超声心动图技术在评价心力衰竭患者左心室收缩功能方面的应用

练 敏（综述），郭 薇（审校）

（福建医科大学省立临床医学院，福建省立医院心血管病研究所，福州 350001）

心力衰竭是各种心脏疾病导致心功能不全的一种综合征，绝大多数情况下是指心肌收缩力下降使心排血量不能满足机体代谢的需要，器官、组织血液灌注不足的表现，其基本病因有扩张性心肌病、冠心病和高血压心脏病心功能不全、肥厚型心肌病、缺血性心肌病等。它的发展呈渐进性改变，早期常从左心室收缩功能失常开始，逐步发展到容量超负荷后引起症状和器官低灌注的终末期［1］。早期许多患者无典型的症状表现，因而造成就医过晚而延误治疗的最佳时机。所以及时、准确及定量地评价左心室收缩功能可对心力衰竭患者进行早期诊断，并对其治疗方法的选择、预后的评估等具有重要意义。而超声心动图具有操作简单、价格合理、可多次重复等优点，已广泛应用于临床上对左心室收缩功能的检测。

心脏左心室收缩功能的状况除了取决于整体收缩功能之外，还取决于心脏局部收缩功能的正常与否及各部位运动是否协调。临床上常用超声心动图测量左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）来评价患者的左心室收缩功能，简单、方便，已得到广泛应用。但它只能评价心脏的整体收缩功能，并容易受前后负荷、心率、反流量、心脏整体运动等因素的影响，且主观性较大。对于心力衰竭患者来说，他们存在心室形态不规则、心内膜边界显示不清、收缩不同步等问题，所测LVEF值误差较大。

近年来发展起来的超声心动图技术，如全方向M型超声心动图（omni-directional M-model echocardiography，OME）、二维斑点追踪成像（speckle tissue imaging，STI）、组织多普勒显像（tissue Doppler imaging，TDI）、定量组织速度显像技术（quantitative tis-sue velocity imaging，QTVI）、组织多普勒应变或应变率显像（strain rate imaging，SRI）等，有受前后负荷、心肌运动等的影响较小等的优点，能在无创、定量、准确地评价左心室整体功能的同时评价局部收缩功能及协调性（即同步性），更客观、精确，为评价心力衰竭患者左心室收缩功能开辟了更广阔的应用前景。

1 TDI

1．1 TDI的特点 TDI通过直接提取心肌运动多普勒信号，获得心肌长轴运动的方向、速度、位移、时相等多项信息，对节段室壁运动进行定性、定量研究。

1．2 TDI在评价心力衰竭患者左心室收缩功能方面的应用 用TDI脉冲多普勒速度频谱显像方法测量二尖瓣环沿心室长轴的运动速度，是评价左心室整体收缩功能的可靠方法。Gulati等［2］运用TDI测量心力衰竭患者的二尖瓣环沿心室长轴的运动速度与左心室核素造影所测的LVEF进行比较，发现两者有良好的相关性，并且较LVEF敏感。梁致如等［3］也发现，通过TDI能较LVEF更敏感地检测到早期局部收缩功能的异常。同时TDI还能直观了解心脏机械活动情况，从而精确评价心力衰竭患者心肌收缩运动［4］，其不同步指标结合QRS波时限，可供选择心脏再同步治疗的适应人群［5］，有重要的临床指导意义。

1．3 TDI的局限性 TDI技术是由频移衍生而来，必然受其固有局限性的影响。首先，具有角度依赖性和无法评估左心室局部扭转运动的影响，只能检测心肌纵向运动情况;再者，不能同时检测节段及整体的收缩运动，容易把心脏的整体位移记录为被测量组织局部的运动等。

2 QTVI

2．1 QTVI的特点 新近在TDI的基础上发展起来的QTVI由于高帧频显像，并可以在一个心动周期内进行室壁多点（6～8个）取样，获得局部心肌的运动曲线，能快速、准确定量评价左心室局部收缩心肌功能［6］，并较常规左心室收缩功能评价方法更为敏感、准确［7］。同时，它受心脏运动、旋转和邻近节段的影响较小，故能够更加实时、直观地评价左心室心肌长轴的运动。

2．2 QTVI在评价心力衰竭患者左心室收缩功能的应用 QTVI技术既能通过测定左心室壁局部心肌的运动速度来评价心力衰竭患者的左心室局部收缩功能［8］，又能通过测量二尖瓣环6个位点平均运动速度来反映其左心室的整体收缩功能［9］，并能精确、直观地评价心力衰竭患者的心室不同步性［10］，对心力衰竭有重要的诊断价值。近年来有学者［11］用QTVI技术评价扩张型心肌病（dilated cardiomyopathy，DCM）患者的左心室旋转收缩功能，发现其与LVEF有较好的相关性。表明QTVI技术评价的左心室旋转收缩功能是准确反映左心室收缩功能的超声新指标，可以用来进一步评价DCM引起的心力衰竭患者的左心室收缩功能。

2．3 QTVI的局限性 QTVI技术也是由多普勒频移衍生而来，必然受到角度选择，呼吸运动及仪器的增益调节等因素的影响，有待发展。

3 SRI

3．1 SRI的特点 SRI也是在组织多普勒成像的基础上发展起来的，通过对高帧频（＞150帧/s）心肌彩色多普勒数据的后加工，获得无创、实时的心肌超声显像数据，即应变（心肌在张力作用下发生变形的能力）与应变率（一个单位时间内的应变大小）。它们反映了局部心肌本身的变形特性，较少地受到心脏位移和邻近组织牵拉效应的影响，是反映心肌局部收缩敏感和特异指标［12，13］，成为评价心脏收缩功能的新参数。

3．2 SRI在评价心力衰竭患者左心室收缩功能的应用 朱文辉等［14］通过SRI技术对心肌梗死后心力衰竭大鼠进行研究发现，SRI可定量检测心力衰竭大鼠左心室局部心肌收缩功能改变，客观、准确，并且较常规方法有更高的重复性及可信度。郑淋等［15］通过研究发现，SRI所测的左心室壁收缩期峰值应变与收缩期峰值应变率会随着左心室容量负荷的增大而发生规律性变化，为临床合理选择手术适应证提供客观依据。同时，SRI还可通过应变和应变率对心脏再同步治疗后的心力衰竭患者进行治疗效果的评价，并能随访预后［16］。

3．3 SRI的局限性 因SRI还是会受角度、应变长度选择和噪声干扰的影响，仅能测量纵向的应变和应变率，有待进一步发展。

4 STI

4．1 STI的特点 STI是利用斑点追踪技术，在二维灰阶动态图像中，在室壁选取一定范围的感兴趣区，可从心肌运动速度、应变、应变率、旋转及扭转等多个运动参数中，定性、定量地分析心动周期中心肌运动的力学特征，评估整个感兴趣区内各节段心肌形变程度［17］。由于其与组织多普勒频移无关，解决了SRI受角度和应变长度的影响，在评价心肌纵向运动的基础上也能准确地对左心室短轴的其他三种运动（径向应变、圆周应变及旋转角度）进行综合全面的评价。

4．2 STI在评价心力衰竭患者左心室收缩功能的应用 现已证实，STI技术不仅能比较准确地反映心脏整体的收缩功能［18］，而且能定量评价局部收缩功能，快速准确。有研究［19］通过STI技术测量径向收缩期峰值应变率和纵向、径向、环向应变率达峰时间等，发现STI技术同样能评价心力衰竭患者早期局部心肌收缩功能，敏感、有效;同时发现心力衰竭患者径向和环向的不同步指标与LVEF的相关性大于纵向［20］。新近有研究［21］证实，通过对心脏扭转和旋转的评估可评价收缩功能障碍。谢明星等［22］应用STI技术发现心力衰竭患者的左心室扭转运动减低，左心室心底、心尖相对旋转不同步，旋转角度减低，影响了整体收缩功能，客观、有效。

4．3 STI的局限性 STI的局限性在于在质量较差及低帧频的图像中常不能成功追踪心肌运动，同时对左心室短轴各节段心肌运动的显示有局限性［23］，其精确性和重复性也有待进一步提高。

5 OME

5．1 OME的特点 解剖M型超声心动图（anatomic M-mode echocardiography，AME）是在传统M型超声心动图（M-model echocardiography，ME）基础上发展起来的实时成像的室壁运动分析新方法。而OME是近年来发展起来的改进AME，是由福州大学生物医学工程系研制的一种从序列二维图像中提取心脏运动信息的处理系统。它克服了ME取样角度的局限，弥补了TDI、2D-STI等的不足，可同步产生可互相比较的任意多个、任意方向线上所对应的OME，并与其同步的心电信号作时间基准［24］，是唯一可以在同一心动周期对不同部位的心肌运动进行任意多条运动曲线进行同步成像的新方法［25］。同时减少了心脏摆动及扭曲产生的影响，提高了测量的精确性、准确性和重复性。

5．2 OME在评价心力衰竭患者左心室收缩功能的应用 金红等［26］应用AME和ME技术检测22例心肌梗死患者左心室整体收缩功能，并与左心室造影相对照。结果发现，AME法所测左心室整体收缩功能各指标与左心室造影所测值高度相关，而ME法所测指标与左心室造影比较差异明显。郭薇等［27］研究发现，OME测量的左心室径向心肌运动速度梯度直接反映了与厚度有关的局部心肌运动信息，对评价心肌肥厚导致的心力衰竭（肥厚性心肌病、高血压心功能不全等）患者的左心室局部心功能具有重要的临床价值。同时李蕾等［28］使用OME技术评价DCM导致的心力衰竭患者左心室短轴局部心肌运动速度，并与QTVI相比较，发现两者具有良好的相关性。

近年来，叶振盛等［29］对OME在评价左心室收缩同步性方面的作用进行了相关研究，发现OME能够有效评价DCM患者左心室心肌径向收缩的同步性，并在此基础上进一步探讨OME与STI对心力衰竭患者左心室径向收缩不同步评价结果的一致性，发现OME与STI技术对左心室径向运动同步性的评价结果一致，均能有效而可靠地评价心力衰竭患者左心室径向运动的同步性［30］。

5．3 OME的局限性及应用前景 虽然OME具有其独特优越性，但同样存在局限性，如取样频率受二维图像帧频限制;成像质量比传统M型还要略逊一筹;时间分辨率受制于二维超声图像，图像的边界会有“模糊”的感觉。但是，若能够在高帧频和组织谐波显像技术的条件下取样，大多数心肌节段仍然能够得到质量比较满意的图像。

6 小结

随着超声技术的不断发展，超声心动图对左心室收缩功能的评价也日益完善。超声心动图对左心室收缩功能的评价已从定性上升到了定量，从整体上升到了局部，并且其敏感性、特异性、可重复性均有大幅度的提高，能更精确地评价心力衰竭患者的左心室整体、局部收缩功能及同步性。但是各项超声心动图技术分析心力衰竭患者的左心室心功能原理各不相同，有各自的优缺点。在临床中，如果能根据患者具体情况将各种技术进行有机结合，可互相弥补不足，为客观、早期、准确、全面地评价心力衰竭患者左心室收缩功能提供巨大帮助。

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