超聲斑點(diǎn)追蹤成像在射血分?jǐn)?shù)保留的心力衰竭中的應(yīng)用進(jìn)展

林藝霞，張麗，謝明星，李玉曼*

1.華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科，湖北 武漢 430022；2.湖北省影像醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)研究中心，湖北 武漢430022；3.分子影像湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430022；*通信作者 李玉曼 liym@hust.edu.cn

心力衰竭是各種原因?qū)е滦妮敵隽坎荒軡M足組織及器官代謝需要的一組復(fù)雜臨床綜合征，同時(shí)也是各種心臟疾病的終末階段。根據(jù)2016年歐洲心臟病學(xué)會（European Society of Cardiology，ESC）《急慢性心力衰竭診斷與治療指南》，心力衰竭分為射血分?jǐn)?shù)保留心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF）[左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）≥50%）]、射血分?jǐn)?shù)中間值的心力衰竭[（heart failure with mid-range ejection fraction，HFmrEF），LVEF 40%～50%]及射血分?jǐn)?shù)減低的心力衰竭[（heart failure with reduced ejection fraction，HFrEF），LVEF≤40%][1]。其中HFpEF是多種原因?qū)е滦呐K結(jié)構(gòu)或功能異常引起心室舒張功能障礙、充盈壓增高、收縮功能正常或輕微受損，但LVEF仍在正常范圍內(nèi)。HFpEF患病率約占心力衰竭的50%，且隨人口老齡化加速和心血管疾病危險(xiǎn)因素（如高血壓、糖尿病、肥胖等）患病率的升高，其發(fā)病率逐年上升[2]。2016年ESC指南明確了HFpEF的診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]：（1）存在心力衰竭的癥狀和（或）體征；（2）LVEF≥50%；（3）利鈉肽水平升高：腦鈉肽＞35 pg/ml和（或）N末端腦鈉肽前體＞125 pg/ml；（4）至少符合以下1條：①相關(guān)結(jié)構(gòu)性心臟病[左心室肥厚和（或）左心房增大]；②左心室舒張功能不全。

心臟結(jié)構(gòu)及功能變化的客觀證據(jù)常需影像學(xué)檢查獲得，超聲心動圖是目前臨床評估心臟結(jié)構(gòu)及功能的首選方法。由于HFpEF的癥狀和體征無特異性，且LVEF在正常范圍內(nèi)，因此LVEF等常規(guī)超聲心動圖參數(shù)在HFpEF心功能評估中受限。超聲斑點(diǎn)追蹤成像（speckle tracking imaging，STI）技術(shù)的出現(xiàn)，為HFpEF的心功能評價(jià)及危險(xiǎn)分層提供了新的影像學(xué)方法。本文擬對STI在HFpEF患者心功能評估方面的應(yīng)用及進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 STI 的原理

1.1 二維超聲斑點(diǎn)追蹤成像（2D-STI） 斑點(diǎn)又稱為散斑，是二維超聲成像中當(dāng)聲束通過小于入射超聲波波長的微小結(jié)構(gòu)時(shí)，產(chǎn)生反射、散射、干擾等現(xiàn)象形成的一種斑點(diǎn)樣回聲。由于這些斑點(diǎn)與心肌組織同步運(yùn)動，其形態(tài)在相鄰幀圖像間無明顯變化。2D-STI在二維超聲圖像基礎(chǔ)上，軟件自動逐幀追蹤感興趣區(qū)心肌組織的超聲斑點(diǎn)并與第一幀圖像中的斑點(diǎn)相比較，描繪出感興趣區(qū)內(nèi)各節(jié)段心肌的運(yùn)動軌跡，從而獲得心肌應(yīng)變及應(yīng)變率等參數(shù)[3]。2D-STI無角度依賴性，不受鄰近心肌節(jié)段及心臟整體運(yùn)動的影響，可定量研究心肌在各個(gè)方向（如縱向、徑向及圓周平面）的形變及心室扭轉(zhuǎn)[4-5]，已廣泛用于各種心血管疾病的心功能評價(jià)[6-10]。與常規(guī)超聲心動圖相比，2D-STI可以敏感、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)早期心肌功能受損[11]。

1.2 三維超聲斑點(diǎn)追蹤成像（3D-STI） 3D-STI是在實(shí)時(shí)三維超聲心動圖及2D-STI基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，通過對心臟全容積圖像進(jìn)行分析更精確地追蹤心肌斑點(diǎn)回聲在三維空間的運(yùn)動軌跡，獲得心肌在三維空間上的應(yīng)變、扭轉(zhuǎn)及心室容積、射血分?jǐn)?shù)等參數(shù)，進(jìn)而準(zhǔn)確評價(jià)心臟整體及局部功能。與“金標(biāo)準(zhǔn)”心臟磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）參數(shù)的相關(guān)性較常規(guī)超聲心動圖參數(shù)更強(qiáng)，是STI技術(shù)的一次革新，彌補(bǔ)了2D-STI僅局限于二維平面內(nèi)追蹤的不足[12-14]。

2 STI 心功能評估

2.1 左心室功能 既往研究認(rèn)為，HFpEF患者LVEF在正常范圍內(nèi)是因?yàn)樽笮氖沂鎻埞δ苷系K而收縮功能正常；而近年有研究發(fā)現(xiàn)HFpEF患者并非僅舒張功能障礙，早期可能已存在亞臨床收縮功能障礙[15]。心臟運(yùn)動由縱行與環(huán)形心肌協(xié)調(diào)作用完成，心臟扭轉(zhuǎn)運(yùn)動代償性增加使HFpEF患者LVEF保持在正常范圍[1]，因此早期識別HFpEF患者左心室收縮功能障礙可為危險(xiǎn)分層及早期干預(yù)提供依據(jù)。蘭津等[16]研究發(fā)現(xiàn)HFpEF患者左心室心內(nèi)膜下層、心肌中層及心外膜下層整體縱向應(yīng)變（global longitudinal strain，GLS）均減低，表明HFpEF不僅影響心內(nèi)膜下心肌，還可影響全層心肌。Bshiebish等[17]發(fā)現(xiàn)HFpEF患者左心室整體縱向應(yīng)變（left ventricular global longitudinal strain,LVGLS）顯著減低，而LVEF未顯著減低，表明LVGLS較LVEF可以更敏感地檢測左心室功能受損。Kosmala等[18]應(yīng)用2D-STI分析207例有癥狀及60例無癥狀HFpEF患者，發(fā)現(xiàn)兩組患者LVGLS均顯著減低，提示LVGLS可以準(zhǔn)確預(yù)測運(yùn)動前后心輸出量，預(yù)測價(jià)值顯著優(yōu)于LVEF及E/e'。Kalra等[19]對3 445名HFpEF患者中位隨訪2.9年發(fā)現(xiàn)，在多個(gè)超聲參數(shù)中LVGLS受損是HFpEF患者心源性猝死的最強(qiáng)預(yù)測因子。范苗等[20]應(yīng)用3D-STI對HFpEF患者及無心力衰竭患者進(jìn)行分析，結(jié)果顯示HFpEF患者左心室整體面積應(yīng)變明顯減低，與LVEF呈負(fù)相關(guān)，表明整體面積應(yīng)變可在LVEF尚未發(fā)生改變前發(fā)現(xiàn)左心室早期收縮功能障礙。另一項(xiàng)研究表明在HFpEF患者中，三維GLS、徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變是左心室收縮功能受損的預(yù)測指標(biāo)，其中三維GLS的預(yù)測能力最強(qiáng)[21]。

2.2 左心房功能 HFpEF患者左心室舒張功能障礙、充盈壓升高導(dǎo)致左心房無效排空及前、后負(fù)荷增加，最終導(dǎo)致左心房重構(gòu)及心功能受損。左心房增大是左心室舒張功能障礙的公認(rèn)指標(biāo)，并且是HFpEF患者預(yù)后不良的獨(dú)立預(yù)測因子[22]。STI通過不同時(shí)相中左心房形變評價(jià)左心房功能。左心房峰值應(yīng)變出現(xiàn)在心室收縮期，代表儲備功能；左心房被動應(yīng)變出現(xiàn)在舒張?jiān)缙?，代表通道功能；左心房主動?yīng)變出現(xiàn)在左心房收縮期，代表泵功能[23]。2D-STI研究發(fā)現(xiàn)，HFpEF患者左心房應(yīng)變在所有時(shí)相中均受損，且獨(dú)立于左心房大小，左心房大小正常但左心房應(yīng)變顯著減低，其左心房儲備應(yīng)變與左心房大小無相關(guān)性，是評估左心室充盈壓的敏感參數(shù)，可為HFpEF診斷提供增量預(yù)測價(jià)值[24]。Morris等[25]研究顯示左心房應(yīng)變是早期診斷HFpEF患者左心房功能異常的敏感參數(shù)，且敏感度高于左心房容積指數(shù)；同時(shí)左心房應(yīng)變受損與臨床表現(xiàn)（較差心功能分級）及結(jié)局（心衰住院）顯著相關(guān)。Telles等[26]研究發(fā)現(xiàn)HFpEF患者左心房峰值及主動應(yīng)變均較非HFpEF者減低，且與血流動力學(xué)（肺毛細(xì)血管楔壓）異常有關(guān)。左心房峰值應(yīng)變＜33%無創(chuàng)診斷HFpEF的敏感度為88%、特異度為77%，可作為評估心腔壓力的無創(chuàng)指標(biāo)。由于2D-STI存在斑點(diǎn)的出平面運(yùn)動，且左心房沿用左心室分段，對左心房顯示不全；而3D-STI能夠更加客觀地定量左心房形變和功能，并可對左心房進(jìn)行分層分析，彌補(bǔ)了2D-STI的不足。劉峻松等[27]應(yīng)用3D-STI研究發(fā)現(xiàn)左心房大小正常的HFpEF患者左心房應(yīng)變減低，以中部為主；隨著左心房增大，除中部外，基底部及房頂應(yīng)變亦顯著減低；其中中部應(yīng)變的重復(fù)性好，是左心房功能評估較為理想的指標(biāo)。

2.3 右心室功能 近年右心室功能越來越受到臨床關(guān)注，約4%～50%的HFpEF可出現(xiàn)右心室功能障礙（right ventricular dysfunction，RVD），且RVD是HFpEF預(yù)后不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[28-29]。HFpEF通過多種機(jī)制導(dǎo)致RVD，主要包括[29-31]，①肺動脈高壓（pulmonary hypertension，PH）：右心室易受后負(fù)荷影響，HFpEF患者左心室舒張功能障礙、左心房壓升高，導(dǎo)致后毛細(xì)血管PH引起RVD；②瓣膜疾?。喝鏗FpEF患者伴有三尖瓣反流使右心室容量負(fù)荷增加，逐漸出現(xiàn)右心室重構(gòu)，進(jìn)一步導(dǎo)致RVD；③心室間相互作用：左心室的結(jié)構(gòu)和功能改變可通過共有的間隔影響右心室，約20%～40%右心室收縮的動力源于左心室收縮，因此左心室-右心室間直接或間接作用可導(dǎo)致RVD；④心力衰竭合并癥：如冠狀動脈疾病、房顫、高血壓、慢性阻塞性肺疾病、糖尿病、腎功能不全、肥胖等通過代謝功能障礙或全身炎癥等使右心室重塑導(dǎo)致RVD。準(zhǔn)確評估右心室功能具有重要的臨床意義，但由于右心室位于胸骨后方且形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常規(guī)超聲心動圖評估右心室功能較為困難[28]。超聲心動圖新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提高了其評估右心室功能的能力[32-34]，STI克服了傳統(tǒng)參數(shù)的局限性，可以客觀定量評估右心室功能，其結(jié)果與CMR測值呈中強(qiáng)度相關(guān)[28,35]，為HFpEF患者右心室評估提供了新參數(shù)。

Morris等[36]應(yīng)用2D-STI發(fā)現(xiàn)HFpEF患者較無癥狀左心室舒張功能障礙患者右心室整體縱向應(yīng)變（right ventricular global longitudinal strain,RVGLS）及舒張?jiān)缙诳v向應(yīng)變率減低，多元回歸分析顯示LVGLS是右心室縱向應(yīng)變的獨(dú)立預(yù)測因子。該課題組的多中心研究[37]顯示，與對照組和無癥狀左心室舒張功能障礙患者相比，HFpEF患者RVGLS和右心室游離壁縱向應(yīng)變顯著減低，但比HFrEF患者受損程度低；同時(shí)發(fā)現(xiàn)HFpEF患者在傳統(tǒng)右心室功能參數(shù)尚未發(fā)生改變前，應(yīng)變參數(shù)已經(jīng)減低；右心室應(yīng)變參數(shù)能夠敏感地發(fā)現(xiàn)細(xì)微的右心室功能受損，且與患者臨床癥狀顯著相關(guān)，是患者呼吸困難和紐約心功能分級≥3的預(yù)測指標(biāo)，其預(yù)測能力優(yōu)于常規(guī)右心室功能參數(shù)。Lejeune等[28]研究表明，在常規(guī)右心室功能參數(shù)及STI參數(shù)中，RVGLS與心臟磁共振右心室射血分?jǐn)?shù)的相關(guān)性最好（r=-0.617，P＜0.001），是HFpEF患全因死亡和心力衰竭住院的獨(dú)立預(yù)測因子，并具有附加的預(yù)測價(jià)值，應(yīng)將其作為常規(guī)超聲右心室功能檢查的一部分。

由于右心室形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，三維超聲較二維超聲更適合右心室評估。Meng等[38]應(yīng)用3D-STI評估HFpEF患者右心室功能變化并進(jìn)行隨訪，結(jié)果顯示三維右心室游離壁縱向應(yīng)變受損是HFpEF預(yù)后不良的獨(dú)立預(yù)測因子，三維右心室游離壁縱向應(yīng)變＜22%的患者發(fā)生不良結(jié)局的風(fēng)險(xiǎn)增加。

2.4 右心房功能 心力衰竭患者右心功能非常重要，右心室功能障礙已有廣泛研究，但對于右心房在心力衰竭中的作用了解較少。右心房在右心室充盈及中心靜脈壓測定中起著重要作用。右心房功能由儲備、通道、泵功能3部分組成[39]。HFpEF患者右心房功能障礙原因復(fù)雜，主要包括[40]，①PH：HFpEF患者左心充盈壓升高和肺血管疾病繼發(fā)的PH引起右心室后負(fù)荷增加，進(jìn)一步導(dǎo)致右心室向心性肥厚并降低右心室順應(yīng)性，引起右心室充盈壓升高，右心房后負(fù)荷增大；②瓣膜疾?。喝鏗FpEF患者三尖瓣關(guān)閉不全導(dǎo)致右心房容量負(fù)荷增大；③房顫：通過誘導(dǎo)心肌纖維化與重構(gòu)直接損害右心房功能。茍春麗等[41]研究表明，HFpEF患者右心房短徑擴(kuò)大比率小于HFrEF患者，且HFpEF合并PH患者右心房短徑、長徑及面積大于不合并PH患者。Ikoma等[42]發(fā)現(xiàn)右心房增大的HFpEF患者房顫發(fā)生率高、右心室收縮功能差，患者出現(xiàn)不良結(jié)局的風(fēng)險(xiǎn)增加。Jain等[39]應(yīng)用CMR追蹤技術(shù)對HFpEF、HFrEF與無心力衰竭患者進(jìn)行前瞻性研究，發(fā)現(xiàn)HFpEF患者右心房儲備功能受損而泵功能保留。目前仍缺乏超聲STI對HFpEF患者右心房功能的相關(guān)研究，CMR追蹤技術(shù)在HFpEF患者右心房應(yīng)變中的結(jié)果還需進(jìn)行STI研究加以驗(yàn)證。

3 小結(jié)與展望

目前應(yīng)用STI對HFpEF患者的研究日益受到臨床關(guān)注。由于STI可以早期發(fā)現(xiàn)HFpEF患者心功能異常，且其應(yīng)變參數(shù)是HFpEF患者預(yù)后不良的獨(dú)立預(yù)測因子，因此STI對于HFpEF患者的臨床危險(xiǎn)分層、病情評估、治療決策和預(yù)后判斷均具有重要意義。盡管有研究推薦將應(yīng)變值作為常規(guī)超聲檢查的一部分，但由于沒有明確的閾值及臨床操作比較費(fèi)時(shí)，目前臨床上并未將應(yīng)變值作為常規(guī)超聲檢查參數(shù)，如何更好地運(yùn)用STI并將其指導(dǎo)臨床是未來研究的方向。