斑點追蹤成像技術在缺血性心臟病診斷中的應用

朱 冰，王 旭

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院 心血管內科，黑龍江 哈爾濱 150001)

缺血性心臟病(ischemic heart disease，IHD)又叫冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(coronary atherosc-lerotic heart disease)，簡稱冠心病(coronary heart disease，CHD)，病因通常是冠狀動脈管壁內脂質不同程度的沉積，導致相應動脈管腔發生狹窄或阻塞，引起心肌缺血缺氧、心肌營養障礙，從而增加了心律失常、心肌梗死及心力衰竭發生的風險[1]。因此，在臨床上早期發現心功能下降尤為重要。斑點追蹤成像(speckle tracking imaging，STI)技術是在傳統多普勒組織成像(Doppler tissue imaging，DTI)技術基礎上逐漸發展起來的新技術，克服了其角度依賴性的缺點，可在至少3個連續心動周期內觀察心臟的運動變化，從而更直觀、準確地評估心臟的運動情況[2]。同時也可早期識別傳統DTI上顯示無明顯室壁運動異常、但已有局部或整體的室壁運動相對不協調的缺血性心臟病患者， 此時如果及時給予干預治療，可以延緩病情進展并改善預后[3]。隨著心臟超聲技術的進一步精進和完善，該項技術已廣泛應用于臨床，在評估先心病、高血壓病、急性冠脈綜合征及心臟移植術后心功能方面已有許多研究。

1 缺血性心臟病(IHD)

1.1 缺血性心臟病的病理及臨床特點

隨著人們許多不良生活習慣的形成，很多人身體處于亞健康狀態，高脂血癥、高血壓病、糖尿病等疾病發病率逐年增加，導致動脈粥樣硬化的發生率越來越高。缺血性心臟病則是由于冠狀動脈管壁內脂質沉積，導致相應管腔不同程度的狹窄或阻塞，引起局部心肌運動相對不協調，最早出現的是左室舒張功能下降，進一步出現收縮功能下降，如不積極控制危險因素或給予藥物干預治療，隨著疾病進展逐漸出現心肌缺血缺氧和營養障礙，心血管缺血事件發生率增高，甚至會發展為心力衰竭。因此及時發現、診斷、治療早期心功能下降非常重要，早期干預可以延緩病情進展、改善患者預后、提高生存率、降低心血管事件的發生率。

1.2 缺血性心臟病的診斷

診斷缺血性心臟病的輔助檢查包括：心電圖、運動心電圖、心臟彩超、冠狀動脈螺旋CT血管成像、冠狀動脈造影等，其中金標準是冠狀動脈造影，為一種有創檢查，可以直觀地觀察冠脈管徑、血流情況及狹窄程度，必要時可行冠狀動脈支架植入，擴張狹窄的血管管腔，增加冠脈血流量，改善心臟供血[4]。心臟超聲為無創檢查，可以顯示心臟的結構及室壁運動情況，尤其斑點追蹤技術可以更精細地觀察局部及整體室壁運動，提高冠心病的臨床診斷準確率，且因其價格低、無創性和可重復性更易被人們所接受。

2 斑點追蹤成像(STI)技術

2.1 斑點追蹤技術概述

斑點追蹤圖像處理技術原理是應用特定軟件，在至少3個以上連續心動周期自動逐幀追蹤醫學圖像感興趣區域(region of interest，ROI)內心肌組織在心動周期中聲學斑點的位置和運動軌跡，通過測量心肌組織的運動形變來獲取心肌組織運動的心肌力學參數，如局部感興趣區域應變、應變速度及應變率等，進而定量地評估心功能情況[5-6]，此外該技術不受超聲聲束和室壁運動方向的影響，還可以就整體應變參數對左心室整體運動情況進行評估[7]。同時還能識別在傳統DTI中未見明顯射血分數下降及室壁運動異常、但已有疾病早期局部室壁運動不協調的缺血性心臟病患者，為亞臨床心血管疾病的診斷及治療提供了指導和依據[8]。

2.2 斑點追蹤技術的準確性比較

與其他檢查相比，斑點追蹤技術對于一些疾病的診斷具有較高的準確性。在研究[9]中，對于入選的93例急性心肌梗死患者在發病48 h內均行斑點追蹤超聲心動圖(speckle tracking echocardiography,STE)及晚期釓增強心臟磁共振(late gadolinium enhancement cardiac magnetic resonance，LGE-CMR)檢查，并比較兩者對于心功能評估的準確性。結果發現斑點追蹤檢查對于預測節段性功能改善的敏感性為71.6%，特異性為58.1%，并發現通過分析心內膜周向應變，可以提高節段功能改善的預測準確性，且斑點追蹤成像技術可以預測急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)后整體功能恢復以及左室重構的情況，其準確性與LGE-CMR相當。在探究超聲心動圖評估心肌應變是否可以排除疑似NSTE-ACS患者的嚴重冠狀動脈狹窄的研究中[10]，也證實了整體縱向收縮期峰值應變可用于區分有無冠狀動脈狹窄的患者，其敏感性和特異性分別為93%和78%。有研究[11]同樣證實當整體收縮期縱向峰值應變臨界值為-13.50%時可以有效地檢測出具有明顯狹窄的患者，且診斷狹窄的敏感性為88.9%，特異性為70.8%。這提示斑點追蹤技術作為一項新技術在疾病診斷、判斷預后等方面具有較高準確性。

2.3 斑點追蹤成像技術的局限性

斑點追蹤成像技術現已為臨床疾病的診斷及治療提供了很多指導和依據，但仍然有一定的局限性。由于斑點跟蹤的準確性取決于圖像質量，因此所測得的結果具有主觀性。并且因其時間及空間分辨率較低，因此會導致不同缺血狀態下心肌運動分析過程中細微的差異[12]。

3 斑點追蹤成像(STI)技術在缺血性心臟病(IHD)中的臨床應用價值

3.1 慢性冠脈疾病(chronic coronary artery disease，CAD)

3.1.1 穩定型心絞痛:二維斑點追蹤成像技術(2D-STI)對于早期診斷穩定型心絞痛具有一定的應用價值。在研究[13]中，比較了作為金標準的冠狀動脈造影和三維斑點追蹤顯像(three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI)技術對于診斷穩定型心絞痛患者嚴重程度準確性的差異。結果發現與非嚴重狹窄組相比，嚴重狹窄組患者所有應變參數顯著更差，并且隨著狹窄程度的增加，心肌應變呈線性降低；如果整體面積應變臨界值設為>-21%，則檢測嚴重CAD的靈敏度為97.2%，特異性為88.1%，同時整體縱向、周向、徑向應變對于檢測嚴重狹窄CAD都具有極高的靈敏度。有研究[14]也證實了二維斑點跟蹤超聲心動圖可預測是否存在CAD，并判斷其嚴重程度。同時整體及分段縱向收縮期峰值應變在單支血管、兩支血管和三支血管病變之間的差異具有統計學意義。

3.1.2 缺血性心肌病:缺血性心肌病(ischemic cardiomyopathy，ICM)指的是由于冠脈不同程度的狹窄，導致心肌缺血及營養障礙，心肌細胞出現變性、壞死等，導致心功能受損，逐漸出現射血分數降低等改變的疾病[15]，是心室結構、功能改變和電重構的結果[16]，屬于慢性冠狀動脈綜合征的一種。其診斷的金標準為正電子發射計算機斷層顯像(positive emission computed tomography,PET-CT)，斑點追蹤技術通過觀察心臟運動情況判斷心肌活性。有研究選取了擬擇期行冠狀動脈支架植入術的缺血性心肌病患者30例，術前一周內均行PET-CT及二維斑點追蹤檢查，兩者結果相比較發現，對于同一心肌節段來說，峰值徑向應變隨著PET-CT評分增加而逐漸降低；對于不同心肌節段來說，有存活心肌的節段比無存活心肌的節段峰值徑向應變更高[17],提示當由于缺血性心肌病導致的心肌營養障礙而影響心肌活性時，會造成心臟局部的運動功能下降，且下降程度隨著狹窄程度增加而增加。

3.2 急性冠脈綜合征(acute coronary syndrome，ACS)

3.2.1 不穩定型心絞痛(unstable angina pectoris，UA):UA是一種介于急性心肌梗死及穩定性心絞痛之間的心絞痛綜合征，斑點追蹤成像技術具有早期診斷UA的臨床意義。在研究[18]中，比較了GRACE評分和2D-STE對于左室射血分數(LV ejection fraction，LVEF)正常的UA患者冠心病檢出的準確性。結果顯示2D-STE中當GLS臨界值設定為-17.5%時，區別UA患者有無明顯冠脈狹窄的敏感性為87%，特異性為82%，相比于LVEF和GRACE評分具有更高的準確性。一項中國的研究[19]發現，當GLS臨界值設定為-20.18%時，診斷UA的敏感性為66.96%，特異性為74.36%，此結果比前一實驗較低，這可能是由于2D-STI 要求圖像高清晰、高幀頻，導致在部分肥胖、肺部病變的患者中應用時敏感性降低，而在本實驗中并未區分此類患者。

3.2.2 急性非ST段抬高型急性冠脈綜合征:在研究[20]中，將入組的58例患者整體縱向應變(global longitudinal strain，GLS)和區域縱向應變(territorial longitudinal strain，TLS)參數情況與造影結果對比，發現冠心病組的GLS較無冠心病組變化更明顯。此外，當GLS臨界值設為-21%，避免了16例(28%)患者接受不必要的冠脈造影檢查，提示二維斑點追蹤成像技術對于冠心病的診斷具有一定價值，且如果選取合適的臨界值可以避免可疑患者行不必要的冠脈造影檢查。實驗還發現，無論生物學標志物是否陽性，GLS均能有效區分有無冠心病的患者。有研究[21]認為對于特定層應變分析可以更加提高斑點追蹤技術在非ST段抬高型急性冠脈綜合征的診斷率。三層心肌層均可受到CAD的影響，其中心內膜層最易受到缺血損傷，并且CAD嚴重病變者心內外膜之間的GLS的差異比無CAD者大，且這種差異隨著冠心病復雜程度增加而增大。他們還認為三維斑點追蹤技術中的整體面積應變(global area strain，GAS)可以更好的觀察并反映心內膜情況。有研究[22]也證實了這一點，其結果發現斑點追蹤技術的心內膜縱向應變及應變率可以很好地評估存活心肌(viable myocardium，VM)，并且其檢測VM的敏感性、特異性和準確性與雙核素心肌代謝及灌注顯像(dualisotope simultaneous acquisition single photon emission computed tomography，DISA-SPECT)相似，這提示心內膜應變參數變化可作為評估急性心肌梗死后心肌存活情況及心肌功能的有效指標。

3.3 非冠脈阻塞性缺血性心臟病

非冠脈阻塞性缺血性心臟病(ischaemia with non-obstructive coronary arteries，INOCA)是指患者有反復典型或不典型胸痛，但行冠脈造影檢查示無明顯狹窄(狹窄程度≤50%)的綜合征，在2020年歐洲心臟病學會發表的關于INOCA的專家共識文件[23]中指出，其發生的機制可能與冠狀動脈微血管功能障礙(coronary microvascular dysfunction,CMD)和心外膜血管痙攣有關。有文獻報道[24]，心肌聲學造影超聲心動圖(myocardial contract echocardiography,MCE)結合斑點追蹤技術對于INOCA患者心肌微循環及收縮功能早期改變的研究中， 斑點追蹤檢查發現INOCA組患者左室GLS值為-15.01%±2.67%，而對照組為-20.31%±1.08%，提示在反復發生胸痛但造影示無明顯冠脈狹窄的患者中，當早期左室容積和射血分數無明顯變化時，但由于微循環功能障礙，則會導致左室整體或局部的長軸收縮功能的降低，此時應用斑點追蹤成像技術可以更早更全面地發現這種功能降低。但目前對于應用斑點追蹤成像技術檢測INOCA的相關研究較少，且本實驗的樣本量較小，其診斷的準確性有待考證，今后需要更大量的樣本研究來證實。

3.4 其他方面

斑點追蹤成像技術還可以通過觀察縱向心肌應變來評估心臟移植術后異體心臟血管病變的情況。有研究[25]研究了69例(38.8%)經心臟移植出現冠狀動脈異體移植血管病變的患者，發現其GLS顯著降低(-15.9%±3.0%，對照組為-20.6%±1.4%)，且GLS隨病變嚴重程度加重而顯著降低，提示GLS可作為冠脈移植物功能監測的一種新方法。此外，在其他方面也有許多斑點追蹤技術應用的研究，如對于先心病心功能評價價值的研究[26]、探究主動脈瓣狹窄患者后負荷與心肌纖維化關系[27]、評價不同構型高血壓患者左室心肌應變[28]等等。

4 結語

斑點追蹤成像技術已在很多方面展現出較高的應用價值，不僅可以識別早期缺血性心臟病患者心功能下降及室壁運動異常，早期干預早期治療可明顯延緩疾病進展、改善患者預后。并且還能通過斑點追蹤成像技術評估臨床治療的療效和價值。目前很多研究都集中于觀察左室、左房的應變率來判斷疾病嚴重程度及治療的有效性和價值，而對于右室及解剖結構更加復雜的右房研究還很少，同時也缺乏更加精準的參考值和觀察標準，未來可以有更多集中于右室右房的研究，并且通過優化系統及檢查方法，提出更精準的標準范圍來提高診斷的準確率。還可以利用斑點追蹤成像技術探究藥物在疾病中臨床應用的價值及療效方面的研究，為臨床治療提供更多指導價值。斑點追蹤成像技術是一項很有發展前景的技術，未來可更加廣泛地應用于臨床。