超聲技術對冠心病節段性心肌運動異常的評估

張海麗(綜述)，孫紅光(審校)

(揚州市第一人民醫院超聲科，江蘇揚州225000)

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(簡稱冠心病)是中老年人群中最常見且病死率最高的一類心臟病。目前，冠狀動脈造影是公認的診斷冠心病的金標準，但存在有創、射線危害、價格昂貴且技術要求高等局限性。心電圖及其運動實驗對于冠心病的診斷雖有一定參考價值，但存在較大比例的假陽性和假陰性。超聲心動圖由于無創、重復性好，能準確診斷冠心病患者受損心肌的部位、范圍及嚴重程度，對患者的處理和判斷預后均具有重要意義。

1 心肌缺血與室壁運動

心肌室壁運動與心肌供血密切相關，心肌缺血性病變是形成左心室壁運動障礙的形態學基礎。動物實驗證明［1］，閉塞冠狀動脈數秒內即引起相應冠狀動脈供血區心肌在超聲心動圖顯像上的運動異常，該表現早于心電圖的改變和臨床癥狀的出現。冠狀動脈供血減少和心肌功能降低之間的緊密聯系，使室壁運動異常成為評價心肌缺血和(或)心肌梗死有無的早期且敏感的指標。

超聲心動圖能夠動態實時顯示心肌各節段的運動狀態，所觀察到的室壁運動節段性異常與冠狀動脈三個主要分支的解剖分布具有密切的聯系。根據受累部位推斷病變冠狀動脈，研究者對心肌進行了分段，文獻報道的對心肌分段方法較多，有16段、17段、20段、36段等，目前最新的統一標準是美國心臟病學會推薦的左心室17段分段法，具體方法是將左心室分為基底段、中段和心尖段，基底段和中段各分6個節段，心尖段分為4個節段，再加上沒有心腔的真正心肌，即心尖頂段［2］。

2 傳統二維超聲技術在心肌節段性運動異常評估中的應用

傳統二維超聲是臨床上應用最廣泛的超聲技術，通過二維圖像，檢查者可以利用目測和簡單計算對左心室壁運動進行定性和半定量判斷。

2.1 室壁運動的定性分析(目測定性法) ①運動正常:收縮期心內膜向心腔內運動幅度及室壁增厚率均正常;②運動減弱:室壁較正常運動幅度減弱，收縮期室壁增厚率＜50%;③運動消失:收縮期室壁無運動;④矛盾反常:收縮期室壁向外運動;⑤運動增強:收縮期室壁運動幅度較正常增大。

2.2 室壁運動的半定量分析 通常采用目測室壁運動記分法，即分別觀察室壁各個節段的運動狀態，每一個節段獨立評價，其記分標準為:①運動正常或增強=1分，心內膜運動幅度≥5 mm，室壁收縮期增厚率≥25%。②運動減弱=2分，心內膜運動幅度＜5 mm，室壁收縮期增厚率 ＜25%。③運動消失=3分，心內膜運動和室壁收縮期增厚率消失。④反常運動=4分，收縮期室壁變薄，向外運動。⑤室壁瘤=5分。如果某段顯示不清，則記為0分。室壁運動記分指數等于各節段室壁的記分之和除以參與記分的室壁節段數。正常左心室的室壁運動記分指數等于1，該指數與整體左心室射血分數相關性較好。

傳統的二維超聲操作簡便，普及率高，長期以來對心肌缺血的評價主要是基于二維灰階圖像顯示的室壁運動及室壁增厚率，但是該技術準確性與檢查者的經驗有著直接的關系，易受到檢查者的主觀性影響，缺乏統一的量化標準。

3 超聲新技術在心肌節段性運動異常評估中的應用

隨著數字化技術的飛速發展，近年來超聲新技術不斷涌現，與傳統二維超聲相比，新技術能夠對節段性室壁運動異常進行定量分析，判斷心肌缺血更加敏感、準確。

3.1 多普勒組織成像 多普勒組織成像(Doppler tissue imaging，DTI)又稱多普勒心肌現象，是一種顯示低速運動心肌信息的多普勒新興技術，其基本原理是將心臟及大血管內的高速血流信號濾掉，只保留反映室壁運動的低頻信號，通過測定心肌在心動周期中的運動速度來評價心臟的收縮和舒張功能，為定量分析心肌運動及功能提供了新的方法［3］。

于慧俊等［4］研究表明正常人后壁運動速度高于室間隔。DTI作為一個無創性的心肌檢測技術，已廣泛應用于冠心病的檢測和診斷［5-6］。當冠心病心肌缺血或梗死時，導致節段性灌注異常，出現代謝障礙［7-8］，DTI缺血性心肌圖像表現為色彩暗淡或無色彩，收縮波明顯低平，甚至出現反向運動，頻譜形態紊亂［9］。因此，DTI具有較好的臨床應用價值。

近年來，隨著科學技術的不斷發展，運用DTI原理研發出了許多新的評價局部室壁運動功能的方法，如組織速度成像、組織同步成像、組織追蹤成像等，這些技術和DTI都存在著類似的局限性，其檢測結果常會受到周圍心肌牽拉、呼吸和心臟整體移動等影響，使診斷心肌缺血的敏感性和特異性降低。

3.2 應變和應變率成像 應變和應變率成像是在組織多普勒成像技術的基礎上，應用物理學的概念(應變:在外力作用下物體形狀發生的改變;應變率:單位時間的應變)，通過計算局部心肌組織的速度梯度來反映室壁厚度變化的速率(即單位時間內心肌組織變形的速率)，并將結果進行彩色編碼顯示出來。應變率是組織變形速率的度量，代表力、速度、長度之間的關系［10］。應變率成像是從心肌組織變形的角度來定量室壁運動，其結果不受心臟整體運動、旋轉和室壁運動正常節段對室壁運動異常節段拖帶效應的影響，在評價室壁節段性運動異常方面較DTI更為優越。Kuklski等［11］研究發現，組織速度成像、應變、應變率三者在評價心肌急性缺血方面，應變和應變率具有更高的準確性，特異度分別為80%和82%，靈敏度分別為75%和80%，DTI的靈敏度為68%，特異度為65%。宋軍等［12］研究發現，峰值收縮和收縮后應變率成像參數評價心肌缺血的靈敏度分別為86%和95%，特異度分別為83%和89%。

應變和應變率都是反映心肌變形的指標，應變與每搏量和射血分數呈線性關系，受心率的影響較大，應變率成像較少受心率的影響，能夠更好地反映局部心肌的收縮功能。應變和應變率成像也是從DTI技術中衍生出來的一項技術，其結果也受多普勒成像角度的影響，存在一定的局限性。

3.3 超聲斑點追蹤成像 超聲斑點追蹤成像(speckle tracking imaging，STI)是在應變和應變率成像的基礎上發展而來的一項新技術。心臟的二維超聲圖像由許多個均勻分布于心肌內的聲學斑點組成，這些斑點是自然的聲學標記，與心肌組織同步運動，STI可以連續追蹤每個斑點并計算出運動軌跡，從而定量分析組織的運動速度、應變及應變率［13］。STI可以追蹤心肌長軸運動、短軸運動與軸向(旋轉)運動，繼而可以從心臟的縱向、徑向、圓周和旋轉角度4個方面來評價心肌的變形。王洲等［14］利用STI研究發現，心肌梗死的患者在梗死區域的心肌收縮期應變峰值降低，而遠離梗死區域的心肌應變值正常。Liang等［15］研究發現，STI在識別缺血心肌方面，特異度可達93%，靈敏度達93%。王亞非等［16］研究表明，STI可敏感地反映血流灌注減少引起的局部心肌收縮功能下降，對缺血心肌節段不同參數進行定量顯示有利于早期發現心肌缺血并提示亞臨床型的左心室收縮功能受損。Amundsen等［17］研究證實STI可精確地評價心肌運動。

STI是在二維灰階圖像中追蹤心肌組織的運動軌跡，避免了組織多普勒成像角度的影響，因此可以更真實地反映心肌運動情況及計算心肌應變能力，能更準確、全面地評價心肌各個方向的運動狀態。

3.4 超聲速度向量成像技術 超聲速度向量成像技術(velocity vector imaging，VVI)是新近出現的分析室壁運動的超聲技術，通過聲學采集方式及像素空間相干技術，把速度矢量疊加在二維圖像上，得到室壁運動的速度信息，用帶箭頭的直線表示，箭頭的長度表示速度大小，指向表示速度方向，對組織進行多平面的生物力學量化分析［18］。VVI基于STI原理，克服了DTI的角度依賴性缺點，不受聲束角度、信號噪音的影響，可反映任意方向的室壁運動。VVI采用最佳模式匹配技術，自動校正心臟整體擺動所產生的速度誤差，經過計算后獲得各個點運動的速度及方向、應變和應變率，能更準確地估測局部心肌形變，有效地判斷心室壁運動功能。

周佳等［19］研究發現，在二維超聲心動圖顯示缺血心肌室壁運動正常時，應用VVI技術仍能提供局部缺血心肌收縮功能受損的信息，測得缺血組收縮期應變峰值Smax和應變率峰值SRmax較非缺血節段、正常節段及對照組顯著減低，反映了心肌缺血后局部心功能的受損，這與多數研究報道相符。Pirat等［20］把VVI與心肌內植入超聲微晶體法進行比較，結果顯示VVI和超聲微晶體植入法縱向收縮期應變及應變率相關性良好。國外學者在VVI研究中發現［21-22］，肺動脈高壓及先天性左心室發育不全患者的右心室壁形變能力明顯降低。因此，VVI技術可以早期識別缺血心肌，是一種無創、定量評價冠心病室壁運動功能的新方法。

3.5 實時三維超聲心動圖 實時三維超聲心動圖(real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE)是以同一個二維標準切面為基準，在此基礎上以空間60°的切割關系，獲取與基準切面互成60°和120°的兩個切面，可在同一心動周期的同一時相上同步顯示三個切面，去除了不同心動周期心率變異的影響，實現了真正意義上的三維圖像。

目前有許多學者將RT-3DE應用于冠心病的研究，主要體現在以下兩個方面:①判斷節段性室壁運動異常;②準確地評價心肌整體收縮功能。近年來，RT-3DE用于局部異常室壁運動的左心室容積的分析技術和軟件已獲得廣泛使用，它對冠心病時發生的特殊重構(如左心室腔增大、變形)和局部室壁運動異常，甚至在一個心動周期可能有多種異常改變的評估有較好的精確性［23］。RT-3DE是近年來超聲技術的新突破，尚處于起步階段。RT-3DE與其他技術，如DTI、STI等結合顯示了很好的應用前景。

4 結語

近年來我國冠心病的發病率逐年升高，并出現年輕化的趨勢，因此，對該病的正確早期診斷和及時合理治療日益受到重視。目前，超聲檢查已經成為臨床無創檢測心肌缺血的重要手段，隨著數字化技術的飛速發展，超聲新技術日新月異，定量分析和功能分析將成為未來超聲技術對冠心病診斷的主導方向，各種新技術之間的交叉和相互結合將進一步推進科研和臨床工作的進展。

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