超声斑点追踪技术在重症监护病房的应用进展

2020-01-09潘建能许兆军

浙江医学 2020年6期

潘建能许兆军

近年来，超声斑点追踪技术已广泛用于评估心功能，在重症监护病房（ICU）中也极具应用价值。相较于传统心脏超声，超声斑点追踪技术不太依赖操作者技术，在观察者之间变异度更小[1]。有研究显示，超声斑点追踪技术的应变指标在预测ICU患者心血管事件、监测心肌轻度收缩功能受损等方面较监测左心射血分数（LVEF）更具有优势[2]。本文对超声斑点追踪技术在评估ICU患者心脏功能的临床应用作一综述。

1 超声斑点追踪技术的原理

超声斑点追踪技术基于一种跟踪心肌中“斑点”位移的半自动化算法，测量心肌段长度的变化量。由于超声斑点追踪技术直接测量心肌形变，因此与LVEF相比，受心室前负荷、心肌顺应性和后负荷变化的影响更少。超声斑点追踪技术最常用的测量指标是应变（S），定义为收缩期末心肌纤维长度（L1）的变化（L1-L0）与舒张期末原始长度（L0）的比值（%），即 S=（L1-L0）/L0，单位时间内的应变称为应变率（SR）[3]。S为负值表示心肌纤维缩短或变薄，正值则表示心肌纤维延长或增厚。超声斑点追踪技术允许半自动定量分析心肌三个运动方向（纵向、径向、环向）上的S和SR，同时还可评估左心室旋转和扭转的力学变化。超声斑点追踪技术尤其适用于评估心肌收缩功能，可在传统心脏超声检查所得心脏测量值（如LVEF）出现异常前检测出心脏亚临床功能障碍[4]。

2 超声斑点追踪技术在危重病中的应用进展

2.1 感染性休克 Orde等[5]分析了60例感染性休克患者，发现69%的患者左心室S值下降，同时，只有33%的患者出现LVEF异常，此外，72%的患者右心室心肌应变能力受损，而传统心脏超声只发现32%的患者出现右心功能异常。该研究还发现，右心室游离壁的心肌应变能力受损与患者6个月内死亡中度相关。在另一项包含50例感染性休克患者的队列研究中，左心室的整体纵向应变（GLS）值在LVEF未出现异常时就出现了下降[6]。Lanspa等[7]研究发现GLS值下降与高乳酸水平和低中心静脉血氧饱和度（ScvO2）相关，GLS值下降患者的ScvO2显著降低，乳酸水平明显升高，GLS可能对病情严重程度和预后评估具有潜在价值。此外，Chang等[8]对111例感染性休克患者的研究发现，患者病死率与GLS密切相关，而与LVEF无明显相关性，当GLS截断值为-13%时，其预测死亡的灵敏度和特异度分别为0.76、0.82。提示感染性休克患者的短期病死率与更高的GLS值显著相关，推测GLS可能是检测感染性休克患者心肌功能障碍更敏感的指标，对短期病死率有重要的预测价值。

2.2 急性心力衰竭既往研究发现，GLS是预测心力衰竭患者发生不良结局的独立预测因素，其预测价值优于LVEF。一个包含147例心力衰竭患者的多中心研究显示，经过12个月的随访，20%患者发生了心脏相关的临床事件，GLS具有预测心力衰竭患者发生心脏事件的较高价值，以-7%为截断值预测发生心脏事件的灵敏度为0.73，特异度为0.83[9]。相较于传统心脏超声，超声斑点追踪技术监测急性心力衰竭患者的心脏负荷状态亦更为敏感。Favot等[10]报道了1例女性急性高血压性肺水肿患者，在无创通气开始和药物治疗后短时间内，传统心脏超声检查只观察到轻度左心室低动力状态，而超声斑点追踪技术检测观察到心脏前间隔心肌应变明显受损，GLS为-7.1%。治疗24h后，患者临床状况显著改善，复测显示GLS明显改善（-13.5%），心脏前间隔功能障碍也明显逆转。

2.3 心肌炎急性心肌炎通常是根据患者的病史、症状、心电图、心肌坏死生物标志物及心脏影像学来诊断。目前，心脏磁共振成像是诊断心肌炎的重要无创性影像学辅助方法，但由于危重病患者不能耐受长时间检查，心脏磁共振成像显然不适用于危重病患者。

局灶性心肌炎具有类似于急性冠状动脉综合征（ACS）的临床表现，因此需要冠状动脉造影来鉴别，然而，冠状动脉造影具有较大的操作风险。由于超声斑点追踪技术可定量评估心肌形变，因此具有辅助诊断急性心肌炎的潜在作用[11]。有研究报道称，超声斑点追踪技术在诊断急性心肌炎上能提供重要信息，尤其是对于LVEF正常的患者，在监测左心室功能障碍上较传统心脏超声灵敏度更高[12]。Lgstrup等[13]分析了28例心脏磁共振成像结果符合路易斯湖标准的急性心肌炎患者，采用超声斑点追踪技术评估左心室功能，结果发现左心室收缩功能与心肌水肿显著相关。Caspar等[14]的研究显示，采用超声斑点追踪技术可以检测到既往有急性心肌炎病史患者左心室功能的微小异常，而传统心脏超声监测到的LVEF却是正常的。目前仍缺乏能明确鉴别急性心肌炎和ACS的结论性证据，因此未来仍需要大量的研究予以证实。

2.4 应激性心肌病应激性心肌病以一过性左心室收缩功能障碍为特征，伴有临床症状和心电图心肌缺血征象，而无明显的冠状动脉血流动力学改变。超声斑点追踪技术可用于检测该类患者的左心室功能障碍类型，其典型的超声影像表现为心尖部低动力，心室中段纵向应变降低和心室基底段活动增强[15]。

Heggemann等[16]的研究观察了应激性心肌病的右心室功能，该研究根据应激性心肌病患者有无右心室受累进行分组比较，结果发现，有右心室受累的应激性心肌病患者右心室GLS值[（-13.2±8.6）%比（-21.8±5.4）%]和面积变化分数[（30.7±9.3）%比（43.5±6.3）%]明显低于无右心室受累的患者，后期随访时两组患者的右心室GLS值均改善。三尖瓣瓣环收缩位移在两组间并无明显差异[（14.8±4.1）mm比（17.9±3.5）mm]，仅中段和心尖节段可观察到右心室局部收缩应变的差异。以-19.1%为右心室GLS的截断值预测应激性心肌病患者发生右心室功能下降的灵敏度为0.85，特异度为0.71。因此，超声斑点追踪技术或许可以用于应激性心肌病的评估。

2.5 ACS 超声斑点追踪技术已广泛用于评估ACS患者的左心功能。有研究发现，左心室GLS是预示ACS患者出院后发生不良事件的重要预测指标，其可预测左心室是否发生不可逆心室重构[17]。另有研究发现，急性心肌梗死血管重建24h内，左心室GLS值降低的患者更易发生心血管不良事件[10]。

2.5.1 ST段抬高型心肌梗死在冠状动脉介入治疗前评估左心室GLS可较好地预测ST段抬高型心肌梗死患者介入术后发生并发症的可能性。Hoogslag等[18]分析了79例ST段抬高型心肌梗死患者实施冠状动脉介入术3个月后的并发症发生情况，评估了心肌梗死中心、边缘区域及远处区域的局部纵向应变。结果显示，与未发生不良事件患者相比，发生不良事件患者的心肌梗死边缘区域纵向应变下降更严重[（-6.8±3.1）%比（-10.5±4.9）%]，而两组间LVEF无明显差异。同时，早期超声斑点追踪技术还可用于预测心肌梗死后突发心源性猝死及恶性心律失常[19]。

2.5.2 非ST段抬高型心肌梗死超声斑点追踪技术有利于判断非ST段抬高型心肌梗死患者能否从冠状动脉介入治疗中获益。在ACS早期阶段，传统心脏超声并不能观察到因心脏微血管阻塞而导致的室壁运动异常。心脏微血管阻塞会导致以心内膜下肌纤维为主的左心室纵向收缩功能受损，继而进展为室壁运动异常。因此，在非ST段抬高型心肌梗死患者中开展左心室GLS评估，有助于判断该类患者能否从冠状动脉介入治疗中获益[20]。Dahlslett等[21]分析了64例疑似ACS的患者，结果发现GLS值≥-21%能排除冠状动脉疾病（灵敏度0.93），其预测ACS患者发生冠状动脉疾病的价值优于LVEF。

2.6 急性肺栓塞根据血流动力学状态和右心室功能，急性肺栓塞可以分为大面积、次大面积及非大面积3种类型。大面积肺栓塞以低血压或心源性休克为特点；次大面积肺栓塞有典型的右心室功能障碍，不伴低血压；非大面积肺栓塞既未出现系统性低血压，也不伴有右心室功能障碍。次大面积急性肺栓塞患者的风险评估比较困难，GLS能否识别出急性肺栓塞患者可以从治疗中获益，目前仍存在争议。肺栓塞严重指数（PESI）是预测肺栓塞患者结局的较好指标，而对这类患者进行右心室功能的定量超声评估可以提供预测结局的重要信息[22]。Dahhan等[23]报道在临床上增加超声斑点追踪技术评估右心室功能的指标，可改善PESI预测急性次大面积肺栓塞患者结局的能力，该研究中69例患者根据肺通气灌注成像扫描或CT胸部血管造影成像诊断急性肺栓塞，在24～48h内行超声斑点追踪技术检测，结果显示右心室整体和侧壁纵向应变与生存率呈负相关。

3 ICU中应用超声斑点追踪技术的局限性

在ICU中应用超声斑点追踪技术的主要困难在于应变分析需要很好的图像质量和心电图波形，而机械通气患者的高质量超声图像及心电图较难获取。应变分析依赖图像获取时的帧频，低帧频会导致帧幅间的斑点模式变化从而无法准确评估心肌形变，而过度增加帧频会减少扫描密度，反而降低图像分辨率，因此帧频一般需要设置在60～90帧/s。既往研究显示GLS的测量值在不同厂家仪器之间存在统计学差异，需要在研究中考虑到这个问题[24]。

目前还没有专门分析右心室和心房功能应变的软件，未来需要提高超声斑点追踪技术对右心室和心房功能的追踪能力。