三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)評估心腎綜合征患者心肌運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用進(jìn)展*

張華， 陳銳， 邱少東， 陳菲

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院醫(yī)學(xué)超聲科(廣東廣州 510260)

腎功能不全患者常合并有心功能不全，臨床上統(tǒng)稱為心腎綜合征(CRS)[1]，發(fā)病率逐年上升，由于心腎聯(lián)合機(jī)制復(fù)雜，容易對冠狀動(dòng)脈造成損傷引起心肌缺血表現(xiàn)，評價(jià)冠狀動(dòng)脈功能的金標(biāo)準(zhǔn)是冠狀動(dòng)脈造影檢查，但該類患者因易造成造影劑腎病而不能耐受該項(xiàng)檢查，故無法對他們進(jìn)行完整的心肌功能評估。三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(3D-STE)是近年來許多研究[2-4]一直推薦的評價(jià)心肌活動(dòng)的良好指標(biāo)，因其可立體實(shí)時(shí)評估各腔室心肌運(yùn)動(dòng)，且不具有創(chuàng)傷性，方便動(dòng)態(tài)觀察，尤其適用于CRS的心肌損害評估。本文主要對3D-STE在CRS患者心肌運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 CRS的流行病學(xué)情況

CRS于2008年由美國急性透析質(zhì)量指導(dǎo)組正式命名， 即在心、腎功能紊亂的病理情況下，無論心、腎出現(xiàn)急、慢性功能損傷都會引起另一個(gè)器官出現(xiàn)急、慢性功能受損[1]，根據(jù)臨床表現(xiàn)分為5型：1 型為急性心腎綜合征；2型為慢性心腎綜合征；3型為急性腎心綜合征；4型為慢性腎心綜合征；5型為繼發(fā)性心腎綜合征。

CRS在臨床中并不少見，嚴(yán)重影響患者的工作和生活，而且發(fā)病率逐年上升，機(jī)制復(fù)雜，預(yù)后欠佳，極大地加重醫(yī)療資源負(fù)擔(dān)。美國心力衰竭(心衰)登記系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，心衰住院的患者中有30%合并有腎功能不全[5]。50%以上心衰患者血肌酐清除率低于60 mL/(min·1.73 m2)[6]。1型CRS中有25%～33%患者合并有急性失代償性心衰[7-8]。Bagshaw等[9]研究發(fā)現(xiàn)急性冠脈綜合征和急性心衰中腎功能惡化發(fā)生率高達(dá)9%～19%和24%～45%。腎功能惡化嚴(yán)重影響心衰患者的病死率，且血肌酐越高則患者預(yù)后越差[10]。急性腎損傷(AKI)可增加急性心肌梗死和急性心衰患者的短期和長期心血管及全因死亡風(fēng)險(xiǎn)[11]。近年來我國也有不少統(tǒng)計(jì)CRS流行情況的研究，心臟手術(shù)、急性心力衰竭、急性心肌梗死、冠脈造影合并AKI的發(fā)生率分別為40.2%、32.2%、14.7%和4.5%[12]，且合并1型CRS時(shí)病死率明顯升高[13]。

慢性腎功能不全(CRF)合并慢性心力衰竭時(shí)屬4型CRS，發(fā)生率可高達(dá)45%～63%[14]，其中包括1型CRS遷延不愈的患者。在4型CRS中，心血管疾病(CVD)可增加CRF發(fā)展為終末期腎病的風(fēng)險(xiǎn)和全因死亡率[15]，透析患者CVD相關(guān)死亡率比正常人群高10～30倍。敗血癥為5型CRS中最常見的疾病[16]，AKI的發(fā)生率為11%～64%[9]。有研究發(fā)現(xiàn)30%～80%的敗血癥患者血清肌鈣蛋白升高提示合并心肌損害[17]。所以臨床上對于所有類型的CRS患者都必須高度重視，其診斷與治療也一直是備受關(guān)注。

2 CRS心肌運(yùn)動(dòng)的常用評估手段

炎癥、缺血、肥厚等任何心肌疾病都會影響心肌運(yùn)動(dòng)。心腎之間存在著復(fù)雜的神經(jīng)體液激素等反饋機(jī)制，當(dāng)心腎功能正常時(shí)，兩者間互為支持；當(dāng)心腎功能不全時(shí)，兩者也互相影響。CRS患者心肌既受到腎功能不全體內(nèi)積存的過量毒素影響心肌收縮力，也可以因心功能不全導(dǎo)致血管痙攣誘發(fā)心肌缺血，繼發(fā)的全身炎癥反應(yīng)也會引起血管粥樣硬化，嚴(yán)重時(shí)甚至引起心肌梗死。心肌運(yùn)動(dòng)的常用評估手段包括：心肌核素顯像(MPI)、心臟核磁共振(MRI)、心臟計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)、數(shù)字減影血管造影技術(shù)(DSA)及心臟超聲(ECG)。

MPI可分為兩類，一類是灌注顯像，通過判斷核素被心肌細(xì)胞攝取情況判斷梗死與缺血心肌，可作為選擇治療方案及評價(jià)手術(shù)療效，并估測冠心病患者的預(yù)后，另一類是心室造影術(shù)，可評價(jià)心室功能及心室壁運(yùn)動(dòng)，但對于急性發(fā)作期患者不適用。心臟MRI可無創(chuàng)性地從不同切面觀察心臟，已成為心肌病、心臟大血管疾病診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但不能用于心力衰竭及體內(nèi)有金屬患者，且價(jià)格比較昂貴。心臟CT利用靜脈注射造影劑顯示心臟結(jié)構(gòu)和冠脈情況，主要用于復(fù)雜性先天性心臟病、冠心病、主動(dòng)脈疾病等，但對碘過敏或者心腎功能不全者禁用。DSA檢查最受臨床醫(yī)師歡迎，因?yàn)榭擅鞔_診斷冠脈疾病并予以治療，但屬于有創(chuàng)性檢查，且腎功能不全者容易造成造影劑腎病，加速惡化甚至無尿。

心臟超聲用于評價(jià)心肌運(yùn)動(dòng)由來已久。因其無創(chuàng)性、重復(fù)性好，臨床常用M型或二維超聲實(shí)時(shí)觀察心室壁運(yùn)動(dòng)情況，但容易受觀察者經(jīng)驗(yàn)及主觀因素影響，且冠心病非發(fā)作期及多支冠脈病變時(shí)檢出率偏低。組織多普勒技術(shù)(TDI)通過濾波技術(shù)識別心肌運(yùn)動(dòng)頻率，直接評價(jià)心肌運(yùn)動(dòng)速度，但具有角度依賴性且受組織多普勒頻移影響。其后衍生出二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(2D-STE)，優(yōu)點(diǎn)相對于TDI沒有角度依賴性，不受組織多普勒頻移影響，而且局部噪聲敏感度較小，可更全面準(zhǔn)確評價(jià)心肌功能，但僅能觀察某一平面內(nèi)心肌形變情況，無法在同一心動(dòng)周期內(nèi)對全部心肌進(jìn)行立體空間的斑點(diǎn)追蹤。最新的3D-STE可以利用三維探頭技術(shù)在同一心動(dòng)周期分析局部或整體心肌運(yùn)動(dòng)各個(gè)方向的速度、應(yīng)變情況，實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)、全面、立體分析心室壁運(yùn)動(dòng)及心功能情況，且不受心腎功能不全影響，尤其適用于CRS患者心肌運(yùn)動(dòng)評價(jià)，

3 3D-STI技術(shù)的原理及其評價(jià)指標(biāo)

入射超聲透過心肌細(xì)胞后會產(chǎn)生散射現(xiàn)象并形成散射斑點(diǎn)，通過追蹤這些斑點(diǎn)在心動(dòng)周期中的運(yùn)動(dòng)軌跡，便可得到“斑點(diǎn)”所對應(yīng)心肌的形變，從而獲得目的心肌的運(yùn)動(dòng)速度、應(yīng)變以及扭轉(zhuǎn)等變形信息。3D-STE利用計(jì)算機(jī)分析心臟全容積圖像數(shù)據(jù)，可以達(dá)到三維空間內(nèi)心肌聲學(xué)斑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分析，從真正意義上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定量評價(jià)心肌組織的運(yùn)動(dòng)情況[18]。

3D-STE常用的評價(jià)心肌形變的指標(biāo)有應(yīng)變(strain)、應(yīng)變率(strain rate)、旋轉(zhuǎn)(rotation)及扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(twist)。心肌應(yīng)變一般分為兩大類：法向應(yīng)變(normal strain)和剪切應(yīng)變(shear strain)。法向應(yīng)變指心肌收縮時(shí)產(chǎn)生的長度變化，可將心肌運(yùn)動(dòng)的綜合向量分解為徑向、縱向和圓周3個(gè)方位的分向量。正常心肌收縮時(shí)會出現(xiàn)長軸縮短、短軸增厚及圓周減小的立體運(yùn)動(dòng)，因此圓周應(yīng)變(CS)和縱向應(yīng)變(LS)均為負(fù)值，徑向應(yīng)變(RS)為正值。另外，3D-STE還有獨(dú)特的新參數(shù)——心內(nèi)膜表面積的變化率(AS)，不但可以減少心肌斑點(diǎn)追蹤誤差又能突出縱向及環(huán)向運(yùn)動(dòng)的協(xié)同效應(yīng)，因此具有更高的心肌運(yùn)動(dòng)評估價(jià)值。剪切應(yīng)變指在剪切力作用下心肌形狀變化時(shí)產(chǎn)生的角度改變，正常收縮時(shí)心底部順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正值，心尖部逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為負(fù)值，兩者間旋轉(zhuǎn)角度之和即為心室扭轉(zhuǎn)角度，而扭矩(torsion)即扭轉(zhuǎn)兩節(jié)段間距離。

4 3D-STE技術(shù)評估心肌運(yùn)動(dòng)的價(jià)值

4.1 3D-STE技術(shù)評估心肌缺血的應(yīng)用 近年來發(fā)現(xiàn)心肌缺血最早可體現(xiàn)在心肌的形變上，早于心電圖及心肌酶譜的出現(xiàn)。3D-STE可在三維空間里追蹤心肌斑點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡評價(jià)心肌形變，從力學(xué)的角度立體全面地評價(jià)心肌運(yùn)動(dòng)功能。Ternacle等[19]研究發(fā)現(xiàn)患者接受經(jīng)皮冠脈介入治療時(shí)，3D-STE能分辨心肌缺血及其周邊心肌節(jié)段的早期形變特點(diǎn)，優(yōu)于二維能分辨的室壁運(yùn)動(dòng)異常。Hayat等[20]研究認(rèn)為3D-STE中的AS較普通LS和RS能更好地辨別非透壁性心肌梗死的范圍。李丹等[21]發(fā)現(xiàn)AS可識別中度以上冠脈狹窄的心肌節(jié)段形變異常，除BA外輕度狹窄的各節(jié)段心肌AS也顯著降低，提示AS的敏感性高于其他應(yīng)變參數(shù)，因此可用于檢測早期心肌缺血及不同程度冠脈狹窄的心肌形變，具有重要臨床意義。

4.2 3D-STE技術(shù)評估心肌運(yùn)動(dòng)功能的應(yīng)用 美國心臟病協(xié)會指出，超聲心動(dòng)圖能夠獨(dú)立對心衰作出診斷，評價(jià)預(yù)后[22]，已被許多臨床醫(yī)師采納成為評價(jià)患者心功能的首選方法，常規(guī)超聲主要對心臟泵功能進(jìn)行評價(jià)，但依賴血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，有一定局限性。3D-STE追蹤心肌斑點(diǎn)回聲的三維空間運(yùn)動(dòng)軌跡，對角度無依賴性，可多方向評價(jià)心肌節(jié)段應(yīng)變情況，并定量評價(jià)心室局部或整體功能[23]，優(yōu)于二維應(yīng)變更能準(zhǔn)確評價(jià)心肌功能。陳敏等[24]研究無室壁運(yùn)動(dòng)異常但冠脈確診冠心病的患者，應(yīng)用3D-STE、M型Teichholz法及二維雙平面Simpson法分別測量左室舒張末期及收縮末期容積、左室射血分?jǐn)?shù)，3種方法測值比較均有顯著性差異；經(jīng)冠狀動(dòng)脈造影檢出的缺血節(jié)段其相應(yīng)的LS、CS、RS及AS均低于正常對照組。3D-STE還可檢測出肥厚型心肌病[25]、原發(fā)性高血壓[26]、2型糖尿病[27]及化療藥物[28]早期左室心功能損害。除了評價(jià)左室心肌運(yùn)動(dòng)外，利用3D-STE還可以評價(jià)左房[29]、右房[30]、右室[31]等心肌運(yùn)動(dòng)功能情況。這些研究都將為3D-STE應(yīng)用于早期心功能受損篩查提供理論依據(jù)。

5 3D-STE技術(shù)評估CRS患者心肌運(yùn)動(dòng)的價(jià)值

心肌損害和動(dòng)脈硬化在CRS患者中普遍存在，其嚴(yán)重程度與CRS患者病情輕重及病程長短呈正相關(guān)，由于CRS患者進(jìn)行冠脈造影時(shí)容易出現(xiàn)造影劑腎病，限制了對該類患者冠脈硬化的評估；急性腎衰患者多合并急性心力衰竭，呼吸急促且不能平臥，也無法進(jìn)行核磁共振心功能檢查。有研究[32]顯示部分CRF患者即便出現(xiàn)心衰癥狀和體征，但左室射血分?jǐn)?shù)仍可表現(xiàn)為正常。趙冰冰等[33]進(jìn)行早晚期CRF患者局部心肌運(yùn)動(dòng)比較，發(fā)現(xiàn)晚期較早期CRF患者前間隔中間段、下壁心尖段、心尖部應(yīng)變值在SLS、SRS、SCS及SAS中顯著減低，提示3D-STE能敏感地反映CRF患者局部心肌功能的改變。劉開薇等[34]觀察CRF2期和3期且左室射血分?jǐn)?shù)正常的患者，發(fā)現(xiàn)左室整體LS明顯減低正常對照組。Sun等[35]通過3D-STE技術(shù)發(fā)現(xiàn)維持透析組左室整體LS和RS明顯減低，左室整體LS可作為CRF透析患者心血管不良事件的獨(dú)立預(yù)測因素。

6 3D-STE的局限性

由于CRS患者往往自身并發(fā)癥較多，所以對于3D-STE技術(shù)應(yīng)用有一定的局限性：(1)患者往往年紀(jì)比較大，皮下脂肪層較厚，或者合并肺炎、肺氣腫均可影響心臟觀察透聲窗不清晰，導(dǎo)致心內(nèi)膜邊界辨別欠佳，準(zhǔn)確性下降；(2)受檢者心臟增大，導(dǎo)致心尖部部分心肌超出探頭檢測范圍未能追蹤分析；(3)如果合并心律失常，或者患者呼吸動(dòng)度較大，也會影響斑點(diǎn)追蹤結(jié)果分析；(4)當(dāng)圖像幀頻較低時(shí)容易出現(xiàn)3D拼接錯(cuò)位，操作者的人為誤差有時(shí)也會對圖像分析結(jié)果造成一定的干擾。

7 展望

3D-STE作為無創(chuàng)的新型心功能評價(jià)手段，能全面、立體分析心肌三維空間的運(yùn)動(dòng)情況，對于識別早期心肌缺血也有獨(dú)特的價(jià)值，目前國內(nèi)外利用3D-STE評價(jià)不同類型的CRS患者研究仍較欠缺，不同類型CRS患者會否心肌活動(dòng)情況不同尚未得到證實(shí)，但隨著3D-STE技術(shù)創(chuàng)新不斷完善，相關(guān)的臨床研究一定會應(yīng)用日益廣泛，為臨床評價(jià)CRS患者心肌運(yùn)動(dòng)及心功能情況提供了實(shí)時(shí)、便捷地重要檢測手段。