二维斑点追踪技术评价右心室功能的研究进展

贺 丽 李沿江

既往对心脏功能的研究主要集中在左心室，近年来，随着对右心室在循环功能中重要作用的认识，右心室功能的评估也越来越多地受到国内外学者的关注。斑点追踪成像（speckle tracking imaging, STI）技术具有便捷、低廉、无创等常规超声检查的优点，且不受运动方向与声束夹角的影响，是评价右心室功能的新方法[1,2]。本文就二维斑点追踪成像（two-dimensional speckle tracking imaging, 2DSTI）评价右心室功能的方法、可行性及临床应用等方面作一综述。

1 2DSTI研究右心室功能的解剖学基础

右心室的宏观结构分为入口（右心室流入道，包括三尖瓣和乳头肌附件）、右心室心尖部和漏斗部（右心室流出道）三部分。三部分组成新月形结构包绕左心室。右心室壁较薄，右心室心肌主要由心外膜下的纵形心肌及心内膜下的环形心肌组成，而纵形心肌在右心室的收缩与舒张过程中起主要作用，因此2DSTI对右心室功能的研究主要为长轴方向上的心肌运动。

2 STI的基本原理

STI以二维超声图像为基础，在室壁中选择一定范围的感兴趣区，应用分析软件根据组织灰阶自动跟踪感兴趣区心肌组织的信号，从而分析心肌运动[1]。二维超声图像是由多个小像素构成的，这些小像素是均匀分布于心肌内的稳定的声学斑点，与组织同步运动。STI通过追踪二维灰阶图像中均匀分布于心肌内的声学斑点，逐帧比较每个斑点的运动及斑点间的相对运动，从而得出组织速度、位移、应变及应变率等参数，克服了角度依赖性，更真实地反映心肌运动[3,4]，为研究右心室功能奠定了基础。

2.1 应变、应变率运用于右心室功能研究的可行性 心肌应变指心肌的形变程度，是心动周期中心肌长度的变化值相对于该心动周期起始点心肌原长度的百分比，用Lagrangian公式表示，即应变＝△L/L0＝(L—L0)/L0，应变率是物体在力的作用下发生形状改变的速度，用Lagrangian公式表示，即应变率＝(△L/L0)/△t＝△V/L0[5]。二维心室应变率曲线由1个正向波（SRs）和2个负向波（SRe、SRa）组成，SRs为心室收缩期应变率，SRe为心室舒张早期应变率，SRa为心室舒张晚期应变率。应变反映心肌的主动收缩及舒张变形能力，不受心脏整体运动及周围邻近组织的被动牵拉，也不受参数改变的影响，具有相对独立性[6]，在理论上非常适合作为评价右心室功能的指标。STI与声纳微测量法在心肌长轴纵向应变测量上具有良好的相关性和一致性（r=0.9,P＜0.001）[3]。

2.2 三尖瓣环位移运用于右心功能研究的可行性 三尖瓣环位移即三尖瓣环收缩期相对于心室尖部的位移，三尖瓣环位移技术是基于STI原理，通过放置在心脏四腔心切面上的固定点手动标记三尖瓣环间隔部、三尖瓣环右心室游离壁部和右心室心尖部的心内膜面三点，根据实时心电图信息（以R波顶点作为舒张期末，以T波终点作为收缩期末），应用软件半自动跟踪整个动态图像中标记的瓣环点相对于右心室尖部的位移。根据美国及欧洲超声协会建议，三尖瓣环收缩期位移（tricuspid annular plane systolic excursion, TASPE）＜16 mm定义为右心功能受损[7]。Carlsson等[8]研究显示，右心室纵向运动对右心室收缩功能贡献约75%，径向运动约25%，TASPE可以作为评价右心室整体收缩功能的替代性指标。Hugues等[9]通过与MRI对比研究，发现TASPE与右心室射血分数（RVEF）呈正相关，预测右心功能不全的敏感度为87.5%，特异度为90%，因此TASPE可以作为简单快速地评价右心室收缩功能的方法。

3 2DSTI评价右心室功能的临床运用

2DSTI可以简单快速地评价正常人心肌运动特点，鉴别不同病理条件下右心室功能的改变，如肺动脉高压、高血压心脏病及先天性心脏病等，并通过分析治疗前后右心室应变、应变率、TASPE等参数的变化评估临床治疗效果，对指导临床治疗及预测疾病的预后具有重要意义。

3.1 正常人右心室心肌应变及应变率特点 正常人收缩期和舒张期应变、应变率在整个心室的分布和传播是协调有序的。心肌的径向应变、应变率要高于纵向，右心室游离壁纵向应变、应变率高于左心室。在正常状态下，室间隔主要参与左心室功能，若右心室容量或压力负荷过重，则室间隔主要参与右心室功能[10]。童春等[11]采用2DSTI对正常成人右心功能进行研究，结果发现正常成人右心室游离壁基底段在右心室收缩和舒张功能中发挥的作用最大，而心尖段作用较小；右心室游离壁各节段心肌应变、SRs与年龄相关性不显著，表明正常人右心室收缩期形变不随年龄改变；SRe、SRa随年龄增长明显减低，与年龄呈显著负相关，表明随着年龄增加，心内膜下和血管周围的胶原纤维增加，心肌细胞减少，细胞肥大增生，心肌的僵硬度增加，右心室顺应性减退。

3.2 肺动脉高压患者右心室功能的评价 肺动脉高压是由各种原因引起的肺动脉压力高于正常的病理状态，而右心功能不全是肺动脉高压患者死亡的主要原因，因此对肺动脉高压患者右心功能的评估十分重要。Utsunomiya等[12]对50例肺动脉高压患者进行研究，发现右心室游离壁应变与肺动脉收缩压具有良好的相关性，当应变≤15.5%时，提示右心室功能受损的敏感度为100%，特异度和准确率分别为84%和92%。另外，赵利辉等[13]发现肺动脉高压组患者各点TASPE均较正常对照组低，且随着肺动脉收缩压的升高，TASPE逐渐降低；其中三尖瓣环连线中点峰值TASPE与肺动脉收缩压及肺血管阻力的相关度最高。

2DSTI还可以通过分析右心室心肌应变及TASPE预测肺动脉高压患者的预后，为临床诊断及进一步治疗提供依据。Motoji等[14]研究发现，肺动脉高压患者右心室游离壁收缩期峰值应变（RV-free）≤19.4%，发生心血管事件的敏感度为90%，特异度为69%，而RV-free＞19.4%发生心血管事件的概率明显减少；若RV-free≤19.4%，且TASPE＜16 mm，则发生心血管事件的概率大大增加，联合应用RV-free与TASPE评估右心室功能可以更准确地预测心血管事件的发生情况。

3.3 冠心病患者右心室功能的评价 在心肌梗死和心力衰竭患者中，右心室功能减退与死亡、休克和心律失常密切相关，是其独立预测因子[15]，尤其是下壁及右心室心肌梗死，临床上治疗方案的选择有赖于超声对右心功能的准确评估。STI能准确评价冠心病患者左心室功能，同样也可评估患者右心室功能[16]。赵德霞等[17]采用基于STI原理的三尖瓣环位移技术评定右心室心肌梗死患者的右心室收缩功能，发现右冠状动脉轻微病变组、下后壁心肌梗死合并右心室心肌梗死组TASPE各参数及RVEF均较正常对照组减低，后者减低更明显，差异有统计学意义（P＜0.05），TASPE各参数与RVEF均显著相关，其中隔瓣环位点与RVEF相关性最小，可能是因为三尖瓣隔瓣受左心室功能影响较大，影响其对右心室功能的客观评价。而游离壁处三尖瓣环位点不受左心室功能影响，可以客观反映右心室功能，其中三尖瓣环连线中点TASPE与RVEF相关性最高。

STI还可以评估冠心病患者经皮冠状动脉介入治疗（PCI）术前、后右心室功能的动态变化。宋陈芳等[18]发现急性心肌梗死患者右心室游离壁基底段、中间段及室间隔各段心肌应变均显著低于正常人，提示下壁心肌梗死患者右心室收缩功能明显受损，急诊PCI术后7 d，右心室除心尖段外各节段应变值均明显升高，提示早期冠状动脉血运重建可以改善右心室收缩功能，但是应变率在各节段中变化不明显，不适合作为评估急性心肌梗死右心室功能的指标，这可能与右心室室壁较薄、顺应性相对较好有关。

3.4 先天性心脏病患者右心室功能的评价 Kowalik等[19]研究40例房间隔缺损患者的右心功能，发现房间隔缺损患者TASPE较正常对照组明显增加；应变、应变率与正常对照组比较无明显差异。而Bussadori等[20]研究则发现房间隔缺损患者右心室整体纵向应变及右心室游离壁各节段应变较正常对照组明显增高，应变率无明显改变，行经皮封堵术24 h后，右心室长轴整体收缩期应变及各节段包括室间隔、游离壁应变均较术前减低，差异均有统计学意义（P＜0.05），右心室整体纵向应变率及各节段应变率也均较术前减低，但仅右心室游离壁各节段应变率差异显著，与Jategaonkar 等[21]的研究结果大致相同。由此可见，纵向应变是反映房间隔缺损患者右心室功能的敏感指标，依赖于容量负荷等的改变；纵向应变率受容量负荷影响较小，具有相对独立性；室间隔相对右心室游离壁更少受右心室容量负荷的影响。

另外，Scherptong等[22]研究发现右心室纵向峰值收缩应变是判断成人法洛四联症患者早期右心功能恶化的敏感指标，即使在右心室稍大，而RVEF无明显异常的情况下亦可使用。

3.5 其他疾病右心室功能的评价 STI可以发现高血压早期左心室无构型改变时右心室功能的变化，在左心室无构型改变时，STI可以敏感地检测出高血压患者右心室收缩及舒张功能损害。缩窄性心包炎（CP）由于心包增厚、僵硬、黏连，限制右心室的收缩与舒张，可以导致一系列循环衰竭征象，因此对CP患者右心功能的评价具有重要的临床意义。刘爽等[23]用STI检测CP患者发现右心室游离壁应变、应变率、SRe、SRa均较正常对照组减低，应变、应变率、SRe变化最显著，提示CP患者收缩期及舒张早期右心室功能受损，舒张晚期受损较轻。

综上所述，STI技术已广泛应用于心血管方面右心室功能的研究，为临床右心室功能的评价提供了更为丰富的信息，具有较强的指导意义。但临床实践中发现仍存在以下问题：①图像质量要求高，尤其是应变及应变率成像，需满足心内外膜清晰显示、比较高的帧频（最优的帧频是50～70帧/s）等条件才能准确地分析心肌瞬时运动信息，肥胖症或肺气肿患者的成像质量差导致应用受到限制；而2DSTI测量三尖瓣环位移只要求清晰显示3个追踪点即可，是一种快速测量右心室整体收缩功能的方法，可以用于分析肥胖症或肺气肿患者的心功能，但是不能反映局部心肌运动的改变；因此是否可以根据实际情况及需要选择运用STI及三尖瓣环位移技术，有待进一步研究。②受试者呼吸和心率也会影响图像质量及分析的准确率，因此为了减低呼吸运动对心脏运动的影响，在采图时嘱受检者尽量屏住呼吸，减少心率对所测数据的干扰，在采图时应尽量选取心率稳定的心动周期，采集2～3个心动周期心脏二维灰阶图像。③STI技术尚未达到实时分析，需将二维图像采集储存后脱机分析，因此2DSTI实时动态分析软件有待开发。④心肌运动实际上是三维的，而目前STI技术只能在二维平面上的获取运动信息，不能全面真实地反映心肌的运动情况；三维斑点追踪技术的发展，将弥补二维的不足，更真实、全面地反映心肌的运动情况，为临床提供更准确的信息。

[1] Biswas M, Sudhakar S, Nanda NC, et al. Two- and threedimensional speckle tracking echocardiography: clinical applications and future directions. Echocardiography, 2013, 30(1):88-105.

[2] Cameli M, Lisi M, Righini FM, et al. Speckle tracking echocardiography as a new technique to evaluate right ventricular function in patients with left ventricular assist device therapy. J Heart Lung Transplant, 2013, 32(4): 424-430.

[3] Amundsen BH, Helle-Valle T, Edvardsen T, et al. Noninvasive myocardial strain measurement by speckle tracking echocardiography: validation against sonomicrometry and tagged magnetic resonance imaging. J Am Coll Cardiol, 2006, 47(4): 789-793.

[4] Blessberger H, Binder T. NON-invasive imaging: two dimensional speckle tracking echocardiography: basic principles. Heart, 2010,96(9): 716–722.

[5] Voigt JU, Flachskampf FA. Strain and strain rate. New and clinically relevant echo parameters of regional myocardial function. Z Kardiol, 2004, 93(4): 249-258.

[6] Chow PC, Liang XC, Cheung EW, et al. New two-dimensional global longitudinal strain and strain rate imaging for assessment of systemic right ventricular function. Heart, 2008, 94(7): 855-859.

[7] Rudski LG, Lai WW, Afilalo J, et al. Guidelines for the echocardiographic assessment of the right heart in adults: a report from the American Society of Echocardiography endorsed by the European Association of Echocardiography, a registered branch of the European Society of Cardiology, and the Canadian Society of Echocardiography. J Am Soc Echocardiogr, 2010, 23(7): 685-713,786-788.

[8] Carlsson M, Ugander M, Heiberg E, et al. The quantitative relationship between longitudinal and radial function in left, right,and total heart pumping in humans. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2007, 293(1): 636-644.

[9] Hugues T, Ducreux D, Bertora D, et al. Interest of tricuspid annular displacement(TAD) in evaluation of right ventricular ejection fraction. Ann Cardiol Angeiol, 2010, 59(2): 61-66.

[10] Lindqvist P, Calcutteea A, Henein M. Echocardiography in the assessment of right heart function. Eur J Echocardiogr, 2008, 9(2): 225-227.

[11] 童春, 黎春雷, 宋家琳, 等. 斑点追踪评价正常成人右室长轴心肌形变能力. 中国医学影像技术, 2007, 23(11): 1641-1643.

[12] Utsunomiya H, Nakatani S, Okada T, et al. A simple method to predict impaired right ventricular performance and disease severity in chronic pulmonary hypertension using strain rate imaging. Int J Cardiol, 2011, 147(1): 88-94.

[13] 赵利辉, 黄灿亮, 陈静婉, 等. 三尖瓣环收缩期位移评价肺动脉高压患者右心室功能的研究. 中国医学影像学杂志, 2011,19(2): 87-91.

[14] Motoji Y, Tanaka H, Fukuda Y, et al. Eff i cacy of right ventricular free-wall longitudinal speckle-tracking strain for predicting longterm outcome in patients with pulmonary hypertension. Circ J,2013, 77(3): 756-763.

[15] Haddad F, Doyle R, Murphy DJ, et al. Right ventricular function in cardiovascular disease, part II: pathophysiology, clinical importance, and management of right ventricular failure.Circulation, 2008, 117(8): 1717-1731.

[16] Roes SD, Mollema SA, Lamb HJ, et al. Validation of echocardiographic two-dimensional speckle tracking longitudinal strain imaging for viability assessment in patients with chronic ischemic left ventricular dysfunction and comparison with contrastenhanced magnetic resonance imaging. Am J Cardiol, 2009,104(3): 312-317.

[17] 赵德霞, 丁连芹, 巨兰, 等. 超声斑点追踪技术评价下壁心肌梗死合并右室心肌梗死患者右心室收缩功能. 中国现代医生,2012, 50(17): 98-99, 101, 161.

[18] 宋陈芳, 陈金玲, 周青, 等. 二维斑点追踪技术评价急性下壁心肌梗死患者经皮冠状动脉介入治疗前后右心室功能. 中华超声影像学杂志, 2011, 20(12): 1025-1028.

[19] Kowalik E, Kowalski M, Hoffman P. Is right ventricular myocardial deformation affected by degree of interatrial shunt in adults? Eur J Echocardiogr, 2011, 12(5): 400-405.

[20] Bussadori C, Oliveira P, Arcidiacono C, et al. Right and left ventricular strain and strain rate in young adults before and after percutaneous atrial septal defect closure. Echocardiography, 2011,28(7): 730-737.

[21] Jategaonkar SR, Scholtz W, Butz T, et al. Two-dimensional strain and strain rate imaging of the right ventricle in adult patients before and after percutaneous closure of atrial septal defects. Eur J Echocardiogr, 2009, 10(4): 499-502.

[22] Scherptong RW, Mollema SA, Blom NA, et al. Right ventricular peak systolic longitudinal strain is a sensitive marker for right ventricular deterioration in adult patients with tetralogy of Fallot.Int J Cardiovasc Imaging, 2009, 25(7): 669-676.

[23] 刘爽, 任卫东, 李楠, 等. 超声斑点追踪技术对缩窄性心包炎患者右室功能的初步研究. 中国超声医学杂志, 2010, 26(3): 227-229.