角度达峰时间、扭转角度达峰时间均明显延迟于主动脉瓣关闭时间，而心底部旋转角度达峰时间早于主动脉瓣关闭时间，差异均有统计学意义(P<0.05)。表明STI技术可准确、无创地评估心肌运动的同步性。

4.2 评价心脏的再同步化治疗(cardiac resynchronization therapy，CRT)：CRT是在传统的双腔起搏的基础上增加了左心室起搏，通过多部位起搏恢复心室同步收缩，改善心脏功能。Ypenburg等[26]研究CRT后心肌的收缩储备能否预测左心室重构的逆转，选取了31例DCM患者在CRT前滴注小剂量多巴酚丁胺，用径向斑点追踪来评价左心室整体及安置电极部位的心肌收缩储备。结果显示，CRT后心肌的收缩储备能预测左心室重构的逆转。

5 STI的局限性及应用前景

5.1 STI的局限性：作为一种新的超声技术，STI不可避免地存在一定的局限性。①STI要求高帧频且有清晰内外膜的二维图像才能准确地反映局部心肌瞬时运动信息；②STI不能实时分析，需要对所存图像进行脱机分析。

5.2 STI的应用前景：STI技术有着无创、对声束角度无要求，定量评价心肌运动变形和局部心功能的优点，敏感性明显优于常规超声心动图检查，随着三维超声和三维斑点追踪技术的发展，与心肌声学造影、负荷超声等技术的结合，STI必将广泛地应用于临床心血管病的诊断，为疾病的定位、治疗效果评估及其预后提供准确的信息与依据。

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