斑点追踪技术的应用前景分析

斑点追踪技术的应用前景分析
1 M型和二维Simpson法测量LVEF的不足
冠心病是常见心血管疾病之一，是导致心血管事件的主要原因，尤其在急性心肌缺血或发生心肌梗死的患者中，节段性室壁运动异常是早期的特征性表现，且均伴有不同程度的收缩功能减低。

对于左室整体收缩功能的评价，目前常用的是M型和二维Simpson法测量的LVEF，二者均有一定的局限性，M型测量以局部功能代表了整体功能，而二维Simpson法测量左心功能时二维图像的两个切面（心尖两腔、四腔切面）分别取自两个不同的心动周期，会产生人为误差。

2超声斑点追踪技术
近几年研究比较多的斑点追踪超声心动图（speckle tracking echocardiography，STI）可以克服上述缺陷。

STI是利用超声斑点追踪技术，在二维超声图像基础上选取一定范围的感兴趣区，分析软件根据组织灰阶自动追踪上述感兴趣区内不同像素的心肌组织在一帧帧图像中的位置，并与第一帧图像中的位置比较，计算整个感兴趣区内各阶段心肌的位移大小。

由于STI与组织多普勒平移无关，不受声束方向与室壁运动方向间夹角的影响，因此STI能更准确的反映心肌的运动。

心肌应变与心肌的收缩和舒张功能密切相关，心肌应变测量的是心肌各节段的形变，能准确评估心功能；局部心肌的缺血导致局部心肌的运动异常，心肌应变能够客观反映出心肌缺血时的心肌局部收缩功能。

许多研究证明：STI可以通过测量左室旋转角度来评价心脏收缩功能。

安彩云等研究[1]发现心肌梗死（Acute Myocardial Infarction，AMI）后除了闭塞血管支配的区域左心室节段收缩功能减低外，相邻区域左心室节段收缩功能以及整体收缩功能亦减低。

AMI后相应梗死部位心肌细胞缺血导致部分细胞坏死、功能障碍，出现左心室相应室壁区域收缩功能减低。

AMI后不仅表现为梗死节段心肌功能障碍，而且发生左心室整体以及相邻节段心肌功能的障碍。

3斑点追踪技术应用分析
邓倾等研究[2]中，入选的35例冠心病患者在冠脉造影前行常规二维超声心动图检查均未发现明显的节段性室壁运动异常，仅7例患者超声提示左室运动欠协调，表现为各节段不能协调一致向中央收缩。

二维纵向应变检出较多应变减低节段，说明二维纵向应变对心肌缺血有较高的敏感性。

本研究发现对照组纵向应变均值从基底段、中间段到心尖段规律递增；冠心病組由于缺血节段纵向应变较对照组明显减低，致使左室纵向应变的规律性消失，这也提示左室节段二维应变的规律性消失可以作为心肌缺血的参考依据之一。

二维纵向应变虽然从理论上讲不受角度依赖性的影响，但是对心尖的评价可能也会存在较大的误差。

鉴于此，我们知道二维STI也存在很多局限性：①STI要求采集清晰的二维图像，所以图像的质量控制仍然是主要的限制因素；②另外节段性室壁运动异常也会影响不同切面图像S与Sr的测量，对于左室功能不全的患者，其追踪成功率会明显减低，
如正常节段的追踪成功率98%，而心梗节段只有80%；③虽然不像组织多普勒技术角度依赖性那么强，有证据表明，垂直超声波的运动更易于产生高程度的差错；④斑点追踪技术要求有高帧频，帧频至少要达70帧/s，才能实时反映正常心率状态下各时间点的心肌运动；⑤由于心脏是立体结构，所以测量心肌形变的理想模式应该是三维估测，所以从某种程度上来说二维斑点追踪技术还不能完全反映心肌的应变。

近年来新发展起来的三维STI能克服这一局限问题。

三维STI是在实时三维超声心动图及二维STI基础上发展起来的新技术，其克服了组织多普勒成像技术及二维STI存在的技术局限性，不受心肌运动方向的限制，可以在三维容积内客观、准确地追踪心肌的运动轨迹，有望对复杂的心肌运动进行评价。

此外，左室心肌收缩期峰值应变可以反映左室的收缩功能，Nesser 等应用三维STI与MRI进行的对比研究[3]表明，该技术能准确评价左心室整体射血分数。

所以可应用三维斑点追踪技术评价左室整体纵向、环向、径向及面积收缩期峰值应变特征。

4结论
心脏的心肌细胞包括纵行和环行肌纤维，因此心脏的收缩和舒张运动基本包括以下4个部分：长轴方向上的纵向运动和短轴方向上的径向、圆周及旋转运动。

左室心肌舒张和收缩运动是一个非常复杂的过程，在获得清晰的全容积图像的基础上，三维斑点追踪技术是测量心肌应变及室壁运动的一项全面、准确、一致性良好的方法。

王丁[4]等研究结果显示左室整体纵向、圆周、径向及面积收缩期峰值应变与LVEF之间呈高度相关，说明LVEF值减低，左室整体环向、纵向、径向、面积应变绝对值均减小。

LVEF越低，左室整体应变减小，心肌的形变能力减低，三维应变能客观地反映左室心肌的形变能力，是监测心脏收缩功能的一项有用指标。

冠状动脉狭窄患者出现相应节段心肌血供减少时，心肌细胞出现肿胀、变性而使心肌收缩功能受到损害。

现阶段研究较多的2D-STI可实时追踪二维超声图像的心肌斑点，获得应变、应变率、扭转等指标以反映心肌舒缩功能，而成像在二维图形下进行。

3D-STI克服了2D-STI的局限性，能准确定位心脏解剖的三维空间结构，跟踪心肌斑点的三维空间位移，全面评价心肌运动。

这两种技术均能较准确地评价左室局部及整体收缩功能。

理论上3D-STI更具优势，已有一些研究表明3D-STI要优于2D-STI。

陆景等[5]研究表明3D-STI较2D-STI 在评价左心室扭转功能上更具优越性。

3D-STI所需时间明显减少，重复性好，并且可分析节段数多于2D-STI。

3D-STI在检测局部室壁运动异常方面要优于2D-STI。

局限性：3D-STI是在多个心动周期基础上拼接而成的全容积图像，当出现心律不齐时就会导致错位拼接，影响分析结果；部分心尖部不能完全包络，影响追踪信息的准确性。

综上所述，二维及三维STI各有优缺点，在临床工作中如果我们将二维和三维STI技术综合应用，用其来评价心肌缺血状况、心肌节段运动及左室射血分数等，估计能对将来评价心肌梗死患者心功能恢复状况、临床治疗效果做出巨大贡献。

参考文献：
[1]安彩云，张鑫，师小鹃.二维斑点追踪技术评价急性心肌梗死患者PCI前后左心室节段收缩功能[J].贵阳医学院学报，2013，（6）：269-271.
[2]邓倾，周青，黄佳，等.二维斑点追踪技术评价心肌缺血患者左室心肌纵向应变[J].中华超声影像学杂志，2011，20（8）：648-651.
[3]Dalen H，Thorstensen A，Aasel SA.et a1.Segmentalandgloballongitudinalstrain and strain rate based echocardiographyof1266healthyindividuals：the HUNTstu4[J].
[4]王丁，邓又斌，黄润青.超声三维斑点追踪成像评价心肌梗死患者左心室整体收缩功能的研究[J].中华超声影像学杂志，2012，21：921-923.
[5]陆景，尹立雪，王志刚，等，超声三维斑点追踪评价不同心脏起搏方式对健康犬左心室功能的影响[J].中华超声影像学杂志，2010，19：331-335.编辑/肖慧。