二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)定量評(píng)價(jià)兒童心肌功能的研究進(jìn)展

鐘英（綜述） 王冬（審校）

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二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)定量評(píng)價(jià)兒童心肌功能的研究進(jìn)展

鐘英（綜述） 王冬（審校）

二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)是一種無(wú)聲束角度依賴的超聲心動(dòng)圖技術(shù)，通過(guò)測(cè)量動(dòng)態(tài)二維圖像的應(yīng)變可以定量評(píng)價(jià)整體和局部心肌功能。近年來(lái)該技術(shù)已較多應(yīng)用于臨床，能準(zhǔn)確敏感地評(píng)估成人左、右心室功能，但在兒童心肌功能檢測(cè)的應(yīng)用相對(duì)較少。本文就二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)定量評(píng)價(jià)兒童心肌功能的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

斑點(diǎn)追蹤成像，二維；應(yīng)變；心??；兒童

二維斑點(diǎn)追蹤成像（two-dimensionalspeckletrackingimaging，2D-STI）技術(shù)是一項(xiàng)檢測(cè)心肌功能的超聲心動(dòng)圖技術(shù)［1］，又稱二維應(yīng)變超聲心動(dòng)圖，其具有無(wú)聲束角度依賴的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)二維圖像的應(yīng)變來(lái)定量評(píng)價(jià)整體和局部心肌功能［2］，從心肌形變的角度提供了一種定量評(píng)價(jià)心室收縮和舒張功能的新手段。近年來(lái)，2D-STI技術(shù)已成為研究熱點(diǎn)，并較多應(yīng)用于成人，能準(zhǔn)確敏感地評(píng)估左、右心室功能，但在兒童的心肌功能檢測(cè)應(yīng)用相對(duì)較少，本文就2D-STI技術(shù)定量評(píng)價(jià)兒童心肌功能的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、2D-STI技術(shù)的成像原理

2D-STI技術(shù)是一種對(duì)心肌運(yùn)動(dòng)進(jìn)行二維圖像應(yīng)變分析的超聲心動(dòng)圖技術(shù)。心肌組織中獨(dú)特的“回聲斑點(diǎn)”是由二維灰階圖像中小于入射超聲波長(zhǎng)的細(xì)小結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生反射、散射現(xiàn)象而形成［3］。二維灰階圖像中包含許多代表不同像素心肌組織的聲學(xué)斑點(diǎn)。2D-STI技術(shù)是建立于二維灰階成像的基礎(chǔ)上，在心肌組織中選擇一定范圍的感興趣區(qū)，分析軟件隨著心動(dòng)周期根據(jù)組織灰階自動(dòng)逐幀追蹤上述感興趣區(qū)內(nèi)聲學(xué)斑點(diǎn)的位置和運(yùn)動(dòng)，并根據(jù)這些斑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，獲取心肌組織運(yùn)動(dòng)的速度、位移、應(yīng)變、應(yīng)變率及旋轉(zhuǎn)角度等多個(gè)心肌力學(xué)參數(shù)，不受聲束方向與室壁運(yùn)動(dòng)夾角和心臟整體運(yùn)動(dòng)的影響，能敏感地識(shí)別異常心肌節(jié)段的運(yùn)動(dòng)情況，為心肌功能的評(píng)價(jià)提供了更客觀的方法，更準(zhǔn)確地反映心室的收縮和舒張功能［2］。

心肌的收縮和舒張運(yùn)動(dòng)是由不同構(gòu)造和具有復(fù)雜走行方向的心肌纖維引起的，包括縱向、徑向、圓周及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)4個(gè)基本部分。心肌的運(yùn)動(dòng)可用應(yīng)變及應(yīng)變率來(lái)描述，心肌應(yīng)變是心肌在心動(dòng)周期中發(fā)生的形變，應(yīng)變率是心肌發(fā)生形變的速率，均是反映心肌功能的特征性參數(shù)，既可用來(lái)評(píng)價(jià)心室的收縮與舒張功能，也可評(píng)價(jià)心肌活力等。心肌的整體形變可通過(guò)測(cè)量室壁縱向、徑向、圓周應(yīng)變及心肌的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)評(píng)價(jià)。2D-STI技術(shù)在定量評(píng)價(jià)心肌的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)與形變及心臟扭轉(zhuǎn)與旋轉(zhuǎn)功能已得到驗(yàn)證并達(dá)成一定共識(shí)［4］。

二、2D-STI技術(shù)在健康兒童心臟中的研究應(yīng)用

小兒心臟從出生至成年的發(fā)育是一個(gè)動(dòng)態(tài)、連續(xù)的過(guò)程，隨著心臟的形態(tài)、結(jié)構(gòu)逐步發(fā)育完善，其整體和局部心肌功能會(huì)隨著生長(zhǎng)發(fā)育的需要而有所變化，故小兒心肌力學(xué)的變化與成人不同。2D-STI技術(shù)定量評(píng)價(jià)不同年齡階段健康兒童心肌局部和整體應(yīng)變及應(yīng)變率，為臨床檢測(cè)兒童先天性心臟病、腫瘤化療后、心肌病等早期心肌功能的改變提供參考依據(jù)，以達(dá)到早期干預(yù)的目的，具有重要的臨床意義。姜嵐等［5］認(rèn)為應(yīng)用2D-STI技術(shù)評(píng)價(jià)正常兒童左室縱向應(yīng)變率時(shí)需考慮年齡及心率等影響因素。Levy等［6］通過(guò)應(yīng)用2D-STI技術(shù)測(cè)量健康兒童左室應(yīng)變范圍的Meta分析顯示，縱向應(yīng)變范圍為-19.5%～-20.8%，均值為-20.2%；圓周應(yīng)變范圍為-19.9%～-24.6%，均值為-22.3%；徑向應(yīng)變范圍為38.3%～51.7%，均值為45.2%，研究得出的左室正常應(yīng)變范圍與Jashari等［7］研究結(jié)果相一致，且后者研究表明縱向應(yīng)變的正常范圍主要取決于應(yīng)用的儀器設(shè)備、年齡及左室舒張末期橫徑。也有研究［8］表明，由于不同方法的測(cè)量、樣本量的大小及研究方法的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的Meta分析，指出目前兒童左室收縮期應(yīng)變及應(yīng)變率尚無(wú)全面的形變指數(shù)，且年齡和心率對(duì)形變指數(shù)的影響還需進(jìn)一步研究。Levy等［9］對(duì)基于2D-STI技術(shù)的健康兒童右室應(yīng)變行Meta分析結(jié)果顯示，正常整體應(yīng)變范圍為-26.54%～-31.52%，其均值為-29.03%。Kutty等［10］應(yīng)用2DSTI技術(shù)探討了正常嬰兒、兒童、青少年的左、右心房的應(yīng)變及應(yīng)變率，結(jié)果顯示左房整體正向與負(fù)向應(yīng)變分別為（28±9）%、-（16±6）%；右房整體正向與負(fù)向應(yīng)變分別為（23±9）%、-（15±6）%。

三、2D-STI技術(shù)在兒童心血管疾病中的研究應(yīng)用

超聲心動(dòng)圖因其無(wú)創(chuàng)性常規(guī)用于兒童心血管疾病，但常規(guī)超聲心動(dòng)圖常難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)早期心肌功能的改變。2D-STI技術(shù)已逐步應(yīng)用到小兒心臟疾病檢查中，但因缺乏統(tǒng)一的超聲設(shè)備，以及不同年齡階段的參考數(shù)值，減慢了在兒童心血管疾病中的應(yīng)用。

1.對(duì)兒童先天性心臟病的定量評(píng)價(jià)

先天性心臟病患兒的心臟解剖結(jié)構(gòu)存在變異，常規(guī)超聲心動(dòng)圖常難以評(píng)估早期心肌功能的改變，2D-STI技術(shù)對(duì)檢測(cè)早期心肌功能受損具有重要的應(yīng)用價(jià)值，并可定量評(píng)價(jià)先天性心臟病兒童左、右心室的心肌功能［11］。張立敏等［12］應(yīng)用2D-STI技術(shù)對(duì)53例不同程度室間隔缺損（ventricular septal defect，VSD）患兒的左房功能進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，中、重度VSD患兒的應(yīng)變及應(yīng)變率減低，且重度VSD患兒減低尤為明顯，說(shuō)明2D-STI技術(shù)對(duì)評(píng)價(jià)VSD患兒左房功能具有重要的應(yīng)用價(jià)值。研究［13］表明，射血分?jǐn)?shù)正常的先天性左室流出道梗阻患兒左室收縮期應(yīng)變減低，說(shuō)明射血分?jǐn)?shù)不是心室功能精確的指標(biāo)，而基于2D-STI技術(shù)的應(yīng)變可對(duì)產(chǎn)生微小改變的縱向形變起到重要的識(shí)別作用，為治療早期心力衰竭的患兒創(chuàng)造時(shí)機(jī)。Xie等［14］使用2D-STI技術(shù)對(duì)30例法洛四聯(lián)癥修補(bǔ)術(shù)后患兒的右室功能進(jìn)行分組研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，＞1歲患兒術(shù)前右室心肌重構(gòu)影響術(shù)后右室功能，而＜1歲者無(wú)明顯影響，提示法洛四聯(lián)癥修補(bǔ)術(shù)時(shí)患兒的年齡是影響術(shù)后右室功能的獨(dú)立因素。也有研究［15］報(bào)道，基于2D-STI技術(shù)的應(yīng)變及應(yīng)變率可認(rèn)為是評(píng)價(jià)法洛四聯(lián)癥患兒術(shù)后早期雙心室收縮功能障礙的有效指標(biāo)。

2.對(duì)兒童腫瘤化療后心肌功能損害的定量評(píng)價(jià)

蒽環(huán)類抗腫瘤藥是兒童腫瘤化療最重要的一類藥物，引起心臟毒性作用已被公認(rèn)，常用的包括柔紅霉素、米托蒽醌、吡柔比星、去甲氧柔紅霉素及阿霉素等。該類藥物可引起遲發(fā)性心肌損害，常規(guī)超聲心動(dòng)圖很難監(jiān)測(cè)到其早期心肌功能的改變。白血病屬于小兒血液系統(tǒng)常見(jiàn)的惡性腫瘤，白血病患兒是化療后發(fā)生心臟毒性的高危人群。2D-STI技術(shù)逐步應(yīng)用于監(jiān)測(cè)腫瘤化療后早期左室心肌功能的變化，對(duì)臨床治療和早期干預(yù)有重要指導(dǎo)意義。侯翠等［16］應(yīng)用2D-STI技術(shù)評(píng)價(jià)25例急性淋巴細(xì)胞白血病患兒柔紅霉素化療后的左室收縮功能變化，結(jié)果顯示化療后其左室各切面室壁收縮期總體縱向峰值應(yīng)變明顯減低，表明基于2D-STI技術(shù)的應(yīng)變能早期發(fā)現(xiàn)左室收縮功能的損害。Cheng等［17］對(duì)白血病患兒化療后左室扭轉(zhuǎn)及解扭運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)左室扭轉(zhuǎn)峰值、收縮期扭轉(zhuǎn)速度、舒張期解扭速度均顯著降低，左室收縮期扭轉(zhuǎn)及扭轉(zhuǎn)速度與舒張期解扭及解扭速度密切相關(guān)，表明化療后的白血病患兒早期可出現(xiàn)明顯的左室扭轉(zhuǎn)及解扭運(yùn)動(dòng)損害。Yu等［18］研究證實(shí)，對(duì)使用蒽環(huán)霉素化療的惡性腫瘤患兒，最先受損的是心內(nèi)膜下圓周形變和心尖部旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并伴隨透壁圓周應(yīng)變和旋轉(zhuǎn)角度的減低。

3.對(duì)兒童肥厚型心肌?。╤ypertrophic cardiomyopathy，HCM）的定量評(píng)價(jià)

兒童肥厚型心肌病的特點(diǎn)是心肌細(xì)胞肥大，心肌纖維排列紊亂導(dǎo)致左室收縮和舒張功能不全，一般通過(guò)傳統(tǒng)超聲心動(dòng)圖檢測(cè)早期HCM左室射血分?jǐn)?shù)的結(jié)果屬于正常范圍，但實(shí)際上其早期左室局部收縮功能已出現(xiàn)異常。Forsey等［19］應(yīng)用2D-STI技術(shù)評(píng)估對(duì)無(wú)肥厚性改變的HCM患兒早期心尖旋轉(zhuǎn)改變，發(fā)現(xiàn)基底部、心尖部旋轉(zhuǎn)及左室扭轉(zhuǎn)角度明顯增大，心尖部增大尤為明顯，提示HCM患兒旋轉(zhuǎn)及扭轉(zhuǎn)角度增大，心尖部旋轉(zhuǎn)角度對(duì)HCM患兒具有較高的敏感性和特異性，可作為臨床早期提示HCM的有效參數(shù)。研究［20］也證實(shí)，兒童HCM主要特點(diǎn)是基底部收縮期順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度增大。

4.其他兒童心血管疾病的定量評(píng)價(jià)

Xu等［21］應(yīng)用2D-STI技術(shù)評(píng)估川崎病患兒的心肌功能，結(jié)果表明川崎病患兒急性期左室收縮期縱向應(yīng)變明顯降低，靜脈注射免疫球蛋白6～8周后，左室應(yīng)變恢復(fù)正常，且左室收縮期應(yīng)變與冠狀動(dòng)脈的擴(kuò)張及川崎病的分期無(wú)關(guān)。也有研究［22］顯示，有川崎病病史的亞臨床動(dòng)脈硬化患兒的收縮期峰值應(yīng)變及應(yīng)變率明顯減低，提示川崎病患兒在發(fā)病后不久可出現(xiàn)輕微動(dòng)脈硬化改變。Sehgal等［23］對(duì)15例兒童心臟移植術(shù)后應(yīng)用2D-STI技術(shù)評(píng)估急性同種異體移植物排斥反應(yīng)期的心室功能，發(fā)現(xiàn)急性排斥期收縮期峰值徑向、縱向及圓周應(yīng)變均明顯減低。Friedberg等［24］應(yīng)用2D-STI技術(shù)評(píng)價(jià)24個(gè)特發(fā)性擴(kuò)張型心肌病患兒左室徑向功能，結(jié)果顯示徑向應(yīng)變明顯減低。

四、2D-STI技術(shù)在定量評(píng)估兒童心肌功能的局限性

盡管2D-STI技術(shù)評(píng)價(jià)心肌應(yīng)變的準(zhǔn)確性和可靠性已得到證實(shí)并達(dá)成一定共識(shí)，但在兒科的應(yīng)用仍存在一定的局限性：①對(duì)二維圖像質(zhì)量要求較高，需要圖像顯示清晰的心內(nèi)膜才能保證其追蹤測(cè)量的準(zhǔn)確性；②進(jìn)行分析時(shí)對(duì)幀頻要求較高，使得檢查方法難度增加；③斑點(diǎn)追蹤始終在二維平面上，且不能反映心臟的立體運(yùn)動(dòng)，可出現(xiàn)斑點(diǎn)脫失而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性；④對(duì)檢查者要求為竇性心率，且心率基本保持一致，若心率相差過(guò)大，分析結(jié)果的可靠性減低；⑤由于兒童很難實(shí)現(xiàn)心血管造影檢查，故該技術(shù)缺乏對(duì)照的金標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，2D-STI技術(shù)是近年來(lái)在超聲領(lǐng)域中研究心肌運(yùn)動(dòng)及功能的準(zhǔn)確可靠、敏感、無(wú)創(chuàng)的新技術(shù)，提供了更客觀的心肌力學(xué)與心肌形變參數(shù)來(lái)定量評(píng)價(jià)局部和整體心肌功能。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，2D-STI技術(shù)有望在兒童心血管疾病中得到廣泛的臨床應(yīng)用。

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Advances of the quantitive assessment of myocardial function by two-dimensional speckle tracking imaging in children

ZHONG Ying，WANG Dong
Department of Ultrasound，Chengdu Women&Children’s Central Hospital，Chengdu 610091，China

Two-dimensional speckle tracking imaging can quantitatively evaluate global and regional myocardial function by strain which is measured by dynamic two-dimensional image，and it has advantage on independent of insonation angle.In recent years，the technology has been more used in clinical，accurate and sensitive assessment of adult left and right ventricular function，but in children with myocardial function testing is relatively less.The aim of this review is to introduce the principle and advances of the quantitative estimate of myocardial function by two-dimensional speckle tracking imaging in children.

Speckle tracking imaging，two-dimensiond；Strain；Myocardium；Children

R540.45

A

2016-11-29）

610091成都市婦女兒童中心醫(yī)院超聲科（鐘英）；重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院超聲科（王冬）

王冬，Email：wang57554@163.com