如何合理应用超声心动图新技术进行临床诊断和研究

述评 如何合理应用超声心动图新技术进行

临床诊断和研究

朱天刚

由于计算机技术的快速发展,推动了超声心动图技术的不断进步,近年来,不断涌现的超声心动图新技术包括组织多普勒成像(tissue doppler i m ag i ng,TD I)及其相关技术;二维应变超声心动图(t w o d i m ensi onal stra i n i m ag i n g,2DSI);自动功能成像(aut o m atic f uncti on i m ag i ng,A FI);速度向量成像(vel ocity vector i m ag i ng, VV I);超声瞬时波强(wave i ntensity,W I);超声向量血流成像(vect or flo w m app i ng,VF M);心肌对比超声心动图(m yocardial contrast echo,M CE);心脏二维血流成像技术(cardiac B fl ow i m ag i ng,CBFI);四维容积成像(four di m ensi ona l vol u m e i m ag i ng);三维斑点追踪成像(t hree d i m ensi onal spack le tracki ng i m ag i ng, 3DST I)等。纵观这些超声心动图新技术,其临床应用范围主要包括:评价局部心肌的收缩和舒张功能;观察心肌运动的协调性;评估心腔内和心肌内血流状态;判断局部和整体心肌的机械做功。这些超声心动图新技术不仅是临床研究工具,部分已经或即将成为临床常规诊断技术[1]。

一、组织多普勒成像及其相关技术

组织多普勒及其衍生的相关技术如组织多普勒速度成像(ti ssue vel ocity i m ag i ng,TV I)、位移(disp l ace m ent)、应变(strai n)、应变率(strai n rate,SR)和组织同步化成像(tissue sychrony i m ag i ng,TSI)可以有效地评估局部心肌的收缩和舒张功能,以及心肌运动的协调性。在这些技术中,组织同步化成像专门应用于评价心肌运动的协调性,而其他技术不仅可以评估局部心肌的收缩和舒张功能,而且同时可用于评价心肌运动的协调性。其最大的优势是在同一个心动周期不仅可以评价左心室内心肌运动的协调性,而且可以评价心室间心肌运动的协调性。

二、斑点追踪超声心动图(spack le track i n g i m ag i ng,ST I)

目前应用于临床诊断和研究的自动功能成像(auto m ati c functi on i m ag i ng, AFI)、二维应变超声心动图(t w o di m ensi ona l strai n i m ag i ng,2DS I)、速度向量成像(ve l ocity vector i m ag i ng,VV I)都属于斑点追踪超声心动图,它们的成像原理都是应用二维斑点追踪技术,计算出心肌运动速度、加速度、应变和应变率等局部心肌的机械做功。自动功能成像是经过美国食品和药物管理局(food and drug ad m i n istrati on,FDA)与国家食品药品监督管理局(state food and drug ad m i n istrati m, SF DA)批准能够用于临床诊断的二维应变超声心动图,主要用于评价纵向心肌收 作者单位:100044 北京大学人民医院心脏中心

缩期应变峰值,而二维应变超声心动图和速度向量成像不仅在显示模式上不同,评价的内容上也略有差别,前者只是评价节段心肌的收缩和舒张功能,后者除了评价节段心肌的收缩和舒张功能之外,还能够评价心内膜和心外膜下心肌的收缩和舒张功能[2 4]。

三、超声瞬时波强

瞬时波强是指在循环系统任意点的压力变化(dP/dt)与速度变化(d U/dt)的乘积,即:W I=(dP/dt)(d U/dt),由英国学者Za m bani n i等[5]提出,超声瞬时波强技术是一种综合评价心血管功能及心脏与血管交互作用的新技术。Za m ban i ni等提出颈动脉瞬时波强波形包括3个正相波及1个反向波,按出现的顺序依次为S、R、X、D波,其中S即瞬时加速度(W1),D即瞬时减速度(W2),NA即反向波R 的面积,以往的研究表明W1的大小与左心室收缩功能相关,而W2的大小与收缩晚期主动脉血流惯性及左心室舒张速度有关。由于受操作者技术的影响,应用该技术检测出的结果变化比较大,从而使其应用受到一定限制。

四、超声向量血流成像

已知心室腔内血流状态在心动周期不同的时相均存在着各种不同的层流和涡旋运动流场状态,上述流体状态形成了心脏特有的非线性流体动力系统。日本学者U desen等[6]和Ohtsuk i等[7]报道,通过建立基于三维血流成像单平面多普勒频移信息的血流速度成像技术能够观察到心腔内血液流场状态,并能区分层流和涡流状态,同时可进行简单的量化评价,为临床应用流场观察和分析建立了基础性的技术方法。本技术的核心是追踪心腔内血细胞的多普勒频移,而以血细胞运动向量的形式显示在二维图像上。现有基于组织多普勒技术的血液流场方法也存在以下局限性:(1)角度依赖;(2)图像帧频较低;(3)量化评价技术方法不足;

(4)单一二维切面难以完整反映三维血流真实情况;(5)基于数学模型,需要进一步验证实验可靠性[8]。

五、心肌对比超声心动图

心肌对比超声心动图是利用声学微气泡作为造影剂,经静脉注入冠状动脉循环,进入心肌的微血管,通过接受微气泡的背向散射信号,实现心肌灌注成像。本技术的潜在临床应用价值主要体现在评价心肌的微循环灌注和未来利用微气泡作为载体进行心血管系统疾病靶向治疗。由于目前没有SFDA批准用于心脏的超声造影剂,该项技术只能停留在动物实验阶段。

六、心脏二维血流成像

心脏二维血流成像是利用多普勒追踪技术对心腔内的血流进行二维显示,它不仅能够显示心内膜的边界,观察室壁厚度和室壁运动状态,同时可以实时地显示心内血液的分流和反流,由于此项技术不受扫描角度的影响,因此可以有效地评估心内的血流状态,该项技术目前可以替代左心室超声造影。

七、四维容积成像和三维斑点追踪成像

近年来,由于容积探头技术取得突破,使得三维超声心动图技术日新月异。