斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)評(píng)估右心室功能研究進(jìn)展

吳 夢(mèng)，冉海濤*

(1.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院超聲科，重慶 400010；2.超聲分子影像重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400010)

心肺疾病可能引起右心室功能障礙。研究[1]證實(shí)右心室功能對(duì)疾病轉(zhuǎn)歸、治療及預(yù)后有重要意義。斑點(diǎn)追蹤成像(speckle tracking imaging， STI)技術(shù)是一種可間接量化節(jié)段性心肌功能的新方法，理論上可更準(zhǔn)確地反映心功能。本文對(duì)STI技術(shù)評(píng)估右心室功能的可行性、臨床研究進(jìn)展及局限性進(jìn)行綜述。

1 STI的基本原理

因組織間密度差異，超聲心動(dòng)圖采集的心肌聲像圖中存在心肌組織散射回聲，通過(guò)軟件后處理，呈現(xiàn)出特定斑點(diǎn)，識(shí)別并追蹤每一斑點(diǎn)在每一心動(dòng)周期的運(yùn)動(dòng)，可獲得心肌運(yùn)動(dòng)情況，即為STI技術(shù)。STI技術(shù)可精確評(píng)估心肌變形，有別于組織多普勒頻移測(cè)量的心肌運(yùn)動(dòng)，無(wú)角度依賴性，不受室壁運(yùn)動(dòng)方向、其他組織運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)及呼吸運(yùn)動(dòng)的影響，可逐幀追蹤ROI心肌形變，敏感性、精確性及實(shí)用性較高[2]。與二維(two-dimesional, 2D)-STI技術(shù)相比，三維(three-dimesional, 2D)-STI克服了平面斑點(diǎn)易丟失，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)存在誤差的不足，不受心臟形態(tài)及周圍結(jié)構(gòu)的影響[3]，可反映心肌整體運(yùn)動(dòng)及形變，更準(zhǔn)確、敏感地評(píng)估心肌功能變化。

2 STI測(cè)量參數(shù)及應(yīng)用的可行性

應(yīng)變是指物體體積變化的百分比，可反映變形；應(yīng)變率是指變形發(fā)生的速度，具有更高的空間分辨率，可更精確定位病變區(qū)域；STI可測(cè)量心臟縱向應(yīng)變(longitudinal strain， LS)、徑向應(yīng)變(radial strain， RS)、圓周應(yīng)變(circumferential strain， CS)及各方向應(yīng)變率。有學(xué)者[4]證實(shí)RS、LS、CS可定量左心室區(qū)域心肌形變及運(yùn)動(dòng)情況。右心室解剖結(jié)構(gòu)較左心室復(fù)雜，室壁缺乏中間層，心肌以縱向及徑向運(yùn)動(dòng)為主。Motoji等[5]發(fā)現(xiàn)右心室功能主要采用LS評(píng)估。右心室結(jié)構(gòu)及心內(nèi)膜邊緣復(fù)雜、不規(guī)則，與右心室應(yīng)變相比，三尖瓣環(huán)收縮期位移(tricuspid annular plane systolic excursion， TAPSE)僅可評(píng)估右心室游離壁基底段的縱向運(yùn)動(dòng)，易受心臟運(yùn)動(dòng)的影響。右心室區(qū)域變化分?jǐn)?shù)(right ventricular fractional area change， RVFAC)取決于右心室肌小梁下心內(nèi)膜的準(zhǔn)確聚焦，右心室大小常被低估，研究[6]證明在評(píng)估右心室功能方面，右心室應(yīng)變相對(duì)于TAPSE和右心室面積變化率(right ventricular fractional area change, RVFAC)有明顯優(yōu)勢(shì)。右心室整體縱向應(yīng)變(global longitudinal strain， GLS)為右心室區(qū)域性心肌LS的平均值，Lemarié等[7]研究發(fā)現(xiàn)GLS與MRI所測(cè)的右心室射血分?jǐn)?shù)相關(guān)性較高，同時(shí)診斷右心室功能紊亂的效能也明顯高于傳統(tǒng)超聲心動(dòng)圖。故STI技術(shù)可準(zhǔn)確、全面地評(píng)估右心室整體心肌功能變化及運(yùn)動(dòng)情況。

3 STI評(píng)價(jià)右心室功能的研究進(jìn)展及臨床應(yīng)用

3.1 正常右心室心肌應(yīng)變特點(diǎn) 正常右心室收縮時(shí)心底靠近心尖，心室射血，此過(guò)程以縱向心肌運(yùn)動(dòng)為主，故在心臟收縮早期出現(xiàn)右心功能不全時(shí)，LS的改變明顯早于RS。Carlsson等[8]研究表明，在右心室收縮過(guò)程中，縱向纖維收縮作用約占75%，環(huán)向纖維為25%。童春等[9]采用STI技術(shù)，發(fā)現(xiàn)正常人右心室游離壁基底段應(yīng)變值大于中間段，心尖段應(yīng)變值最小，表明了正常心室解剖學(xué)規(guī)律。Morris等[10]測(cè)量238名健康者右心室整體及游離壁收縮期LS，發(fā)現(xiàn)所測(cè)LS低于預(yù)估值，可能因右心室的順應(yīng)性隨年齡的增長(zhǎng)逐漸降低，也可能與性別有關(guān)。Meris等[11]發(fā)現(xiàn)GLS是STI技術(shù)評(píng)估右心室功能的最實(shí)用參數(shù)，不受角度及心室容量的影響，可獨(dú)立且準(zhǔn)確定量節(jié)段及整體心肌功能，此外，右心室游離壁LS較室間隔顯著增大，分析其原因?yàn)橛坞x壁順應(yīng)性較室間隔大，更易受后負(fù)荷肺動(dòng)脈壓力的影響，且室間隔還參與左心室運(yùn)動(dòng)，易受左心室功能的影響。

3.2 肺動(dòng)脈高壓(pulmonary arterial hypertension， PAH)患者右心室功能 PAH是一種以肺動(dòng)脈壓增高為特征的肺血管疾病，右心室后負(fù)荷增加，心肌代償性維持心輸出量，導(dǎo)致右心功能異常。Atsumi等[12]建立中重度PAH綿羊模型，將晶片植入模型右心室心內(nèi)膜處，以右心室游離壁應(yīng)變作為基礎(chǔ)值，發(fā)現(xiàn)PAH患者應(yīng)變指數(shù)與其基礎(chǔ)值呈顯著相關(guān)，證實(shí)STI能可靠評(píng)估右心室形變。胡路路等[13]發(fā)現(xiàn)PAH患者右心室GLS明顯降低，而整體CS較健康者無(wú)明顯差異，提示右心室縱向心肌可能早于環(huán)形心肌發(fā)生形變；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)PAH患者GLS與三尖瓣環(huán)收縮期峰值速度相關(guān)性良好，表明右心室GLS可作為評(píng)估右心室縱向整體收縮功能的指標(biāo)。應(yīng)變指標(biāo)還可預(yù)測(cè)右心室功能受損及生存率，Kemal等[14]發(fā)現(xiàn)右心室游離壁應(yīng)變是PAH患者心血管事件發(fā)生發(fā)展和發(fā)生右心衰竭的預(yù)測(cè)因子，且與6 min步行距離、B型腦鈉肽前體存在顯著的線性相關(guān)，可對(duì)PAH患者進(jìn)行危險(xiǎn)分層，并指導(dǎo)臨床診療。PAH患者還存在右心室機(jī)械收縮不同步，可能使疾病預(yù)后更差，Smith等[15]發(fā)現(xiàn)PAH患者右心室收縮期不同步指數(shù)較健康對(duì)照組高，與右心室射血分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)，表明PAH患者具有心室不同步性且與右心室功能障礙相關(guān)。采用STI技術(shù)還可確定不同心室節(jié)段收縮期應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間，更準(zhǔn)確地分析節(jié)段性心肌不同步，提示STI可精確定位復(fù)雜右心室壁運(yùn)動(dòng)。

3.3 自身免疫性疾病患者的右心室功能 風(fēng)濕性疾病是指累及骨、關(guān)節(jié)、血管等全身多系統(tǒng)的自身免疫性疾病，心臟常受累，但起病隱匿，目前暫無(wú)明確有效的篩查手段。張小杉等[16]對(duì)55例類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的右心室收縮功能進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)類風(fēng)濕組右心室GLS較對(duì)照組顯著降低，與病程長(zhǎng)短呈負(fù)相關(guān)；Leal等[17]對(duì)系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus， SLE)活動(dòng)期患兒進(jìn)行研究，同樣發(fā)現(xiàn)右心室LS較健康者顯著降低；何艷潔等[18]發(fā)現(xiàn)早期未合并PHA的SLE患者右心室收縮期游離壁LS及右心室整體應(yīng)變均較對(duì)照組降低，且右心室整體應(yīng)變與病程長(zhǎng)短及SLE活動(dòng)度評(píng)分呈負(fù)相關(guān)。故SLE患者早期右心室收縮功能即可發(fā)生改變，STI技術(shù)能較準(zhǔn)確地評(píng)估右心室功能變化，對(duì)臨床早期發(fā)現(xiàn)風(fēng)濕性疾病右心室功能障礙有重要意義。

3.4 心肌病患者的右心室功能 肥厚性心肌病(hypertrophic cardiomyopathy， HCM)以左心室壁偏心性增厚為特征，右心室易受室間隔肥厚的影響，且左心室舒張功能障礙可增加右心室后負(fù)荷，因此右心室可能參與疾病進(jìn)展。La Gerche等[19]對(duì)生理性左心室肥大運(yùn)動(dòng)員的右心室進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，休息時(shí)，運(yùn)動(dòng)員右心室應(yīng)變及應(yīng)變率明顯小于健康對(duì)照組，而運(yùn)動(dòng)期間，兩者心率、應(yīng)變率及右心室區(qū)域性收縮末壓的增加相似；表明運(yùn)動(dòng)員右心室應(yīng)變靜息值較低可能代表生理變化，而不是亞臨床心肌損傷，以此可鑒別生理及病理性心肌肥厚。La Gerche等[19-20]采用2D-STI技術(shù)評(píng)估45例HCM患者右心室收縮功能，發(fā)現(xiàn)休息時(shí)HCM患者右心室GLS及節(jié)段性峰值收縮速度較對(duì)照組顯著降低，而運(yùn)動(dòng)中HCM患者GLS、自由壁及室間隔應(yīng)變的增加明顯低于健康對(duì)照組。故HCM患者右心室收縮儲(chǔ)備功能明顯受損，右心室靜息值較低可能代表早期亞臨床心肌損傷，STI可早期診斷HCM患者右心室功能障礙。Prasaka等[21]發(fā)現(xiàn)右心室心律失常性心肌病(arrhythmogenc right ventricular cardiomyopathy， ARVC)患者右心室應(yīng)變值的改變?cè)缬诔Ｒ?guī)超聲測(cè)值。Aneq等[22]發(fā)現(xiàn)AVRC患者右心室及左心室LS明顯減低，表明雙心室參與ARVC的形成。

3.5 心力衰竭患者右心室功能 心力衰竭仍是當(dāng)今世界死亡率最高的疾病之一，而右心室功能對(duì)心力衰竭患者的轉(zhuǎn)歸有重要作用，目前仍缺乏可對(duì)心力衰竭患者早期診斷且便于臨床管理的敏感指標(biāo)。Morris等[10]將心力衰竭分為無(wú)癥狀型心力衰竭、左心室射血分?jǐn)?shù)保留型心力衰竭及減低型心力衰竭，發(fā)現(xiàn)采用STI技術(shù)可檢測(cè)到左心室射血分?jǐn)?shù)保留型心力衰竭患者右心室整體及游離壁收縮應(yīng)變明顯改變，故右心室應(yīng)變可準(zhǔn)確且早期發(fā)現(xiàn)該類患者右心室收縮功能異常。心臟再同步化治療(cardiac resynchronization therapy， CRT)已廣泛應(yīng)用于慢性心力衰竭患者，陳金玲等[23]采用2D-STI技術(shù)發(fā)現(xiàn)，CRT有反應(yīng)組術(shù)后6個(gè)月右心室游離壁收縮期應(yīng)變、應(yīng)變率明顯增高，且與左心室心肌各節(jié)段收縮期達(dá)峰時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差呈顯著負(fù)相關(guān)，STI技術(shù)可有效評(píng)估CRT術(shù)后心力衰竭患者右心室重構(gòu)及收縮功能，認(rèn)為右心室功能指標(biāo)可作為心力衰竭患者行CRT的入選標(biāo)準(zhǔn)之一，有助于提高治療的有效性。Guendouz等[24]發(fā)現(xiàn)，右心室應(yīng)變是慢性心力衰竭患者嚴(yán)重不良事件的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，優(yōu)于常規(guī)超聲心動(dòng)圖，當(dāng)患者GLS值低于21%時(shí)，可識(shí)別具有不良心臟事件高風(fēng)險(xiǎn)的患者，表明右心室應(yīng)變可作為慢性心力衰竭患者臨床管理的敏感指標(biāo)。

3.6 其他 STI技術(shù)在復(fù)雜先天性心臟病中的作用還處于發(fā)展階段。Kempny等[25]采用STI技術(shù)定量評(píng)估法洛四聯(lián)癥修補(bǔ)術(shù)后患者的右心室功能，發(fā)現(xiàn)患者右心室LS較對(duì)照組明顯減低。錢嶸等[26]研究發(fā)現(xiàn)在肝硬化不同階段，右心室心肌整體及不同節(jié)段面積應(yīng)變差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，隨著疾病的進(jìn)展，心肌不同步指數(shù)明顯增加，認(rèn)為STI技術(shù)可有效評(píng)估肝硬化不同階段的右心室功能，右心室功能與肝硬化病情嚴(yán)重程度存在相關(guān)性，STI技術(shù)有助于對(duì)肝硬化及肝硬化性心肌病的診療。

4 局限性

STI技術(shù)具有簡(jiǎn)單易操作、非侵入性等優(yōu)點(diǎn)，但其時(shí)間和空間分辨率較低，使STI所測(cè)得的峰值應(yīng)變值存在一定誤差，且STI對(duì)超聲圖像的質(zhì)量要求高，慢性阻塞性肺疾病、肥胖、接受機(jī)械通氣危重患者等的圖像質(zhì)量差，需要丟棄大量的數(shù)據(jù)，影響數(shù)據(jù)采集；另外，STI不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心肌功能。雖然3D-STI在評(píng)估整體心肌功能方面有所改善，但仍不能準(zhǔn)確反映心臟容積及形態(tài)的變化，且時(shí)間和空間分辨率較2D-STI低，對(duì)圖像質(zhì)量依賴性更高。

綜上所述，STI技術(shù)作為一種非侵入性檢查方法，已廣泛用于各種心肺疾病的右心室功能測(cè)量，因其簡(jiǎn)單快捷、可重復(fù)性好的優(yōu)勢(shì)，可準(zhǔn)確評(píng)估心肌運(yùn)動(dòng)，精確評(píng)價(jià)右心室各節(jié)段心肌不同步性，其中右心室GLS可更敏感、有效地反映右心室收縮功能障礙，為臨床隨訪提供準(zhǔn)確、便捷的評(píng)價(jià)手段。

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