實時三維超聲心動圖評價冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的應用進展

吳妮懋 任建麗

準確評估冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（coronary heart atherosclerotic disease，CAD）患者的心臟容積、運動及功能情況有助于早期診斷疾病，預防急性心血管事件的發(fā)生。MRI、CT、核素左室造影因放射性、價格貴、耗時長等缺點臨床應用受限，超聲心動圖具有無創(chuàng)、便捷、實時等優(yōu)點，已成為臨床常用的定量評估CAD的影像學技術。目前，臨床廣泛使用的二維超聲心動圖（two-dimensional echocardiography，2DE）具有幾何假設、心尖短縮、平面單一等不足，對于準確評估CAD有一定困難。近年來，三維超聲已實現(xiàn)靜態(tài)到動態(tài)的突破，隨著全容積矩陣傳感器的引入，實時三維超聲心動圖（real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）已成為研究熱點。RT-3DE分別通過經胸和經食管探頭在采集多切面二維圖像的同時即刻合成心臟立體結構，可準確、快速地對心腔、瓣膜進行定量分析，為量化CAD患者心腔容積和功能提供了更可靠的依據(jù)，同時為準確評估心肌運動及心室、瓣膜重構提供了新方法，能敏感地發(fā)現(xiàn)心肌梗死并發(fā)癥。本文就RT-3DE定量評估CAD的應用進展進行綜述。

一、RT-3DE評價心腔容積和功能

1.左室：左室容積和功能不僅是CAD早期的重要觀察指標，也是反映患者預后的關鍵參數(shù)。RT-3DE無需幾何形態(tài)的假設，可實時、立體地顯示心臟圖像，通過心內膜邊界追蹤技術快速獲得左室舒張末期容積（LVEDV）、左室收縮末期容積（LVESV）及左室射血分數(shù)（LVEF），其結果與MRI比較一致性較好，準確性和重復性均優(yōu)于2DE，且RT-3DE不受左室形態(tài)、大小及室壁厚度的影響［1-2］。Meng等［3］研究發(fā)現(xiàn)，冠狀動脈介入治療（PCI）術后3個月和9個月CAD患者LVEDV、LVESV均較術前減小，LVEF較術前增加（均P＜0.05），說明RT-3DE可評估CAD患者PCI術后療效，其潛在價值是可對心肌梗死或心力衰竭后左室功能不全患者進行危險分層評估，從而指導心肌梗死后LVEF＜40%的患者進行心肌再同步化治療。Gopal等［4］應用2DE和RT-3DE對心肌梗死或充血性心力衰竭患者進行危險分層，結果與MRI比較，發(fā)現(xiàn)RT-3DE分類錯誤率最低，其中LVEF＜40%的患者2DE和RT-3DE分類錯誤率分別為11%、5%；LVEF＜30%的患者2DE和RT-3DE分類錯誤率分別為24%、15%，說明RT-3DE對心肌梗死后LVEF的危險分層效果較好，但該結論仍需更多大樣本研究證實。另有研究［5］證明，RT-3DE的峰值充盈率、平均充盈率及1/3充盈分數(shù)均可定性、定量反映穩(wěn)定性CAD患者左室舒張功能變化，其中1/3充盈分數(shù)可在一定程度上檢測CAD患者早期以舒張早期心肌弛緩異常為主的輕度舒張功能受損。亦有研究［6］指出，峰值充盈率可作為評估左室舒張功能的首選參數(shù)。

2.左房：CAD患者的左房功能反映了左室舒張壓的長期改變，可提示潛在的左室舒張功能障礙。RT-3DE主要通過測量左房容積評價其功能，結果與MRI相關性高［7］。Russo等［8］研究證明RT-3DE測量的左房容積是未來心臟事件的有力預測因子，且左房最小容積較左房最大容積預測價值更高。另有研究［9］指出，左房擴張指數(shù)（LAEI）是預測左室舒張末壓的最佳獨立預測因子。Yang等［10］發(fā)現(xiàn)左房管道功能隨病變血管數(shù)量增加而降低，且左房被動排空分數(shù)（LAVpEF）是鑒別重度CAD與非重度CAD患者的重要指標，受試者工作特征（ROC）曲線下面積為0.864。值得注意的是，臨床上部分CAD患者左房容積早期改變并不明顯，此時需聯(lián)合三維斑點追蹤（3D-STE）技術檢測左房應變參數(shù)以更全面地評估左房功能。

3.右室：由于右室形態(tài)、空間構型較復雜，且在不同負荷狀態(tài)下右室形態(tài)可發(fā)生改變，因此準確評估CAD患者右心功能一直是臨床面臨的難題。常規(guī)右室功能評價參數(shù)如右室Tei指數(shù)、三尖瓣環(huán)收縮期位移、三尖瓣環(huán)側壁收縮速度等因受聲束角度、前后負荷及年齡等影響無法客觀、準確地評價右室功能。RT-3DE從三維角度對右室進行旋轉、切割，全面顯示右室流入道、流出道和頂部，在準確評估右室容積成像和功能方面已得到臨床認可。但由于右室流出道與胸壁非常接近，偶爾會出現(xiàn)回聲脫落，因此RT-3DE在評估心室異常擴大或胸壁薄弱患者右室容積時仍有局限。Kidawa等［11］使用RT-3DE測得右室射血分數(shù)（RVEF）＜51%診斷右室心肌梗死（RVMI）的敏感性為91%，特異性為80%。羅娜等［12］使用RT-3DE觀察到心肌梗死后心力衰竭的老年患者右室容積在LVEF＜30%時明顯增大，其中RVEF、右室每搏輸出量與LVEF均呈正相關（r=0.638、0.385，均P＜0.05）。另有學者［13］發(fā)現(xiàn)右冠狀動脈狹窄組患者右室容積和功能測值與正常對照組比較差異均無統(tǒng)計學意義，原因可能為右室代償能力強于左室，早期輕微病變未見明顯右室功能改變。目前，右室三維應變參數(shù)較常規(guī)右室容積、功能參數(shù)在評價CAD患者右心功能方面具有更好的價值，但RT-3DE針對右室容積定量分析的軟件較少，未來需開發(fā)更多先進的軟件包以提高評估右室功能的準確性。

4.右房：冠狀動脈缺血極少獨立損害右房功能，因此臨床上單獨針對CAD患者右房功能的研究較少。CAD患者右房功能受損通常是由于下壁心肌梗死（IMI）導致右室急性收縮和舒張功能改變，從而使右房壓力增加。Kanar等［14］發(fā)現(xiàn)急性IMI患者右室受累可能導致右房體積增加和導管功能惡化，RT-3DE測得的右室最大體積指數(shù)＞27.9 ml/m2是急性IMI患者右室受累的獨立預測因子。肺動脈壓力改變與右心功能密切相關，未來可應用RT-3DE測量右房、右室功能以反映CAD患者肺動脈壓力的變化，為其預后評估提供新的思路。

二、RT-3DE評價室壁運動及同步性

節(jié)段性室壁運動異常（RWMA）是冠狀動脈缺血、梗塞時的特征性改變。CAD患者常表現(xiàn)為缺血室壁運動減低、消失甚至反向，鄰近正常心肌的收縮力可出現(xiàn)代償性增強。RT-3DE的17節(jié)段容積時間曲線（VTC）圖可直接觀察運動異常節(jié)段心肌，正常人左室VTC呈規(guī)則的拋物線形，曲線波幅大，波谷趨近；而CAD患者VTC形態(tài)不規(guī)則、雜亂，正常節(jié)段波幅大，缺血節(jié)段波幅小，發(fā)生心肌梗死時梗死節(jié)段甚至可呈反向運動。另外，17節(jié)段心肌的劃分與冠狀動脈分布區(qū)域相關，可通過運動異常節(jié)段推斷犯罪血管。Youssef等［15］發(fā)現(xiàn)RT-3DE能準確評估缺血性心肌病患者RWMA，且2DE的局部室壁運動評分與3DE的節(jié)段射血分數(shù)顯著相關。研究［16］證實RT-3DE牛眼圖顯示的節(jié)段心肌運動偏移可較準確地區(qū)分冠狀動脈搭橋術中患者短暫性與持續(xù)性的RWMA。

由于CAD患者心肌供血不足，左室由迅速、整體、同步的收縮轉變成緩慢、節(jié)段性、不同步的收縮。左室的17節(jié)段VTC圖和牛眼圖均可直觀顯示心肌運動不協(xié)調，通過測量VTC離散度、16節(jié)段最小收縮容積時間標準差（Tmsv 16-SD）、最大時間差（Tmsv16-Dif），以及左室收縮不同步指數(shù)（Tmsv 16-SD%，SDI）可定量分析心肌運動的不同步。田雨等［17］研究顯示CAD患者的Tmsv 16-SD、Tmsv 16-Dif、R-R間期校正后的Tmsv 16-SD%、Tmsv 16-Dif%均高于正常成人（均P＜0.05），且多支病變患者均高于單支病變患者（均P＜0.05）。Aggarwal等［16］使用RT-3DE準確檢出CAD患者心肌運動的不同步。然而，CAD患者可因輕度心肌缺血或側支循環(huán)建立使其室壁運動異常改變在RT-3DE上表現(xiàn)不明顯。3D-STE是目前評估室壁運動同步性的新技術，該技術在長軸、徑向及圓周運動上的時間應變參數(shù)均可早期發(fā)現(xiàn)受損心肌，與RT-3DE聯(lián)合應用可提高對缺血心肌的診斷準確性。

三、RT-3DE評價心室及瓣膜重構

CAD患者發(fā)生心室重構主要包括心室形態(tài)、大小及功能的改變。既往評價左室重構的超聲指標主要包括左室容積和質量參數(shù)，近來有學者［18］提出左室重構指數(shù)（LVRI）可作為評價CAD患者左室重構的新指標。國外學者［19］發(fā)現(xiàn)RT-3DE測得的三維球形指數(shù)（3D-LVSI）不僅能準確地反映左室形態(tài)，還能預測急性心肌梗死后左室重構的發(fā)生。Karuzas等［20］認為3D-LVSI較3D-STE能更準確地預測急性心肌梗死后左室重構的發(fā)生，其敏感性和特異性分別為90%、91%。心肌持續(xù)缺血、梗死亦可導致二尖瓣裝置重構，研究［21］證明經食管RT-3DE可量化分析二尖瓣及瓣下解剖結構、瓣葉-瓣環(huán)復合體構型的解剖學參數(shù)，能準確評估二尖瓣復合體構型特點。有學者［22］使用RT-3DE觀察器質性和缺血性二尖瓣反流患者瓣環(huán)及瓣葉的三維幾何構型變化，發(fā)現(xiàn)缺血性組二尖瓣瓣環(huán)擴張較器質性組更明顯，且瓣環(huán)整體形態(tài)更趨于扁平化，但無明顯的瓣葉面積增大，說明RT-3DE能夠區(qū)分不同病因致二尖瓣反流時瓣環(huán)和瓣葉的形態(tài)變化。

四、RT-3DE評價CAD心肌梗死并發(fā)癥

張明珠等［23］應用RT-3DE清晰顯示心肌梗死患者左室心尖部室壁瘤（LVA）的形態(tài)和大小，準確識別室壁瘤伴血栓形成，通過定量分析LVEF和左室球形指數(shù)監(jiān)測功能性LVA、解剖性LVA及血栓性LVA患者PCI術后短期療效。Arisha等［24］應用經食管RT-3DE直觀顯示心肌梗死后患者室間隔穿孔的大小、位置及鄰近結構，為外科手術提供了可靠依據(jù)。Havins等［25］應用經食管RT-3DE成功識別1例非ST段抬高型心肌梗死患者后內側乳頭肌破裂，并清晰顯示P2、P3脫垂的二尖瓣圖像。RT-3DE能多角度全面觀察心腔內部結構，可以早期診斷和評價心肌梗死并發(fā)癥，指導臨床治療，最大程度地減少不良預后因素的影響，提高患者生活質量。但目前RT-3DE多用于慢性期患者的檢查，對部分急性期CAD患者或心肌梗死急性并發(fā)癥患者，RT-3DE的應用價值有限，今后需進一步研究。

五、總結與展望

總之，RT-3DE可以從任意角度透視心臟，能快速、準確地評估CAD患者的心臟結構和功能，豐富了臨床診療信息。但其在一定程度上受呼吸和心率的影響，可能造成拼接偽像，最新的單心動周期模式可以克服此不足。另外，窄角成像模式尚不能完整顯示心室明顯擴大或胸壁較薄患者的近場圖像，且傳統(tǒng)的RT-3DE需要人工勾勒心內膜邊界，操作過程繁雜、耗時長。今后，開發(fā)商應致力于發(fā)展RT-3DE傳感器，提高三維圖像質量，開發(fā)更準確、高效的全自動定量軟件，以提高心內膜邊界量化的清晰度和分析速度。此外，多模態(tài)無創(chuàng)影像學技術融合評估已成為研究趨勢，RT-3DE結合其他影像學技術綜合評估CAD患者的心臟功能，建立冠狀動脈血管分支立體圖，精準判斷冠狀動脈狹窄位置，亦具有良好的發(fā)展前景。