实时三维超声心动图在心脏再同步化治疗中的研究进展

马飞燕，崔 磊，周仲胤

（1 江苏省南通市第一人民医院心超室，南通 226014；2 江苏省如皋市人民医院超声科；3 江苏省南通市第一人民医院影像科）

慢性心力衰竭（chronic heart failure,CHF）是各种心血管疾病的晚期阶段，也是我国目前患病率较高的疾病之一。尽管针对CHF 的药物治疗不断取得进展，但是终末期心力衰竭患者的死亡率仍然很高。自1990 年首次提出应用双腔起搏改善心功能以来，基于心脏起搏的心脏再同步化治疗（cardiac resynchronization therapy,CRT）已经成为一项重要的治疗手段。CRT 不仅有助于改善心脏收缩不同步的CHF患者的心功能，还可以提高他们的生活质量，并降低死亡率。

CRT 的治疗原理在于恢复心脏的电活动和机械活动的同步，通过调节房室延迟和左心室起搏作用来解决心脏收缩不同步的问题，增加舒张期充盈时间，逆转左室重构，从而改善心力衰竭患者的症状和预后。

随着对CRT 机制的深入研究，各种诊断方法在预测CRT 疗效价值中取得一定的成效，超声心动图作为一种无创便捷的诊断工具，在评价左心室内的收缩同步性时备受关注。目前用于评价心肌收缩同步性的超声方法，包括M 型超声心动图、频谱多普勒、组织速度成像和组织追踪成像。特别是实时三维超声心动图（real-time three-dimensional echocardiography,RT-3DE）在评价左心室机械同步性方面具有一定价值[1]。本文就RT-3DE 在评价左心室同步性与CRT 治疗的研究进展进行综述。

1 RT-3DE 概述

随着对电子计算机技术和声学理论的进一步研究，超声换能器的研制和显示方法的不断进步，RT-3DE 已成为近年超声领域中具代表性的新技术之一，不仅操作简单，还可以实时观察和采集图像，快速成像以及同步显示立体的影像结构，并可从多方位显示心脏各个结构的立体关系及相连瓣膜和血管的形态[2]。

RT-3DE 是将发射的声束沿X、Y、Z 轴扫描，利用高通量的数据处理系统以及三维空间定位系统形成三维图像[3]。它是一种新型成像方式，可以从心尖获得单一全容积数据集，同时评估整个左心室。一般采用的二维超声心动图测量左心室容积，是建立在几何模型假设的基础上，所以在心室重塑时对于容积的测量存在误差。三维超声心动图避免了图像的预见缩短，不需要几何假设，更真实地反映左心室的形态[4]，在评价左心室体积和射血分数方面与心脏磁共振有良好的相关性[5-6]。此外，RT-3DE 的半自动化软件还使用了一个17 段的心脏模型来提供区域体积与时间曲线，这可以用来评估左室非同步化[1]。RT-3DE 全容积技术可全面、定量地获得左心室收缩峰值时间，对左心室功能障碍的患者可重复测量每个心肌节段达到收缩峰值时间的标准差，且是CRT 有反应的独立预测因子[7]。

RT-3DE 斑点跟踪成像技术（three-dimensional speckle-tracking echocardiography,3D-STE）还可在三维空间跟踪心肌运动轨迹，获得三维心肌应变，定量分析左心室功能。它通过取代传统的多向应变评估参数，简化组织形变评估，在三维空间中全面快速定量评价左心室收缩功能[8-9]。

2 RT-3DE 在评价左心室同步性中的应用

随着影像技术的发展以及对心脏收缩同步性的深入理解，实时、便捷以及无辐射的超声心动图也越来越受关注[10]。RT-3DE 相比于传统的超声心动图技术可以提供一个更完整的心肌分析，因为非同步化运动是发生在三维上的改变。该技术的一个关键优势在于当心肌节段在心动周期中运动时，可以解释其平面外的运动。软件还可以跟踪心内膜，以可视化和量化区域的非同步化。正常心脏有节律的同步性运动是实现其泵血的必要条件，尤其是左心室。左心室达到最小容积的收缩期时间应该是一致的，当左心室运动不同步时，各节段心肌达到收缩峰值时间不同，因此可以计算每个节段达到最小容积的时间（time to minimal segmental volume,Tmsv）及标准差（time to minimal segmental volume standard deviation,Tmsv-SD），一般计算Tmsv-SD 占心动周期的百分比Tmsv-SD%，以避免心动周期对测量结果的影响。收缩期非同步化指数（systolic dysynchrony index,SDI）也是衡量心室不同步的一个指标，是指这些时间的一个标准差（以百分比表示），SDI 值越高说明心室内非同步化程度越高。RT-3DE 中的SDI 参数除了是预测CRT 有反应和单独优化CRT 设置的有效措施外[11-13]，还可识别和量化川崎病患者在不同阶段的左心室不同步化，即使QRS 持续时间正常，川崎病患者在急性期也普遍存在左心室收缩不同步[14]。在恢复期，无冠状动脉瘤患者的同步性恢复尚可，而有冠状动脉瘤的患者仍有机械同步性受损。在一些慢性病（如糖尿病和慢性肾病）患者中，RT-3DE 也可以识别出左心室的不同步和亚临床的心肌功能损害，从而有利于临床的早期发现和管理[15-16]。同时，评价左心室机械同步性也可指导冠状动脉疾病患者的血运重建治疗[17-19]。3支血管病变患者在冠状动脉旁路移植术前也可以通过RT-3DE 获得的左室非同步化参数Tmsv16-SD%作为预测术后左心室射血分数（left ventricular ejection fraction,LVEF）保留或轻度恶化的有效指标[20]。RT-3DE 所测得的17 节段时间-容积曲线及牛眼图还可显示左心室收缩的时间，了解左心室收缩不同步的情况[21]。经过彩色编码后，左心室17 节段以不同的颜色自动显示在一个圆形平面上，能非常直观地反映左心室各节段心肌运动变化[4]。当某个节段的心肌运动出现异常时，在牛眼图上可以通过不同颜色的分布来标示出来，从而能够实时、直观地定位和评估异常运动心肌的具体部位和范围，并显示出收缩延迟的部位，从而指导CRT 电极的置入位点[22]。

3 RT-3DE 在CRT 治疗中的应用

3.1 CRT 术前筛选合适的患者 RT-3DE 作为一项超声新技术，更加全面的定量和定性，为临床诊断提供了更多的信息和价值，还可以测量整个心脏的节段性和时相性变化，在CRT 治疗中的作用越来越受关注。在现有指南[23]指导下，选择合适的患者并及时识别与手术相关的并发症，对于最大化CRT 的疗效和减少植入设备相关的不良事件是非常重要的。量化左心室功能和显示严重的左心室静脉瘘也是植入CRT 的先决条件之一。超声心动图可以通过室壁变薄和室壁的异常运动模式检测到瘢痕，还可以识别存活心肌和缺血心肌。自CRT 早期开展以来，多个超声心动图参数和指标已被研究，以鉴定和量化受干扰和延迟的室壁运动，特别是定位最迟的机械激活区域[24]。一项基于3D-STE 的研究[25]显示左束支传导阻滞（left bundle branch block,LBBB）患者左心室收缩空间传播可能具有预测价值。两种传播模式被区分开来：一种“典型”或1 型模式，即开始的室间隔收缩和从室间隔向侧壁均匀传播；以及“u 形”或2 型模式，其特征是沿心室壁的传播中断，因此在延迟激活后收缩较晚，这与典型模式恰恰相反。而“u形”收缩模式对CRT 反应具有更大的预测价值。但S.BOUAZZI 等[26]研究发现，如果在CRT 前没有典型的LBBB 收缩模式，室性心律失常的风险几乎增加2倍。2019 年的一项研究[27]发现在CRT 前表现为LVEF＜22.15%的终末期心力衰竭患者，6 个月后可能无法从该手术中获益。A.BHAMBHANI 等[28]通过对LVEF 正常的LBBB 或右束支传导阻滞、LVEF≤35%伴QRS 波≤130 ms 的患者，LVEF≤35%的完全性LBBB 的患者以及对照组进行研究，发现RT-3DE 比二维斑点追踪技术（two-dimensional speckle tracking echocardiography,2D-STE）可以诊断出更多的左心室机械不同步的患者。在评估QRS 波≤130 ms的心力衰竭患者左心室机械非同步化研究[29]中发现，非同步段的3D 分布模式提供了与CRT 反应性缺乏相关的左心室力学的见解，在适当地验证后，将促进植入技术的改进，使此类患者转变为反应性患者，选择出最合适的患者，定位最合适的左室段起搏点。这些回顾性和单中心调查的试验，表明SDI 既可以识别CRT 患者，也可以预测疗效。

除了术前对LVEF 等参数的评估，SDI 也是一项重要的指标，研究[11,30]表明QRS 持续时间不能预测CRT 的任何预后指标（NYHA 心功能分级、LVEF 和左心室收缩期末容积的AUC 分别为0.52、0.58 和0.57），而SDI 可以高度预测这些参数的改善（AUC 分别为0.79、0.86 和0.66）。当SDI 的截断值为10.4%时，在预测CRT 反应方面具有最高的准确性，其敏感性也＞90%。且当SDI＞10.4%时，有很高的概率响应，但随着SDI 的增加，响应不会显著增加。当SDI＜7.5%时，反应的概率很低，且SDI 越低反应的概率越低。

经食管RT-3DE 可以评价中重度二尖瓣反流患者的二尖瓣构型[31]，D.A..IREM 等[32]应用经食管三维超声心动图评估了CRT 术前二尖瓣的几何构型参数，发现中重度功能性二尖瓣反流的LVEF 降低的心力衰竭患者接受CRT 后，二尖瓣反流改善者的小叶后角更小。

3.2 CRT 术中指导 目前还没有大数据表明，在CRT 植入和左室导联置入期间，经胸或经食管的超声心动图对选择最佳支路以减少非同步性是有用的。使用SDI 等超声不同步参数来识别非同步性的前瞻性多中心试验也未能显示超声心动图引导植入的益处。尤其是在QRS 波＜130 ms 的患者中，尽管有证据表明超声心动图显示存在非同步现象，但CRT 治疗还是会恶化预后[33]。但是在术中进行超声心动图监测可以立即判断与非同步性相关的二尖瓣反流等伴随问题。并且，3D 技术在识别严重的二尖瓣反流方面比心脏CMR 显示出更高的准确性[34]。H.A.BADRAN 等[35]也发现在3D 超声心动图引导下放置左心室导联没有增加临床益处，但斑点追踪技术因为能够检测到心肌瘢痕，所以在缺血性心脏病患者中有可能发挥作用。虽然大多数研究都没有显示超声心动图术中引导的优势，但是C.SCHROEDER 等[36]曾在经食管三维超声心动图引导下，经胸腔镜手术入路在常规双心室起搏失败的8 例患者中置入左心室导联，并且在实时三维经食管超声心动图的引导下术中测量左心室的传导延迟，从而实时优化导联放置，所有患者均实现了双心室起搏，在随访期间，患者的预后得到改善，LVEF 得到提高，症状减轻，NYHA 心功能分级也从Ⅲ级降至Ⅰ～Ⅱ级。这项研究也让研究者们看到了RT-3DE 在术中指导的希望。

3.3 CRT 术后评价 CRT 植入后3、6 个月应行超声心动图检查左心室反向重构和LVEF 的改善情况[37]。RT-3DE 可以帮助设置各种起搏参数，以及观察各参数起搏对室壁运动的影响，可对室壁运动治疗前后的同步性进行比较分析，评价心功能是否得到改善。RT-3DE 获得的全容积图像可提供更全面真实的信息[38]，为起搏疗效的临床评估提供了定量依据[39]。同时，RT-3DE 还可以通过调整房室延迟等参数来实现最大心室内同步化，从而指导CRT 后装置的优化[33]。植入后SDI 的显著降低与长期预后独立相关，可作为这些患者风险分层评估的一部分，在CRT 植入后的患者随访和管理中也发挥作用[40]。

4 小结与展望

CRT 治疗改善了心室收缩不同步的CHF 患者预后，提高了患者的生活质量。但目前CRT 治疗的纳入标准尚有不足之处。然而作为一项新兴的技术，RT-3DE 可以更加真实地显示心脏的结构，并且克服了其他影像技术对心脏收缩不同步性测量范围的局限性。因此，RT-3DE 在选择心脏再同步化治疗患者以及评估治疗效果方面具有重要意义。目前对心室收缩不同步的研究仍为数不多，且标准尚不统一，仍没有公认的判断心室收缩不同步的参数标准。但随着对RT-3DE 不断深入研究以及各种计算机技术的进步，RT-3DE 的技术也一定会不断地成熟和完善，并在选择、优化和监测CRT 治疗中发挥更大的作用，为临床诊断和评价提供更多的帮助。