超聲心動圖技術及參數評價左心功能的研究

宋 軍，高東梅，馮海艷，劉慶鑫

（1.吉林大學中日聯誼醫院超聲科，長春 130031；2.吉林大學中日聯誼醫院腎病科，長春 130031）

超聲心動圖技術及參數評價左心功能的研究

宋 軍1，高東梅1，馮海艷1，劉慶鑫2*

（1.吉林大學中日聯誼醫院超聲科，長春 130031；2.吉林大學中日聯誼醫院腎病科，長春 130031）

對M型、二維超聲心動圖、左心腔聲學造影及四維超聲心動圖技術從成像原理、應用優點和局限性等方面進行對比分析，發現M型、二維超聲心動圖技術均是建立在心室腔幾何學假設的基礎上，對于疾病引起的左室形態重構測量結果準確率明顯降低，左心腔聲學造影需建立靜脈通道，個別患者會出現過敏反應。而四維超聲心動圖可以得出真實的左室形狀，能夠更準確定量左室容量、評價左室整體及局部心功能。

超聲心動圖；左室功能；左室形狀；左室容量

超聲技術作為能夠反映心臟結構和血流動力學的主要工具，已廣泛應用于臨床，為評價心功能并且對于不同心臟疾病的診斷、治療方案的選擇、療效評價及預后估測提供了重要的信息。本文就超聲技術及相關參數評價心功能的研究及進展作一簡要綜述。

1 評價左心室功能的相關超聲技術

1.1 M型超聲心動圖 M型超聲采用換能器以固定的位置和方向對人體掃描，心臟各層次結構呈現為一條動態的活動曲線。在診斷過程中通過測量室壁運動的幅度，心室壁的厚度來反應心肌的運動狀態[1]。其有較好的空間及時間分辨率，能區分心臟各結構節律性運動時的細微差別。其局限性：1）取樣線需要與室壁心內膜保持垂直；2）取樣起于圖像頂端,僅能在90°內觀測與超聲束發射方向相互垂直的心臟結構的運動曲線；3）Teichholz等[2]提出的校正公式的原理是對心臟進行幾何假設,當左心室發生重構以及心尖上翹時，往往造成取樣線不能與室壁相垂直，從而不能得到標準切面，此時若用固定公式來計算左室腔容積，會產生較大誤差[3]。

1.2 二維超聲心動圖法（2DE） 2DE是一種無創性檢查，操作簡單、可重復強，其原理是人體反射回來的信號以光點的形式組成切面圖像。目前臨床上常用Simpson，s法，它測量的原理是對心臟進行幾何假設，顯示心臟各切面結構及其動態變化,可直觀、準確的顯示各結構與病變區域的毗鄰關系，為臨床診斷提供更豐富的診斷依據。其局限性：2DE測量準確性受主觀因素影響較大，也是建立在心室腔幾何學假設的基礎上，心室重構的患者左室具有不同的形狀，評估心功能會存在較大誤差。

1.3 左心腔聲學造影（LVO） 臨床上經常遇到肺氣腫、肥胖、胸壁畸形的患者，因為透聲差而心內膜邊緣無法清晰顯示，常規檢查方法大大降低了臨床診斷的準確性[4]。LVO是通過靜脈注射造影劑，清晰勾畫出心內膜邊緣，從而準確評價室壁運動、室壁增厚率和左室射血分數。2014 年美國超聲心動圖學會指南指出， LVO技術左室心內膜緣顯示效果與核磁共振成像相接近[5]。吳曉霞等[6]對81例心內膜顯示不清患者行LVO，造影前對左心室內膜顯示情況評分為5.27±1.74分，造影后為11.44±0.88分，心內膜顯影率大大提高。其不足是造影劑用量會影響心內膜顯影效果，需要調節機器以獲得最佳圖像。臨床上使用的微氣泡造影劑，安全性和患者耐性比較好，但是由于個體差異性，會有過敏反應發生。

1.4 四維超聲心動圖 最新推出的四維超聲技術它不依賴幾何模型假設，可以得出真實的左室形狀，能夠更準確定量左室容量、評價心功能，尤其適用于心肌梗死等心臟形狀不規則患者[7]。該技術操作簡單,成像速度快,能夠實時顯示心臟立體形態及其動態變化。對心肌梗死后左室重構、室壁瘤切除及預后的評估有重要的作用。Kesavan等[8]通過體外模型得出四維超聲心動圖可以準確測量各種不對稱心室腔容積，所測左室SV與體外模型最大壓縮排出量具有很高相關性（r=0.99）。Buck等[9]測量了23例左室室壁瘤患者左室容積，結果發現四維超聲測量結果與MRI相關性很好(r=0.97)。另外，四維超聲心動圖更適于心尖部等近場觀察，大大減小了誤差。

2 評價心肌局部室壁運動功能的參數與指標

2.1 應變及應變率參數 應變是指物體的相對形變，是心肌形變的重要參數。應變值可以用于描述每一節段的功能，也可以計算出所有節段應變的平均值，反應心肌總體應變。臨床研究發現，節段性應變和總體應變可以反映與血管分布一致的區域性應變。應變率是單位時間內的應變。心臟在節律性運動中具有應變能力，心肌組織隨時間發生形變。心肌應變及應變率具有較高的時相分辨率，在反映心肌局部運動方面較少受到心臟自身運動變化及鄰近組織牽拉的影響，從而更好地評價局部缺血心肌心功能的變化。朱文暉等[10]對模擬心力衰竭的試驗大鼠左室收縮功能研究結果表明，超聲應變及應變率成像可定量測量局部心肌功能，重復性好。Kukulski等[11]研究發現，冠心病患者缺血或梗死心肌節段的峰值收縮應變及應變率明顯降低，時間延長。

2.2 二維斑點追蹤技術（2D-STI） 2D-STI在感興趣區域逐幀斑點追蹤從而獲得速度、應變和應變率等參數，了解局部心肌的形變。它不受入射角度的影響，可以對感興趣心肌任何方向進行定量測量。同MRI相比，2D-STE通過測量徑向和環向應變診斷節段性心室功能異常的敏感性和特異性都很高，可以準確鑒別正常運動、運動減低或無運動的節段[12]。Reidar Winter等[13]對PCI術后8名患者相應心肌梗死節段進行研究發現，心肌缺血部位心肌應變及旋轉角度明顯減小。其局限性：1）左室心肌在收縮期發生縱向、圓周、徑向上的縮短或延長以及發生旋轉，2D-STE只能在固定平面追蹤，而旋轉會導致部分聲學斑點移出追蹤平面以外，導致測量結果不準確；2）應用較高的幀頻來避免心動過速造成的取樣不足，會因此降低圖像質量和空間分辨率。3）取樣不當造成心室腔縮短會影響心肌運動測量的準確性。

2.3 三維斑點追蹤技術(3D-STE) 3D-STE克服了角度依賴性及 “ 跨平面失追蹤” 局限性，不受心肌運動方向限制，能夠在三維容積內客觀、準確地追蹤心肌的運動軌跡，準確評估心肌在三維空間內的復雜形變，更好的評價心臟解剖結構和心臟功能。3D-STE可以得到左室17節段縱向、徑向及圓周應變，對左室局部心肌功能進行量化分析。研究[14]發現，用磁共振和3D-STE分別對正常志愿者及不同心功能不全患者進行節段劃分，結果顯示3D-STE測得所有心功能不全患者相應心肌節段的應變值小于正常對照組的應變值。證實3D-STE可以敏感的檢測缺血心肌或梗死心肌。其局限性是幀頻較低，可能會限制對快速事件的分析。對圖像質量具有高度依賴性，若心內膜和心外膜的界定不清晰，會導致追蹤效果不滿意。

2.4 四維應變技術 實現了真正意義上的四維心肌定量，提供了更真實的心肌運動全方位分析，根據現有的臨床報道認為，四維應變有可能成為評估心肌功能，及早發現許多亞臨床心肌受累疾病以及量化心肌缺血性心臟病和受損區域的有價值方法[15]。四維應變隨著時間的推移，在三個層面執行追蹤，便于操作者觀察感興趣區放置合適與否并且更易評價追蹤質量，操作簡單，耗時短，在取得三維影像后，啟用自動左心室定量軟件，可以自動跟蹤心內膜和心外膜，最終得到舒張末和收縮末容積、射血分數、左室重量以及左室縱向、徑向、面積及整體應變等參數。

3 結語

綜上所述，在研究局部心肌運動方面，各種方法都有其優越性和限制條件。新技術四維應變在測量左室容量和射血分數方面與“金標準”MRI具有高度相關性，同時可以對左室17個節段進行量化分析，能夠敏感的檢測出心肌缺血引起的心肌功能的改變，并且耗時短，可重復性強，將為臨床提供更加快速和可靠的參考指標。

[1]胡揚,郭薇. M型超聲心動圖的臨床應用[J].心血管病學進展, 2008, 29(5):716-719.

[2]TEICHHOLZ L E,KREULEN T,HERMAN MV,GORLIN R.Problems in echoc-ardiographic volume determinations: echocardiographic-angiographic correlations in the presence of absence of asynergy[J].The AmericanJournal of Cardiology,1976,37(1):7-11.

[3]馮春光, 賈三慶, 藤一星, 等. 三維超聲評價急性心肌梗死再灌注后左室重構[J]. 中國臨床醫學, 2009, 16(5):778-781.

[4]MURARU D,BADANO L P,PELUSO D,et al.Comprehensive analysis of left ventricular geometry and function by threedimensional echocardiography in healthy adults [J].J AmSoc Echocardiogr,2013,26(6):618-628.

[5]HOFFMANN RAINER,BARLETTA GIUSEPPE,VON BARDELEBEN STEPHAN,et al.Analysis of Left Ventricular Volumes and Function: A Multicenter Comparison of Cardiac Magnetic Resonance Imaging,Cine Ventricul-ography,and Unenhanced and Contrast-Enhanced Two-Dimensional and Three-Dimensional Echocardiography[J].Journal of the AmericanSociety of Echocardiography,2014,27(3):292-301.

[6]吳曉霞,智光,牛海燕,等.左室聲學造影有效性和安全性研究［J].臨床超聲醫學雜志, 2006(5)278-282.

[7]姚桂華,張運,王燕,等.實時三維超聲心動圖測量左心室容量與射血分數的實驗研究[J].中華超聲影像學雜志, 2004, 13(8):609- 611.

[8]KESAVAN PRAKASH,XIAOKUI LI,AARTI HEJMADI,et al. Determination of asymmetric cavity volumes using real-time three-dimensionalechocardiography:an in vitro balloon model study[J]. Echocardiogra-phy,2004,21(3):257.

[9]BUCK T,HUNOLD P,WENTZ KU,et al.Tomographic three-dimensionalechocardiographic determination of chamber size and systolic functi-on in patients with left ventricular aneurysm:comparison to magneticresonance imaging, cineventriculography, and two-dimensional Echocardiography[J].Circulation,1997,96(12):4286-4297.

[10]朱文暉,唐水娟,段星星.應變及應變率成像評價心肌梗死后心力衰竭大鼠左室收縮功能[J].中南大學學報（醫學版）, 2010(6):590-597.

[11]KUKULSKI T,JAMAL F,HERBOTS L,et al.Identification of acutely is chemic myocardium usingultrasonic strain measurements:aclinical study in patients endergoing coronary angionplasty [J].J Am Coll Cardiol, 2003,41(5):810.

[12]BECKER M,HOFFMANN R,KüHL H P,et al.Analysis of myocardial deformation based on ultrasonic pixel tracking to determine transm-urality in chronic myocardial infarction[J].European Heart Journal,2006,27(21):2560-2566.

[13]REIDAR WINTER,RISTO JUSSILA,JACEK NOWAK AND LARS-AKE BRODIN.Speckle Tracking Echocardiography is a Sensitive Tool for the Detection of Myocardial Ischemia:A Pilot Study from the Cathe-terization Laboratory During Percutaneous Coronary Intervention[J].Journal of the American Society of Echocardiography, 2007,20(8):974-981.

[14]ABATE E,HOOGSLAG G E.Value of three-dimensional speckle-tracking longitudinal strain for predicting improvement of left ventricular function after acute myocardial infarction[J].Am JCardiol,2012,110(7):961-967.

[15]BADANO L P, JAMES S K, ATAR D, et al. ESC Guidelines for the management of acute myocardial infarction in patients presenting with ST-segment elevation The Task Force on the management of ST-segment elevation acute myocardial infarction of the European Society of Cardiology (ESC) [J]. European heart journal,2012,33(20):2569-2619.

Advances in left ventricular function evaluation of echocardiographic technique and parameters

SONG Jun1, GAO Dongmei1, FENG Haiyan1, LIU Qingxin2*
(1. Department of Ultrasound, China Japan Union Hospital of Jilin University, Changchun 130031, China; 2. Department of Nephropathy, China Japan Union Hospital of Jilin University, Changchun 130031, China)

The paper made a comparative analysis of M-mode, two-dimensional echocardiography, left ventricular contrast and four dimensional ultrasound echocardiography from the imaging principle, advantages and limitations of the application. The techniques of the M-mode and two-dimensional echocardiogram are based on the hypothesis of the ventricular cavity geometry, thus has a low accuracy rate on the measurements of the left ventricular morphology modeling secondary to the disease developments. The technique of the LVO has limitations such as the need to establish venous channels, and the occasional severe allergic reactions by some hypersensitive individuals. The technique of the four-dimensional echocardiography has the ability of more accurately delineating the left ventricular contour, quantifying the left ventricular volume, and evaluating the systemic and regional left ventricular function.

echocardiogram; left ventricular function

R540.4

A

2095-6258(2017)04-0650-03

??輯：張 忠

2017-02-21）

10.13463/j.cnki.cczyy.2017.04.046

吉林省科技發展計劃資助項目（20150204089SF）。

宋 軍（1968 -），女，醫學博士，主任醫師，副教授，主要從事心血管疾病的超聲診斷研究。

*通信作者：劉慶鑫，男，醫學博士，主任醫師，副教授，電子信箱- liuqingxin2477@sina.com.cn