斑点追踪成像技术评估右心室功能研究进展

吴 梦，冉海涛*

(1.重庆医科大学附属第二医院超声科，重庆 400010；2.超声分子影像重庆市重点实验室，重庆 400010)

心肺疾病可能引起右心室功能障碍。研究[1]证实右心室功能对疾病转归、治疗及预后有重要意义。斑点追踪成像(speckle tracking imaging， STI)技术是一种可间接量化节段性心肌功能的新方法，理论上可更准确地反映心功能。本文对STI技术评估右心室功能的可行性、临床研究进展及局限性进行综述。

1 STI的基本原理

因组织间密度差异，超声心动图采集的心肌声像图中存在心肌组织散射回声，通过软件后处理，呈现出特定斑点，识别并追踪每一斑点在每一心动周期的运动，可获得心肌运动情况，即为STI技术。STI技术可精确评估心肌变形，有别于组织多普勒频移测量的心肌运动，无角度依赖性，不受室壁运动方向、其他组织运动传导及呼吸运动的影响，可逐帧追踪ROI心肌形变，敏感性、精确性及实用性较高[2]。与二维(two-dimesional, 2D)-STI技术相比，三维(three-dimesional, 2D)-STI克服了平面斑点易丢失，导致测量数据存在误差的不足，不受心脏形态及周围结构的影响[3]，可反映心肌整体运动及形变，更准确、敏感地评估心肌功能变化。

2 STI测量参数及应用的可行性

应变是指物体体积变化的百分比，可反映变形；应变率是指变形发生的速度，具有更高的空间分辨率，可更精确定位病变区域；STI可测量心脏纵向应变(longitudinal strain， LS)、径向应变(radial strain， RS)、圆周应变(circumferential strain， CS)及各方向应变率。有学者[4]证实RS、LS、CS可定量左心室区域心肌形变及运动情况。右心室解剖结构较左心室复杂，室壁缺乏中间层，心肌以纵向及径向运动为主。Motoji等[5]发现右心室功能主要采用LS评估。右心室结构及心内膜边缘复杂、不规则，与右心室应变相比，三尖瓣环收缩期位移(tricuspid annular plane systolic excursion， TAPSE)仅可评估右心室游离壁基底段的纵向运动，易受心脏运动的影响。右心室区域变化分数(right ventricular fractional area change， RVFAC)取决于右心室肌小梁下心内膜的准确聚焦，右心室大小常被低估，研究[6]证明在评估右心室功能方面，右心室应变相对于TAPSE和右心室面积变化率(right ventricular fractional area change, RVFAC)有明显优势。右心室整体纵向应变(global longitudinal strain， GLS)为右心室区域性心肌LS的平均值，Lemarié等[7]研究发现GLS与MRI所测的右心室射血分数相关性较高，同时诊断右心室功能紊乱的效能也明显高于传统超声心动图。故STI技术可准确、全面地评估右心室整体心肌功能变化及运动情况。

3 STI评价右心室功能的研究进展及临床应用

3.1 正常右心室心肌应变特点 正常右心室收缩时心底靠近心尖，心室射血，此过程以纵向心肌运动为主，故在心脏收缩早期出现右心功能不全时，LS的改变明显早于RS。Carlsson等[8]研究表明，在右心室收缩过程中，纵向纤维收缩作用约占75%，环向纤维为25%。童春等[9]采用STI技术，发现正常人右心室游离壁基底段应变值大于中间段，心尖段应变值最小，表明了正常心室解剖学规律。Morris等[10]测量238名健康者右心室整体及游离壁收缩期LS，发现所测LS低于预估值，可能因右心室的顺应性随年龄的增长逐渐降低，也可能与性别有关。Meris等[11]发现GLS是STI技术评估右心室功能的最实用参数，不受角度及心室容量的影响，可独立且准确定量节段及整体心肌功能，此外，右心室游离壁LS较室间隔显著增大，分析其原因为游离壁顺应性较室间隔大，更易受后负荷肺动脉压力的影响，且室间隔还参与左心室运动，易受左心室功能的影响。

3.2 肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension， PAH)患者右心室功能 PAH是一种以肺动脉压增高为特征的肺血管疾病，右心室后负荷增加，心肌代偿性维持心输出量，导致右心功能异常。Atsumi等[12]建立中重度PAH绵羊模型，将晶片植入模型右心室心内膜处，以右心室游离壁应变作为基础值，发现PAH患者应变指数与其基础值呈显著相关，证实STI能可靠评估右心室形变。胡路路等[13]发现PAH患者右心室GLS明显降低，而整体CS较健康者无明显差异，提示右心室纵向心肌可能早于环形心肌发生形变；同时还发现PAH患者GLS与三尖瓣环收缩期峰值速度相关性良好，表明右心室GLS可作为评估右心室纵向整体收缩功能的指标。应变指标还可预测右心室功能受损及生存率，Kemal等[14]发现右心室游离壁应变是PAH患者心血管事件发生发展和发生右心衰竭的预测因子，且与6 min步行距离、B型脑钠肽前体存在显著的线性相关，可对PAH患者进行危险分层，并指导临床诊疗。PAH患者还存在右心室机械收缩不同步，可能使疾病预后更差，Smith等[15]发现PAH患者右心室收缩期不同步指数较健康对照组高，与右心室射血分数呈负相关，表明PAH患者具有心室不同步性且与右心室功能障碍相关。采用STI技术还可确定不同心室节段收缩期应变达峰时间，更准确地分析节段性心肌不同步，提示STI可精确定位复杂右心室壁运动。

3.3 自身免疫性疾病患者的右心室功能 风湿性疾病是指累及骨、关节、血管等全身多系统的自身免疫性疾病，心脏常受累，但起病隐匿，目前暂无明确有效的筛查手段。张小杉等[16]对55例类风湿关节炎患者的右心室收缩功能进行分析，发现类风湿组右心室GLS较对照组显著降低，与病程长短呈负相关；Leal等[17]对系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus， SLE)活动期患儿进行研究，同样发现右心室LS较健康者显著降低；何艳洁等[18]发现早期未合并PHA的SLE患者右心室收缩期游离壁LS及右心室整体应变均较对照组降低，且右心室整体应变与病程长短及SLE活动度评分呈负相关。故SLE患者早期右心室收缩功能即可发生改变，STI技术能较准确地评估右心室功能变化，对临床早期发现风湿性疾病右心室功能障碍有重要意义。

3.4 心肌病患者的右心室功能 肥厚性心肌病(hypertrophic cardiomyopathy， HCM)以左心室壁偏心性增厚为特征，右心室易受室间隔肥厚的影响，且左心室舒张功能障碍可增加右心室后负荷，因此右心室可能参与疾病进展。La Gerche等[19]对生理性左心室肥大运动员的右心室进行研究发现，休息时，运动员右心室应变及应变率明显小于健康对照组，而运动期间，两者心率、应变率及右心室区域性收缩末压的增加相似；表明运动员右心室应变静息值较低可能代表生理变化，而不是亚临床心肌损伤，以此可鉴别生理及病理性心肌肥厚。La Gerche等[19-20]采用2D-STI技术评估45例HCM患者右心室收缩功能，发现休息时HCM患者右心室GLS及节段性峰值收缩速度较对照组显著降低，而运动中HCM患者GLS、自由壁及室间隔应变的增加明显低于健康对照组。故HCM患者右心室收缩储备功能明显受损，右心室静息值较低可能代表早期亚临床心肌损伤，STI可早期诊断HCM患者右心室功能障碍。Prasaka等[21]发现右心室心律失常性心肌病(arrhythmogenc right ventricular cardiomyopathy， ARVC)患者右心室应变值的改变早于常规超声测值。Aneq等[22]发现AVRC患者右心室及左心室LS明显减低，表明双心室参与ARVC的形成。

3.5 心力衰竭患者右心室功能 心力衰竭仍是当今世界死亡率最高的疾病之一，而右心室功能对心力衰竭患者的转归有重要作用，目前仍缺乏可对心力衰竭患者早期诊断且便于临床管理的敏感指标。Morris等[10]将心力衰竭分为无症状型心力衰竭、左心室射血分数保留型心力衰竭及减低型心力衰竭，发现采用STI技术可检测到左心室射血分数保留型心力衰竭患者右心室整体及游离壁收缩应变明显改变，故右心室应变可准确且早期发现该类患者右心室收缩功能异常。心脏再同步化治疗(cardiac resynchronization therapy， CRT)已广泛应用于慢性心力衰竭患者，陈金玲等[23]采用2D-STI技术发现，CRT有反应组术后6个月右心室游离壁收缩期应变、应变率明显增高，且与左心室心肌各节段收缩期达峰时间标准差呈显著负相关，STI技术可有效评估CRT术后心力衰竭患者右心室重构及收缩功能，认为右心室功能指标可作为心力衰竭患者行CRT的入选标准之一，有助于提高治疗的有效性。Guendouz等[24]发现，右心室应变是慢性心力衰竭患者严重不良事件的独立预测因子，优于常规超声心动图，当患者GLS值低于21%时，可识别具有不良心脏事件高风险的患者，表明右心室应变可作为慢性心力衰竭患者临床管理的敏感指标。

3.6 其他 STI技术在复杂先天性心脏病中的作用还处于发展阶段。Kempny等[25]采用STI技术定量评估法洛四联症修补术后患者的右心室功能，发现患者右心室LS较对照组明显减低。钱嵘等[26]研究发现在肝硬化不同阶段，右心室心肌整体及不同节段面积应变差异有统计学意义，随着疾病的进展，心肌不同步指数明显增加，认为STI技术可有效评估肝硬化不同阶段的右心室功能，右心室功能与肝硬化病情严重程度存在相关性，STI技术有助于对肝硬化及肝硬化性心肌病的诊疗。

4 局限性

STI技术具有简单易操作、非侵入性等优点，但其时间和空间分辨率较低，使STI所测得的峰值应变值存在一定误差，且STI对超声图像的质量要求高，慢性阻塞性肺疾病、肥胖、接受机械通气危重患者等的图像质量差，需要丢弃大量的数据，影响数据采集；另外，STI不能实时监测心肌功能。虽然3D-STI在评估整体心肌功能方面有所改善，但仍不能准确反映心脏容积及形态的变化，且时间和空间分辨率较2D-STI低，对图像质量依赖性更高。

综上所述，STI技术作为一种非侵入性检查方法，已广泛用于各种心肺疾病的右心室功能测量，因其简单快捷、可重复性好的优势，可准确评估心肌运动，精确评价右心室各节段心肌不同步性，其中右心室GLS可更敏感、有效地反映右心室收缩功能障碍，为临床随访提供准确、便捷的评价手段。

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