斑点追踪技术评估脓毒症心肌功能障碍研究进展

陈红敏，张秉宜*，王 婷，张瑞涛，平 杰

(1.三峡大学人民医院·宜昌市第一人民医院超声科，湖北 宜昌 443000；2.三峡大学医学院解剖与组织胚胎学系，湖北 宜昌 443002)

脓毒症心肌功能障碍(septic myocardial dysfunction, SMD)为脓毒症器官损害的特异性表现，是与感染相关心功能衰竭的主要特征，约40%～50%的脓毒症患者存在SMD[1]。SMD发生机制尚未明确，但已知与诸多因素相关，包括心肌抑制因子、血管活性物质、线粒体功能障碍和活性氧自由基等[2]。早期识别并处理SMD可明显改善患者预后，但目前缺乏针对心肌功能的连续监测方法，早期诊断SMD仍较困难。

目前二维经胸超声心动图是评估SMD的首选方法，但常规超声心动图成像高度依赖前后负荷状况，易受声束角度限制，且可重复性较差，可致SMD严重程度被低估，甚至可能掩盖脓毒性休克后负荷严重减少引起的心脏损害。近年来，斑点追踪成像(speckle tracking imaging, STI)逐步用于临床检测SMD。本文对STI定量评估SMD研究进展进行综述。

1 STI原理及特点

STI通过追踪组织运动位移而实现定量评估心肌功能，主要在纵向(从基部到顶点)、径向(向内短轴)和圆周(旋转短轴)方向进行测量，通过二维和三维成像方式评价心肌整体和局部舒缩功能，全面、直观地反映心肌运动特性。与常规超声心动图相比，STI不易受心肌顺应性和前后负荷变化的影响，具有较高的时间和空间分辨率，早期评估心肌功能受损准确可靠[3]，临床应用前景广阔。

2 STI评估SMD左心室纵向运动

左心室纵向纤维主要分布于心内膜下层，而心内膜下心肌细胞最易受到氧输送和冠状动脉供血不平衡的影响，故左心室纵向应变(left ventricular longitudinal strain, LVLS)可较其他应变参数更敏感地识别心肌舒缩功能异常[4]。左心室整体纵向应变(left ventricular global longitudinal strain, LVGLS)对于评估各种类型心力衰竭及瓣膜性心脏病均具有应用价值[5]。

2.1 LVLS评估SMD心肌收缩功能 脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)诱导心肌损害是研究SMD的常用方法。刘娟娟等[6]应用STI对脓毒症兔进行研究，发现心输出量正常情况下，注入LPS 2 h后LVGLS下降，左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)则在注入LPS 6 h后出现降低。NG等[7]对发病24 h内脓毒症休克患者进行STI检测，发现LVGLS显著降低，连续性监测结果显示脓毒性休克患者恢复期(即停用血管升压药)LVGLS与诊断时存在显著差异，表明SMD存在可逆性。潘灵爱等[8]分析脓毒症患者节段性室壁运动，结果显示脓毒症组与健康对照组下壁纵向应变差异有统计学意义。以上结果提示脓毒症易致整体及局部纵向心肌运动功能受损，且心肌受损程度可能与SMD严重程度有关；STI评估SMD纵向收缩功能较LVEF敏感性更高。但目前尚未统一LVLS诊断SMD的截断值，且研究对象纳入标准、STI检查时机及临床诊疗方案等不同等均可影响STI对SMD的诊断效能。

2.2 LVLS预测SMD预后 一项纳入7项研究(794例SMD患者)的荟萃分析[9]对比LVGLS、LVEF对SMD预后的预测价值，发现LVGLS与SMD患者死亡率之间存在显著相关，而LVEF与死亡率无明显关联，且LVGLS绝对值越低，SMD结局可能越差。INNOCENTI等[10]发现脓毒症患者LVGLS与序贯器官衰竭评分(sequential organ failure assessment, SOFA)明显相关，LVGLS、SOFA预测SMD患者发病1周病死率的AUC分别为0.73、0.63。CHANG等[11]对发病24 h内脓毒症患者行STI检测，发现院内死亡者LVGLS明显低于存活者，以-13%为LVGLS截断值，其预测SMD院内死亡率的AUC、敏感度及特异度分别为0.79、0.76及0.82。在脓毒症诊疗过程中，应用STI对SMD进行早期识别并指导临床及时干预，可能对延缓或预防进展性心肌损伤具有重要意义。

3 STI评估SMD左心室圆周运动

左心室圆周运动指肌纤维在短轴面上的长度改变。心内膜中层肌纤维主要沿短轴旋转位移，故左心室整体圆周应变(left ventricular global circumferential strain, LVGCS)可在一定程度上反映心肌的固有收缩性。CHU等[12]对小鼠注射LPS，发现在M型超声心动图未出现变化时，STI已检测出高剂量组(20 mg/kg体质量)小鼠LVGCS值下降；血液动力学不稳定时，根据圆周应变率检测SMD仍然敏感、可靠，认为LVGCS可区分不同剂量LPS诱发的心脏功能损害，并有效预测SMD小鼠预后。孙立娟等[13]发现LPS组大鼠左心室各节段圆周应变明显低于健康对照组，且在不同剂量柚皮苷预处理大鼠组间各节段圆周应变值差异明显，表明STI可有效评价柚皮苷预处理逆转SMD心肌损伤效果。YANG等[14]对58例脓毒症休克患者在液体复苏前后进行STI检查，结果显示LVGCS与N端脑钠钛前体(N-terminal pro-brain natriuretic peptide, NT-pro BNP)呈显著负相关(r=-0.92，P<0.05)，提示通过检测LVGCS可发现脓毒症早期心肌收缩功能损害。LVGCS为非容积负荷相关参数，不易受血流动力学影响，用于评估SMD较为敏感、可靠，低水平LVGCS可能提示预后不良。

4 STI评估SMD左心室扭转运动及同步性运动

心室收缩由心肌扭转和解旋同时作用而引起，左心室收缩功能障碍可能与局部心肌扭转异常和运动延迟密切相关。研究[15]表明，应用STI获得的心室旋转角度与旋转速率等参数对于评估心肌功能具有一定价值。BLOECHLINGER等[16]观察脓毒症患者左心室扭转运动，发现脓毒症组左心室基底段、心尖段峰值扭转角度均小于健康对照组，且脓毒症组舒张期左心室解旋速度明显降低、解旋时间延迟。李陶等[17]应用STI观察脓毒症新生儿心功能，发现足月脓毒症组新生儿左心室整体旋转速度明显低于健康对照组。以上结果提示，扭转运动异常可能是识别SMD的重要指标。葛伟东等[18]以达峰时间差值参数作为评价指标，发现脓毒症患者纵向和径向应变达峰时间标准差均明显大于健康对照组，且纵向、径向应变达峰时间差值参数均与LVEF显著相关，提示STI可早期发现脓毒症患者左心室心肌运动同步性受损。应用STI评估脓毒症患者左心室扭转运动及同步性运动可在一定程度上提高诊断SMD的准确率。

5 STI评估SMD二尖瓣环位移(mitral annular displacement, MAD)

MAD是量化心泵功能的指标，应用STI可通过追踪二尖瓣环及瓣叶组织运动轨迹评估左心室纵向收缩功能。相对整体及节段性室壁应变分析，MAD对图像质量要求不高，且成像速度更快。研究[19]表明，MAD是LVGLS的一种快速且可重现的替代指标，对评估亚临床期左心室心肌功能障碍有重要价值。ZAKY等[20]对54例脓毒症患者在确诊1周内进行STI检查，发现LVGLS异常组与LVGLS正常组间MAD差异显著，MAD与LVGLS及LVEF均显著相关；MAD降低患者中心静脉压、24 h正性体液平衡及SOFA评分均更高。EL-ZAYAT等[21]对50例脓毒性休克患儿进行超声心动图检查，以MAD=7.9 mm为截断值，诊断心肌功能受损的AUC、敏感度及特异度分别为0.89、0.83及0.95；与存活儿相比，院内死亡患儿MAD明显降低，MAD与LVEF和住院时间均呈正相关，与儿童死亡风险评分和心肌肌钙蛋白Ⅰ水平均呈负相关。上述研究提示，脓毒症患者MAD降低与心肌功能异常有关，应用STI评估MAD有助于诊断SMD和风险分层；其局限性在于对二尖瓣环钙化和二尖瓣置换术后患者存在一定误差。

6 STI评估SMD右心室心肌运动

与左心室不同，右心室从基底部到心尖均具有更多的纵向纤维，其收缩主要表现为深层纵向纤维缩短。因此，右心室纵向应变(right ventricular longitudinal strain, RVLS)是评价右心室心肌功能较准确的方法。DALLA等[22]以STI比较脓毒症患者与普通创伤患者的RVLS，发现在LVEF保留前提下，脓毒症组RVLS明显低于普通创伤组。de BRAGA等[23]对治疗第1天和1周后脓毒症患者进行STI检测，发现RVLS可较三尖瓣收缩期位移(tricuspid annular plane systolic excursion, TAPSE)更早显示右心室功能异常；院内存活者治疗1周后RVLS较入院时明显增加；入院时RVLS与SMD院内死亡率明显相关。ORDE等[24]发现应用右心室应变率和右心室面积变化分数(right ventricular fractional area change, RVFAC)诊断SMD的阳性率分别为72%和32%，RVLS>-13%与SMD患者6个月结局独立相关。上述研究提示，STI对右心室固有心肌功能评估较常规超声更可靠，RVLS可作为TAPSE、RVFAC等参数的替代指标，脓毒症治疗期间RVLS改善是预测患者住院结局的有效指标。目前对于STI评估SMD右心室功能障碍的阈值尚需进一步研究。

7 不足与展望

应用STI评估心肌功能存在一定局限性：诊断性“斑点”位移分析需要高帧率、高质量的图像以清晰勾画心内膜边界；需要专用设备，专利软件和技术供应商之间的差异限制了研究的普适性：多数斑点追踪分析缺乏实时性。

与常规超声心动图相比，STI诊断SMD的敏感度更高，对评估SMD严重程度和结局转归也有一定价值。为实现STI检查SMD的标准化，需考虑上述局限性，用于脓毒症患者时，尽可能采用达成国际共识的应变值测量标准，在预定时间点进行STI检测，确定以患者为中心的结局指标等。随着床旁超声诊断技术的不断发展和研究深入，STI对诊断SMD、危险分层及选择诊疗方案、评估预后等将展现出更广阔的应用前景。