超声心动图应变技术评估川崎病心功能的研究进展

唐 鸽，余 凡，张鹏英，张 曼，陈允安，张 洁

徐州医科大学附属连云港医院超声科，江苏 连云港222002

川崎病又称皮肤-黏膜淋巴结综合征，是一种累及全身中小动脉的多系统性、自限性免疫血管炎症。心血管系统的损伤和并发症是影响川崎病发病率和死亡率的主要因素。目前，川崎病及其合并冠状动脉（冠脉）扩张的发病率呈逐年上升趋势。冠脉病变因病变程度和持续时间不同而存在显著病理差异，冠状动脉瘤（coronary artery aneurysm，CAA）的扩张程度与其消退率显著相关［1］。对合并CAA 的川崎病患儿，病变血管重塑和内皮细胞障碍持续时间较长，CAA 较大者在2 年内发生冠脉事件的可能性更大［2］。冠脉病变是导致川崎病患儿不良预后和死亡的主要原因，虽然在川崎病急性期发生的心肌炎在治疗后短期内也能逐渐消退，但仍有不少患儿存在持续的心肌功能损害［3］，因此，临床工作中，须长期观察并监测患儿的心功能。超声心动图不仅能清晰显示病变冠脉的形态和血流［4］，其应变技术的快速发展也弥补了常规超声心动图参数，如左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）的局限，能在川崎病心血管系统发生病变的早期准确、敏感地反映心肌受累的程度和范围。现对超声心动图应变技术评估川崎病患儿心功能的研究现状与进展综述如下。

1 斑点追踪超声心动图（speckle tracking echocardiography，STE）

STE 是一种无创评估心肌应变的新技术，在监测心力衰竭、缺血性心脏病、瓣膜病、化疗药物引起的心脏毒性和心脏再同步化治疗中均具有重要的诊断及预后价值［5］。STE 的声学原理主要来源于心肌组织与超声波束间的相互作用，在二维灰阶声像图中形成位置相对固定的特定组织标志物——斑点。STE 采用半自动化最佳模式匹配技术，且不易受声波角度的影响，可在整个心动周期内逐帧追踪识别任意ROI 内各节段斑点的位移，从而产生左心室纵向、周向和径向的应变。该技术已被广泛用于对川崎病患儿心肌应变的分析，是早期检测川崎病患儿整体和局部心肌功能障碍的一种影像学方法。

1.1 2D-STE

2D-STE 不仅能在川崎病患儿LVEF 尚未减低时识别左心室收缩功能的异常［6］，还可结合C 反应蛋白和血红蛋白等分析心肌运动障碍与实验室指标之间的关系［7］，对辅助临床早期诊断和治疗有重要作用。

Hu 等［8］应用2D-STE 技术对不同阶段川崎病患儿的左心室心肌进行分层应变分析，将不伴冠脉病变的73 例川崎病患儿按病程分组，计算各组心肌的左心室整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）、整体周向应变（global circumferential strain，GCS）及其跨壁心内膜-心外膜梯度等数值。结果显示，川崎病患儿的全层心肌收缩功能均有不同程度降低，且病情进展至慢性期时患儿心内膜下心肌仍有损伤。该研究表明，GLS 可识别急性期川崎病患儿异常的左心室收缩功能，并为患儿长期心功能受损的结局提供有效的早期预测指标。还有研究发现，急性期川崎病的GLS 与C 反应蛋白及红细胞沉降率呈正相关［9］，表明川崎病患儿早期心肌应变的降低可能与其炎症反应有关。Azak 等［10］研究显示，经治疗后的川崎病患儿左心室各项应变参数较前明显升高，提示心肌功能逐渐改善，且急性期降低的应变值可能是反映心肌炎症的敏感指标。

Sanchez 等［11］对不同病程川崎病患儿的心肌行横断面研究，其测定指标包括GLS、GCS 及其应变率和峰值扭转等，与急性期相比，恢复期或慢性期的应变率略有下降，且在CAA 患儿中更明显（P＜0.05），提示2D-STE 可检测到慢性期患儿心肌功能的细微变化，对预防川崎病晚期发展为慢性血管病变甚至心肌缺血有重要意义。Wang 等［12］研究发现，在LVEF值无显著差异的情况下，CAA 组和非CAA 组的GLS、GCS 均低于对照组，且GLS 与Ⅲ型前胶原氨基端前肽及Ⅰ型前胶原羧基端前肽呈明显负相关，这表明川崎病的亚临床左心室收缩功能障碍可能与心肌纤维化有关。因此，临床工作中，无论川崎病患者是否存在CAA，随访时均应行左心室功能检测。静脉注射免疫球蛋白（intravenous immune globulin，IVIG）耐药的川崎病患儿发生冠脉病变的概率较IVIG 反应性川崎病患儿更高，此类患儿的左心室功能改变情况需更深入研究。有学者通过2D-STE 技术对比分析抗IVIG 与IVIG 反应性川崎病患儿，结果显示抗IVIG患儿的GLS 和GCS 明显低于IVIG 反应性患儿（P=0.000，0.030）［13］。且ROC 曲线分析得出，GLS 绝对值＜16.8%和GCS 绝对值＜15.9%是IVIG 无反应的最佳预测指标。表明2D-STE 可敏感检测到IVIG 耐药患儿更严重的亚临床心肌收缩功能障碍，并对IVIG耐药川崎病患者的识别具有支持作用。

2D-STE 除用于研究川崎病左心室分层和整体的应变外，还能提供左心室各节段的应变数据。Dedeoglu等［14］使用该技术在对患儿进行随访时发现，川崎病早期左心室基底段和心尖段的心肌均有损害，合并脓尿川崎病患儿其应变值低于无脓尿患儿（P≤0.05），且左心室力学的损害主要发生在冠脉左前降支区域。也有研究证实，2D-STE 诊断川崎病左冠脉分支相应节段病变的准确率高于常规经胸超声心动图［15］。采用2D-STE 探讨川崎病患儿左心室扭转时发现，舒张期解旋功能参数的变化能反映病变冠脉供血的受损［16］。说明2D-STE 在诊断并精确定位川崎病患儿受累心肌及相应冠脉方面存在优越性。由2D-STE 衍生来的新技术还可用于测定川崎病患儿的二尖瓣环位移［17］，有效避免了图像质量差导致心内膜边界显示不佳的缺点，可准确地反映IVIG 后患儿心肌炎的恢复情况。

1.2 3D-STE

3D-STE 采用全容积显像，能在立体空间内连续动态观察心肌声学斑点的运动轨迹，其能更真实客观地分析左心室容积和心肌应变等指标，有良好的重复性和临床可行性。与2D-STE 相比，该技术明显缩短了图像采集和分析的时间［18］，可同时测定左心室容积和整体心肌应变等各参数。3D-STE 评价左心室充盈压时避免了多普勒技术对超声波束角度依赖性的影响，估测更全面精准［19］。Truong 等［20］对多篇文献进行荟萃分析，明确了3D-STE 测定儿童左心室应变值的正常范围，使其在评价扩张性心肌病患儿细微心功能损伤方面较2D-STE 更精确［21］，体现了该技术的优越性及其在患儿中良好的临床适用性。

与2D-STE 相比，3D-STE 所获得的应变值受心脏运动影响较小［22］，能更客观地反映川崎病患儿的左心室功能。有学者使用3D-STE 对无CAA 的川崎病患儿进行长达7 年的随访调查［23］，根据有无冠脉扩张将患儿分为2 个亚组，通过该技术分别获得了GLS、GCS、整体径向应变（global radial strain，GRS）和整体面积应变（global area strain，GAS）等参数。与对照组相比，2 组川崎病患儿的GLS 和GAS 值均降低（均P＜0.05），而GCS、GRS 仅在冠脉扩张患儿中下降（均P＜0.05）。由此可知，左心室收缩功能障碍在川崎病合并冠脉扩张的患儿中更严重，且持续时间长。川崎病急性期血清中N 末端B 型利钠肽原（N-terminal pro brain natriuretic peptide，NT-proBNP）和炎症细胞因子虽均有上升趋势，但原因尚不明确。Kato 等［24］采用3D-STE 比较急性期和亚急性期川崎病患儿的心功能，并测定血清细胞因子及其受体，结果显示，3D-STE 无法证明NT-proBNP升高与GLS 有明显相关性，而在大多数急性期川崎病患儿中NT-proBNP 的升高与肿瘤坏死因子等细胞因子密切相关，进一步阐明了NT-proBNP 可能是川崎病炎症反应的标志，而非心功能障碍的标志。王建伟等［25］通过3D-STE 对川崎病患儿左心室功能障碍与心肌纤维化之间的关系进行探讨，并使用心脏MRI 钆延迟强化序列评价心肌纤维化的节段数目。结果显示，3D-STE 测得的应变指标与心肌纤维化的阳性节段数值呈负相关，提示急性期川崎病患儿心肌运动功能的损伤与其纤维化有一定关联，有利于临床医师对患儿进行早期治疗。3D-STE 对识别不典型川崎病患儿的冠脉病变也有较高的敏感度。姜华等［26］将冠脉造影作为金标准，发现3D-STE 对不典型川崎病冠脉病变的诊断结果与之高度一致。

STE 存在的不足：未体现后负荷对应变的影响；在图像质量上受帧频和最大取样角度的客观限制。

2 心肌做功技术

心肌做功技术作为近年来被超声学者广泛研究并应用的新兴技术，其在STE 的基础上将后负荷与GLS 相结合，创新性地根据瓣膜启闭时间绘制成左心室压力-应变环［27］，弥补了STE 负荷依赖性的缺陷，从而能定量评估患者整体或局部的心功能变化。应用左心室压力-应变环评价心功能的优势：①后负荷的测量由最初的有创测压演变至肱动脉血压计测量左心室腔内压，具有无创和可重复性等优点［28］。②能在疾病早期发现心肌细微功能的变化，其敏感度、准确率明显高于GLS 和LVEF［29］。无创压力-应变环的局限性：①对后负荷数值敏感。②左心室压力是由袖带血压计测量的肱动脉收缩压代替实际测量值，如存在引起主动脉压力与左心室压力不一致的疾病可能导致测量结果的不准确［30］。

通过无创压力-应变环来评估川崎病患儿心功能是一种全新的尝试，也是该技术在儿科的首次临床应用。有学者运用心肌做功技术回顾性评价川崎病患儿恢复期的心肌损伤发现，所有川崎病患儿的心肌整体做功指数、整体有用功和整体做功效率均显著降低，且心肌做功指数的差异在川崎病组与合并冠脉病变组具有可比性［31］。说明在LVEF 和GLS正常的川崎病患儿中，整体做功指数可能是发现川崎病远期心肌功能障碍更敏感的指标，其对超声技术评估川崎病患儿心功能变化是一个重要进步。目前，心肌做功技术已在冠脉粥样硬化性心脏病、心脏同步化治疗、心力衰竭及各类心肌病所导致的左心室功能不全中体现了良好的诊断及预后价值。作为一项最前沿的超声心动图技术，心肌做功技术发展潜力巨大，未来有望成为评估川崎病患儿心功能变化的新工具。

综上所述，与常规超声心动图相比，STE 和心肌做功技术均能灵敏地检测川崎病患儿的亚临床心肌功能障碍，其对现有评估心肌的成像技术作了最新补充，提高了观察者间和观察者内的重复性，具有良好的临床应用前景。鉴于川崎病患儿心肌受损的机制尚未完全阐明，后续对有冠脉后遗症的川崎病患儿仍需行长期研究。