传统的超声心动图技术通过测量左心房及左心耳的大小、面积、容积、血流速度、射血分数等参数来评估左心房及左心耳功能可能受多种因素影响;组织多普勒速度显像为评价左心房功能提供了新的方法,但因受到心脏整体运动及临近组织牵拉效应等影响而不易鉴别心房的主动与被动运动,同时组织多普勒速度显像也有角度依赖性等缺点;心肌应变率成像虽然可以通过心肌形变反映单位心肌长度的速度梯度来评估左心房功能,但仍有角度依赖性、噪声影响等局限性。斑点追踪技术(speckletrackingimaging,STI)是最近发展起来的一种心血管超声技术,通过运算重建心肌组织实时运动和形变,显示心肌运动速度、应变、应变率、旋转角度及旋转速度等变量,从而可以准确定性、定量评价左房功能。本文就STI技术评价左心房及左心耳功能的研究进展综述如下:
1左心房及左心耳的功能在窦性心律前提下,左心房主要有三种功能:储存功能、管道功能及助力泵功能。左心房储存、管道功能是左心室被动充盈的关键,泵功能是实现左心室主动充盈的关键,也是对左心室顺应性下降即早期心室充盈减少的一种补偿机制。左心室和左心房功能是相互关联的,左心房存储功能受左心室收缩及左心房松弛、僵硬度影响,左心房管道功能依赖于左心室的松弛和左心房前后负荷;左心房助力泵功能受左心室顺应性、左心室充盈压和左心房本身收缩力影响[1]。左心房的这三个功能在生理及各种病理状态下发挥了重要作用。
左心耳是延续于左心房的一个盲端结构。左心耳与左心房功能关系较为密切,左心耳较左心房其他部分有更高的顺应性,在调节左心房容积-压力方面起到重要作用。作为左心房的一部分,在左心房压力升高的情况下,左心耳代偿性扩大,排空功能降低,血流速度减慢。左心耳特殊的解剖结构使其成为血栓好发部位,也与左心房功能密切相关。
2STI技术2.1应变及应变率:应变(Strain,S)是指在外力的作用下物体发生的形状改变包括长度及厚度的改变,反映了心肌发生形变的程度;常用心肌长度或厚度的变化值占心肌初长度或厚度的百分数表示。应变率(StrainRate,SR)是指心肌发生形变的速度。由心肌组织收缩及舒张功能引起心肌的应变及应变率反映了心肌机械特性,可用于评估心脏整体及局部的功能变化。
2.2二维斑点追踪技术:主要通过逐帧追踪二维切面图像上心肌组织的声学斑点检测两个相邻斑点回声间距离变化的程度,每一个被追踪的斑点回声大约由20-40个像素所组成,它反映了心肌组织的收缩与舒张能力[1]。左心房的二维应变曲线依据心动周期中起始点设置的不同,有多种曲线表现形式。常用的有以下两种,其一:将起始点设置于舒张末期,即心电图R波顶点,此时左心房容积最小,其发生的应变均为正值;其二是将起始点设置于心房收缩期前[3],即心电图P波后,房缩期心房肌缩短,曲线为负向,房缩期末心房应变值达到负向最大值;心室收缩期开始后心房舒张,心室收缩末期达正向最大值;心室舒张早期左心房内血液快速充盈至左心室,左心房容积减小,左心房应变值减小,舒张中期心房内压保持不变,心房容积不变,心房应变曲线保持平台期,其后再次出现房缩期负向应变。Inaba等[2]认为反映储备功能的左室收缩期左房应变率(SRs)是左心室收缩时左心房充盈形成的波,反映左心房管道功能的左室舒张早期左房应变率(SRe)是左心室舒张早期心房容积变小产生的波,而左房收缩期左房应变率(SRa)反映泵功能,是在左心房主动收缩时产生的波。
2.3三维斑点追踪技术:三维斑点追踪技术追踪心肌组织斑点在三维空间上的运动轨迹,反映心肌组织在三维空间的形变特性,通过对连续的心脏全容积图像进行分析,追踪心肌声学斑点在三维空间内的运动轨迹,计算心肌应变、应变率、旋转和扭转角度等,进而评价心脏整体及局部功能;在匹配相关因素的情况下,三维斑点追踪技术较二维斑点追踪技术追踪的斑点包含更多的像素及扫描区域,因此,三维STI弥补了二维STI在所扫描平面内追踪斑点的不足[3]。有学者利用STI评估正常对照组及房颤病人的左房的形变及同步性,结果提示三维STI较二维STI具有更好的重复性[4]。
3STI技术临床应用近年来已有许多学者应用二维斑点追踪技术测量正常人左房肌的应变及应变率,以评价正常左房功能。Saraiva等[5]利用二维STI评估正常左房功能,表明通过应变及应变率曲线获取的各种参数评价左房功能具有较好地可行性及优越性。研究表明STI可自动追踪左心耳组织的声学斑点,获得最大及最小容积,计算出排空分数,而不需要人为地逐帧回放发现左心耳最大、最小容积,此方法较二维面积及三维容积法更为简便,并且与实时三维所测结果相似,获得的左心耳排空分数与左心耳血流速度也呈正相关[6]。
3.1心房颤动:心房颤动是临床最常见的心律失常之一,房颤最常见同时也是最严重的并发症是左心房及左心耳附壁血栓脱落后引起的血栓栓塞,早期评价房颤患者左心房及左心耳功能有助于临床上预防血栓的形成及治疗。长期房颤使心房肌逐渐延伸增加了细胞内基质和胶原,促进心肌纤维化,使左心房逐渐扩大、重构。有研究表明在阵发性房颤患者中,左房收缩后的峰值应变及应变率较正常减低,即左房主动射血功能减低,且应变率较应变更为重要,其原因可能为左房应变率波峰尖锐,容易确定[7]。穆玉明等[8]应用斑点追踪技术获得房颤心律时的左心耳应变率曲线,表现为正负交替变换的低速波。有研究表明房颤患者左室收缩期时左房应变减低,且在房颤射频消融术后应变较低者更易发生房颤复发,证明左室收缩期左房应变率(SRs)是房颤术后是否维持窦性心律的独立预测因子[9]。
3.2肥厚型心肌病:肥厚型心肌病(hypertrophiccardiomyopathy,HCM)的心肌组织机械能力减低,左室松弛及顺应性下降,左房压力增加、纤维化,最终导致心房肌形变能力降低,引起左心房储存功能下降;左室舒张末期压力升高,左房流入左室血流量减少,左心房管道功能下降,早期左房泵功能代偿性增强以维持正常的左室输出量;左房功能失代偿时左房所有功能均受损。Paraskevaids等[10]评价家族性肥厚性心肌病患者及单纯左室肥厚患者的左心房功能,发现左房应变均显著降低,且HCM患者较单纯性左室肥厚者的左房收缩期应变减低更明显。
3.3二尖瓣病变:1)二尖瓣狭窄时瓣叶开放受限,左心房血流受阻,左心室回心血量减少,左心房压力增高。Demirkol等[11]利用STI获取时间—左房容积曲线评估二尖瓣狭窄患者的左房功能,研究表明在中度二尖瓣狭窄的患者中,左房的储存及管道功能下降而主动射血功能代偿性增高。2)二尖瓣关闭不全时左心房前负荷增加导致左心房结构及功能改变。有研究发现严重二尖瓣反流患者的左房SRs改变与术后患者长期生存率有较高的相关性[12]。有学者利用斑点追踪技术对照组织病理学研究二尖瓣疾病患者左房应变的改变以评估左房纤维化水平,应变较低的患者左房纤维化水平较高[13]。
3.4高血压:病变早期累及心脏主要表现为左心室舒张功能障碍及左心房扩大。高血压患者左室松弛及顺应性下降,左房的储存功能及管道功能减低,左房收缩功能代偿性增强,失代偿期时左房泵功能也下降。尹家保等[14]研究提出应用STI可以早期发现高血压患者的左心房功能异常。有研究表明高血压出现舒张功能异常的患者中,左室收缩期及舒张期早期左房应变及应变率均降低,而相应的左房收缩期应变及应变率增加,左房功能的恶化加剧了左室舒张功能的减退[15]。利用STI可以定量评价高血压病左室不同充盈模式下左房功能应变率的变化规律[16]。
3.5其他疾病:有研究表明应用STE技术评估扩张型心肌病的左房功能时,发现左房收缩功能受损在相同的条件下比缺血性心肌病更严重[17]。也有研究发现左心房侧壁应变较封堵器局部的房间隔应变较高,表明STI可以更为敏感地反映心肌组织的形变特性[18]。
综上所述,尽管三维斑点追踪技术评估左心房及左心耳功能尚未在临床上普遍应用,但目前已有的研究结果显示二维STI在不同的病理条件下均可以准确、客观地评价左房及左心耳功能的改变,证实了斑点追踪技术在评估左房功能方面具有广阔的应用前景。
参考文献(略)
立即