斑點追蹤技術(shù)評估膿毒癥心肌功能障礙研究進展

陳紅敏，張秉宜*，王 婷，張瑞濤，平 杰

(1.三峽大學(xué)人民醫(yī)院·宜昌市第一人民醫(yī)院超聲科，湖北 宜昌 443000；2.三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院解剖與組織胚胎學(xué)系，湖北 宜昌 443002)

膿毒癥心肌功能障礙(septic myocardial dysfunction, SMD)為膿毒癥器官損害的特異性表現(xiàn)，是與感染相關(guān)心功能衰竭的主要特征，約40%～50%的膿毒癥患者存在SMD[1]。SMD發(fā)生機制尚未明確，但已知與諸多因素相關(guān)，包括心肌抑制因子、血管活性物質(zhì)、線粒體功能障礙和活性氧自由基等[2]。早期識別并處理SMD可明顯改善患者預(yù)后，但目前缺乏針對心肌功能的連續(xù)監(jiān)測方法，早期診斷SMD仍較困難。

目前二維經(jīng)胸超聲心動圖是評估SMD的首選方法，但常規(guī)超聲心動圖成像高度依賴前后負荷狀況，易受聲束角度限制，且可重復(fù)性較差，可致SMD嚴重程度被低估，甚至可能掩蓋膿毒性休克后負荷嚴重減少引起的心臟損害。近年來，斑點追蹤成像(speckle tracking imaging, STI)逐步用于臨床檢測SMD。本文對STI定量評估SMD研究進展進行綜述。

1 STI原理及特點

STI通過追蹤組織運動位移而實現(xiàn)定量評估心肌功能，主要在縱向(從基部到頂點)、徑向(向內(nèi)短軸)和圓周(旋轉(zhuǎn)短軸)方向進行測量，通過二維和三維成像方式評價心肌整體和局部舒縮功能，全面、直觀地反映心肌運動特性。與常規(guī)超聲心動圖相比，STI不易受心肌順應(yīng)性和前后負荷變化的影響，具有較高的時間和空間分辨率，早期評估心肌功能受損準確可靠[3]，臨床應(yīng)用前景廣闊。

2 STI評估SMD左心室縱向運動

左心室縱向纖維主要分布于心內(nèi)膜下層，而心內(nèi)膜下心肌細胞最易受到氧輸送和冠狀動脈供血不平衡的影響，故左心室縱向應(yīng)變(left ventricular longitudinal strain, LVLS)可較其他應(yīng)變參數(shù)更敏感地識別心肌舒縮功能異常[4]。左心室整體縱向應(yīng)變(left ventricular global longitudinal strain, LVGLS)對于評估各種類型心力衰竭及瓣膜性心臟病均具有應(yīng)用價值[5]。

2.1 LVLS評估SMD心肌收縮功能 脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)誘導(dǎo)心肌損害是研究SMD的常用方法。劉娟娟等[6]應(yīng)用STI對膿毒癥兔進行研究，發(fā)現(xiàn)心輸出量正常情況下，注入LPS 2 h后LVGLS下降，左心室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction, LVEF)則在注入LPS 6 h后出現(xiàn)降低。NG等[7]對發(fā)病24 h內(nèi)膿毒癥休克患者進行STI檢測，發(fā)現(xiàn)LVGLS顯著降低，連續(xù)性監(jiān)測結(jié)果顯示膿毒性休克患者恢復(fù)期(即停用血管升壓藥)LVGLS與診斷時存在顯著差異，表明SMD存在可逆性。潘靈愛等[8]分析膿毒癥患者節(jié)段性室壁運動，結(jié)果顯示膿毒癥組與健康對照組下壁縱向應(yīng)變差異有統(tǒng)計學(xué)意義。以上結(jié)果提示膿毒癥易致整體及局部縱向心肌運動功能受損，且心肌受損程度可能與SMD嚴重程度有關(guān)；STI評估SMD縱向收縮功能較LVEF敏感性更高。但目前尚未統(tǒng)一LVLS診斷SMD的截斷值，且研究對象納入標準、STI檢查時機及臨床診療方案等不同等均可影響STI對SMD的診斷效能。

2.2 LVLS預(yù)測SMD預(yù)后 一項納入7項研究(794例SMD患者)的薈萃分析[9]對比LVGLS、LVEF對SMD預(yù)后的預(yù)測價值，發(fā)現(xiàn)LVGLS與SMD患者死亡率之間存在顯著相關(guān)，而LVEF與死亡率無明顯關(guān)聯(lián)，且LVGLS絕對值越低，SMD結(jié)局可能越差。INNOCENTI等[10]發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者LVGLS與序貫器官衰竭評分(sequential organ failure assessment, SOFA)明顯相關(guān)，LVGLS、SOFA預(yù)測SMD患者發(fā)病1周病死率的AUC分別為0.73、0.63。CHANG等[11]對發(fā)病24 h內(nèi)膿毒癥患者行STI檢測，發(fā)現(xiàn)院內(nèi)死亡者LVGLS明顯低于存活者，以-13%為LVGLS截斷值，其預(yù)測SMD院內(nèi)死亡率的AUC、敏感度及特異度分別為0.79、0.76及0.82。在膿毒癥診療過程中，應(yīng)用STI對SMD進行早期識別并指導(dǎo)臨床及時干預(yù)，可能對延緩或預(yù)防進展性心肌損傷具有重要意義。

3 STI評估SMD左心室圓周運動

左心室圓周運動指肌纖維在短軸面上的長度改變。心內(nèi)膜中層肌纖維主要沿短軸旋轉(zhuǎn)位移，故左心室整體圓周應(yīng)變(left ventricular global circumferential strain, LVGCS)可在一定程度上反映心肌的固有收縮性。CHU等[12]對小鼠注射LPS，發(fā)現(xiàn)在M型超聲心動圖未出現(xiàn)變化時，STI已檢測出高劑量組(20 mg/kg體質(zhì)量)小鼠LVGCS值下降；血液動力學(xué)不穩(wěn)定時，根據(jù)圓周應(yīng)變率檢測SMD仍然敏感、可靠，認為LVGCS可區(qū)分不同劑量LPS誘發(fā)的心臟功能損害，并有效預(yù)測SMD小鼠預(yù)后。孫立娟等[13]發(fā)現(xiàn)LPS組大鼠左心室各節(jié)段圓周應(yīng)變明顯低于健康對照組，且在不同劑量柚皮苷預(yù)處理大鼠組間各節(jié)段圓周應(yīng)變值差異明顯，表明STI可有效評價柚皮苷預(yù)處理逆轉(zhuǎn)SMD心肌損傷效果。YANG等[14]對58例膿毒癥休克患者在液體復(fù)蘇前后進行STI檢查，結(jié)果顯示LVGCS與N端腦鈉鈦前體(N-terminal pro-brain natriuretic peptide, NT-pro BNP)呈顯著負相關(guān)(r=-0.92，P<0.05)，提示通過檢測LVGCS可發(fā)現(xiàn)膿毒癥早期心肌收縮功能損害。LVGCS為非容積負荷相關(guān)參數(shù)，不易受血流動力學(xué)影響，用于評估SMD較為敏感、可靠，低水平LVGCS可能提示預(yù)后不良。

4 STI評估SMD左心室扭轉(zhuǎn)運動及同步性運動

心室收縮由心肌扭轉(zhuǎn)和解旋同時作用而引起，左心室收縮功能障礙可能與局部心肌扭轉(zhuǎn)異常和運動延遲密切相關(guān)。研究[15]表明，應(yīng)用STI獲得的心室旋轉(zhuǎn)角度與旋轉(zhuǎn)速率等參數(shù)對于評估心肌功能具有一定價值。BLOECHLINGER等[16]觀察膿毒癥患者左心室扭轉(zhuǎn)運動，發(fā)現(xiàn)膿毒癥組左心室基底段、心尖段峰值扭轉(zhuǎn)角度均小于健康對照組，且膿毒癥組舒張期左心室解旋速度明顯降低、解旋時間延遲。李陶等[17]應(yīng)用STI觀察膿毒癥新生兒心功能，發(fā)現(xiàn)足月膿毒癥組新生兒左心室整體旋轉(zhuǎn)速度明顯低于健康對照組。以上結(jié)果提示，扭轉(zhuǎn)運動異?？赡苁亲R別SMD的重要指標。葛偉東等[18]以達峰時間差值參數(shù)作為評價指標，發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者縱向和徑向應(yīng)變達峰時間標準差均明顯大于健康對照組，且縱向、徑向應(yīng)變達峰時間差值參數(shù)均與LVEF顯著相關(guān)，提示STI可早期發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者左心室心肌運動同步性受損。應(yīng)用STI評估膿毒癥患者左心室扭轉(zhuǎn)運動及同步性運動可在一定程度上提高診斷SMD的準確率。

5 STI評估SMD二尖瓣環(huán)位移(mitral annular displacement, MAD)

MAD是量化心泵功能的指標，應(yīng)用STI可通過追蹤二尖瓣環(huán)及瓣葉組織運動軌跡評估左心室縱向收縮功能。相對整體及節(jié)段性室壁應(yīng)變分析，MAD對圖像質(zhì)量要求不高，且成像速度更快。研究[19]表明，MAD是LVGLS的一種快速且可重現(xiàn)的替代指標，對評估亞臨床期左心室心肌功能障礙有重要價值。ZAKY等[20]對54例膿毒癥患者在確診1周內(nèi)進行STI檢查，發(fā)現(xiàn)LVGLS異常組與LVGLS正常組間MAD差異顯著，MAD與LVGLS及LVEF均顯著相關(guān)；MAD降低患者中心靜脈壓、24 h正性體液平衡及SOFA評分均更高。EL-ZAYAT等[21]對50例膿毒性休克患兒進行超聲心動圖檢查，以MAD=7.9 mm為截斷值，診斷心肌功能受損的AUC、敏感度及特異度分別為0.89、0.83及0.95；與存活兒相比，院內(nèi)死亡患兒MAD明顯降低，MAD與LVEF和住院時間均呈正相關(guān)，與兒童死亡風(fēng)險評分和心肌肌鈣蛋白Ⅰ水平均呈負相關(guān)。上述研究提示，膿毒癥患者MAD降低與心肌功能異常有關(guān)，應(yīng)用STI評估MAD有助于診斷SMD和風(fēng)險分層；其局限性在于對二尖瓣環(huán)鈣化和二尖瓣置換術(shù)后患者存在一定誤差。

6 STI評估SMD右心室心肌運動

與左心室不同，右心室從基底部到心尖均具有更多的縱向纖維，其收縮主要表現(xiàn)為深層縱向纖維縮短。因此，右心室縱向應(yīng)變(right ventricular longitudinal strain, RVLS)是評價右心室心肌功能較準確的方法。DALLA等[22]以STI比較膿毒癥患者與普通創(chuàng)傷患者的RVLS，發(fā)現(xiàn)在LVEF保留前提下，膿毒癥組RVLS明顯低于普通創(chuàng)傷組。de BRAGA等[23]對治療第1天和1周后膿毒癥患者進行STI檢測，發(fā)現(xiàn)RVLS可較三尖瓣收縮期位移(tricuspid annular plane systolic excursion, TAPSE)更早顯示右心室功能異常；院內(nèi)存活者治療1周后RVLS較入院時明顯增加；入院時RVLS與SMD院內(nèi)死亡率明顯相關(guān)。ORDE等[24]發(fā)現(xiàn)應(yīng)用右心室應(yīng)變率和右心室面積變化分數(shù)(right ventricular fractional area change, RVFAC)診斷SMD的陽性率分別為72%和32%，RVLS>-13%與SMD患者6個月結(jié)局獨立相關(guān)。上述研究提示，STI對右心室固有心肌功能評估較常規(guī)超聲更可靠，RVLS可作為TAPSE、RVFAC等參數(shù)的替代指標，膿毒癥治療期間RVLS改善是預(yù)測患者住院結(jié)局的有效指標。目前對于STI評估SMD右心室功能障礙的閾值尚需進一步研究。

7 不足與展望

應(yīng)用STI評估心肌功能存在一定局限性：診斷性“斑點”位移分析需要高幀率、高質(zhì)量的圖像以清晰勾畫心內(nèi)膜邊界；需要專用設(shè)備，專利軟件和技術(shù)供應(yīng)商之間的差異限制了研究的普適性：多數(shù)斑點追蹤分析缺乏實時性。

與常規(guī)超聲心動圖相比，STI診斷SMD的敏感度更高，對評估SMD嚴重程度和結(jié)局轉(zhuǎn)歸也有一定價值。為實現(xiàn)STI檢查SMD的標準化，需考慮上述局限性，用于膿毒癥患者時，盡可能采用達成國際共識的應(yīng)變值測量標準，在預(yù)定時間點進行STI檢測，確定以患者為中心的結(jié)局指標等。隨著床旁超聲診斷技術(shù)的不斷發(fā)展和研究深入，STI對診斷SMD、危險分層及選擇診療方案、評估預(yù)后等將展現(xiàn)出更廣闊的應(yīng)用前景。