三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)的臨床應(yīng)用研究進(jìn)展及前景

黃 強(qiáng) 柯創(chuàng)宏 陳雪松 徐曉紅*

（廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，廣東 湛江 524003）

三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)的臨床應(yīng)用研究進(jìn)展及前景

黃 強(qiáng) 柯創(chuàng)宏 陳雪松 徐曉紅*

（廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，廣東 湛江 524003）

三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)；臨床應(yīng)用；研究進(jìn)展

三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)是斑點(diǎn)追蹤技術(shù)的一次革新，其通過對(duì)連續(xù)的心臟全容積圖像進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)心肌斑點(diǎn)回聲信號(hào)進(jìn)行變形運(yùn)動(dòng)和實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)的重建，對(duì)心肌組織位移、速度、應(yīng)變、應(yīng)變率進(jìn)行定量分析，并從三維立體空間對(duì)心肌節(jié)段的形變進(jìn)行評(píng)估，無角度依賴性，具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值及科研價(jià)值[1]。本綜述主要闡述三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)的基本概念與目前其在臨床中的研究進(jìn)展、局限性及發(fā)展前景。

1 三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)的基本概念

斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)（speckle tracking imaging，STI）通過識(shí)別心肌回聲斑點(diǎn)的位置與運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)追蹤心肌的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而從機(jī)械力學(xué)的角度對(duì)心臟收縮及舒張運(yùn)動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)[2]。為心臟心肌運(yùn)動(dòng)軌跡的研究提供了一種簡便、無創(chuàng)的可靠方法[3]。

三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)是基于心肌運(yùn)動(dòng)機(jī)械力學(xué)及心肌運(yùn)動(dòng)形變的全新定量評(píng)價(jià)方法，其通過對(duì)連續(xù)的心臟全容積圖像進(jìn)行分析，能更精準(zhǔn)的在三維空間內(nèi)追蹤心肌斑點(diǎn)回聲信號(hào)，很好的解決了跨平面無法追蹤這一問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)心臟三維解剖結(jié)構(gòu)的空間定位。其通過對(duì)心肌力學(xué)的測量達(dá)到對(duì)心臟生理學(xué)的評(píng)估目的，三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)突破了對(duì)組織多普勒的角度依賴性及二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)二維空間的限制[4]，是在三維超聲及斑點(diǎn)追蹤的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，對(duì)心肌的力學(xué)參數(shù)的評(píng)價(jià)不受心肌運(yùn)動(dòng)方向，幅度的限制，能直觀的顯示心臟結(jié)構(gòu)的解剖特征及空間關(guān)系，真實(shí)反應(yīng)心肌運(yùn)動(dòng)軌跡，可以重復(fù)觀察并定量測量心肌在三維空間上的應(yīng)變參數(shù)，進(jìn)而全面、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)心臟整體容積、局部及整體功能，而且與“金標(biāo)準(zhǔn)”心臟MRI具有較高吻合度[5]，成為目前及以后評(píng)價(jià)心肌整體功能及局部功能的最簡便的手段，目前已成為評(píng)估心臟局部及整體功能的一項(xiàng)理想技術(shù)。

2 三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)在臨床研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 對(duì)冠心病室壁運(yùn)動(dòng)分析的評(píng)價(jià)：評(píng)價(jià)冠心病患者心臟室壁局部及整體運(yùn)動(dòng)是超聲心動(dòng)圖檢查的重要內(nèi)容，心室壁心肌運(yùn)動(dòng)力學(xué)參數(shù)通常能對(duì)心肌組織的節(jié)段運(yùn)動(dòng)、整體運(yùn)動(dòng)及同步性運(yùn)動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而可用于冠心病的缺血節(jié)段檢測并評(píng)估患者預(yù)后。李國英[6]選取疑診冠心病患者56例，按冠狀動(dòng)脈造影結(jié)果分為冠心病組及對(duì)照組，冠心病組根據(jù)冠狀動(dòng)脈造影結(jié)果所示狹窄部位分為左前降支組，左回旋支組及右冠狀動(dòng)脈組三個(gè)亞組。采用三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)對(duì)上述病例進(jìn)行左室各節(jié)段及整體進(jìn)行應(yīng)變參數(shù)分析。結(jié)果所示：冠心病組缺血節(jié)段與對(duì)照組及冠心病組非缺血節(jié)段亞組相比，整體收縮期三維應(yīng)變峰值均顯著下降，應(yīng)變下降節(jié)段的分布大體與冠狀動(dòng)脈造影所提示病變冠狀動(dòng)脈的心肌灌注區(qū)域一致，而對(duì)照組與冠心病組非缺血性節(jié)段各參數(shù)比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。左心室節(jié)段面積峰值應(yīng)變對(duì)缺血節(jié)段的診斷具有較高的敏感性與特異性。國外曾經(jīng)有學(xué)者將三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)與非侵入性評(píng)價(jià)收縮期心肌應(yīng)變的金標(biāo)準(zhǔn)—磁共振進(jìn)行比較，二者具有良好相關(guān)性[7]

研究[8-9]表明三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)從心肌力學(xué)的角度更能客觀反映心肌的運(yùn)動(dòng)，可通過心肌運(yùn)動(dòng)機(jī)械力學(xué)參數(shù)來分析冠心病心肌缺血缺氧所致的局部或整體室壁異常運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常室壁運(yùn)動(dòng)區(qū)域定位以及判斷狹窄對(duì)室壁運(yùn)動(dòng)造成的影響等，在冠心病診斷，治療效果評(píng)估及預(yù)后評(píng)價(jià)具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

2.2 對(duì)心肌病心肌運(yùn)動(dòng)的評(píng)價(jià)：擴(kuò)張型心肌病是一種較常見而預(yù)后較差的原發(fā)性心肌病，準(zhǔn)確評(píng)估左室收縮功能是及時(shí)診斷擴(kuò)張型心肌病的關(guān)鍵，對(duì)其診療及預(yù)后非常重要，是療效評(píng)估、及預(yù)后判斷的重要指標(biāo)。李陽[10]等通過三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)測量24例擴(kuò)張型心肌?。ㄅ懦髻|(zhì)性病變）及19例健康者左心室局部及整體收縮期縱向、徑向、環(huán)向及面積峰值應(yīng)變。結(jié)果顯示：擴(kuò)張型心肌病左心室縱向、徑向、環(huán)向及面積的基底部、中間部、心尖部局部應(yīng)變和心肌整體應(yīng)變較對(duì)照組的對(duì)應(yīng)節(jié)段明顯下降。因此三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)在臨床上可以作為一種監(jiān)測非缺血性擴(kuò)張型心肌病患者左室心肌非同步運(yùn)動(dòng)的可靠方法。

肥厚型心肌病是以心室壁非對(duì)稱性進(jìn)行性肥厚，繼而引起心室腔進(jìn)行性縮小為特征的一種心肌病。傳統(tǒng)的超聲診斷技術(shù)在疾病早期很難發(fā)現(xiàn)肥厚型心肌病左心室收縮功能的改變[11]，只有疾病發(fā)展至晚期或出現(xiàn)并發(fā)癥才會(huì)出現(xiàn)射血分?jǐn)?shù)下降。于歡[12]等選取肥厚性心肌病患者28例，選取健康對(duì)照組30例，并使用三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)分析上述病例各組節(jié)段縱向應(yīng)變、環(huán)向應(yīng)變、徑向應(yīng)變、面積應(yīng)變及整體應(yīng)變等三維參數(shù)。結(jié)果顯示：與對(duì)照組相比，肥厚性心肌病組左心室整體縱向峰值應(yīng)變、左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變、左心室整體徑向峰值應(yīng)變及左心室整體面積峰值應(yīng)變均顯著下降，其中左室整體面積峰值應(yīng)變最明顯。與對(duì)照組三維局部應(yīng)變對(duì)比，肥厚性心肌病組節(jié)段性縱向應(yīng)變、環(huán)向應(yīng)變、徑向應(yīng)變及面積應(yīng)變均顯著降低，其中心尖水平及乳頭肌水平差異更為明顯。

張麗娟等[13]的研究也證實(shí)三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)能夠重復(fù)、準(zhǔn)確地獲取肥厚型心肌病患者的心肌運(yùn)動(dòng)參數(shù)，正確反映心肌力學(xué)狀態(tài)，從而有可能更加精準(zhǔn)的評(píng)估心肌功能，為指導(dǎo)臨床進(jìn)行早期診治提供有價(jià)值的信息。

2.3 對(duì)原發(fā)性高血壓患者心功能評(píng)價(jià)：原發(fā)性高血壓病是危害人類健康的多發(fā)病，大部分高血壓患者即使出現(xiàn)左心室肥厚，甚至到達(dá)充血性心力衰竭階段，左心室射血分?jǐn)?shù)仍可以表現(xiàn)為正常，因此早期發(fā)現(xiàn)高血壓患者左心室收縮功能改變，及時(shí)進(jìn)行臨床干預(yù)，可顯著減低充血性心力衰竭的發(fā)生率和病死率。李春艷[14]等選擇60例原發(fā)性高血壓患者按左心室不同構(gòu)型分為左心室正常構(gòu)型組及左心室重構(gòu)組，選取30例健康者作為對(duì)照組，采用三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)分析左心室整體三維應(yīng)變，結(jié)果顯示，原發(fā)性高血壓患者左心室構(gòu)型正常時(shí)，左心室整體縱向峰值應(yīng)變顯著降低，左心室整體徑向峰值應(yīng)變及左心室環(huán)向峰值應(yīng)變無明顯減低。當(dāng)左心室構(gòu)型發(fā)生重構(gòu)時(shí)，左心室整體縱向峰值應(yīng)變，左心室整體徑向峰值應(yīng)變及左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變均顯著減低。這可能由于心肌纖維主要以縱向走形為主，在心臟負(fù)荷增加時(shí)，心內(nèi)膜肌纖維首先受損所致，當(dāng)心肌發(fā)生重構(gòu)時(shí)，病變范圍及程度較重，導(dǎo)致心肌整體三維應(yīng)變均下降。因此三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)能較敏感檢測到原發(fā)性高血壓患者早期左室整體收縮功能的異常，在臨床干預(yù)與治療上具有一定指導(dǎo)價(jià)值。

2.4 對(duì)慢性心力衰竭患者左心室收縮功能的評(píng)價(jià)：心功能是診斷心力衰竭患者的必需指標(biāo)。張艷麗等[15]選取慢性心力衰竭患者30例作為病例組，選取33例健康志愿者作為對(duì)照組，采用三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)分析上述病例，比較兩組病例之間左心室基底段、中間段及心尖段收縮期扭轉(zhuǎn)角度峰值，結(jié)果顯示，病例組左心室基底段、中間段及心尖段收縮期扭轉(zhuǎn)角度峰值較對(duì)照組顯著減低。而且左心室整體、基底段、中間段及心尖段收縮期扭轉(zhuǎn)角度峰值與左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）具有良好相關(guān)性，其中左心室整體收縮期扭轉(zhuǎn)角度峰值與左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）相關(guān)性最好。因此，三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)為左心室的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)提供了全新的評(píng)估方式，可無創(chuàng)、客觀地評(píng)價(jià)慢性心力衰竭患者左室整體的收縮功能，具有良好前景。

對(duì)慢性心力衰竭患者進(jìn)行同步化治療后療效檢測，三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)也有一定的臨床意義。江佩等[16]應(yīng)用三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)對(duì)20例健康志愿者及18例慢性心力衰竭患者行再同步化治療術(shù)前及術(shù)后常規(guī)超聲檢查、左心功能及心肌非同步指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，即包括左心室整體縱向峰值應(yīng)變、左心室整體徑向峰值應(yīng)變、左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變及左心室16節(jié)段面積應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間最大差和標(biāo)準(zhǔn)差。結(jié)果顯示，與對(duì)照組比較，病例組左心室整體縱向峰值應(yīng)變、左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變及左心室整體徑向峰值應(yīng)變均顯著減低，達(dá)峰時(shí)間最大差及標(biāo)準(zhǔn)差延長。與術(shù)前比較，術(shù)后一月內(nèi)病例組左心室整體縱向峰值應(yīng)變、左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變及左心室整體徑向峰值應(yīng)變均顯著提高，面積應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間最大差及標(biāo)準(zhǔn)差顯著減低。術(shù)后1個(gè)月及3個(gè)月各參數(shù)無明顯差異。因此，三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)可評(píng)估在同步化治療前后左心室功能及心肌運(yùn)動(dòng)同步化的變化，可用于評(píng)價(jià)同步化治療的療效。

2.5 評(píng)估心臟毒性藥物對(duì)心肌功能的影響：對(duì)心功能進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)對(duì)于指導(dǎo)心臟毒性藥物的臨床用藥有著重要的意義。張帥[17]等選取32例乳腺癌患者，采用三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)，對(duì)術(shù)前化療組、化療兩個(gè)周期組、化療4個(gè)周期組的左心功能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，包括左心室整體縱向峰值應(yīng)變、左心室整體徑向峰值應(yīng)變、左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變、左心室整體面積峰值應(yīng)變、舒張?jiān)缙谡w面積應(yīng)變率、舒張?jiān)缙谌S速度。結(jié)果顯示：在三組對(duì)比中，左心室整體縱向峰值應(yīng)變、左心室整體徑向峰值應(yīng)變無明顯差異，與術(shù)前化療組對(duì)比，化療四個(gè)周期組的左心室整體環(huán)向峰值應(yīng)變、左心室整體面積峰值應(yīng)變、舒張?jiān)缙谡w面積應(yīng)變率均明顯降低。與術(shù)前化療組對(duì)比，化療兩個(gè)周期組的舒張?jiān)缙谡w面積應(yīng)變率明顯降低。研究發(fā)現(xiàn)，心臟毒性藥物呈劑量累積性，心肌功能的改變與心臟毒性藥物呈現(xiàn)明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系，隨著藥物劑量的累積，心肌出現(xiàn)了不可逆的損害，首先表現(xiàn)為心肌舒張功能的降低，最后出現(xiàn)心肌收縮功能及舒張功能同時(shí)降低。禮廣森等[18]的研究也證實(shí)了乳腺癌術(shù)后化療患者的心功能與藥物呈現(xiàn)明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。因此：三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)可用于評(píng)估心臟毒性藥物的心肌細(xì)胞的損害。

3 三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)的局限性及發(fā)展前景

多項(xiàng)研究已證實(shí)了三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)作為一種新的評(píng)估心臟功能及形態(tài)的技術(shù)的優(yōu)勢及臨床應(yīng)用價(jià)值，但作為一項(xiàng)發(fā)展中的新技術(shù)，仍存在較大局限。①三維超聲圖像的分辨力較低，且具有較大主觀性，當(dāng)圖像質(zhì)量不理想時(shí)會(huì)導(dǎo)致對(duì)心內(nèi)膜追蹤效率明顯下降，從而影響數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。②這項(xiàng)技術(shù)是在拼接的全容積圖像上進(jìn)行追蹤，當(dāng)存在心率不齊時(shí)，會(huì)出現(xiàn)拼接錯(cuò)位而影響正常斑點(diǎn)的追蹤，從而影響分析結(jié)果。③在圖像采集過程中，受檢者心臟過大，實(shí)時(shí)三維容積成像不能采集圖像完整信息，使圖像信息采集缺失。

三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)目前主要局限于疾病狀態(tài)下左心室心肌運(yùn)動(dòng)的研究，且目前主要集中在科研領(lǐng)域，臨床應(yīng)用較少。隨著研究的不斷深入，對(duì)非疾病狀態(tài)下左心室運(yùn)動(dòng)及功能研究方面也有少部分涉及，但對(duì)于代謝綜合征等疾病狀態(tài)治療前后的左心室功能少見文獻(xiàn)報(bào)道，相信這是一個(gè)廣闊的發(fā)展空間，有待進(jìn)一步研究對(duì)心室狀態(tài)進(jìn)行細(xì)化分析。而且對(duì)于某些疾病如先天性心臟病、心血管系統(tǒng)藥物對(duì)心肌的影響等方面研究也有待深入。

未來三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)的發(fā)展應(yīng)著力提高圖像空間和時(shí)間分辨力以提高斑點(diǎn)追蹤技術(shù)的準(zhǔn)確性，相信隨著科技的發(fā)展和三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)各項(xiàng)潛力的挖掘，3D-STI技術(shù)的不斷成熟，將會(huì)對(duì)各項(xiàng)疾病狀態(tài)下心臟局部及整體功能的評(píng)估有著更廣泛的臨床應(yīng)用價(jià)值。

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A

1671-8194（2017）20-0027-03

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