超聲成像技術評價高血壓性心臟病患者心肌運動研究進展

呂慧娜，任衛東，孫璐

(中國醫科大學附屬盛京醫院，沈陽110004)

高血壓性心臟病(簡稱高心病)是指由于持續性高血壓進一步損害心臟，誘發或促進了心臟重構的發生、發展，表現為心肌的肥厚或心腔擴張，伴或不伴有心力衰竭的癥狀和體征。評價患者心肌的運動狀況，有助于判斷病情、療效及預后。現對超聲成像技術評價高血壓性心臟病患者心肌運動的研究進展作一綜述。

1 二維超聲心動圖

左心室射血分數(LVEF)是臨床常用于評價左心室整體收縮功能的指標，但由于其受后負荷和心率的影響，難以反映早期高血壓心肌局部收縮功能的改變［1］。大量研究證實，當LVEF正常時，已存在收縮功能的減低;而高血壓患者，由于后負荷的增加，心肌代償性收縮增強，并且由于二維超聲心動圖具有角度、空間局限性及其靈敏度不高等缺點，故其很難發現高血壓患者早期心肌的功能異常。

2 頻譜多普勒技術

由于在左心室收縮功能減低之前舒張功能已經減低，有許多學者認為測量其舒張功能的意義較大，主要運用二尖瓣口血流頻譜法。E/A是反映左心室舒張功能的重要指標之一，體現的是血流動力學的改變。但該方法受前負荷、年齡等因素的影響較大，Rovner等［2］研究發現，受左心房室的瞬間壓力梯度變化的影響，可使正常組、心肌結構正常以及心肌增厚的高血壓患者出現相似的結果，即假性正常化現象。

3 彩色M型超聲技術

彩色M型血流播散速度(Vp)也可以對左心室舒張功能進行評價，Vp與左心室松弛性相關性較好，由于具有負荷依賴性，如左心室基底段—心尖段的壓力梯度等因素的影響，其不能很好地區分高心病患者左心室心肌未增厚與左心室心肌肥厚［4］。

4 組織多普勒成像技術

大量學者研究顯示組織多普勒技術(TDI)對左心室舒張功能的評價要較頻譜多普勒所測得的E/A、DT 更敏感［2，3］。其中 Ea、E/Ea 與臨床及超聲各參數之間的相關性最好。在心肌一維運動的研究中，TDI已經可以準確評估，然而心臟的運動是三維立體的復雜運動，心臟的長軸方向的縱向應變、短軸方向上的徑向應變、周向應變和心肌的旋轉、扭轉和扭曲同時發生，共同維持心肌正常的收縮和舒張功能，已遠遠超出一維運動，且TDI易受毗鄰組織的牽拉等影響，有角度依賴性，無法準確評價左心室短軸方向的機械運動［4，5］。

5 二維斑點追蹤成像技術(2D-STE)

2D-STE可排除周圍組織對心肌運動的影響，通過追蹤心室肌的運動，評價心室肌收縮與舒張運動的整體形變，比傳統超聲心動圖和TDI能更早的評估心臟收縮與舒張功能改變［6］，且無角度依賴性。扭轉是實現心臟“泵”功能的基礎，其在左心室有效射血中起著一定的作用。許多研究學者發現左心室構型正常的高血壓患者左心室的旋轉與扭轉增強，而心尖旋轉角度與左心室整體扭轉角度呈正相關;而隨左心室心肌的增厚，左心室扭轉角度、峰值，收縮末期、等容舒張末期扭轉角度增強，等容舒張期的解扭率降低［7］，相應出現左心室整體縱向應變(GLS)、整體圓周應變(GCS)、整體徑向應變(GRS)均減低。Maurizio等［5］研究證明，對高血壓患者左心室舒張功能GLS的特異度最高(89.5%)。傳統評價心肌運動情況以MRI為金標準，但由于其幀頻較低、昂貴、費時等，限制了該技術的廣泛應用。研究顯示應用2D-STE與MRI技術測量左心室扭轉及扭轉角度，其結果有強相關性［8］。然而由于斑點的跨平面效應以及圖像分析費時等缺點不易廣泛應用。

6 三維斑點追蹤成像技術(3D-STE)

隨著空間運動的需要，3D-STE逐漸發展起來，通過三維全容積成像，追蹤心肌在三維立體空間任意方向的位移，彌補了2D-STE僅能夠在二維平面內追蹤心肌運動斑點的局限性［9］，即出平面效應，較2D-STE能更準確地評價心室的收縮功能［10，11］。

6.1 3D-STE的基本原理 心肌組織內小于入射超聲波波長的細小結構產生散射、反射、干擾等現象，形成灰階圖像中所謂的回聲斑點。3D-STE是在三維灰階圖像基礎上通過分析軟件自動追蹤圖像上感興趣區域，即心動周期內心腔全容積中的局部心肌組織的回聲斑點信號，逐幀地追蹤這些斑點的位移，就可以得到局部及整體心肌組織的運動情況，包括運動位移、速度、應變、應變率、心臟旋轉角度等參數［12］，進而評價其功能。

在3D-STE中，左心室LS和CS均由舒張末期和收縮末期心肌的長度決定。面積應變(AS)為3D-STE所特有的評價心肌形變功能的參數，通過追蹤收縮和舒張時心內膜面積的變化，主要是由局部心肌在縱向和圓周方向上心肌長度的相對形變所決定的。理論上得知某節段心肌的LS、CS，進而可計算得知AS［13］。3D-STE中 RS與二維應變中的 RS不同，其不單純是指短軸的短縮率，而是通過其他應變計算并加權而得［13］。左心室整體應變則是通過所有節段局部心肌應變值的加權［13］，是對左心室整體心肌運動功能的評估。

6.2 3D-STE的優勢 研究顯示，關于3D-STE定量評價心肌整體及局部的實時運動與形變以及心臟旋轉與扭轉功能，已被充分驗證并在一定程度上達成了共識［7，14］。3D-STE 綜合了實時三維超聲心動圖及2D-STE，并在其基礎上發展起來。通過追蹤心肌組織在三維立體空間任意方向的位移，分析心肌組織的應變、旋轉等，與2D-STE相比，3D-STE可以直接評價心肌整體的應變，無需應用固定模型，因此，無論是評價LVEF，還是各個方向的心肌整體與局部應變，得到的數值與MRI的相符程度都很高，證明 3D-STE 能更加精確地評價心肌運動［15，16］。同時，應用3D-STE可以更加方便快捷地得出心肌應變曲線，相對2D-STE，操作簡單，準確性高，有利于臨床的推廣和應用。

三維應變參數中的GAS綜合了心肌縱向及圓周方向上的應變，因其具有更高的聲噪比，故可減少傳統二維應變參數GLS、GCS、GRS的追蹤誤差，且可協同加大心肌的形變幅度，可以準確地追蹤心肌運動，能更全面、準確、敏感地評估左心室收縮功能［12］;GLS、GCS也隨計算法則的提高，而具有較高的可重復性及準確性。隨著三維應變后處理軟件的不斷更新完善，GRS的重復性已有明顯的提高。通過動物實驗和臨床實驗均已證明三維應變對于心肌運動的評價與 MRI［16］、聲納微測量法［12，17，18］和 2DSTE［19］均有很好的相關性。

3D-STE可在臨床廣泛應用，不僅對高心病較特異，對其他疾病的診斷也有重要價值:①冠心病:Jasaityte等［21］研究發現，與正常對照組相比較，有明顯心肌缺血的冠心病患者左心室心肌三維GLS明顯減低。②心肌病:近年國外研究表明，特發性擴張型心肌病患者左心室運動功能和同步性均顯著減低［20，21］。③心律失常及同步性:Mochizuki等［22］應用3D-STE觀察了房顫患者左心房心肌功能，與正常人相比較，房顫患者左心房的應變和同步性均有顯著的減低，并且3D-STE對左心房重構的評價優于二維應變。④其他領域:Zhang等［23］發現，左心室收縮功能正常的情況下(LVEF≥55%)，血糖控制良好的病例組縱向應變與對照組相比有顯著性差異。

6.3 3D-STE的局限性 STE技術對圖像質量要求高，需清晰地顯示心內膜，肥胖、肺氣腫等患者因圖像顯示不清限制了其準確性。STE技術要求高幀頻，但有些患者心肌增厚，扇角需要增大，故幀頻將下降超過最低值，不能保證圖像處理質量。由于3D-STE需依據心電圖，采集多個心動周期，因此對于不能長期屏氣的患者，圖像采集效果不好。目前，三維應變無論是設備還是軟件處理都沒有金標準，對三維扭轉及解旋的準確性及重復性尚不能得到肯定。

綜上所述，超聲技術在心肌運動評價方面發揮越來越重要的作用，其中3D-STE具有較好的應用前景。隨著超聲技術的進步，3D-STE不斷完善，將在高心病患者心肌運動評價中發揮更重要的作用。

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