斑点追踪技术在心律失常中的应用进展

孙筠茗 孔祥见 马宝新

滨州医学院附属医院心血管内科，滨州 256600

心脏功能的评估仍是当前心脏疾病中的一个挑战。许多严重的心律失常疾病如心房颤动（atrial fibrillation，AF）在疾病的发展、治疗过程中，同时伴随着局部或者整体的心肌及心脏功能损伤及变化［1］。用于描述左心室功能的传统参数左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）存在部分局限性，LVEF 与心脏几何假设相关，可重复性差且无法反映局部左心室功能［2］。且一些疾病心脏收缩功能障碍状态下可表现LVEF 不下降。寻找其他无创性评价心肌功能的工具显得尤为重要。斑点追踪技术（speckle tracking echocardiography，STE）是一种先进的超声心动图技术，它克服了2D 超声心动图的一些局限性，并具有较高的可行性和可重复性，能够早期发现心肌损害，可为传统超声心动图参数提供额外提示预后信息的能力，在心脏超声方面表现为二维/三维斑点追踪超声心动图（two/three-dimensional speckle tracking echocardiography，2D/3D-STE）。其通过使用收缩末期整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）和整体圆周应变（global circumferential strain，GCS）更深入地描述左心室收缩，对比实验发现能较LVEF更好地反映患者的收缩功能［3］。近年来STE 已被用于检测各种疾病左心室、左心房功能改变，如检测高血压、糖尿病患者的亚临床左心房功能障碍、评估心力衰竭患者心肌功能、评估心脏瓣膜病和心肌梗死患者左心室功能，以及对疾病相关心血管事件有一定预测价值［4］。STE 在心律失常疾病中体现了很高的应用价值，特别是应用于发病率极高的AF 患者，此技术可用于其病情评估、治疗方案选择、预测治疗结局等多个方面。

STE的基本原理

应变概念为物体受到外力作用时发生的变形，体现受力前后物体变化程度的比例或百分比。通过识别心肌回声斑点追踪心肌的运动轨迹，自动逐帧追踪所研究心腔的感兴趣区内的心肌组织像素的位置和运动变化，并与初始位置第一帧图像中的位置相比较，进而计算得出所研究感兴趣区内的心肌形变，可从机械力学角度来评价心肌的收缩及舒张运动［5］。在斑点追踪成像的参数上表现为心肌应变（strain，S）和应变率（strain rate，SR），S表示心动周期中心肌斑点发生的相对形变，公式可表示为S=ΔL/L0=（L-L0）/L0。SR表示发生此相对形变的速度，公式可表为SR=（ΔL/L0）/Δt=ΔV/L0。在整体评估心脏功能时，心脏的收缩和舒张运动产生纵向运动、径向运动、圆周运动及旋转角度。STE 相应测量参数则可有GLS、整体径向应变、GCS 及扭转。参数中达峰时间可反映心肌运动的同步性。2D-STE 与传统超声技术相比，其不受声束方向与室壁运动方向间夹角的影响，无角度依赖性，故更能定量反映左、右心腔心肌功能。在心动周期过程中，由于左心室的平面外或扭转运动，二维成像平面上可能会丢失一些斑点或特征，近年来基于2D-STE和三维超声技术发展起3D-STE，对心脏功能的评价更为准确［6］，目前已应用于亚临床左心室功能障碍、左心室肥厚、缺血性心肌病等多种疾病。

STE在心律失常中的应用

1、AF

AF 是常见的同时也是危害极大的心律失常疾病，在疾病的进程中往往伴随左心房结构及功能重构，严重时伴有左心室功能损害，既往研究发现其心脏功能损伤可先于形态学改变。如左心房扩大与AF 的发生有关，但新发AF 常发生在左心房扩大无明显改变的情况下［7］。对AF 患者需要进行详细的心功能评估。

STE 可准确评估局部心肌功能，左心房应变受损是AF发生风险的标志物。Kawakami等［8］研究表明左心房机分离散度是新发AF 的有效预测指标，左心房机械分散度被定义为峰值应变时间的标准差，研究发现AF 组左心房机械分散度明显高于无AF 组，左心房机械分散度增加与新发AF 相关。在左心房功能上，在阵发性AF 患者中观察到左心房功能和同步性受损，即使无左心房扩大［9］。国内周红等［10］应用3D-STE 观察到阵发性AF 患者和持续性AF 患者左心房应变及同步性出现不同程度的减低。同时STE 可用于评估AF 患者治疗疗效及预测治疗后复发可能，闫艳和李新立［11］纳入32 例行射频消融手术的阵发性AF 患者，分别于术前和术后1 个月、6 个月行STE，并术后追踪复发情况，结果为术后6 个月时，窦性心律维持组侧壁基底段、间隔中间段、侧壁中间段、间隔基底应变参数较术前及术后1个月升高，提示消融术后左心房功能改善。在3D-STE 中也观察到射频消融治疗阵发性AF 后受损的左心房应变和左心房不同步较术前有改善。左心房应变是射频消融术后AF 复发的一个重要预测因素，维持窦性心律的患者的峰值心房纵向应变（peak atrial longitudinal strain，PALS）改善程度高于AF射频消融术复发性的患者。一项包括12 项研究和1 025 例AF 患者的meta 分析证实了PALS 的低值与射频消融术后AF 复发的风险增加有关［12］。也有研究证实，在通过 STE 估计的心房功能未能恢复的情况下，AF 复发风险增加［13］。同时Mochizuki等［14］研究表明3D-STE 检测左心房应变是阵发性AF 患者导管消融后AF 复发的更好预测因素，比2D-STE或其他已知预测指标更好。

STE 在AF 患者卒中管理中也有应用。有卒中史的AF患者的左心室收缩期左心房应变显著低于无卒中史的AF患者。Shih 等［15］发现 PALS 与永久性 AF 患者的卒中独立相关：有卒中史的患者PALS 值降低，在高缺血风险（CHA2DS2 评分≥2 分）的患者中，PALS≤13.5%的患者后续卒中发生率更高，此外，与CHA2DS2 评分相比，PALS 检测卒中的诊断准确性更高（AUC=0.80 比0.66）。证明左心室收缩期间左心房应变降低是AF 患者卒中的显著预测因素。此外AF 患者左心耳（left atrial appendage，LAA）血栓发生率高，经食管超声心动图发现LAA功能障碍是AF患者卒中的一个强有力的预测指标。有研究评估AF 患者左心房功能参数与LAA 功能障碍之间是否存在相关性，发现PALS 是LAA 功能障碍最显著的相关因素，在AF 患者中PALS 的减少与LAA功能障碍独立相关［16］。

STE 也可检测对 AF 患者左心室功能变化。Nagai 等［17］在射频消融术前及术后6 个月应用2D-STE 测量保留LVEF的AF 患者的左心室功能，结果为术后维持窦性心律的患者左心室GLS 及扭转较术前有改善。在一项对196 例持续性AF 患者的研究中，发现 GLS 是比 LVEF 更强的预测 AF 患者不良心血管事件的主要参数［9］。同时早期二尖瓣血流速度与整体舒张期应变率的比值也是预测AF 患者不良心脏事件的良好指标［18］。通过 2D-STE 和 3D-STE 评估房间隔缺损患者右心房功能可以预测其手术后发生阵发性AF 的可能，研究发现右心房峰值总纵向应变是术后AF 发生的独立预测因子［19］。

2、室性心律失常

欧洲心脏病学会（European Society of Cardiology，ESC）指南推荐超声心动图用于评估所有疑似或已知室性心律失常患者的左心室功能和结构［20］。室性心律失常可引起心源性猝死，且50%的心源性猝死事件发生在没有已知心脏病的患者中［20］。STE 可评价室性心律失常患者左心室功能障碍，并提示额外的如心源性猝死等预后信息。最近研究表明，STE 应变指标可预测心肌梗死后猝死性心律失常和恶性室性心律失常，结果GLS 和机械离散度与心肌梗死后猝死性心律失常和恶性室性心律失常有显著的相关性，是室性心律失常风险分层的一个强有力的标记［21］。

近几年发现室性早搏（premature ventricular contraction，PVC）可对心脏的结构和功能产生影响，进而发展成PVC 诱发性心肌病，增加心血管事件的发病率及病死率，故早期发现PVC 导致的心脏异常具有重要意义。STE 适合于检测PVC导致的轻微的左心室功能障碍。Ling等［22］对40例单源频发PVC 患者及40 例健康对照者完善3D-STE，发现两组LVEF 差异无统计学意义，但GLS、GCS、左心室整体径向收缩期峰值应变（GRS）、左心室整体面积收缩期峰值应变（GAS）和单个节段应变的3D-STE 指标，PVC 组显著低于对照组。这提示LVEF 正常的频发PVC 患者左心室整体和局部功能下降。李腾飞等［23］使用2D-STE 同样得出频发PVC能够引起隐匿性的心肌损害。同时有研究频发PVC患者接受射频消融手术后随访3 个月，手术成功者再次完善STE，发现左心室短轴应变、圆轴应变及长轴应变改善，提示射频消融术改善了频发PVC 患者早期隐匿的左心室功能损害［24］。上述研究表明，2D-STE 能够在传统超声心动图检查正常的情况下早期发现频发PVC 对心肌的损伤，并能评估频发PVC射频消融的疗效。

3、左、右束支传导阻滞

左心室不同步的评估是心脏再同步治疗关注点之一。指南提出心脏再同步治疗在左束支传导阻滞（left bundle branch block，LBBB）型中的作用优于非 LBBB 型电紊乱［25］。左心室整体应变和扭转对LBBB 患者的预后有预测价值。Hwang等［26］应用2D-STE评估LBBB患者心肌应变和扭曲与心血管事件之间的关系，发现在多变量分析中，GLS 与心血管复合终点显著相关，LVEF 保留（≥40%）但GLS 受损（＞-12.2%）的患者的临床事件数量多于LVEF受损但保留GLS的患者，最终得出在LBBB患者中，GLS可以提供比LVEF或其他超声心动图参数更好的危险分层的结论。也有研究发现射血分数保留性心力衰竭合并LBBB患者，有明显的机械不同步性［27］。何姗姗等［28］应用实时 3D-STE 对完全性LBBB 患者左心室整体及局部收缩功能进行评价，发现完全性LBBB患者左心室前壁及前间隔心肌不协调运动，导致左心室整体及局部心肌功能减低，其中左心室GLS 能更为敏感地评价完全性LBBB 患者的左心功能。Storsten 等［29］应用STE 发现LBBB 患者右心室游离壁收缩早期应变明显减小，且心脏再同步治疗后有一定改善。左心室旋转和扭转在左心室收缩和舒张中起重要作用。LBBB患者在对LVEF有显著影响前可能通过减少左心室旋转而减少左心室扭转。有研究应用2D-STE 对比分析保留LVEF 的LBBB 患者与健康对照组左室扭转，结果为LBBB 组平均心尖旋转、基底旋转小于健康者，同时LBBB组与室内和室间机械不同步有关的参数大于对照组［30］。

应用2D-STE 可探讨左束支起搏与传统右心室起搏后心室收缩同步性的差异。结果左束支起搏组左心室和右心室的收缩期应变峰值时间较小，提示左束支起搏组左心室和右心室收缩同步性优于右心室起搏组［31］。但文鹤龄等［32］发现左束支起搏组与右心室间隔部起搏组术前、术后6 个月LVEF、GLS、GCS 无显著差异。Brugada 综合征的心电图有时与右束支传导阻滞相似，STE 有助于区分Brugada 综合征和右束支传导阻滞。STE 可以鉴别出右束支传导阻滞患者的机电传导延迟，而这种延迟在Brugada综合征的患者中是不存在的［33］。在右心室评估方面，完全性右束支传导阻滞患者在右心室入口侧壁和下壁表现出收缩延迟，并表现出右心室扩大和收缩功能障碍，右心室不同步在完全性右束支传导阻滞患者中对右心室容积有不利影响［34］。

4、不适当窦性心动过速

不适当的窦性心动过速被定义为静止时心率＞100 bpm，并伴有严重的心悸症状［35］。不适当窦性心动过速对左心房和左心室心肌动力学的影响尚不确定。有学者使用3D-STE来识别不适当窦性心动过速患者左心房力学和左心室功能的早期变化，将60例不适当窦性心动过速患者和65例年龄和性别匹配的对照组纳入研究，结果发现不适当窦性心动过速患者组的左心房应变参数低于对照组，但左心室应变参数没有差异，此研究表明不适当窦性心动过速对左心房力学有负面影响，会导致亚临床左心房功能障碍［36］。

STE局限性及前景展望

STE 良好的可行性和可重复性使将来在临床实践中可能将应变指标纳入超声心动图评价系统。但此技术目前仍具有局限性。首先，STE 对超声心动图图像质量和帧率的依赖性使STE 并不适用于每例患者，STE 要求高清晰的二维灰阶图像才能保证测量的准确性。此外，即使影像最佳，纵向分析时，左心室侧壁，有时前壁的分辨率也可能降低，在肺气肿、肥胖患者及心率加快的情况下分辨率也会减低［37］。其次 STE 需要耗时的离线分析，可能使 STE 难以应用于每个临床背景，尤其是门诊服务。但是，在精选的病例中，尤其是必须对患者进行全面评价时，可能非常有用，例如，确定AF 患者射频消融手术的最佳候选者。最后，STE分析受到供应商间和软件间的影响，目前分析软件没有达到统一，目前，所有心腔变形成像标准化的两份EACVI/ASE文件可用于指导STE使用［38-39］。

越来越多的证据肯定STE 在包括心律失常在内的心血管疾病临床实践中的使用，值得通过多中心设计良好的研究明确证实其附加价值，以将应变参数纳入常规超声心动图评价中，为临床心律失常疾病的诊断及疗效评价提供重要依据。