心臟同步化運動的超聲評價研究現狀

谷 青，董 暉綜述，盧 川審校

心臟的同步化運動是指心房與心室之間、心室與心室之間及心室內的正常起搏、興奮、傳導和電-機械耦聯使心臟完成有節律的收縮和舒張運動。當心臟存在病變時會出現電活動和/或機械活動不同步。許多疾病可以引起心臟活動不同步，如房室傳導阻滯、房顫、束支傳導阻滯、心肌病、冠心病等。電活動不同步可以通過心電圖檢測，機械活動不同步檢查的方法比較多，主要有超聲心動圖、核素心血池掃描、磁共振成像等，其中以超聲心動圖為評價心臟同步運動的較好的方法。

1 心臟同步運動異常的類型

心臟同步運動異常按照發生部位分為房室間同步運動異常、心室間同步運動異常和心室內同步運動異常。按照發生時間分為收縮同步運動異常和舒張同步運動異常。

1.1 房室間同步運動異常 是指電-機械延遲發生在心房和心室之間，由竇房結、房室結功能失調所致，使房室結傳導延遲，導致房室收縮不同步，出現P-R間期延長、左室充盈時間縮短及二尖瓣返流。超聲心動圖表現為二尖瓣血流頻譜E峰和A峰融合。

1．2 心室間同步運動異常 指心室間電活動不同步，左室沖動傳導延遲，右室收縮提前，而左室射血受收縮延遲的直接影響，冠脈充盈時間因左室舒張期縮短而減少，導致心肌灌注不足，心肌運動障礙，主要影響室間隔運動。

1．3 心室內同步運動異常 心力衰竭使室內傳導延遲，導致室內運動同步異常，不同時間不同部位的心肌運動所消耗的能量，降低心肌收縮力，減少了心輸出量。

2 超聲評價心臟同步化運動的方法

超聲評價心臟同步化運動包括傳統的二維、M型及脈沖多普勒和近幾年出現的新技術，如三維全容積、組織定量速度成像、組織追蹤成像、應變及應變率、組織同步化成像等。

2.1 二維超聲 二維超聲檢測室壁運動只是靠目測，憑主觀經驗來判斷，重復性及敏感性差，可靠程度較低。

2.2 M型超聲 應用M型超聲觀察的是環形心肌短軸方向的運動,傳統的M型超聲通過胸骨旁長軸或短軸切面健索水平的取樣線，垂直測量室間隔和后壁的運動時間差，即達最大收縮時間的差異（septal to posterior wallotiondelay，SPWMD），SPWMD≥130 ms即為運動不協調，定義為室內運動不同步。Pitzalis等[1]認為SPWMD≥130 ms能有效的判斷心臟同步化治療（CRT）的中長期療效，并能判別CRT后患者病情的改善狀況，預測心臟同步化治療后左室收縮末期容積降低的準確率為85%。然而有學者認為SPWMD≥130 ms不能充分預測左室重構逆轉[2]。傳統的M型超聲只能顯示左室長軸或短軸切面室間隔和左室后壁節段之間的運動情況，對于左室側壁、前壁、下壁的運動無法觀察，同時受二維圖像質量的影響，當其他室壁運動障礙時無法準確評估，如間隔及后壁的收縮峰值對由于缺血或心梗引起的節段性運動異常不能分辨，以及右心室壓力/容積負荷過重導致的間隔異常運動。盡管解剖M型超聲能夠將取樣線多角度調節，使取樣線垂直于各個室壁，但因為不是實時圖像，因圖像清晰度不良而未被廣泛使用。

2.3 脈沖多普勒 脈沖多普勒頻譜評價室間不同步可通過測量主、肺動脈射血前期時間（QRS起始分別至主、肺動脈血流頻譜起始的時間），計算兩者之差作為心室間機械延遲（interventricular mechanical delay，IVMD）， 心室間存在不同步時IVMD≥40 ms，但是由于兩個時間間期需要分別測量,所以重復性差。該指標受心臟前后負荷影響,也受肺動脈高壓和右心功能障礙而縮短IVMD的影響。房室不同步的識別可以通過檢測二尖瓣口脈沖頻譜測量二尖瓣血流持續時間來完成,表現為E峰和A峰融合。

2.4 實時三維超聲（real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE） RT-3DE采用全鉅陣陣列換能器、高通量數據處理系統和三維空間定位系統構成。在二維圖像基礎上再沿Z軸做仰角轉向形成“金字塔”樣三維容積數據庫。它能真實全面的定性和定量，準確測量整個心臟的節段性和時相性變化，17節段的局部容積變化曲線可以與整體和局部心室容積的測量同時完成,以曲線離散度比較自QRS波起點到左室各節段最小容積的時間間期,來評估心室內不同步,并且對起搏最佳位置的選擇具有重要意義。Marsan等[3]測量心力衰竭患者心臟同步化治療前后的左室收縮末容積和左室不同步性指數，認為RT-3DE對于評價同步化治療后急性反應的敏感性88%，特異性86%。田婧等[4]對23例系統性紅斑狼瘡活動期患者應用RT-3DE觀察左室和任一節段的容積隨心動周期的變化曲線，顯示患者左室心肌收縮不同步，左室內收縮不同步與左室收縮功能減退存在一定內在關系。Arai等[5]研究表明RT-3DE測量的左室壁節段性室壁運動異常患者的左室容積和LVEF，與SPECT有良好的相關性。李金國等[6]認為實時三維平面同步化顯像技術在進行同步性及心功能評價時，超聲各切面圖像取自同一個心動周期，增加了各指標的準確性，消除了心律不齊的影響。實時三維超聲是一項有發展前景的技術,但三維全容積曲線分析起來較繁瑣，對于心內膜的清晰度依賴性較大,有待進一步完善。

2.5 應變和應變率成像（tissue strain rate imaging，SRI） 心肌長度在心臟外力作用下發生改變，其變化率就是心肌應變。單位時間內形變發生的速度即為應變率（strain rate，SR），也就是單位長度的速度差別變化。應變分析心肌在收縮期縮短或拉長的程度及發生改變占用的時間，并計算縮短或拉長后占原來長度的百分比。上述改變隨時間的變化率稱為應變率，也叫作速度梯度[7]。應變、應變率一般是脫機分析彩色編碼的組織多普勒圖像。心臟擺動和牽拉不影響SR對于心肌局部功能快速準確的檢測。應變率對各節段心肌的縮短和拉長用百分數來表示，良好的反映了心肌收縮變形程度。心肌的同步運動情況也可以通過測量心肌收縮起點和峰值的時間來觀察。主動收縮和被動收縮的鑒別是應變的優勢所在。尤其是在缺血性心肌病患者的室壁運動評價方面尤為重要。收縮后收縮既是不同步的一個表現,也是缺血和/或生存能力極差節段的標志[8]。Yu等[9]為比較組織多普勒成像和應變率對逆轉左心室重構的檢測，用這兩種方法測量心肌同步化治療后心肌不同節段達收縮期峰值速度時間，計算最大差值和絕對差值。應變率理論上的優勢是不受牽拉運動影響，同時對時間測量敏感，但是大量的觀察變量覆蓋了它的優勢，他們認為評價逆轉左心室重構還是組織多普勒成像更據說服力。應變/應變率成像需要高幀頻，易受噪音的干擾，而且檢查者間和檢查者自身的差異較大，可重復性低。

2.6 組織同步顯像（tissue synchronization imaging，TSI） TSI是由組織速度顯像發展而來的一種新技術，彩色編碼不同達到峰值速度時間的各個心肌節段，通過對不同步運動節段的快速、實時、直觀顯示，準確分析心肌室壁運動的同步性。正常長軸速度達峰時間用綠色表示（20～150 ms），輕度延遲用黃色表示（150～300 ms），紅色表示中重度延遲（300～500 ms）。將橢圓型取樣容積放置在TSI彩色編碼最有代表意義的心肌節段，從而獲得時間-速度曲線，進行分析。相對室壁速度達峰時間的差異被定義為左心室不同步性：間壁和側壁（四腔切面），前壁和下壁（兩腔切面），以及前間壁和后壁 （長軸切面）。左室運動顯示整體同步時表現為均一的綠色，即為室壁同步運動無異常；當室壁被編碼為黃色或紅色即認為相應的室壁節段同步運動異常。Sigurdsson等[10]分析收縮功能受損患者圖像，認為室壁運動的許多信息通過心肌同步顯像檢測QRS間期室壁運動有否同步異常而顯示出來。Gorcsan等[11]觀察了29例HF患者在BVP裝置前及術后48 h的每搏量情況，總結出心尖左心室長軸前間隔和后壁節段的達峰值時間差值>65 ms對于預示CRT術后短期療效的敏感性為87% ，特異性100%。而Bax等[12，13]認為間隔基底段和側壁基底段的時間延遲≥60 ms預測CRT治療的敏感性76%，特異性88%。Yu等[14]的研究表明Tsmax－min>100 ms存在明顯的收縮不同步。Notabartolo等[15]將Tsmaxmin>100 ms定為預測逆轉左室重構的指標，敏感性為97%，特異性為55%。

2.7 組織追蹤成像 （tissue tracking imaging，TTI） 是以定量掃描原始數據存儲和超高幀頻為基礎，將每個心肌節段在整個收縮期內的速度變化進行積分計算，得到運動位移值。它顯示了某個節段心肌朝向和遠離探頭的位移運動，用時間-位移曲線完成各個心肌節段在主動脈瓣關閉時收縮末位移的測量，用7種不同顏色色帶顯示不同的運動位移，顏色轉換間距為2 mm，清晰的呈現和測量任何一心肌節段在不同心動周期的縱向運動的距離。通過檢測主動脈瓣關閉后收縮峰值延遲的節段數和測量每個節段最大位移的時間延遲來完成對不同步性的分析。張生光等[16]研究認為組織追蹤成像位移測定的心肌運動異常節段與冠脈造影證實或心肌梗塞的病變部位非常一致，TTI測定收縮期最大位移能較準確地定量檢測CAD患者室壁運動異常的心肌節段。吳媛媛等[17]采用Trip lane-TTI對正常人和心肌梗塞患者的左室壁運動的收縮功能及同步性進行檢測，測量左室12個節段心肌收縮最大位移D，提示存在左室壁運動的不同步；且部分MI患者可出現同一室壁內不同節段之間位移梯度變化消失，Td相差明顯，提示出現同一室壁內運動的不同步。同時發現，LVEF與同步性指數間具有良好負相關性，即不同步程度越明顯，左室整體收縮功能越差，提示不同步運動可導致左室收縮功能損害。心肌的正常收縮和相鄰心肌的收縮牽拉導致的被動收縮應用TTI是無法鑒別的，雖然不同操作者間的誤差很小。

2.8 定量組織速度成像（quantitative tissue velocityimaging，QTV I） 把速度信息和組織灰階信息融為一體，在定量掃描、存儲原始數據和超高幀頻技術的基礎上，獲得各節段心肌運動速度曲線，即QTV I曲線，可同時自動定量分析2～8個心肌節段取樣點的QTV I曲線上從QRS波起始至收縮期峰值速度和舒張早期峰值速度的時限Ts和Te，左室內和室間的同步運動情況可以通過分析Ts和Te作出準確的判斷。CRT術后的效果可以觀察達峰時間差異（研究不同數目的節段）的變化，而且靈敏度（76%～97%）和特異度（55%～92%）均較高。目前心肌速度的測量在許多品牌的超聲診斷儀都可以完成，儲存圖像后脫機分析，在同一個心動周期中多點取樣，對比同一室壁不同節段和不同室壁不同節段心肌的運動狀態，判定有無同步運動異常，并確定發生不同步的心肌節段。Bader等[18]將前壁、下壁、后間隔及側壁的4個基底段中任意2個節段間的QRS起始至收縮波起始的時間差>40 ms定義為室內電機械失同步，并發現左心室收縮不同步存在于56%的QRS間期<120 ms的心力衰竭患者中，表明心力衰竭的預后可以通過檢測室內和室間是否存在同步運動異常來預測。國外學者將左室壁12個節段Ts的標準差（Ts-SD）作為心室的不同步指數來反映室壁不同步的程度[19]。左室壁收縮的離散度即收縮最晚和最早室壁之間的時間差，也可以作為定量室壁收縮不同步程度的一種方法，離散度>40～50 ms提示可能存在室內收縮不同步。朱天剛等[20]認為可以將快速射血起始時間、收縮達峰時間、R波至Sm終止時間、R波至Em起始時間和R波至Am終止時間作為評價室內心肌運動時間同步的客觀指標，而將R波至Sm終止時間、R波至Em起始時間和R波至Am終止時間作為評價右室與左室之間心肌運動時間同步的有效參數。滑少華等[21，22]對心力衰竭患者進行觀察，研究表明心衰患者左室內與左右室間均存在非同步化運動，且室內非同步化運動對二尖瓣環運動速度有一定影響，室內與室間不同步運動導致心功能下降。

2.9 速度向量成像（velocity vector imaging，VV I） 是新近發展起來的超聲新技術。它基于二維灰階圖像基礎上，應用像素的空間相干、追蹤和實時心肌運動跟蹤法則，在一個心動周期內定量顯示多個取樣部位心肌的運動速度和方向變化曲線，進而對其運動和變形進行重建分析，以三維形成顯示結果。VVI的優勢在于可以同時提供心臟整體和局部的瞬時運動影像，不受角度控制，使其可以從多角度研究心臟運動方式，尤其在心肌扭轉運動研究方面為心功能衰竭再同步化治療提供可靠依據。VVI技術不受研究對象心臟擺動的影響，提高了檢測重復性。它的信息源于高幀頻的二維動態灰階圖，具有較高的時間分辨率。張靜等[23]研究表明VVI能真實反映心肌在縱向、環向和徑向上的運動特征，直觀地描述心動周期內節段心肌的速度向量，可為臨床準確評價心室收縮同步性、選擇合適CRT及評價CRT治療效果提供一種無創、簡捷的影像學方法。Cannesson等[24]認為：心肌周向運動的不同步性預測CRT治療的療效同時具有較高敏感性及特異性。Vannan等[25]的研究結果表明CRT治療后，心衰患者的左室縱向和徑向心肌運動同步性得到改善，而環向運動的不同步性無改變。

綜上所述，超聲心動圖在評價心肌同步運動方面雖然應用廣泛，但它本身仍存在許多局限性，如：①幀頻要求>100 Hz，若幀頻過低影響圖像分析，產生誤差；②受二維圖像清晰度影響；③心律不齊時影響檢測準確性；④角度依賴性較大，等。

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