斑点追踪技术在评估主动脉瓣狭窄患者左心室功能中的临床应用价值

陈嘉瑶 陈诗雁 欧阳良艳 祝志敏 陈菲 邱少东

广州医科大学附属第二医院超声科，广州 510260

随着年龄增长，正常瓣叶逐渐向瓣膜僵硬、钙化及瓣膜狭窄发展，瓣膜病变一旦开始，必然逐渐进展［1］。主动脉瓣狭窄（aortic stenosis，AS）作为最常见的心脏瓣膜疾病，其患病率逐年增高，早期轻度的AS 预后较好，随着患者年龄增加和狭窄程度加重，左心室射血压力增加，出现心肌肥厚和心肌供血不足，左室收缩及舒张功能减低［2］。目前，已有的心脏检查方法包括心脏磁共振、心电图、心肌标志物及超声心动图。心脏磁共振费用昂贵且后期处理要求较高，普通心电图及心肌标志物检测因存在时间窗，均存在应用局限性，超声心动图检查具备成本低、无辐射、可重复性好的优点。针对左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）正常的AS患者，普通经胸超声心动图对于心肌早期损伤的检出敏感性较差，斑点追踪技术（speckle-tracking imaging，STI）作为在普通超声心动图基础上发展的新技术，可追踪心肌组织的运动轨迹，从而进一步分析心肌组织整体与部分各个方向的变形能力，且无角度依赖性，因此，被广泛应用于临床诊疗工作中，以评估心肌的真实状态［3］。STI可在LVEF仍正常时发现AS患者的左室心肌应变能力下降，本文就STI在AS患者左心室功能评估、手术疗效评价、术后并发症预测和预后评估中的应用作一综述。

STI的原理及检查参数

STI是基于心肌组织和超声波声束间的相互作用，产生斑点这一特定的声学标志物，实时记录感兴趣区心肌组织每一帧的位置，比较前后两帧的位置变化，追踪整个心动周期内的斑点位移情况，从而达到对心肌运动速度、位移、应变等参数进行评估的目的。STI与普通超声心动图相比，时间分辨率较高、无角度依赖性、不受心脏摆动的影响，可得到更客观准确的测量参数［4］。同时，在2D-STI 基础上发展而来的3D-STI 不仅仅局限于平面位移，能更准确地反映心肌组织在三维空间的复杂运动情况，从而再引入面积应变这一参数。STI可通过对感兴趣区心肌组织进行计算，获得相关力学参数，常用的参数包括：左心室整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）、左心室整体环向应变（global circumferential strain，GCS）、左心室整体径向应变（global radial strain，GRS）、左心室整体面积应变（global area strain，GAS）、3D 应变（3D strain）、旋转角度（rotation）、心尖扭转角度（twist，LVtw）及其应变率。目前，仅GLS 有统一标准值参考，美国超声心动图学会认为2D-GLS值的正常范围为在（-20±2）%［5］。研究发现，3D-GLS 的平均值为-19.1%，绝对值波动在15.8%～23.4%，总体上3D-GLS的平均值为-18.1%，与2D-GLS 的正常值范围大致相同［6］。因GLS 对心肌微小损伤较为敏感，且有正常参考值范围，其成为临床应用最为广泛可靠的应变参数。

STI对AS患者保守治疗时左心室功能的评估

美国心脏协会和美国心脏病学会发布指南建议将LVEF＜50%作为对AS 患者进行手术干预的一级指标，然而，即使已出现临床症状的轻度AS 甚至重度AS 病例，往往因为心脏强大的代偿能力可始终维持LVEF在正常范围，这也是导致LVEF 患者术后生存率下降和生存时间缩短的部分原因［7］。STI 可通过应变参数变化评估监测AS 患者LVEF正常时左室心肌功能的变化。

Lancellotti 等［8］应用2D-STI 对173 例无症状的重度AS患者进行分析，探索左心室后负荷对左室心肌收缩功能和LVEF 的影响，多因素分析提示GCS、左心房面积指数与左心室后负荷增加独立相关，而与LVEF 无显著相关性，表明LVEF 明显低估了存在室壁肥厚时左室心肌损害的程度，尤其是低心排量患者普遍存在心肌损伤而常规超声心动图不易识别，说明2D-STI 有助于确定哪些患者可受益于早期手术。Ng 等［9］对420 例不同程度AS 患者进行2D-STI分析，研究发现随着AS程度加重，GLS、GRS、GCS及其应变率逐渐下降。赵宝存等［10］应用3D-STI对AS患者左室整体应变及扭转运动进行分析，研究发现随着狭窄程度增加，GLS、GRS、GCS逐渐降低，主动脉瓣面积作为严重程度的衡量指标，是多向应变和应变率的独立决定因素，随着狭窄加重，心肌应变能力逐渐下降，提示AS患者可获益于早期手术。

Galli等［11］应用2D-STI对126例严重AS患者进行分析，结果发现随着瓣膜动脉阻抗增加，GLS、GCS逐渐下降；其中心内膜下心肌首先出现损伤，随着瓣膜阻抗增加，继而心肌层也出现损伤，提示在患者瓣膜阻抗较小时应及时手术。与之相似的是Bi 等［12］应用2D-STI 和3D-STI 对168 例重度AS 且LVEF＞50%的患者左心室后负荷增加对心肌应变和旋转的影响进行研究，研究发现患者的GLS、GRS 均显著下降，为维持正常的LVEF，GCS、Rotation、LVtw 均升高，且2D-STI和3D-STI的一致性相关系数较高；下降的GLS与增加的瓣膜动脉阻抗相关性较高，说明随着狭窄的加重，GLS呈现逐渐下降的趋势，左心室心肌损伤程度加重。GLS、GRS、GRS、Rotation、LVtw 及其应变率作为STI 的重要参数，作为LVEF 的补充指标，可在疾病早期证明心肌损伤存在，提示对AS 患者进行早期干预治疗以维持心肌应变能力的必要性。

STI对AS患者主动脉瓣置换术（TAVR）后左心室功能的评估

长病程的AS 最终损害左心室功能，随着病程进展和病情加重，与保守治疗相比，瓣膜置换手术成为无手术禁忌证AS 患者的最佳选择，瓣膜置换术后主动脉瓣有效面积增大，左室流出道梗阻解除、左心室后负荷降低可使左室收缩功能得到不同程度的恢复［13］。STI 所能提供的应变参数可作为常规超声心动图之外的补充指标，其术前术后的对比可表现AS 患者术后的心肌状态，帮助临床更全面评估手术疗效。

Schattke 等［14］对30例行经导管TAVR 的AS患者进行术前和术后1 周进行包含2D-STI 在内的超声心动图检查，分析左心室收缩及舒张功能的变化，研究发现术后1 周左心室心肌基底段、中间段的GLS得到明显改善，而射血分数无明显差异，表明2D-STI 可在射血分数改变之前更早发现TAVR 后患者早期局部心肌收缩功能的提高。Naeim 等［15］对80 例接受TAVR 的严重AS 患者进行了术前2D-STI 检查，并持续（8±3）个月的随访，结果发现无论术前EF 是否保留，术后患者GLS 均显著提高，LVtw 下降接近正常值，其中低射血分数组GLS 及其应变率显著增加，证实AS 患者术后应变及相应应变率、扭转角度均趋向生理值，左心室收缩功能得到改善，明确AS 患者可获益于TAVR。Rost 等［16］对40 例严重AS 患者进行主动脉瓣置换术前、术后1 周及术后6 月进行包含STI 在内的超声心动图检查，同样发现术后6 月GLS、GRS、GRS 结果较术前改善，同时发现左心室质量较术前减小，心肌功能在瓣膜置换手术后得到明显改善，表明了外科手术对严重AS 患者的必要性。Marcus 等［17］对37 例先天性AS 接受球囊扩张成形手术的儿童患者进行术前、术后1个月、术后6个月及术后3年的2D-STI追踪观察，术后6 个月中期随访发现GLS、GRS、GRS 均较术前明显改善，而术后3年各方面收缩应变率与术后6个月结果差异无统计学意义，表明人工干预手段可明显改善患儿预后，但部分应变指标不能完全恢复至正常范围，可能与干预不及时有关。普通经胸超声心动图不能对先天性AS 患儿心脏功能和心肌重构进行充分监测，存在漏诊亚临床心肌收缩功能障碍的可能，因此，有必要对此类患者进行2D-STI 检查以了解心肌功能的真实状态。

陈小果等［18］利用STI 探讨了不同的TAVR 术式对AS 患者预后的影响，结果显示二叶式主动脉瓣术和三叶式主动脉瓣术患者的左心室应变在术后早期均有显著改善，并随着时间延长，心肌应变能力进一步提高，同时，在长期随访中发现2种术式基本同等获益。丁钱山等［19］采用3D-STI技术对40 例接受TAVR 的重度AS 患者左心室心肌功能变化进行评估，研究发现术后3 个月LVEF 与术前相比无明显差异，而GLS、GRS、3D-strain 均明显增加，尽管术后3 个月GLS 与GCS 尚未完全恢复，但短期内左心室心肌应变能力的提高证实瓣膜置换手术可快速改善左心室收缩功能。由此可见，应变的变化比LVEF 更为敏感，作为心肌功能改善的证据，可帮助临床医生正确评估患者手术效果。

STI对AS术后并发症及结局的预测

与LVEF 相比，3D-STI 对亚临床左心室收缩功能障碍的评估更加准确与敏感。AS 患者在LVEF 下降之前已表现出GLS 下降，GLS 可预测AVR 后心力衰竭和心肌功能受损的风险增加。在一项104 例无症状且保留LVEF 的严重AS患者的研究中，GLS 和GRS 都是心脏不良事件的独立预测因子，在校正左心室质量指数和主动脉瓣平均压力梯度后，GLS 仍是主要不良心脏事件（major adverse cardiac events，MACE）的独立预测因子［20］。应用3D-STI对AS 患者进行前瞻性研究是有必要的，其可预测MACE 的发生，从而评估手术风险。

Kusunose 等［21］采用STI 对395 例中度至重度AS 患者的左心室收缩功能进行了回顾性研究，其采用Cox 比例风险模型对左心室GLS与病死率的相关性进行分析，结论表明，GLS 可作为AS 患者病死率的独立预测因子。Kearney 等［22］探讨了GLS 与行保守治疗的AS 患者全因病死率的关系并进行了2 年随访，通过数据分析得出GLS 是AS 患者全因病死率的强独立预测因子，将GLS 纳入风险模型可辅助临床更准确地判断AS 患者的手术时机、降低手术风险。Teraguchi 等［23］应用STI 对44 例保留EF 的重度AS 患者进行组织追踪二尖瓣环位移（tissue-tracking mitral annular displacement，TMAD），探索其与劳力性呼吸困难、因心衰住院、LVEF 下降和心源性死亡等心脏不良事件的关系，结果证实发生心脏不良事件的患者TMAD 明显受损，采用STI可快速分析得出TMAD，TMAD 作为心脏不良事件的预测因子，可纳入重度AS患者的常规评估中。Levy 等［24］进行了一项多中心前瞻性研究，研究纳入58 例接受瓣膜置换手术的严重AS 患者，单因素分析发现患者术前的GLS 是术后房颤发生的独立预测因子，最佳截断值为-15%，灵敏度为82%，特异度为53%。

除GLS 外，旋转角度、GCS 也是AS 患者重要的预后预测指标。Holmes 等［25］探讨了心尖旋转角度（Apical rotation，ApRot）与AS 患者生存率的关系，将患者以中位数区分为ApRot 高和ApRot 低两组，通过随访发现ApRot 高的患者在AVR 或保守治疗后发生死亡时间较早，ApRot 的增加与生存率下降显著相关。研究发现保守治疗的AS 患者GCS 下降，随访发现2年内的病死率和再入院率均升高［17］。

展 望

主动脉瓣人工瓣膜-患者不匹配（prosthesis-patient mismatch，PPM）也是AS 患者术后常见的并发症，Poulin等［26］对重度AS 行TAVR 术的患者的研究发现，无PPM 组患者应变参数较PPM 组有更大改善，左心室重塑能力更强。因获取判断PPM 的几何瓣口指数、有效瓣口面积及预计瓣口面积指数的步骤复杂，且存在很大主观性，临床评估PPM困难，应变参数有望在未来成为判断PPM 的辅助指标。左心室的GLS 重复性较好，而左心房及右心室的应变参数重复性较差，左心房、右心室的应变成像对图像质量要求较左心室更高，提高图像质量或排除图像质量较差的STI 图像，可提高其与四维计算机重建技术结果的一致性［27］。目前，针对AS 患者的左心房、右心室应变研究相对较少，不同研究间结果一致性较差，未来更新机器成像质量的提高、4D-STI技术的普及成熟有望实现对AS患者左心房、右心室心肌应变更准确的评估。

小结

已有大量临床研究证实STI 是评估左心室功能不全的可靠诊断方法，多应变参数、多模态STI可辅助临床对AS患者进行病情变化监测、风险评估、治疗决策、预后判断，选择合适的手术时机对临床及患者尤为重要［20-25］。同时，STI 对AS 患者术后左心室功能的监测、并发症的预测也具有重要意义。不可否认，STI的应用仍存在一定局限性，其对图像质量、对超声医生描绘心内膜的熟练程度有较高要求，因STI具有无创、无辐射、实时监测心肌功能等优点，其仍为评估AS患者左心室功能有效可靠的辅助诊断及评估手段，可作为AS患者保守治疗时随访、术前及术后复查的常规检查项目。