二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)評價(jià)右心室功能的研究進(jìn)展

賀 麗 李沿江

既往對心臟功能的研究主要集中在左心室，近年來，隨著對右心室在循環(huán)功能中重要作用的認(rèn)識，右心室功能的評估也越來越多地受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。斑點(diǎn)追蹤成像（speckle tracking imaging, STI）技術(shù)具有便捷、低廉、無創(chuàng)等常規(guī)超聲檢查的優(yōu)點(diǎn)，且不受運(yùn)動方向與聲束夾角的影響，是評價(jià)右心室功能的新方法[1,2]。本文就二維斑點(diǎn)追蹤成像（two-dimensional speckle tracking imaging, 2DSTI）評價(jià)右心室功能的方法、可行性及臨床應(yīng)用等方面作一綜述。

1 2DSTI研究右心室功能的解剖學(xué)基礎(chǔ)

右心室的宏觀結(jié)構(gòu)分為入口（右心室流入道，包括三尖瓣和乳頭肌附件）、右心室心尖部和漏斗部（右心室流出道）三部分。三部分組成新月形結(jié)構(gòu)包繞左心室。右心室壁較薄，右心室心肌主要由心外膜下的縱形心肌及心內(nèi)膜下的環(huán)形心肌組成，而縱形心肌在右心室的收縮與舒張過程中起主要作用，因此2DSTI對右心室功能的研究主要為長軸方向上的心肌運(yùn)動。

2 STI的基本原理

STI以二維超聲圖像為基礎(chǔ)，在室壁中選擇一定范圍的感興趣區(qū)，應(yīng)用分析軟件根據(jù)組織灰階自動跟蹤感興趣區(qū)心肌組織的信號，從而分析心肌運(yùn)動[1]。二維超聲圖像是由多個(gè)小像素構(gòu)成的，這些小像素是均勻分布于心肌內(nèi)的穩(wěn)定的聲學(xué)斑點(diǎn)，與組織同步運(yùn)動。STI通過追蹤二維灰階圖像中均勻分布于心肌內(nèi)的聲學(xué)斑點(diǎn)，逐幀比較每個(gè)斑點(diǎn)的運(yùn)動及斑點(diǎn)間的相對運(yùn)動，從而得出組織速度、位移、應(yīng)變及應(yīng)變率等參數(shù)，克服了角度依賴性，更真實(shí)地反映心肌運(yùn)動[3,4]，為研究右心室功能奠定了基礎(chǔ)。

2.1 應(yīng)變、應(yīng)變率運(yùn)用于右心室功能研究的可行性 心肌應(yīng)變指心肌的形變程度，是心動周期中心肌長度的變化值相對于該心動周期起始點(diǎn)心肌原長度的百分比，用Lagrangian公式表示，即應(yīng)變＝△L/L0＝(L—L0)/L0，應(yīng)變率是物體在力的作用下發(fā)生形狀改變的速度，用Lagrangian公式表示，即應(yīng)變率＝(△L/L0)/△t＝△V/L0[5]。二維心室應(yīng)變率曲線由1個(gè)正向波（SRs）和2個(gè)負(fù)向波（SRe、SRa）組成，SRs為心室收縮期應(yīng)變率，SRe為心室舒張?jiān)缙趹?yīng)變率，SRa為心室舒張晚期應(yīng)變率。應(yīng)變反映心肌的主動收縮及舒張變形能力，不受心臟整體運(yùn)動及周圍鄰近組織的被動牽拉，也不受參數(shù)改變的影響，具有相對獨(dú)立性[6]，在理論上非常適合作為評價(jià)右心室功能的指標(biāo)。STI與聲納微測量法在心肌長軸縱向應(yīng)變測量上具有良好的相關(guān)性和一致性（r=0.9,P＜0.001）[3]。

2.2 三尖瓣環(huán)位移運(yùn)用于右心功能研究的可行性 三尖瓣環(huán)位移即三尖瓣環(huán)收縮期相對于心室尖部的位移，三尖瓣環(huán)位移技術(shù)是基于STI原理，通過放置在心臟四腔心切面上的固定點(diǎn)手動標(biāo)記三尖瓣環(huán)間隔部、三尖瓣環(huán)右心室游離壁部和右心室心尖部的心內(nèi)膜面三點(diǎn)，根據(jù)實(shí)時(shí)心電圖信息（以R波頂點(diǎn)作為舒張期末，以T波終點(diǎn)作為收縮期末），應(yīng)用軟件半自動跟蹤整個(gè)動態(tài)圖像中標(biāo)記的瓣環(huán)點(diǎn)相對于右心室尖部的位移。根據(jù)美國及歐洲超聲協(xié)會建議，三尖瓣環(huán)收縮期位移（tricuspid annular plane systolic excursion, TASPE）＜16 mm定義為右心功能受損[7]。Carlsson等[8]研究顯示，右心室縱向運(yùn)動對右心室收縮功能貢獻(xiàn)約75%，徑向運(yùn)動約25%，TASPE可以作為評價(jià)右心室整體收縮功能的替代性指標(biāo)。Hugues等[9]通過與MRI對比研究，發(fā)現(xiàn)TASPE與右心室射血分?jǐn)?shù)（RVEF）呈正相關(guān)，預(yù)測右心功能不全的敏感度為87.5%，特異度為90%，因此TASPE可以作為簡單快速地評價(jià)右心室收縮功能的方法。

3 2DSTI評價(jià)右心室功能的臨床運(yùn)用

2DSTI可以簡單快速地評價(jià)正常人心肌運(yùn)動特點(diǎn)，鑒別不同病理?xiàng)l件下右心室功能的改變，如肺動脈高壓、高血壓心臟病及先天性心臟病等，并通過分析治療前后右心室應(yīng)變、應(yīng)變率、TASPE等參數(shù)的變化評估臨床治療效果，對指導(dǎo)臨床治療及預(yù)測疾病的預(yù)后具有重要意義。

3.1 正常人右心室心肌應(yīng)變及應(yīng)變率特點(diǎn) 正常人收縮期和舒張期應(yīng)變、應(yīng)變率在整個(gè)心室的分布和傳播是協(xié)調(diào)有序的。心肌的徑向應(yīng)變、應(yīng)變率要高于縱向，右心室游離壁縱向應(yīng)變、應(yīng)變率高于左心室。在正常狀態(tài)下，室間隔主要參與左心室功能，若右心室容量或壓力負(fù)荷過重，則室間隔主要參與右心室功能[10]。童春等[11]采用2DSTI對正常成人右心功能進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)正常成人右心室游離壁基底段在右心室收縮和舒張功能中發(fā)揮的作用最大，而心尖段作用較??；右心室游離壁各節(jié)段心肌應(yīng)變、SRs與年齡相關(guān)性不顯著，表明正常人右心室收縮期形變不隨年齡改變；SRe、SRa隨年齡增長明顯減低，與年齡呈顯著負(fù)相關(guān)，表明隨著年齡增加，心內(nèi)膜下和血管周圍的膠原纖維增加，心肌細(xì)胞減少，細(xì)胞肥大增生，心肌的僵硬度增加，右心室順應(yīng)性減退。

3.2 肺動脈高壓患者右心室功能的評價(jià) 肺動脈高壓是由各種原因引起的肺動脈壓力高于正常的病理狀態(tài)，而右心功能不全是肺動脈高壓患者死亡的主要原因，因此對肺動脈高壓患者右心功能的評估十分重要。Utsunomiya等[12]對50例肺動脈高壓患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)右心室游離壁應(yīng)變與肺動脈收縮壓具有良好的相關(guān)性，當(dāng)應(yīng)變≤15.5%時(shí)，提示右心室功能受損的敏感度為100%，特異度和準(zhǔn)確率分別為84%和92%。另外，趙利輝等[13]發(fā)現(xiàn)肺動脈高壓組患者各點(diǎn)TASPE均較正常對照組低，且隨著肺動脈收縮壓的升高，TASPE逐漸降低；其中三尖瓣環(huán)連線中點(diǎn)峰值TASPE與肺動脈收縮壓及肺血管阻力的相關(guān)度最高。

2DSTI還可以通過分析右心室心肌應(yīng)變及TASPE預(yù)測肺動脈高壓患者的預(yù)后，為臨床診斷及進(jìn)一步治療提供依據(jù)。Motoji等[14]研究發(fā)現(xiàn)，肺動脈高壓患者右心室游離壁收縮期峰值應(yīng)變（RV-free）≤19.4%，發(fā)生心血管事件的敏感度為90%，特異度為69%，而RV-free＞19.4%發(fā)生心血管事件的概率明顯減少；若RV-free≤19.4%，且TASPE＜16 mm，則發(fā)生心血管事件的概率大大增加，聯(lián)合應(yīng)用RV-free與TASPE評估右心室功能可以更準(zhǔn)確地預(yù)測心血管事件的發(fā)生情況。

3.3 冠心病患者右心室功能的評價(jià) 在心肌梗死和心力衰竭患者中，右心室功能減退與死亡、休克和心律失常密切相關(guān)，是其獨(dú)立預(yù)測因子[15]，尤其是下壁及右心室心肌梗死，臨床上治療方案的選擇有賴于超聲對右心功能的準(zhǔn)確評估。STI能準(zhǔn)確評價(jià)冠心病患者左心室功能，同樣也可評估患者右心室功能[16]。趙德霞等[17]采用基于STI原理的三尖瓣環(huán)位移技術(shù)評定右心室心肌梗死患者的右心室收縮功能，發(fā)現(xiàn)右冠狀動脈輕微病變組、下后壁心肌梗死合并右心室心肌梗死組TASPE各參數(shù)及RVEF均較正常對照組減低，后者減低更明顯，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），TASPE各參數(shù)與RVEF均顯著相關(guān)，其中隔瓣環(huán)位點(diǎn)與RVEF相關(guān)性最小，可能是因?yàn)槿獍旮舭晔茏笮氖夜δ苡绊戄^大，影響其對右心室功能的客觀評價(jià)。而游離壁處三尖瓣環(huán)位點(diǎn)不受左心室功能影響，可以客觀反映右心室功能，其中三尖瓣環(huán)連線中點(diǎn)TASPE與RVEF相關(guān)性最高。

STI還可以評估冠心病患者經(jīng)皮冠狀動脈介入治療（PCI）術(shù)前、后右心室功能的動態(tài)變化。宋陳芳等[18]發(fā)現(xiàn)急性心肌梗死患者右心室游離壁基底段、中間段及室間隔各段心肌應(yīng)變均顯著低于正常人，提示下壁心肌梗死患者右心室收縮功能明顯受損，急診PCI術(shù)后7 d，右心室除心尖段外各節(jié)段應(yīng)變值均明顯升高，提示早期冠狀動脈血運(yùn)重建可以改善右心室收縮功能，但是應(yīng)變率在各節(jié)段中變化不明顯，不適合作為評估急性心肌梗死右心室功能的指標(biāo)，這可能與右心室室壁較薄、順應(yīng)性相對較好有關(guān)。

3.4 先天性心臟病患者右心室功能的評價(jià) Kowalik等[19]研究40例房間隔缺損患者的右心功能，發(fā)現(xiàn)房間隔缺損患者TASPE較正常對照組明顯增加；應(yīng)變、應(yīng)變率與正常對照組比較無明顯差異。而Bussadori等[20]研究則發(fā)現(xiàn)房間隔缺損患者右心室整體縱向應(yīng)變及右心室游離壁各節(jié)段應(yīng)變較正常對照組明顯增高，應(yīng)變率無明顯改變，行經(jīng)皮封堵術(shù)24 h后，右心室長軸整體收縮期應(yīng)變及各節(jié)段包括室間隔、游離壁應(yīng)變均較術(shù)前減低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），右心室整體縱向應(yīng)變率及各節(jié)段應(yīng)變率也均較術(shù)前減低，但僅右心室游離壁各節(jié)段應(yīng)變率差異顯著，與Jategaonkar 等[21]的研究結(jié)果大致相同。由此可見，縱向應(yīng)變是反映房間隔缺損患者右心室功能的敏感指標(biāo)，依賴于容量負(fù)荷等的改變；縱向應(yīng)變率受容量負(fù)荷影響較小，具有相對獨(dú)立性；室間隔相對右心室游離壁更少受右心室容量負(fù)荷的影響。

另外，Scherptong等[22]研究發(fā)現(xiàn)右心室縱向峰值收縮應(yīng)變是判斷成人法洛四聯(lián)癥患者早期右心功能惡化的敏感指標(biāo)，即使在右心室稍大，而RVEF無明顯異常的情況下亦可使用。

3.5 其他疾病右心室功能的評價(jià) STI可以發(fā)現(xiàn)高血壓早期左心室無構(gòu)型改變時(shí)右心室功能的變化，在左心室無構(gòu)型改變時(shí)，STI可以敏感地檢測出高血壓患者右心室收縮及舒張功能損害?？s窄性心包炎（CP）由于心包增厚、僵硬、黏連，限制右心室的收縮與舒張，可以導(dǎo)致一系列循環(huán)衰竭征象，因此對CP患者右心功能的評價(jià)具有重要的臨床意義。劉爽等[23]用STI檢測CP患者發(fā)現(xiàn)右心室游離壁應(yīng)變、應(yīng)變率、SRe、SRa均較正常對照組減低，應(yīng)變、應(yīng)變率、SRe變化最顯著，提示CP患者收縮期及舒張?jiān)缙谟倚氖夜δ苁軗p，舒張晚期受損較輕。

綜上所述，STI技術(shù)已廣泛應(yīng)用于心血管方面右心室功能的研究，為臨床右心室功能的評價(jià)提供了更為豐富的信息，具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。但臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)仍存在以下問題：①圖像質(zhì)量要求高，尤其是應(yīng)變及應(yīng)變率成像，需滿足心內(nèi)外膜清晰顯示、比較高的幀頻（最優(yōu)的幀頻是50～70幀/s）等條件才能準(zhǔn)確地分析心肌瞬時(shí)運(yùn)動信息，肥胖癥或肺氣腫患者的成像質(zhì)量差導(dǎo)致應(yīng)用受到限制；而2DSTI測量三尖瓣環(huán)位移只要求清晰顯示3個(gè)追蹤點(diǎn)即可，是一種快速測量右心室整體收縮功能的方法，可以用于分析肥胖癥或肺氣腫患者的心功能，但是不能反映局部心肌運(yùn)動的改變；因此是否可以根據(jù)實(shí)際情況及需要選擇運(yùn)用STI及三尖瓣環(huán)位移技術(shù)，有待進(jìn)一步研究。②受試者呼吸和心率也會影響圖像質(zhì)量及分析的準(zhǔn)確率，因此為了減低呼吸運(yùn)動對心臟運(yùn)動的影響，在采圖時(shí)囑受檢者盡量屏住呼吸，減少心率對所測數(shù)據(jù)的干擾，在采圖時(shí)應(yīng)盡量選取心率穩(wěn)定的心動周期，采集2～3個(gè)心動周期心臟二維灰階圖像。③STI技術(shù)尚未達(dá)到實(shí)時(shí)分析，需將二維圖像采集儲存后脫機(jī)分析，因此2DSTI實(shí)時(shí)動態(tài)分析軟件有待開發(fā)。④心肌運(yùn)動實(shí)際上是三維的，而目前STI技術(shù)只能在二維平面上的獲取運(yùn)動信息，不能全面真實(shí)地反映心肌的運(yùn)動情況；三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)的發(fā)展，將彌補(bǔ)二維的不足，更真實(shí)、全面地反映心肌的運(yùn)動情況，為臨床提供更準(zhǔn)確的信息。

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