三維斑點追蹤成像技術(shù)的臨床應(yīng)用研究進展及前景

黃 強 柯創(chuàng)宏 陳雪松 徐曉紅*

（廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，廣東 湛江 524003）

三維斑點追蹤成像技術(shù)的臨床應(yīng)用研究進展及前景

黃 強 柯創(chuàng)宏 陳雪松 徐曉紅*

（廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，廣東 湛江 524003）

三維斑點追蹤成像技術(shù)；臨床應(yīng)用；研究進展

三維斑點追蹤成像技術(shù)是斑點追蹤技術(shù)的一次革新，其通過對連續(xù)的心臟全容積圖像進行分析，實現(xiàn)對心肌斑點回聲信號進行變形運動和實時運動的重建，對心肌組織位移、速度、應(yīng)變、應(yīng)變率進行定量分析，并從三維立體空間對心肌節(jié)段的形變進行評估，無角度依賴性，具有較高的臨床應(yīng)用價值及科研價值[1]。本綜述主要闡述三維斑點追蹤技術(shù)的基本概念與目前其在臨床中的研究進展、局限性及發(fā)展前景。

1 三維斑點追蹤技術(shù)的基本概念

斑點追蹤成像技術(shù)（speckle tracking imaging，STI）通過識別心肌回聲斑點的位置與運動，自動追蹤心肌的運動軌跡，進而從機械力學(xué)的角度對心臟收縮及舒張運動進行評價[2]。為心臟心肌運動軌跡的研究提供了一種簡便、無創(chuàng)的可靠方法[3]。

三維斑點追蹤技術(shù)是基于心肌運動機械力學(xué)及心肌運動形變的全新定量評價方法，其通過對連續(xù)的心臟全容積圖像進行分析，能更精準的在三維空間內(nèi)追蹤心肌斑點回聲信號，很好的解決了跨平面無法追蹤這一問題，實現(xiàn)對心臟三維解剖結(jié)構(gòu)的空間定位。其通過對心肌力學(xué)的測量達到對心臟生理學(xué)的評估目的，三維斑點追蹤成像技術(shù)突破了對組織多普勒的角度依賴性及二維斑點追蹤技術(shù)二維空間的限制[4]，是在三維超聲及斑點追蹤的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，對心肌的力學(xué)參數(shù)的評價不受心肌運動方向，幅度的限制，能直觀的顯示心臟結(jié)構(gòu)的解剖特征及空間關(guān)系，真實反應(yīng)心肌運動軌跡，可以重復(fù)觀察并定量測量心肌在三維空間上的應(yīng)變參數(shù)，進而全面、準確的評價心臟整體容積、局部及整體功能，而且與“金標準”心臟MRI具有較高吻合度[5]，成為目前及以后評價心肌整體功能及局部功能的最簡便的手段，目前已成為評估心臟局部及整體功能的一項理想技術(shù)。

2 三維斑點追蹤技術(shù)在臨床研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 對冠心病室壁運動分析的評價：評價冠心病患者心臟室壁局部及整體運動是超聲心動圖檢查的重要內(nèi)容，心室壁心肌運動力學(xué)參數(shù)通常能對心肌組織的節(jié)段運動、整體運動及同步性運動進行評價，進而可用于冠心病的缺血節(jié)段檢測并評估患者預(yù)后。李國英[6]選取疑診冠心病患者56例，按冠狀動脈造影結(jié)果分為冠心病組及對照組，冠心病組根據(jù)冠狀動脈造影結(jié)果所示狹窄部位分為左前降支組，左回旋支組及右冠狀動脈組三個亞組。采用三維斑點追蹤成像技術(shù)對上述病例進行左室各節(jié)段及整體進行應(yīng)變參數(shù)分析。結(jié)果所示：冠心病組缺血節(jié)段與對照組及冠心病組非缺血節(jié)段亞組相比，整體收縮期三維應(yīng)變峰值均顯著下降，應(yīng)變下降節(jié)段的分布大體與冠狀動脈造影所提示病變冠狀動脈的心肌灌注區(qū)域一致，而對照組與冠心病組非缺血性節(jié)段各參數(shù)比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。左心室節(jié)段面積峰值應(yīng)變對缺血節(jié)段的診斷具有較高的敏感性與特異性。國外曾經(jīng)有學(xué)者將三維斑點追蹤成像技術(shù)與非侵入性評價收縮期心肌應(yīng)變的金標準—磁共振進行比較，二者具有良好相關(guān)性[7]

研究[8-9]表明三維斑點追蹤成像技術(shù)從心肌力學(xué)的角度更能客觀反映心肌的運動，可通過心肌運動機械力學(xué)參數(shù)來分析冠心病心肌缺血缺氧所致的局部或整體室壁異常運動，實現(xiàn)對異常室壁運動區(qū)域定位以及判斷狹窄對室壁運動造成的影響等，在冠心病診斷，治療效果評估及預(yù)后評價具有較高的應(yīng)用價值。

2.2 對心肌病心肌運動的評價：擴張型心肌病是一種較常見而預(yù)后較差的原發(fā)性心肌病，準確評估左室收縮功能是及時診斷擴張型心肌病的關(guān)鍵，對其診療及預(yù)后非常重要，是療效評估、及預(yù)后判斷的重要指標。李陽[10]等通過三維斑點追蹤成像技術(shù)測量24例擴張型心肌病（排除器質(zhì)性病變）及19例健康者左心室局部及整體收縮期縱向、徑向、環(huán)向及面積峰值應(yīng)變。結(jié)果顯示：擴張型心肌病左心室縱向、徑向、環(huán)向及面積的基底部、中間部、心尖部局部應(yīng)變和心肌整體應(yīng)變較對照組的對應(yīng)節(jié)段明顯下降。因此三維斑點追蹤成像技術(shù)在臨床上可以作為一種監(jiān)測非缺血性擴張型心肌病患者左室心肌非同步運動的可靠方法。

肥厚型心肌病是以心室壁非對稱性進行性肥厚，繼而引起心室腔進行性縮小為特征的一種心肌病。傳統(tǒng)的超聲診斷技術(shù)在疾病早期很難發(fā)現(xiàn)肥厚型心肌病左心室收縮功能的改變[11]，只有疾病發(fā)展至晚期或出現(xiàn)并發(fā)癥才會出現(xiàn)射血分數(shù)下降。于歡[12]等選取肥厚性心肌病患者28例，選取健康對照組30例，并使用三維斑點追蹤成像技術(shù)分析上述病例各組節(jié)段縱向應(yīng)變、環(huán)向應(yīng)變、徑向應(yīng)變、面積應(yīng)變及整體應(yīng)變等三維參數(shù)。結(jié)果顯示：與對照組相比，肥厚性心肌病組左心室整體縱向峰值應(yīng)變、左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變、左心室整體徑向峰值應(yīng)變及左心室整體面積峰值應(yīng)變均顯著下降，其中左室整體面積峰值應(yīng)變最明顯。與對照組三維局部應(yīng)變對比，肥厚性心肌病組節(jié)段性縱向應(yīng)變、環(huán)向應(yīng)變、徑向應(yīng)變及面積應(yīng)變均顯著降低，其中心尖水平及乳頭肌水平差異更為明顯。

張麗娟等[13]的研究也證實三維斑點追蹤成像技術(shù)能夠重復(fù)、準確地獲取肥厚型心肌病患者的心肌運動參數(shù)，正確反映心肌力學(xué)狀態(tài)，從而有可能更加精準的評估心肌功能，為指導(dǎo)臨床進行早期診治提供有價值的信息。

2.3 對原發(fā)性高血壓患者心功能評價：原發(fā)性高血壓病是危害人類健康的多發(fā)病，大部分高血壓患者即使出現(xiàn)左心室肥厚，甚至到達充血性心力衰竭階段，左心室射血分數(shù)仍可以表現(xiàn)為正常，因此早期發(fā)現(xiàn)高血壓患者左心室收縮功能改變，及時進行臨床干預(yù)，可顯著減低充血性心力衰竭的發(fā)生率和病死率。李春艷[14]等選擇60例原發(fā)性高血壓患者按左心室不同構(gòu)型分為左心室正常構(gòu)型組及左心室重構(gòu)組，選取30例健康者作為對照組，采用三維斑點追蹤成像技術(shù)分析左心室整體三維應(yīng)變，結(jié)果顯示，原發(fā)性高血壓患者左心室構(gòu)型正常時，左心室整體縱向峰值應(yīng)變顯著降低，左心室整體徑向峰值應(yīng)變及左心室環(huán)向峰值應(yīng)變無明顯減低。當左心室構(gòu)型發(fā)生重構(gòu)時，左心室整體縱向峰值應(yīng)變，左心室整體徑向峰值應(yīng)變及左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變均顯著減低。這可能由于心肌纖維主要以縱向走形為主，在心臟負荷增加時，心內(nèi)膜肌纖維首先受損所致，當心肌發(fā)生重構(gòu)時，病變范圍及程度較重，導(dǎo)致心肌整體三維應(yīng)變均下降。因此三維斑點追蹤成像技術(shù)能較敏感檢測到原發(fā)性高血壓患者早期左室整體收縮功能的異常，在臨床干預(yù)與治療上具有一定指導(dǎo)價值。

2.4 對慢性心力衰竭患者左心室收縮功能的評價：心功能是診斷心力衰竭患者的必需指標。張艷麗等[15]選取慢性心力衰竭患者30例作為病例組，選取33例健康志愿者作為對照組，采用三維斑點追蹤成像技術(shù)分析上述病例，比較兩組病例之間左心室基底段、中間段及心尖段收縮期扭轉(zhuǎn)角度峰值，結(jié)果顯示，病例組左心室基底段、中間段及心尖段收縮期扭轉(zhuǎn)角度峰值較對照組顯著減低。而且左心室整體、基底段、中間段及心尖段收縮期扭轉(zhuǎn)角度峰值與左心室射血分數(shù)（LVEF）具有良好相關(guān)性，其中左心室整體收縮期扭轉(zhuǎn)角度峰值與左心室射血分數(shù)（LVEF）相關(guān)性最好。因此，三維斑點追蹤成像技術(shù)為左心室的扭轉(zhuǎn)運動提供了全新的評估方式，可無創(chuàng)、客觀地評價慢性心力衰竭患者左室整體的收縮功能，具有良好前景。

對慢性心力衰竭患者進行同步化治療后療效檢測，三維斑點追蹤成像技術(shù)也有一定的臨床意義。江佩等[16]應(yīng)用三維斑點追蹤成像技術(shù)對20例健康志愿者及18例慢性心力衰竭患者行再同步化治療術(shù)前及術(shù)后常規(guī)超聲檢查、左心功能及心肌非同步指標進行評估，即包括左心室整體縱向峰值應(yīng)變、左心室整體徑向峰值應(yīng)變、左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變及左心室16節(jié)段面積應(yīng)變達峰時間最大差和標準差。結(jié)果顯示，與對照組比較，病例組左心室整體縱向峰值應(yīng)變、左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變及左心室整體徑向峰值應(yīng)變均顯著減低，達峰時間最大差及標準差延長。與術(shù)前比較，術(shù)后一月內(nèi)病例組左心室整體縱向峰值應(yīng)變、左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變及左心室整體徑向峰值應(yīng)變均顯著提高，面積應(yīng)變達峰時間最大差及標準差顯著減低。術(shù)后1個月及3個月各參數(shù)無明顯差異。因此，三維斑點追蹤成像技術(shù)可評估在同步化治療前后左心室功能及心肌運動同步化的變化，可用于評價同步化治療的療效。

2.5 評估心臟毒性藥物對心肌功能的影響：對心功能進行及時、準確的評價對于指導(dǎo)心臟毒性藥物的臨床用藥有著重要的意義。張帥[17]等選取32例乳腺癌患者，采用三維斑點追蹤成像技術(shù)，對術(shù)前化療組、化療兩個周期組、化療4個周期組的左心功能指標進行評估，包括左心室整體縱向峰值應(yīng)變、左心室整體徑向峰值應(yīng)變、左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變、左心室整體面積峰值應(yīng)變、舒張早期整體面積應(yīng)變率、舒張早期三維速度。結(jié)果顯示：在三組對比中，左心室整體縱向峰值應(yīng)變、左心室整體徑向峰值應(yīng)變無明顯差異，與術(shù)前化療組對比，化療四個周期組的左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變、左心室整體面積峰值應(yīng)變、舒張早期整體面積應(yīng)變率均明顯降低。與術(shù)前化療組對比，化療兩個周期組的舒張早期整體面積應(yīng)變率明顯降低。研究發(fā)現(xiàn)，心臟毒性藥物呈劑量累積性，心肌功能的改變與心臟毒性藥物呈現(xiàn)明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系，隨著藥物劑量的累積，心肌出現(xiàn)了不可逆的損害，首先表現(xiàn)為心肌舒張功能的降低，最后出現(xiàn)心肌收縮功能及舒張功能同時降低。禮廣森等[18]的研究也證實了乳腺癌術(shù)后化療患者的心功能與藥物呈現(xiàn)明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。因此：三維斑點追蹤技術(shù)可用于評估心臟毒性藥物的心肌細胞的損害。

3 三維斑點追蹤技術(shù)的局限性及發(fā)展前景

多項研究已證實了三維斑點追蹤成像技術(shù)作為一種新的評估心臟功能及形態(tài)的技術(shù)的優(yōu)勢及臨床應(yīng)用價值，但作為一項發(fā)展中的新技術(shù)，仍存在較大局限。①三維超聲圖像的分辨力較低，且具有較大主觀性，當圖像質(zhì)量不理想時會導(dǎo)致對心內(nèi)膜追蹤效率明顯下降，從而影響數(shù)據(jù)分析的準確性。②這項技術(shù)是在拼接的全容積圖像上進行追蹤，當存在心率不齊時，會出現(xiàn)拼接錯位而影響正常斑點的追蹤，從而影響分析結(jié)果。③在圖像采集過程中，受檢者心臟過大，實時三維容積成像不能采集圖像完整信息，使圖像信息采集缺失。

三維斑點追蹤成像技術(shù)目前主要局限于疾病狀態(tài)下左心室心肌運動的研究，且目前主要集中在科研領(lǐng)域，臨床應(yīng)用較少。隨著研究的不斷深入，對非疾病狀態(tài)下左心室運動及功能研究方面也有少部分涉及，但對于代謝綜合征等疾病狀態(tài)治療前后的左心室功能少見文獻報道，相信這是一個廣闊的發(fā)展空間，有待進一步研究對心室狀態(tài)進行細化分析。而且對于某些疾病如先天性心臟病、心血管系統(tǒng)藥物對心肌的影響等方面研究也有待深入。

未來三維斑點追蹤成像技術(shù)的發(fā)展應(yīng)著力提高圖像空間和時間分辨力以提高斑點追蹤技術(shù)的準確性，相信隨著科技的發(fā)展和三維斑點追蹤技術(shù)各項潛力的挖掘，3D-STI技術(shù)的不斷成熟，將會對各項疾病狀態(tài)下心臟局部及整體功能的評估有著更廣泛的臨床應(yīng)用價值。

[1] 冉紅,張平洋.超聲三維斑點追蹤技術(shù)應(yīng)用研究的進展及前景[J].心血管病學(xué)進展,2013,34(2):194-199.

[2] Langeland S,D’hooge J,Wouters PF,et al.Experimental validation of a new ultrasound method for the simultaneous assessment of radial and longitudinal myocardial deformation independent of insonation angle[J].Circulation,2005,112(14):2157-2162.

[3] Sengupta PP,Tajik AJ,Chandrasekaran K,et al.Twist mechanics of the left ventricle:principles and application[J].JACC Cardiovasc Imaging,2008,1(3):366-376.

[4] Urbano-Moral JA,Patel AR,Maron MS,et al.Three-dimensional speckle-tracking echocardiography:methodological aspects and clinical potential[J].Echocardiography,2012,29(8):997-1010.

[5] Nesser HJ,Mor-Avi V,Gorissen W,et al.Quantification of left ventricular volumes using three-dimensional echocardiographic speckle tracking:comparison with MRI[J].Eur Heart J,2009, 30(13):1565-1573.

[6] 李國英,王莎莎,雷輝燕,等.實時三維斑點追蹤技術(shù)評價早期冠心病左心室收縮功能[J].放射學(xué)實踐,2015,30(5):599-602.

[7] Ryczek R,Krzywicki P,Krzywicki P,et al.Two-dimensional longitudinal strain for the assessment of the left ventricular dystolic function.as compared with conventional echocardiography methods in patients with acute coronary syndromes[J].Kardiol Pol, 2011,69(4):357-362.

[8] Baccouche H,Maunz M,Beck T,et al.Echocardiographic assessment and monitoring of the clinical course in a patient with Tako-Tsubo cardiomyopathy by a novel 3D-speckle-trackingstrain analysis[J].Eur J Echocard,2009,10(5):729-731.

[9] 李玉曼,謝明星,呂清,等.三維超聲斑點追蹤成像技術(shù)評價高血壓患者左心室整體收縮功能的臨床研究[J].中華超聲影像學(xué)雜志, 2010,19(10):838-841.

[10] 李陽,鄧又斌,黃潤青,等.實時三維超聲心動圖斑點追蹤技術(shù)評價擴張型心肌病患者左室收縮功能[J].臨床超聲醫(yī)學(xué)雜志, 2013,15(6):369-372.

[11] Kato TS,Noda A,Izawa H,et al.Discrimination of nonobstructive hypertrophic cardiomyopathy from hypertensive left ventrieular hypertrophy on the basis of strain rate imaging by tissue Doppler ultrasonography[J].Circulation,2004,110(25):3808-3814.

[12] 于歡,姜克新,孫璐,等.三維斑點追蹤成像技術(shù)評價肥厚型心肌病左心室心肌功能[J].中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2015,23(5):329-333.

[13] 張麗娟,尹立雪,王志剛,等.超聲三維斑點追蹤成像評價肥厚型心肌病左心室扭轉(zhuǎn)運動[J].中國介入影像與治療學(xué),2013,10(5):303.

[14] 李春艷,朱文暉,劉穩(wěn)剛.三維斑點追蹤成像評價原發(fā)性高血壓患者左心室整體收縮功能[J].中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2013,21(3):197.

[15] 張艷麗,王小叢,趙麗榮,等.三維斑點追蹤技術(shù)在慢性心力衰竭患者左室扭轉(zhuǎn)運動中的應(yīng)用研究[J].中國超聲醫(yī)學(xué)雜志,2012, 28(8):709-711.

[16] 江佩,張平洋,董靜,等.超聲三維斑點追蹤成像評價心臟再同步化治療短期療效的臨床研究[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2013,28(3):161-164.

[17] 張帥,徐曉紅,張慷,等.三維斑點追蹤成像評價乳腺癌患者蒽環(huán)類藥物化療后的心臟功能[J].中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2014,22(10): 745-748.

[18] 禮廣森,任為東,崔洪巖,等.定量組織速度成像評價乳腺癌患者表阿霉素心臟毒性左心室功能的變化[J].中國超聲醫(yī)學(xué)雜志, 2006,22(11):837-839.

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1671-8194（2017）20-0027-03

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