斑點追蹤技術在評估主動脈瓣狹窄患者左心室功能中的臨床應用價值

陳嘉瑤 陳詩雁 歐陽良艷 祝志敏 陳菲 邱少東

廣州醫科大學附屬第二醫院超聲科，廣州 510260

隨著年齡增長，正常瓣葉逐漸向瓣膜僵硬、鈣化及瓣膜狹窄發展，瓣膜病變一旦開始，必然逐漸進展［1］。主動脈瓣狹窄（aortic stenosis，AS）作為最常見的心臟瓣膜疾病，其患病率逐年增高，早期輕度的AS 預后較好，隨著患者年齡增加和狹窄程度加重，左心室射血壓力增加，出現心肌肥厚和心肌供血不足，左室收縮及舒張功能減低［2］。目前，已有的心臟檢查方法包括心臟磁共振、心電圖、心肌標志物及超聲心動圖。心臟磁共振費用昂貴且后期處理要求較高，普通心電圖及心肌標志物檢測因存在時間窗，均存在應用局限性，超聲心動圖檢查具備成本低、無輻射、可重復性好的優點。針對左室射血分數（left ventricular ejection fraction，LVEF）正常的AS患者，普通經胸超聲心動圖對于心肌早期損傷的檢出敏感性較差，斑點追蹤技術（speckle-tracking imaging，STI）作為在普通超聲心動圖基礎上發展的新技術，可追蹤心肌組織的運動軌跡，從而進一步分析心肌組織整體與部分各個方向的變形能力，且無角度依賴性，因此，被廣泛應用于臨床診療工作中，以評估心肌的真實狀態［3］。STI可在LVEF仍正常時發現AS患者的左室心肌應變能力下降，本文就STI在AS患者左心室功能評估、手術療效評價、術后并發癥預測和預后評估中的應用作一綜述。

STI的原理及檢查參數

STI是基于心肌組織和超聲波聲束間的相互作用，產生斑點這一特定的聲學標志物，實時記錄感興趣區心肌組織每一幀的位置，比較前后兩幀的位置變化，追蹤整個心動周期內的斑點位移情況，從而達到對心肌運動速度、位移、應變等參數進行評估的目的。STI與普通超聲心動圖相比，時間分辨率較高、無角度依賴性、不受心臟擺動的影響，可得到更客觀準確的測量參數［4］。同時，在2D-STI 基礎上發展而來的3D-STI 不僅僅局限于平面位移，能更準確地反映心肌組織在三維空間的復雜運動情況，從而再引入面積應變這一參數。STI可通過對感興趣區心肌組織進行計算，獲得相關力學參數，常用的參數包括：左心室整體縱向應變（global longitudinal strain，GLS）、左心室整體環向應變（global circumferential strain，GCS）、左心室整體徑向應變（global radial strain，GRS）、左心室整體面積應變（global area strain，GAS）、3D 應變（3D strain）、旋轉角度（rotation）、心尖扭轉角度（twist，LVtw）及其應變率。目前，僅GLS 有統一標準值參考，美國超聲心動圖學會認為2D-GLS值的正常范圍為在（-20±2）%［5］。研究發現，3D-GLS 的平均值為-19.1%，絕對值波動在15.8%～23.4%，總體上3D-GLS的平均值為-18.1%，與2D-GLS 的正常值范圍大致相同［6］。因GLS 對心肌微小損傷較為敏感，且有正常參考值范圍，其成為臨床應用最為廣泛可靠的應變參數。

STI對AS患者保守治療時左心室功能的評估

美國心臟協會和美國心臟病學會發布指南建議將LVEF＜50%作為對AS 患者進行手術干預的一級指標，然而，即使已出現臨床癥狀的輕度AS 甚至重度AS 病例，往往因為心臟強大的代償能力可始終維持LVEF在正常范圍，這也是導致LVEF 患者術后生存率下降和生存時間縮短的部分原因［7］。STI 可通過應變參數變化評估監測AS 患者LVEF正常時左室心肌功能的變化。

Lancellotti 等［8］應用2D-STI 對173 例無癥狀的重度AS患者進行分析，探索左心室后負荷對左室心肌收縮功能和LVEF 的影響，多因素分析提示GCS、左心房面積指數與左心室后負荷增加獨立相關，而與LVEF 無顯著相關性，表明LVEF 明顯低估了存在室壁肥厚時左室心肌損害的程度，尤其是低心排量患者普遍存在心肌損傷而常規超聲心動圖不易識別，說明2D-STI 有助于確定哪些患者可受益于早期手術。Ng 等［9］對420 例不同程度AS 患者進行2D-STI分析，研究發現隨著AS程度加重，GLS、GRS、GCS及其應變率逐漸下降。趙寶存等［10］應用3D-STI對AS患者左室整體應變及扭轉運動進行分析，研究發現隨著狹窄程度增加，GLS、GRS、GCS逐漸降低，主動脈瓣面積作為嚴重程度的衡量指標，是多向應變和應變率的獨立決定因素，隨著狹窄加重，心肌應變能力逐漸下降，提示AS患者可獲益于早期手術。

Galli等［11］應用2D-STI對126例嚴重AS患者進行分析，結果發現隨著瓣膜動脈阻抗增加，GLS、GCS逐漸下降；其中心內膜下心肌首先出現損傷，隨著瓣膜阻抗增加，繼而心肌層也出現損傷，提示在患者瓣膜阻抗較小時應及時手術。與之相似的是Bi 等［12］應用2D-STI 和3D-STI 對168 例重度AS 且LVEF＞50%的患者左心室后負荷增加對心肌應變和旋轉的影響進行研究，研究發現患者的GLS、GRS 均顯著下降，為維持正常的LVEF，GCS、Rotation、LVtw 均升高，且2D-STI和3D-STI的一致性相關系數較高；下降的GLS與增加的瓣膜動脈阻抗相關性較高，說明隨著狹窄的加重，GLS呈現逐漸下降的趨勢，左心室心肌損傷程度加重。GLS、GRS、GRS、Rotation、LVtw 及其應變率作為STI 的重要參數，作為LVEF 的補充指標，可在疾病早期證明心肌損傷存在，提示對AS 患者進行早期干預治療以維持心肌應變能力的必要性。

STI對AS患者主動脈瓣置換術（TAVR）后左心室功能的評估

長病程的AS 最終損害左心室功能，隨著病程進展和病情加重，與保守治療相比，瓣膜置換手術成為無手術禁忌證AS 患者的最佳選擇，瓣膜置換術后主動脈瓣有效面積增大，左室流出道梗阻解除、左心室后負荷降低可使左室收縮功能得到不同程度的恢復［13］。STI 所能提供的應變參數可作為常規超聲心動圖之外的補充指標，其術前術后的對比可表現AS 患者術后的心肌狀態，幫助臨床更全面評估手術療效。

Schattke 等［14］對30例行經導管TAVR 的AS患者進行術前和術后1 周進行包含2D-STI 在內的超聲心動圖檢查，分析左心室收縮及舒張功能的變化，研究發現術后1 周左心室心肌基底段、中間段的GLS得到明顯改善，而射血分數無明顯差異，表明2D-STI 可在射血分數改變之前更早發現TAVR 后患者早期局部心肌收縮功能的提高。Naeim 等［15］對80 例接受TAVR 的嚴重AS 患者進行了術前2D-STI 檢查，并持續（8±3）個月的隨訪，結果發現無論術前EF 是否保留，術后患者GLS 均顯著提高，LVtw 下降接近正常值，其中低射血分數組GLS 及其應變率顯著增加，證實AS 患者術后應變及相應應變率、扭轉角度均趨向生理值，左心室收縮功能得到改善，明確AS 患者可獲益于TAVR。Rost 等［16］對40 例嚴重AS 患者進行主動脈瓣置換術前、術后1 周及術后6 月進行包含STI 在內的超聲心動圖檢查，同樣發現術后6 月GLS、GRS、GRS 結果較術前改善，同時發現左心室質量較術前減小，心肌功能在瓣膜置換手術后得到明顯改善，表明了外科手術對嚴重AS 患者的必要性。Marcus 等［17］對37 例先天性AS 接受球囊擴張成形手術的兒童患者進行術前、術后1個月、術后6個月及術后3年的2D-STI追蹤觀察，術后6 個月中期隨訪發現GLS、GRS、GRS 均較術前明顯改善，而術后3年各方面收縮應變率與術后6個月結果差異無統計學意義，表明人工干預手段可明顯改善患兒預后，但部分應變指標不能完全恢復至正常范圍，可能與干預不及時有關。普通經胸超聲心動圖不能對先天性AS 患兒心臟功能和心肌重構進行充分監測，存在漏診亞臨床心肌收縮功能障礙的可能，因此，有必要對此類患者進行2D-STI 檢查以了解心肌功能的真實狀態。

陳小果等［18］利用STI 探討了不同的TAVR 術式對AS 患者預后的影響，結果顯示二葉式主動脈瓣術和三葉式主動脈瓣術患者的左心室應變在術后早期均有顯著改善，并隨著時間延長，心肌應變能力進一步提高，同時，在長期隨訪中發現2種術式基本同等獲益。丁錢山等［19］采用3D-STI技術對40 例接受TAVR 的重度AS 患者左心室心肌功能變化進行評估，研究發現術后3 個月LVEF 與術前相比無明顯差異，而GLS、GRS、3D-strain 均明顯增加，盡管術后3 個月GLS 與GCS 尚未完全恢復，但短期內左心室心肌應變能力的提高證實瓣膜置換手術可快速改善左心室收縮功能。由此可見，應變的變化比LVEF 更為敏感，作為心肌功能改善的證據，可幫助臨床醫生正確評估患者手術效果。

STI對AS術后并發癥及結局的預測

與LVEF 相比，3D-STI 對亞臨床左心室收縮功能障礙的評估更加準確與敏感。AS 患者在LVEF 下降之前已表現出GLS 下降，GLS 可預測AVR 后心力衰竭和心肌功能受損的風險增加。在一項104 例無癥狀且保留LVEF 的嚴重AS患者的研究中，GLS 和GRS 都是心臟不良事件的獨立預測因子，在校正左心室質量指數和主動脈瓣平均壓力梯度后，GLS 仍是主要不良心臟事件（major adverse cardiac events，MACE）的獨立預測因子［20］。應用3D-STI對AS 患者進行前瞻性研究是有必要的，其可預測MACE 的發生，從而評估手術風險。

Kusunose 等［21］采用STI 對395 例中度至重度AS 患者的左心室收縮功能進行了回顧性研究，其采用Cox 比例風險模型對左心室GLS與病死率的相關性進行分析，結論表明，GLS 可作為AS 患者病死率的獨立預測因子。Kearney 等［22］探討了GLS 與行保守治療的AS 患者全因病死率的關系并進行了2 年隨訪，通過數據分析得出GLS 是AS 患者全因病死率的強獨立預測因子，將GLS 納入風險模型可輔助臨床更準確地判斷AS 患者的手術時機、降低手術風險。Teraguchi 等［23］應用STI 對44 例保留EF 的重度AS 患者進行組織追蹤二尖瓣環位移（tissue-tracking mitral annular displacement，TMAD），探索其與勞力性呼吸困難、因心衰住院、LVEF 下降和心源性死亡等心臟不良事件的關系，結果證實發生心臟不良事件的患者TMAD 明顯受損，采用STI可快速分析得出TMAD，TMAD 作為心臟不良事件的預測因子，可納入重度AS患者的常規評估中。Levy 等［24］進行了一項多中心前瞻性研究，研究納入58 例接受瓣膜置換手術的嚴重AS 患者，單因素分析發現患者術前的GLS 是術后房顫發生的獨立預測因子，最佳截斷值為-15%，靈敏度為82%，特異度為53%。

除GLS 外，旋轉角度、GCS 也是AS 患者重要的預后預測指標。Holmes 等［25］探討了心尖旋轉角度（Apical rotation，ApRot）與AS 患者生存率的關系，將患者以中位數區分為ApRot 高和ApRot 低兩組，通過隨訪發現ApRot 高的患者在AVR 或保守治療后發生死亡時間較早，ApRot 的增加與生存率下降顯著相關。研究發現保守治療的AS 患者GCS 下降，隨訪發現2年內的病死率和再入院率均升高［17］。

展 望

主動脈瓣人工瓣膜-患者不匹配（prosthesis-patient mismatch，PPM）也是AS 患者術后常見的并發癥，Poulin等［26］對重度AS 行TAVR 術的患者的研究發現，無PPM 組患者應變參數較PPM 組有更大改善，左心室重塑能力更強。因獲取判斷PPM 的幾何瓣口指數、有效瓣口面積及預計瓣口面積指數的步驟復雜，且存在很大主觀性，臨床評估PPM困難，應變參數有望在未來成為判斷PPM 的輔助指標。左心室的GLS 重復性較好，而左心房及右心室的應變參數重復性較差，左心房、右心室的應變成像對圖像質量要求較左心室更高，提高圖像質量或排除圖像質量較差的STI 圖像，可提高其與四維計算機重建技術結果的一致性［27］。目前，針對AS 患者的左心房、右心室應變研究相對較少，不同研究間結果一致性較差，未來更新機器成像質量的提高、4D-STI技術的普及成熟有望實現對AS患者左心房、右心室心肌應變更準確的評估。

小結

已有大量臨床研究證實STI 是評估左心室功能不全的可靠診斷方法，多應變參數、多模態STI可輔助臨床對AS患者進行病情變化監測、風險評估、治療決策、預后判斷，選擇合適的手術時機對臨床及患者尤為重要［20-25］。同時，STI 對AS 患者術后左心室功能的監測、并發癥的預測也具有重要意義。不可否認，STI的應用仍存在一定局限性，其對圖像質量、對超聲醫生描繪心內膜的熟練程度有較高要求，因STI具有無創、無輻射、實時監測心肌功能等優點，其仍為評估AS患者左心室功能有效可靠的輔助診斷及評估手段，可作為AS患者保守治療時隨訪、術前及術后復查的常規檢查項目。