心肌應(yīng)變及應(yīng)變率在心血管疾病中的應(yīng)用進(jìn)展

孟亭亭 修春紅 楊樹森

·綜述·

心肌應(yīng)變及應(yīng)變率在心血管疾病中的應(yīng)用進(jìn)展

孟亭亭 修春紅 楊樹森

近年來我國心血管疾病的發(fā)病率及死亡率逐年增多，評(píng)價(jià)此類患者局部心肌功能對(duì)疾病的診斷、治療及預(yù)后具有重要意義，因此在臨床工作中需要探尋一種能對(duì)局部心肌功能做出客觀、定量評(píng)價(jià)的技術(shù)。心肌應(yīng)變及應(yīng)變率可以測(cè)量局部心肌組織發(fā)生的極小形變，從而更加準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)局部心肌功能及室壁運(yùn)動(dòng)。本文就近年來心肌應(yīng)變及應(yīng)變率在心血管疾病中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

應(yīng)變；應(yīng)變率；心肌功能，局部；心血管疾病

目前，評(píng)價(jià)心臟局部功能的方法很多，包括超聲心動(dòng)圖、多層螺旋CT及心臟MRI等，但多層螺旋CT和心臟MRI費(fèi)用昂貴且操作不便，因此其臨床應(yīng)用受到限制。超聲心動(dòng)圖因其便攜性和實(shí)用性臨床應(yīng)用廣泛。近年來，心肌應(yīng)變與應(yīng)變率在評(píng)價(jià)局部心肌功能方面取得了一些新進(jìn)展［1］，能方便、快捷、準(zhǔn)確、客觀、定量地評(píng)價(jià)局部心肌功能，且不受角度依賴，逐步獲得臨床醫(yī)師的青睞。本文就心肌應(yīng)變及應(yīng)變率在心血管疾病中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、心肌應(yīng)變及應(yīng)變率的原理

應(yīng)變是指有聯(lián)系的兩點(diǎn)之間的位移，心肌應(yīng)變指的是心肌組織相對(duì)于其原始形狀的變形程度［2］；應(yīng)變率是指單位長(zhǎng)度的心肌變形速率，反映的是局部心肌縮短或拉伸的速度［3］。應(yīng)變包括長(zhǎng)軸應(yīng)變、短軸應(yīng)變及扭轉(zhuǎn)（周向）應(yīng)變，心肌纖維是由主要分布于內(nèi)、外兩層的縱行心肌及主要分布于中間層的環(huán)形心肌構(gòu)成的，其中縱形心肌占70%，環(huán)形心肌占30%，根據(jù)心肌纖維的排列結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式，心肌在長(zhǎng)軸上的舒縮運(yùn)動(dòng)對(duì)維持正常的心臟功能有重要作用［4-5］。臨床上較為常用的是長(zhǎng)軸和短軸的應(yīng)變及應(yīng)變率，隨著心臟的舒縮運(yùn)動(dòng)，心肌的應(yīng)變及應(yīng)變率曲線呈規(guī)律性改變。

二、正常心肌的應(yīng)變及應(yīng)變率

正常情況下，心肌的應(yīng)變及應(yīng)變率在一定范圍內(nèi)穩(wěn)定，且變化協(xié)調(diào)有序，在彩色組織多普勒?qǐng)D像上測(cè)得心肌長(zhǎng)軸上的收縮期應(yīng)變約為-20%～-15%，應(yīng)變率約為（-1.0±0.5）s-1［2］。將心臟分為16個(gè)節(jié)段，計(jì)算每個(gè)節(jié)段的收縮期應(yīng)變，將這些節(jié)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析得出一個(gè)反映心臟整體應(yīng)變率的值，稱之為整體長(zhǎng)軸應(yīng)變（GLS），正常值為-22%～-18%［6］。Kuznetsova等［7］通過對(duì)480例正常志愿者研究發(fā)現(xiàn)，心肌縱向應(yīng)變及應(yīng)變率、徑向應(yīng)變及應(yīng)變率、扭轉(zhuǎn)（周向）應(yīng)變及應(yīng)變率均隨著年齡的增長(zhǎng)、室壁的相對(duì)增厚、體質(zhì)量的增加而下降。另有研究［8］證實(shí)，不同方法測(cè)得的應(yīng)變及應(yīng)變率結(jié)果不同，取自二維超聲心動(dòng)圖的應(yīng)變及應(yīng)變率較取自心肌組織速度的測(cè)值稍小，但由于目前斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)臨床尚未廣泛應(yīng)用，故尚無標(biāo)準(zhǔn)的正常范圍可供參考。

三、心肌應(yīng)變及應(yīng)變率在臨床上的應(yīng)用

心肌應(yīng)變及應(yīng)變率已在評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病（以下簡(jiǎn)稱冠心?。⑿牧λソ?、右室功能，以及鑒別肥厚型心肌病高血壓病引起的心肌增厚等方面逐步得到應(yīng)用。根據(jù)不同運(yùn)動(dòng)方向的應(yīng)變或應(yīng)變率受損情況可以大致區(qū)分出受累心肌纖維的排列（縱型或環(huán)形）：由于縱型心肌主要分布于心內(nèi)膜及心外膜，故長(zhǎng)軸應(yīng)變及應(yīng)變率受損對(duì)尚未造成心肌壞死的心內(nèi)膜缺血及心包炎較為敏感；如長(zhǎng)軸應(yīng)變、短軸應(yīng)變及應(yīng)變率均受損，多為導(dǎo)致心肌全層受損的疾病，如急性心肌梗死、心肌病等所致。

（一）在冠心病中的應(yīng)用

1.評(píng)價(jià)穩(wěn)定型心絞痛：傳統(tǒng)超聲心動(dòng)圖主要由觀察者視覺評(píng)價(jià)有節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常的心肌，但由于心肌運(yùn)動(dòng)受心臟整體運(yùn)動(dòng)和周圍心肌牽拉作用的影響，傳統(tǒng)超聲心動(dòng)圖在發(fā)現(xiàn)異常運(yùn)動(dòng)的心肌時(shí)會(huì)受到限制，而心肌應(yīng)變及應(yīng)變率在評(píng)價(jià)心肌的收縮功能時(shí)不依賴觀察者視覺對(duì)室壁運(yùn)動(dòng)異常及心室容量的判斷，而是依賴心肌組織客觀真實(shí)的形變，因此可在冠心病患者心臟整體收縮和舒張功能未見明顯異常時(shí)，從目測(cè)正常的心肌節(jié)段中檢出異常節(jié)段。研究［9］顯示，GLS對(duì)阻塞性冠狀動(dòng)脈疾病有較高的檢出率，優(yōu)于負(fù)荷超聲下視覺評(píng)價(jià)相對(duì)的室壁運(yùn)動(dòng)異常。

2.評(píng)價(jià)急性冠狀動(dòng)脈綜合征（ACS）：對(duì)于ACS患者，二維超聲心動(dòng)圖模式下的左室心肌應(yīng)變及應(yīng)變率已經(jīng)深入研究，心肌應(yīng)變及應(yīng)變率可以檢測(cè)并排除ACS，且對(duì)評(píng)價(jià)ACS患者的預(yù)后有重要意義。Dahlslett等［10］研究顯示，對(duì)疑為ACS且最初的生物學(xué)標(biāo)志物正常的患者，GLS在-21%以上可排除ACS（敏感性為93%）。對(duì)于急性ST段抬高型心肌梗死的患者，左室GLS對(duì)其出院后不良事件的發(fā)生率有重要的預(yù)測(cè)價(jià)值，Woo等［11］對(duì)98例急性ST段抬高型心肌梗死患者在初發(fā)癥狀時(shí)及冠狀動(dòng)脈介入術(shù)后3 d行傳統(tǒng)超聲心動(dòng)圖和斑點(diǎn)追蹤成像檢查，發(fā)現(xiàn)GLS是冠狀動(dòng)脈介入術(shù)前后預(yù)測(cè)心肌梗死后并發(fā)癥的獨(dú)立因素。對(duì)于非ST段抬高型心肌梗死的患者，左室GLS可以有效區(qū)分有可能會(huì)出現(xiàn)心肌重構(gòu)的患者，D’Andrea等［12］觀察70例非ST段抬高型心肌梗死患者發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)心肌重構(gòu)的患者GLS值較未出現(xiàn)心肌重構(gòu)的患者低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），GLS預(yù)測(cè)左室心肌重構(gòu)的敏感性和特異性分別為84.8%和87.8%。

3.評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈血運(yùn)重建的效果：藥物溶栓、經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療及冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)是目前國內(nèi)外治療冠心病的主要手段，評(píng)價(jià)患者冠狀動(dòng)脈血運(yùn)重建后的心臟功能對(duì)手術(shù)價(jià)值、患者預(yù)后等方面均有重要意義。心肌應(yīng)變及應(yīng)變率可用于定量評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈血運(yùn)重建治療后局部心肌運(yùn)動(dòng)及左室功能的改善。Munk等［13］研究發(fā)現(xiàn)，在24 h內(nèi)血運(yùn)重建的患者，降低的GLS能可靠地預(yù)測(cè)全因死亡、再梗死再住院及心力衰竭等復(fù)合終點(diǎn)事件。Abate等［14］應(yīng)用斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)檢測(cè)153例心肌梗死并在疾病初期行冠狀動(dòng)脈介入手術(shù)患者的心肌應(yīng)變及應(yīng)變率，以節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異常評(píng)分減少≥1分作為左室局部心肌功能改善的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在6個(gè)月的隨訪內(nèi)，局部心肌功能改善的患者長(zhǎng)軸應(yīng)變值較未改善的患者高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），以長(zhǎng)軸應(yīng)變≥-11.1%預(yù)測(cè)局部心肌功能改善的敏感性和特異性分別為92%和91%。

（二）在心力衰竭診斷中的應(yīng)用

左室功能異常在縱向運(yùn)動(dòng)、徑向運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)3個(gè)層面上均存在，傳統(tǒng)超聲心動(dòng)圖僅能在縱向運(yùn)動(dòng)及徑向運(yùn)動(dòng)層面上評(píng)價(jià)心臟功能，不能評(píng)價(jià)心臟的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而心肌應(yīng)變及應(yīng)變率突破了這一限制，可以從上述3個(gè)層面上分別評(píng)價(jià)心臟功能。早期對(duì)于射血分?jǐn)?shù)保留的心力衰竭患者和射血分?jǐn)?shù)值減低的心力衰竭患者的對(duì)比性研究［15-16］發(fā)現(xiàn)，兩者均存在長(zhǎng)軸應(yīng)變受損，早期的長(zhǎng)軸應(yīng)變受損較簡(jiǎn)單的射血分?jǐn)?shù)下降對(duì)于心力衰竭患者更有診斷價(jià)值，且已被證實(shí)是預(yù)測(cè)發(fā)生心力衰竭不良事件的獨(dú)立指標(biāo)。另外，心臟的舒張功能不全是導(dǎo)致急性心力衰竭呼吸困難的重要機(jī)制，研究［1］發(fā)現(xiàn)，患者因心臟舒張功能不全出現(xiàn)呼吸困難時(shí)，GLS明顯受損，經(jīng)治療后呼吸困難癥狀好轉(zhuǎn)，GLS值也隨之改善。

（三）評(píng)價(jià)右室功能

右室功能正常與否在維持整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的功能中發(fā)揮著極其重要的作用，且在肺栓塞、先天性心臟病及右室心肌梗死等患者的診斷、治療及預(yù)后中亦具有重要價(jià)值。由于右室腔的形態(tài)不規(guī)則，右心功能的測(cè)量一直以來都是困擾超聲醫(yī)師的難題，因此應(yīng)用特殊的技術(shù)手段定量分析右室功能是一個(gè)非常重要的課題。有研究［1］發(fā)現(xiàn)在大面積的肺栓塞患者中，心肌應(yīng)變及應(yīng)變率可以早期、無創(chuàng)地發(fā)現(xiàn)右室功能下降，為盡早進(jìn)行溶栓治療提供依據(jù)。有研究［17］通過對(duì)比75例肺栓塞患者與30例正常成人之間的右室應(yīng)變及應(yīng)變率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肺栓塞患者的右室應(yīng)變及應(yīng)變率較正常成人低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。Liu等［18］對(duì)80例慢性肺源性心臟病患者和41例正常成人進(jìn)行對(duì)比研究，比較其右室游離壁及室間隔各節(jié)段的應(yīng)變及應(yīng)變率，并通過心臟MRI獲得其右室射血分?jǐn)?shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中度肺動(dòng)脈高壓組右室游離壁及室間隔各節(jié)段的應(yīng)變及應(yīng)變率均較對(duì)照組減低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），重度肺動(dòng)脈高壓組右室游離壁及室間隔各節(jié)段的應(yīng)變及應(yīng)變率均較中度肺動(dòng)脈高壓組減低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），單獨(dú)個(gè)體之間右室游離壁及室間隔各節(jié)段的應(yīng)變及應(yīng)變率與右室射血分?jǐn)?shù)密切相關(guān)。以上研究均證明心肌應(yīng)變及應(yīng)變率在評(píng)價(jià)右室功能方面有潛在作用。

（四）評(píng)價(jià)高血壓病

應(yīng)變及應(yīng)變率與血壓高度密切相關(guān)，Celic等［19］對(duì)152例高血壓病患者和50例健康志愿者進(jìn)行對(duì)比研究，結(jié)果顯示，經(jīng)過藥物治療且血壓控制良好的患者與健康志愿者的長(zhǎng)軸應(yīng)變、短軸應(yīng)變及扭轉(zhuǎn)應(yīng)變的值相似，且均較未治療組和經(jīng)過治療后血壓控制不理想組明顯減低。Sera等［20］對(duì)577例參與者（排除嚴(yán)重的心肺疾?。┻M(jìn)行辦公室血壓測(cè)量及動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)測(cè)，研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)血壓升高及辦公室血壓升高均與GLS受損有關(guān)。在協(xié)調(diào)相關(guān)變量（年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)、糖尿病、冠心病及降壓藥物）之后，辦公室舒張壓和24 h動(dòng)態(tài)收縮壓、舒張壓均與GLS相關(guān)，同一個(gè)體的動(dòng)態(tài)血壓與GLS密切相關(guān)。

（五）在其他心臟疾病中的應(yīng)用

研究［21］顯示，心肌應(yīng)變及應(yīng)變率還可以用來評(píng)價(jià)心臟再同步化治療的效果，鑒別肥厚型心肌病及高血壓引起的室壁增厚，評(píng)價(jià)原發(fā)性心肌淀粉樣變程度、藥物的心臟毒性及致心律失常性右室發(fā)育不良脂肪浸潤(rùn)程度等［21］。Yang等［22］發(fā)現(xiàn)在肥厚型心肌病患者中，組織多普勒成像模式下的左室長(zhǎng)軸應(yīng)變水平段較心尖段和基底段低，55%的患者會(huì)出現(xiàn)正向應(yīng)變峰值。Koyama等［23］發(fā)現(xiàn)心肌長(zhǎng)軸應(yīng)變及應(yīng)變率對(duì)心肌淀粉樣變有潛在的診斷意義。Prakasa等［24］檢測(cè)致心律失常性右室發(fā)育不良患者組織多普勒成像模式下的心肌長(zhǎng)軸應(yīng)變，發(fā)現(xiàn)當(dāng)右室游離壁的長(zhǎng)軸應(yīng)變低于-18%時(shí)，可以從正常對(duì)照組中區(qū)分出致心律失常性右室發(fā)育不良患者。

（六）與其他技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用

可與多巴酚丁胺負(fù)荷超聲心動(dòng)圖相聯(lián)合，評(píng)價(jià)患者心肌的收縮期儲(chǔ)備進(jìn)而發(fā)現(xiàn)頓抑心肌，有研究［12］證實(shí)在多巴酚丁胺負(fù)荷超聲誘導(dǎo)下，存活心肌的應(yīng)變及應(yīng)變率較壞死心肌高，可以發(fā)現(xiàn)存活心肌及評(píng)價(jià)急性ST段抬高型心肌梗死患者溶栓治療后的局部心肌功能改善情況；與心臟聲學(xué)造影聯(lián)合應(yīng)用，可減少噪聲的干擾，提高心血管疾病的診斷準(zhǔn)確率，劉淑軍等［25］應(yīng)用實(shí)時(shí)三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)聯(lián)合超聲造影技術(shù)對(duì)比經(jīng)冠狀動(dòng)脈造影證實(shí)的25例正常志愿者、25例心肌缺血患者及25例心肌梗死患者之間的左室17節(jié)段應(yīng)變及整體應(yīng)變，發(fā)現(xiàn)三者的數(shù)值呈依次下降的趨勢(shì)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。

四、局限性

心肌應(yīng)變及應(yīng)變率的測(cè)量仍存在一定的局限性：①易受到噪聲的影響，如患者心率快或長(zhǎng)期吸煙的患者肺氣較重等情況均可使噪聲增加；②受幀頻的干擾波動(dòng)非常大，幀頻越低，時(shí)間分辨率越低，測(cè)量的準(zhǔn)確性降低；反之，幀頻提高，測(cè)量的準(zhǔn)確性隨之增加。

五、展望

心肌應(yīng)變及應(yīng)變率日益成為研究的熱點(diǎn)，它以無創(chuàng)、迅速、定量及客觀等優(yōu)點(diǎn)將為評(píng)價(jià)心肌整體及局部功能開創(chuàng)廣闊的應(yīng)用前景。在未來發(fā)展中，可以嘗試將其與其他技術(shù)聯(lián)合，不斷提高其跟蹤質(zhì)量，降低噪聲的干擾，提高幀頻，使其在心血管疾病的診治方面發(fā)揮更重要的作用。

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Application p rogressofm yocardialstrain and strain rate in cardiovascular diseases

MENG Tingting，XIU Chunhong，YANGShusen
DeparmentofCardiovascularMedicine，the FirstAffiliated HospitalofHarbin MedicalUniversity，Harbin 150001，China

In recentyears，cardiovasculardisease（CVD）remainsoneof the leadingcauseofdeath in China，itsmorbidity and mortality is developing year by year.The evaluation of regional cardiac function in patients with CVD is of great importance for itsdiagnosis，treatmentand prognosis.Strategy toobjectively and quantitatively assess the regional cardiac function is critical important.Strain and strain rate ofmyocardium canmeasure tiny deformation of regionalmyocardium，offering amore accurate evaluation of regional cardiac function and ventricularwallmotion.In this paper，we review the application progress of strain and strain rate in CVD in recentyears.

Strain；Strain rate；C ardiac function，r egional；Cardiovascular diseases

R714.252；R540.45

A

2016-09-10）

150001哈爾濱市，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心血管內(nèi)科一病房

楊樹森，Email：yangshusen@medmail.com.cn