超声成像技术评价高血压性心脏病患者心肌运动研究进展

吕慧娜，任卫东，孙璐

(中国医科大学附属盛京医院，沈阳110004)

高血压性心脏病(简称高心病)是指由于持续性高血压进一步损害心脏，诱发或促进了心脏重构的发生、发展，表现为心肌的肥厚或心腔扩张，伴或不伴有心力衰竭的症状和体征。评价患者心肌的运动状况，有助于判断病情、疗效及预后。现对超声成像技术评价高血压性心脏病患者心肌运动的研究进展作一综述。

1 二维超声心动图

左心室射血分数(LVEF)是临床常用于评价左心室整体收缩功能的指标，但由于其受后负荷和心率的影响，难以反映早期高血压心肌局部收缩功能的改变［1］。大量研究证实，当LVEF正常时，已存在收缩功能的减低;而高血压患者，由于后负荷的增加，心肌代偿性收缩增强，并且由于二维超声心动图具有角度、空间局限性及其灵敏度不高等缺点，故其很难发现高血压患者早期心肌的功能异常。

2 频谱多普勒技术

由于在左心室收缩功能减低之前舒张功能已经减低，有许多学者认为测量其舒张功能的意义较大，主要运用二尖瓣口血流频谱法。E/A是反映左心室舒张功能的重要指标之一，体现的是血流动力学的改变。但该方法受前负荷、年龄等因素的影响较大，Rovner等［2］研究发现，受左心房室的瞬间压力梯度变化的影响，可使正常组、心肌结构正常以及心肌增厚的高血压患者出现相似的结果，即假性正常化现象。

3 彩色M型超声技术

彩色M型血流播散速度(Vp)也可以对左心室舒张功能进行评价，Vp与左心室松弛性相关性较好，由于具有负荷依赖性，如左心室基底段—心尖段的压力梯度等因素的影响，其不能很好地区分高心病患者左心室心肌未增厚与左心室心肌肥厚［4］。

4 组织多普勒成像技术

大量学者研究显示组织多普勒技术(TDI)对左心室舒张功能的评价要较频谱多普勒所测得的E/A、DT 更敏感［2，3］。其中 Ea、E/Ea 与临床及超声各参数之间的相关性最好。在心肌一维运动的研究中，TDI已经可以准确评估，然而心脏的运动是三维立体的复杂运动，心脏的长轴方向的纵向应变、短轴方向上的径向应变、周向应变和心肌的旋转、扭转和扭曲同时发生，共同维持心肌正常的收缩和舒张功能，已远远超出一维运动，且TDI易受毗邻组织的牵拉等影响，有角度依赖性，无法准确评价左心室短轴方向的机械运动［4，5］。

5 二维斑点追踪成像技术(2D-STE)

2D-STE可排除周围组织对心肌运动的影响，通过追踪心室肌的运动，评价心室肌收缩与舒张运动的整体形变，比传统超声心动图和TDI能更早的评估心脏收缩与舒张功能改变［6］，且无角度依赖性。扭转是实现心脏“泵”功能的基础，其在左心室有效射血中起着一定的作用。许多研究学者发现左心室构型正常的高血压患者左心室的旋转与扭转增强，而心尖旋转角度与左心室整体扭转角度呈正相关;而随左心室心肌的增厚，左心室扭转角度、峰值，收缩末期、等容舒张末期扭转角度增强，等容舒张期的解扭率降低［7］，相应出现左心室整体纵向应变(GLS)、整体圆周应变(GCS)、整体径向应变(GRS)均减低。Maurizio等［5］研究证明，对高血压患者左心室舒张功能GLS的特异度最高(89.5%)。传统评价心肌运动情况以MRI为金标准，但由于其帧频较低、昂贵、费时等，限制了该技术的广泛应用。研究显示应用2D-STE与MRI技术测量左心室扭转及扭转角度，其结果有强相关性［8］。然而由于斑点的跨平面效应以及图像分析费时等缺点不易广泛应用。

6 三维斑点追踪成像技术(3D-STE)

随着空间运动的需要，3D-STE逐渐发展起来，通过三维全容积成像，追踪心肌在三维立体空间任意方向的位移，弥补了2D-STE仅能够在二维平面内追踪心肌运动斑点的局限性［9］，即出平面效应，较2D-STE能更准确地评价心室的收缩功能［10，11］。

6.1 3D-STE的基本原理 心肌组织内小于入射超声波波长的细小结构产生散射、反射、干扰等现象，形成灰阶图像中所谓的回声斑点。3D-STE是在三维灰阶图像基础上通过分析软件自动追踪图像上感兴趣区域，即心动周期内心腔全容积中的局部心肌组织的回声斑点信号，逐帧地追踪这些斑点的位移，就可以得到局部及整体心肌组织的运动情况，包括运动位移、速度、应变、应变率、心脏旋转角度等参数［12］，进而评价其功能。

在3D-STE中，左心室LS和CS均由舒张末期和收缩末期心肌的长度决定。面积应变(AS)为3D-STE所特有的评价心肌形变功能的参数，通过追踪收缩和舒张时心内膜面积的变化，主要是由局部心肌在纵向和圆周方向上心肌长度的相对形变所决定的。理论上得知某节段心肌的LS、CS，进而可计算得知AS［13］。3D-STE中 RS与二维应变中的 RS不同，其不单纯是指短轴的短缩率，而是通过其他应变计算并加权而得［13］。左心室整体应变则是通过所有节段局部心肌应变值的加权［13］，是对左心室整体心肌运动功能的评估。

6.2 3D-STE的优势 研究显示，关于3D-STE定量评价心肌整体及局部的实时运动与形变以及心脏旋转与扭转功能，已被充分验证并在一定程度上达成了共识［7，14］。3D-STE 综合了实时三维超声心动图及2D-STE，并在其基础上发展起来。通过追踪心肌组织在三维立体空间任意方向的位移，分析心肌组织的应变、旋转等，与2D-STE相比，3D-STE可以直接评价心肌整体的应变，无需应用固定模型，因此，无论是评价LVEF，还是各个方向的心肌整体与局部应变，得到的数值与MRI的相符程度都很高，证明 3D-STE 能更加精确地评价心肌运动［15，16］。同时，应用3D-STE可以更加方便快捷地得出心肌应变曲线，相对2D-STE，操作简单，准确性高，有利于临床的推广和应用。

三维应变参数中的GAS综合了心肌纵向及圆周方向上的应变，因其具有更高的声噪比，故可减少传统二维应变参数GLS、GCS、GRS的追踪误差，且可协同加大心肌的形变幅度，可以准确地追踪心肌运动，能更全面、准确、敏感地评估左心室收缩功能［12］;GLS、GCS也随计算法则的提高，而具有较高的可重复性及准确性。随着三维应变后处理软件的不断更新完善，GRS的重复性已有明显的提高。通过动物实验和临床实验均已证明三维应变对于心肌运动的评价与 MRI［16］、声纳微测量法［12，17，18］和 2DSTE［19］均有很好的相关性。

3D-STE可在临床广泛应用，不仅对高心病较特异，对其他疾病的诊断也有重要价值:①冠心病:Jasaityte等［21］研究发现，与正常对照组相比较，有明显心肌缺血的冠心病患者左心室心肌三维GLS明显减低。②心肌病:近年国外研究表明，特发性扩张型心肌病患者左心室运动功能和同步性均显著减低［20，21］。③心律失常及同步性:Mochizuki等［22］应用3D-STE观察了房颤患者左心房心肌功能，与正常人相比较，房颤患者左心房的应变和同步性均有显著的减低，并且3D-STE对左心房重构的评价优于二维应变。④其他领域:Zhang等［23］发现，左心室收缩功能正常的情况下(LVEF≥55%)，血糖控制良好的病例组纵向应变与对照组相比有显著性差异。

6.3 3D-STE的局限性 STE技术对图像质量要求高，需清晰地显示心内膜，肥胖、肺气肿等患者因图像显示不清限制了其准确性。STE技术要求高帧频，但有些患者心肌增厚，扇角需要增大，故帧频将下降超过最低值，不能保证图像处理质量。由于3D-STE需依据心电图，采集多个心动周期，因此对于不能长期屏气的患者，图像采集效果不好。目前，三维应变无论是设备还是软件处理都没有金标准，对三维扭转及解旋的准确性及重复性尚不能得到肯定。

综上所述，超声技术在心肌运动评价方面发挥越来越重要的作用，其中3D-STE具有较好的应用前景。随着超声技术的进步，3D-STE不断完善，将在高心病患者心肌运动评价中发挥更重要的作用。

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