超聲斑點追蹤成像技術(shù)評價冠心病患者左室功能的研究進(jìn)展

王業(yè)兵 李春梅

【摘要】 冠心病的患病率及死亡率逐漸上升，嚴(yán)重威脅人類健康。常規(guī)超聲心動圖作為一線影像技術(shù)在冠心病的評價中發(fā)揮了重要作用，但在冠心病的早期診斷及功能檢測方面價值有限。超聲斑點追蹤成像技術(shù)能準(zhǔn)確、定量和敏感地評估心肌缺血所致的左室收縮功能受損，在冠心病的早期診斷、病情程度判斷及預(yù)后評估等方面有重要價值。本文對超聲斑點追蹤成像技術(shù)在冠心病中的研究進(jìn)展做一綜述。

【關(guān)鍵詞】 冠心病 斑點追蹤成像 左室收縮功能

[Abstract] The prevalence and mortality of coronary heart disease are rising gradually， which seriously threatens human health. Conventional echocardiography， as a first-line imaging technique， plays an important role in the evaluation of coronary heart disease， but its value in early diagnosis and functional detection of coronary heart disease is limited. Ultrasonic speckle tracking imaging technology can accurately， quantitatively and sensitively evaluate the left ventricular systolic function damage caused by myocardial ischemia， which is of great value in early diagnosis， severity judgment and prognosis evaluation of coronary heart disease. In this paper， the research progress of ultrasonic speckle tracking imaging technology in coronary heart disease is reviewed.

[Key words] Coronary heart disease Speckle tracking imaging Left ventricular systolic function

First-author's address： Suining Central Hospital， Sichuan Province， Suining 629000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2023.13.042

冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。╟oronary heart disease，CHD）是最常見的心血管疾病之一，由于生活水平的提高，生活方式的改變，以及人口老齡化等，CHD的患病率及死亡率呈逐年上升趨勢[1]。CHD患者左室功能障礙的早期發(fā)現(xiàn)和干預(yù)具有重要的臨床預(yù)后價值。冠狀動脈造影（coronary angiography，CAG）仍是目前診斷CHD的金標(biāo)準(zhǔn)，通過有創(chuàng)的檢查方式主要對冠狀動脈解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價，但因費用較貴，具有放射性及腎毒性風(fēng)險，其廣泛臨床應(yīng)用受到一定的限制。超聲心動圖作為CHD評估的一線影像技術(shù)在該綜合征的心臟結(jié)構(gòu)、功能和血流動力學(xué)評價中發(fā)揮著重要作用，主要通過檢測心腔的大小、心室壁厚度、室壁整體及節(jié)段性室壁運動異常（regional wall motion abnormality，RWMA）、左室收縮及舒張功能等參數(shù)來進(jìn)行相關(guān)的評估，然而這些參數(shù)不能反映缺血心肌運動異常的早期變化，視覺判斷RWMA有時困難且不準(zhǔn)確。超聲斑點追蹤成像（speckle tracking imaging，STI）技術(shù)的應(yīng)用使超聲心動圖能更準(zhǔn)確、定量和敏感地評估心肌功能[2]，有助于CHD的早期診斷、缺血程度判斷及預(yù)后評估，本文對STI在CHD中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 STI的原理

超聲波通過心肌組織時產(chǎn)生散射及反射形成“聲學(xué)斑點”，這種聲學(xué)斑點在心肌中的排布具有特征性模式，從前一幀到下一幀相對穩(wěn)定，可作為心肌組織的標(biāo)記被逐幀地穩(wěn)定追蹤，從而獲得心肌的運動及形變等信息，即稱為斑點追蹤。二維斑點追蹤成像（2D-STI）技術(shù)是在二維平面應(yīng)用時間與空間圖像處理算法追蹤心肌的運動軌跡，獲得運動相關(guān)的多種力學(xué)參數(shù)信息，可定量評價心肌運動和變形功能。

三維斑點追蹤成像（3D-STI）技術(shù)是斑點追蹤與三維超聲心動圖相結(jié)合發(fā)展起來的新技術(shù)。3D-STI技術(shù)不受心肌運動方向的限制，彌補(bǔ)了2D-STI僅能追蹤心肌在平面上的運動、不能追蹤心肌斑點在三維空間上的運動軌跡的不足，它能夠獲得更多的應(yīng)變參數(shù)，更準(zhǔn)確地評價心臟復(fù)雜的三維運動。

2 心肌的運動及STI的相關(guān)參數(shù)

左室心肌分為三層，包括心內(nèi)膜下心肌、中層心肌及心外膜下心肌。心內(nèi)膜下心肌層為縱向走形，中層心肌呈環(huán)向走行，心外膜下心肌層為斜行走形[3]，因此心室肌的運動包括縱向、徑向和圓周運動，縱向運動是長軸方向的運動，徑向運動和圓周運動是短軸方向的運動；此外，由于心肌纖維獨特的螺旋狀排列，從心尖往心底方向觀察，左室收縮期心尖逆時針旋轉(zhuǎn)，心底順時針旋轉(zhuǎn)，呈“擰毛巾”樣扭轉(zhuǎn)運動，舒張期心尖順時針旋轉(zhuǎn)，心底逆時針旋轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)解旋運動。心臟的旋轉(zhuǎn)與解旋對左室射血與充盈起著十分重要的作用。

2D-STI提供的參數(shù)主要包括：心室壁整體及節(jié)段的峰值縱向應(yīng)變（longitudinal strain，LS）及應(yīng)變率、峰值徑向應(yīng)變（radial strain，RS）及應(yīng)變率、峰值圓周應(yīng)變（circumferential strain，CS）及應(yīng)變率，以及上述參數(shù)相應(yīng)的達(dá)峰的時間、左心室整體扭轉(zhuǎn)角度峰值（peak twist，Ptw）、旋轉(zhuǎn)角度（rotational angle，RA）、心肌運動的速度及位移等參數(shù)，此外，2D-STI的分層應(yīng)變技術(shù)可提供心室肌的內(nèi)、中、外三層心肌上述應(yīng)變參數(shù)。通過分析心肌應(yīng)變可以量化地評估心肌局部和整體的多維收縮功能[4]。3D-STI則在2D-STI 的參數(shù)基礎(chǔ)上提供了新的應(yīng)變參數(shù)，即面積應(yīng)變（area strain，AS），整合了LS與RS，能更敏感地反映病變心肌局部和整體功能的早期損害[5]。AS結(jié)合其他應(yīng)變指標(biāo)如LS、CS能更加全面、準(zhǔn)確地評估左室心肌亞臨床功能異常[6]。

3 STI在CHD中的應(yīng)用

3.1 評價亞臨床心肌缺血功能 研究表明，左室整體縱向應(yīng)變（global longitudinal strain，GLS）在評估早期心肌缺血、亞臨床心肌功能損害方面是一較為敏感的指標(biāo)，這與心肌血管分布及受力的特點有關(guān)[7]。心內(nèi)膜下心肌的血管一般為直徑小且分支少的終末血管，心臟收縮時心肌會承受較大的壓力，故心內(nèi)膜下心肌對缺血最敏感，更易早期出現(xiàn)缺血缺氧及其導(dǎo)致的心肌運動功能異常，隨著心肌缺血加重中層及外層心肌才逐漸受累。由于心內(nèi)膜下心肌為縱行纖維，主要負(fù)責(zé)心肌的縱向運動，故GLS減低可在CHD早期出現(xiàn)，可反映CHD患者亞臨床缺血性心肌功能異常，并能預(yù)測心血管不良事件的發(fā)生[8]?；诖罅康难芯拷Y(jié)果，2018年美國超聲心動圖學(xué)會（American Society of Echocardiography，ASE）指南推薦，當(dāng)可行時，GLS應(yīng)作為超聲心動圖標(biāo)準(zhǔn)檢查的一部分，2015年ASE及歐洲心血管影像學(xué)會聯(lián)合發(fā)布的指南推薦GLS正常參考值≤-20%±2%[9]。

張小杉等[10]研究了50例常規(guī)超聲心動圖檢查未見明顯心室壁運動異常的疑似CHD患者，按CAG結(jié)果分為正常對照組20例及CHD組30例（至少有一支冠狀動脈主干狹窄≥50%），用3D-STI技術(shù)測量相關(guān)應(yīng)變參數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)左室GLS和AS絕對值較對照組明顯減低（P<0.05），其中以GLS的敏感度最高，顯示3D-STI技術(shù)能較好地評估CHD患者早期心肌缺血所致的功能異常。

張白雪等[11]應(yīng)用3D-STI技術(shù)分析無癥狀心肌缺血患者左室旋轉(zhuǎn)及扭轉(zhuǎn)特征，探討3D-STI 對無癥狀心肌缺血的診斷價值，發(fā)現(xiàn)3D-STI技術(shù)測得的左室整體Ptw相對左室射血分?jǐn)?shù)和室壁運動積分指數(shù)是評價該類患者心肌缺血嚴(yán)重程度的最佳指標(biāo)，有更高敏感度和特異度，可為無癥狀心肌缺血的診斷及病情評估提供重要的參考價值。

3.2 預(yù)測CHD及嚴(yán)重程度 RWMA是超聲心動圖診斷CHD的主要依據(jù)，部分冠狀動脈明顯狹窄的患者常規(guī)超聲心動圖并沒有出現(xiàn)RWMA，反映左室收縮功能的射血分?jǐn)?shù)值正常，這與病變冠狀動脈血流可以維持靜息狀態(tài)下心肌的耗氧量有關(guān)，但負(fù)荷超聲心動圖則能誘發(fā)出心肌缺血表現(xiàn)。當(dāng)缺血心肌節(jié)段運動功能受損時，臨近正常心肌可出現(xiàn)一定程度的代償性收縮增強(qiáng)及牽拉作用，此時常規(guī)的超聲心動圖目測法難以判斷心肌是主動收縮還是被動牽拉，但運用STI技術(shù)可通過心肌應(yīng)變異常來敏感地發(fā)現(xiàn)缺血心肌，協(xié)助CHD診斷并預(yù)測冠狀動脈狹窄程度。因此，最新歐洲心臟病學(xué)會發(fā)布的《非ST段抬高心肌梗死及慢性冠脈綜合征診斷及管理指南》指出對臨床懷疑缺血性心臟病而無目測的RWMA患者，建議進(jìn)行超聲心動圖檢查時應(yīng)用STI技術(shù)以協(xié)助CHD診斷[12]。

Schroeder等[13]對胸痛但無心電圖及心肌損傷酶異常、懷疑急性冠脈綜合征的268例患者進(jìn)行超聲心動圖及CAG檢查的前瞻性研究，結(jié)果顯示左室GLS>-18.8%及左室GCS>-21.7%預(yù)測冠狀動脈明顯狹窄（≥70%）的敏感度和特異度分別為86%和73%、87%和76%，顯示STI能對該類患者進(jìn)行危險分層，并幫助急診室醫(yī)師快速鑒別急性胸痛是否為嚴(yán)重冠狀動脈阻塞性病變導(dǎo)致。

Sun等[14]共研究了110例疑似CHD患者，所有患者經(jīng)CAG分為正常組及CHD組，使用3D-STI技術(shù)測量了兩組患者左室的峰值LS、RS、CS和AS，以及這些應(yīng)變的達(dá)峰時間，采用受試者工作特征（receiver operator characteristic，ROC）曲線分析這些指標(biāo)對診斷CHD的敏感度。結(jié)果顯示，LS、CS、AS綜合分析對預(yù)測CHD的敏感度約62%，特異度約76%。張子慧等[15]利用2D-STI技術(shù)研究了疑似CHD患者138例，依據(jù)CAG結(jié)果分為對照組及A、B、C三個病變組，分別為冠狀動脈狹窄率<50%、≥50%且不足75%及≥75%，對比分析三組相關(guān)應(yīng)變參數(shù)，以CAG結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，繪制各參數(shù)預(yù)測冠狀動脈狹窄率≥75%的ROC曲線。結(jié)果顯示缺血心肌節(jié)段的LS預(yù)測冠狀動脈狹窄率≥75%的曲線下面積最大（0.853），以-17.5%為截斷值，其診斷敏感度與特異度分別為83.3%、71.4%。這些研究顯示了STI有幫助CHD早期診斷的價值。

Xie等[16]對比研究了36例冠狀動脈低風(fēng)險患者對照組及45例室壁運動正常但CAG證實冠狀動脈主干或主要分支有多處狹窄的患者，其中29例患者為3處冠狀動脈狹窄，16例為2處冠狀動脈狹窄，其狹窄率均>70%，結(jié)果顯示左室整體及16節(jié)段LS、RS和CS 均較對照組明顯降低（P<0.05），說明STI能檢測CHD患者不同程度的心肌收縮功能受損，多個維度應(yīng)變參數(shù)異常預(yù)測冠狀動脈狹窄嚴(yán)重或存在多支阻塞性病變。Moustafa等[17]、Radwan等[18]的相關(guān)研究也證實了STI預(yù)測慢性冠脈綜合征患者病變嚴(yán)重程度具有良好的敏感度和特異度，GLS>-17.5%預(yù)測冠狀動脈狹窄>70% ROC曲線下面積為0.88，此外，節(jié)段室壁LS可預(yù)測狹窄冠狀動脈部位，且與SYNTAX評分中-高分者呈明顯負(fù)相關(guān)。

一項納入1 385例采用2D-STI技術(shù)用左室GLS預(yù)測冠狀動脈疾病的薈萃分析結(jié)果顯示：左室GLS平均值<-19.7%[95%CI（-18.8%，-20.7%）]預(yù)示無冠狀動脈疾病；GLS平均值>-16.5%[95%CI（-15.8%，-17.3%）]預(yù)測有冠狀動脈疾病，檢測冠狀動脈中度-重度狹窄總的敏感度和特異度分別為74.4%、72.1%，陽性似然比為2.9，陰性似然比為0.35，ROC曲線下面積為0.81，比值比（OR）為8.5[19]。因此，左室GLS可作為預(yù)測冠狀動脈疾病的無創(chuàng)新指標(biāo)。

STI技術(shù)評價左室心肌扭轉(zhuǎn)功能的變化對預(yù)測CHD患者冠狀動脈狹窄程度也有輔助的價值。張志凌等[20]應(yīng)用3D-STI技術(shù)研究心臟扭轉(zhuǎn)運動變化與冠狀動脈狹窄程度的關(guān)系，結(jié)果顯示當(dāng)以左心室整Ptw 11°作為預(yù)測冠狀動脈重度狹窄（狹窄率≥70%）的截斷值時，其敏感度與特異度分別約為60.6%、51.7%。

3.3 評估CHD預(yù)后 心肌缺血或梗死范圍是CHD特別是心肌梗死患者預(yù)后獨立重要的預(yù)測因子，STI通過檢測心肌缺血范圍及心肌功能在CHD的預(yù)后評估方面發(fā)揮了重要作用，特別在左室射血分?jǐn)?shù)正常時具有特殊的臨床價值。

Ersb?ll等[21]對849例48 h內(nèi)發(fā)病、CAG等檢查證實心肌梗死及左室射血分?jǐn)?shù)>40%的CHD患者進(jìn)行超聲心動圖STI檢查，并平均隨訪30個月內(nèi)的不良心血管事件發(fā)生情況，包括所有原因死亡和心衰的主要終點，心源性死亡、因心衰住院及新發(fā)心肌梗死的次要終點。結(jié)果顯示左室GLS>-14%時發(fā)生心血管事件復(fù)合終點（HR=3.21）、心血管死亡（HR=12.7）和心衰住院（HR=5.31）風(fēng)險明顯增加（P<0.001），表明左室GLS能預(yù)測該類患者的高風(fēng)險人群，且較傳統(tǒng)的超聲指標(biāo)預(yù)測價值更高。

3.4 評價CHD患者的左室舒張功能 STI的研究主要集中在對左室收縮功能的評估，較少研究左室舒張功能的異常。研究表明，CHD可出現(xiàn)心肌重構(gòu)，增加心肌的僵硬度與降低順應(yīng)性，導(dǎo)致左室舒張功能異常，這種異常通常發(fā)生于收縮功能障礙之前[22]。CHD患者左室舒張功能障礙的發(fā)生率較高，可導(dǎo)致患者長期生存率及預(yù)后較差[23]，故評價CHD患者的舒張功能至關(guān)重要。

Ma等[24]用3D-STI前瞻性研究了84例左室射血分?jǐn)?shù)正常CHD患者與30例健康者對照者，獲得左室GLS、CS、RS和AS，并在24 h內(nèi)用左心導(dǎo)管法測量左室舒張末壓。結(jié)果顯示：CHD組的各項應(yīng)變值較對照組均降低，左室舒張末壓與左室GLS、CS、和AS呈正相關(guān)，與左室整體RS呈負(fù)相關(guān)；預(yù)測CHD患者左室舒張末壓升高（>15 mmHg）GLS、CS、RS、AS 及E/e（二尖瓣口舒張早期血流速度/二尖瓣環(huán)舒張早期運動速度）的ROC曲線下面積分別為0.78、0.77、0.75、0.74和0.84。表明雖然STI不優(yōu)于常規(guī)左室舒張功能評價參數(shù)E/e，但3D-STI技術(shù)能為CHD患者左室舒張功能評價提供一種新的有價值的實用方法。但目前這方面的研究較少，尚需要更多研究證實其臨床價值。

3.5 評價PCI術(shù)后左室心功能變化 經(jīng)皮冠狀動脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）是運用冠脈內(nèi)支架置入、球囊血管成形、血栓抽吸等心導(dǎo)管技術(shù)疏通狹窄或閉塞的冠狀動脈管腔，從而快速、有效地改善心肌血流灌注的治療方法?，F(xiàn)已有研究用于評價冠心病患者PCI術(shù)后左室功能的改變。

左武旭等[25]選擇CAG明確為冠狀動脈慢性完全性閉塞（chronic total occlusion，CTO）并成功施行PCI手術(shù)的患者30例，與29例健康志愿者作為對照，應(yīng)用2D-STI技術(shù)評價CTO患者經(jīng)PCI術(shù)前1 d及術(shù)后1 d左室的LS，發(fā)現(xiàn)CTO患者的左室縱向收縮功能低于正常人，但在接受PCI手術(shù)之后縱向收縮功能在短期內(nèi)可以得到顯著改善，說明患者能夠從PCI手術(shù)后即刻獲益。Altiok等[26]用2D-STI技術(shù)研究了93例急性心肌梗死并行PCI治療的患者，測量相關(guān)應(yīng)變指標(biāo)，并隨訪6個月后與增強(qiáng)核磁共振做對比研究，發(fā)現(xiàn)2D-STI技術(shù)可以預(yù)測急性心肌梗死后左室整體及節(jié)段功能的變化及左室重構(gòu)，其準(zhǔn)確性可與增強(qiáng)核磁共振相媲美。

龍曼等[27]運用3D-STI技術(shù)比較了45例CHD患者和45例對照組的左室整體及16個心肌節(jié)段的LS、CS和RS，并于PCI術(shù)后1周、1個月復(fù)查上述指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)PCI術(shù)后1周、1個月上述應(yīng)變值較術(shù)前顯著改善（P<0.05），且呈遞增趨勢。說明該技術(shù)能直觀地定量評價CHD患者PCI術(shù)的短期療效。

3.6 心肌分層應(yīng)變的臨床價值 左室壁三層走行不一的肌纖維對心肌的運動發(fā)揮不同的作用。以往將左室壁各層的應(yīng)變平均后作為一個整體加以分析，這顯然不能準(zhǔn)確地反映缺血性心臟疾病及部分心肌病在不同階段心室壁各層受損程度[28]。STI心肌分層應(yīng)變的出現(xiàn)，使超聲精確地評價各層心肌的運動功能變化成為可能，為臨床評價左室壁運動提供了新的參考依據(jù)[29]。由于CHD心肌缺血或梗死最早出現(xiàn)在心內(nèi)膜層，再逐漸向中層和心外膜發(fā)展，因此STI心肌分層應(yīng)變可識別心肌病變程度是心內(nèi)膜下還是透壁心肌缺血或梗死，并有可能鑒別心肌缺血和急性心肌炎。

STI的CS及RS參數(shù)能可靠地顯示左室心肌分層應(yīng)變，Hamada等[30]的相關(guān)研究表明，心肌分層應(yīng)變，尤其是心內(nèi)膜下心肌CS是慢性心肌缺血的患者發(fā)生心血管事件的一個強(qiáng)有力預(yù)測指標(biāo)。與心臟核磁對比研究顯示心肌分層CS能較好地檢測心肌疤痕和透壁心肌梗死。

左室心內(nèi)膜LS可預(yù)測復(fù)雜CHD及非ST段抬高型急性冠脈綜合征（NSTE-ACS）患者冠狀動脈病變的嚴(yán)重程度[31]。Liu等[32]用STI對左前降支狹窄所致的NSTE-ACS患者進(jìn)行研究，顯示左室心內(nèi)膜GLS及左前降支供血節(jié)段LS較心肌中層LS及心外膜LS能更好預(yù)測左前降支明顯狹窄，RO曲線下面積分別為0.91、0.87。

STI心肌分層應(yīng)變的GLS對穩(wěn)定性CHD研究結(jié)論有不一致的報道。Y?lmaztepe等[33]研究了79例穩(wěn)定型心絞痛患者，常規(guī)超聲心動圖無RWMA，但左室各層心肌的GLS均減低，提示心肌分層應(yīng)變可預(yù)測冠狀動脈疾病。另一作者對285例穩(wěn)定型心絞痛患者研究發(fā)現(xiàn)，左室外層及中層心肌GLS較內(nèi)層心肌GLS預(yù)測冠狀動脈狹窄>70%具有更高的診斷價值[34]。因此尚需要更多大樣本前瞻性研究證實STI心肌分層應(yīng)變在穩(wěn)定性CHD中的臨床價值。此外，分層應(yīng)變技術(shù)是由儀器軟件將心肌劃分為三層，其是否符合心肌的實際解剖分層有待進(jìn)一步研究。

4 小結(jié)

2D-STI不能反映心肌立體的運動變化，可能導(dǎo)致跨平面的失追蹤，3D-STI擁有更加敏感的AS，能更好地反映心肌的立體運動軌跡，彌補(bǔ)了二維斑點追蹤這方面的不足。但二者均存在對圖像質(zhì)量要求高、對圖像幀頻要求高、受心率及呼吸影響的缺點。對于肥胖、肺氣腫、肋間隙窄等患者不易獲得較滿意的圖像及準(zhǔn)確的分析結(jié)果。同時3D-STI的時間和空間分辨率低于2D-STI?？傊?，STI技術(shù)可以定量、更加準(zhǔn)確、更加早期地評價心肌的運動功能損害，具有簡便、經(jīng)濟(jì)、無創(chuàng)、無放射性等優(yōu)點，且已有研究其可以評價心房及右室的心肌功能。相信隨著超聲技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及與其他技術(shù)的相結(jié)合，STI技術(shù)一定會更加完善，在為臨床評價心臟功能方面提供更加豐富、更準(zhǔn)確的信息。

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（收稿日期：2022-11-14） （本文編輯：陳韻）