斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)在缺血性心臟病診斷中的應(yīng)用

朱 冰，王 旭

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 心血管內(nèi)科，黑龍江 哈爾濱 150001)

缺血性心臟病(ischemic heart disease，IHD)又叫冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(coronary atherosc-lerotic heart disease)，簡(jiǎn)稱冠心病(coronary heart disease，CHD)，病因通常是冠狀動(dòng)脈管壁內(nèi)脂質(zhì)不同程度的沉積，導(dǎo)致相應(yīng)動(dòng)脈管腔發(fā)生狹窄或阻塞，引起心肌缺血缺氧、心肌營(yíng)養(yǎng)障礙，從而增加了心律失常、心肌梗死及心力衰竭發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[1]。因此，在臨床上早期發(fā)現(xiàn)心功能下降尤為重要。斑點(diǎn)追蹤成像(speckle tracking imaging，STI)技術(shù)是在傳統(tǒng)多普勒組織成像(Doppler tissue imaging，DTI)技術(shù)基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，克服了其角度依賴性的缺點(diǎn)，可在至少3個(gè)連續(xù)心動(dòng)周期內(nèi)觀察心臟的運(yùn)動(dòng)變化，從而更直觀、準(zhǔn)確地評(píng)估心臟的運(yùn)動(dòng)情況[2]。同時(shí)也可早期識(shí)別傳統(tǒng)DTI上顯示無(wú)明顯室壁運(yùn)動(dòng)異常、但已有局部或整體的室壁運(yùn)動(dòng)相對(duì)不協(xié)調(diào)的缺血性心臟病患者， 此時(shí)如果及時(shí)給予干預(yù)治療，可以延緩病情進(jìn)展并改善預(yù)后[3]。隨著心臟超聲技術(shù)的進(jìn)一步精進(jìn)和完善，該項(xiàng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于臨床，在評(píng)估先心病、高血壓病、急性冠脈綜合征及心臟移植術(shù)后心功能方面已有許多研究。

1 缺血性心臟病(IHD)

1.1 缺血性心臟病的病理及臨床特點(diǎn)

隨著人們?cè)S多不良生活習(xí)慣的形成，很多人身體處于亞健康狀態(tài)，高脂血癥、高血壓病、糖尿病等疾病發(fā)病率逐年增加，導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生率越來(lái)越高。缺血性心臟病則是由于冠狀動(dòng)脈管壁內(nèi)脂質(zhì)沉積，導(dǎo)致相應(yīng)管腔不同程度的狹窄或阻塞，引起局部心肌運(yùn)動(dòng)相對(duì)不協(xié)調(diào)，最早出現(xiàn)的是左室舒張功能下降，進(jìn)一步出現(xiàn)收縮功能下降，如不積極控制危險(xiǎn)因素或給予藥物干預(yù)治療，隨著疾病進(jìn)展逐漸出現(xiàn)心肌缺血缺氧和營(yíng)養(yǎng)障礙，心血管缺血事件發(fā)生率增高，甚至?xí)l(fā)展為心力衰竭。因此及時(shí)發(fā)現(xiàn)、診斷、治療早期心功能下降非常重要，早期干預(yù)可以延緩病情進(jìn)展、改善患者預(yù)后、提高生存率、降低心血管事件的發(fā)生率。

1.2 缺血性心臟病的診斷

診斷缺血性心臟病的輔助檢查包括：心電圖、運(yùn)動(dòng)心電圖、心臟彩超、冠狀動(dòng)脈螺旋CT血管成像、冠狀動(dòng)脈造影等，其中金標(biāo)準(zhǔn)是冠狀動(dòng)脈造影，為一種有創(chuàng)檢查，可以直觀地觀察冠脈管徑、血流情況及狹窄程度，必要時(shí)可行冠狀動(dòng)脈支架植入，擴(kuò)張狹窄的血管管腔，增加冠脈血流量，改善心臟供血[4]。心臟超聲為無(wú)創(chuàng)檢查，可以顯示心臟的結(jié)構(gòu)及室壁運(yùn)動(dòng)情況，尤其斑點(diǎn)追蹤技術(shù)可以更精細(xì)地觀察局部及整體室壁運(yùn)動(dòng)，提高冠心病的臨床診斷準(zhǔn)確率，且因其價(jià)格低、無(wú)創(chuàng)性和可重復(fù)性更易被人們所接受。

2 斑點(diǎn)追蹤成像(STI)技術(shù)

2.1 斑點(diǎn)追蹤技術(shù)概述

斑點(diǎn)追蹤圖像處理技術(shù)原理是應(yīng)用特定軟件，在至少3個(gè)以上連續(xù)心動(dòng)周期自動(dòng)逐幀追蹤醫(yī)學(xué)圖像感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)內(nèi)心肌組織在心動(dòng)周期中聲學(xué)斑點(diǎn)的位置和運(yùn)動(dòng)軌跡，通過(guò)測(cè)量心肌組織的運(yùn)動(dòng)形變來(lái)獲取心肌組織運(yùn)動(dòng)的心肌力學(xué)參數(shù)，如局部感興趣區(qū)域應(yīng)變、應(yīng)變速度及應(yīng)變率等，進(jìn)而定量地評(píng)估心功能情況[5-6]，此外該技術(shù)不受超聲聲束和室壁運(yùn)動(dòng)方向的影響，還可以就整體應(yīng)變參數(shù)對(duì)左心室整體運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行評(píng)估[7]。同時(shí)還能識(shí)別在傳統(tǒng)DTI中未見明顯射血分?jǐn)?shù)下降及室壁運(yùn)動(dòng)異常、但已有疾病早期局部室壁運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)的缺血性心臟病患者，為亞臨床心血管疾病的診斷及治療提供了指導(dǎo)和依據(jù)[8]。

2.2 斑點(diǎn)追蹤技術(shù)的準(zhǔn)確性比較

與其他檢查相比，斑點(diǎn)追蹤技術(shù)對(duì)于一些疾病的診斷具有較高的準(zhǔn)確性。在研究[9]中，對(duì)于入選的93例急性心肌梗死患者在發(fā)病48 h內(nèi)均行斑點(diǎn)追蹤超聲心動(dòng)圖(speckle tracking echocardiography,STE)及晚期釓增強(qiáng)心臟磁共振(late gadolinium enhancement cardiac magnetic resonance，LGE-CMR)檢查，并比較兩者對(duì)于心功能評(píng)估的準(zhǔn)確性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)斑點(diǎn)追蹤檢查對(duì)于預(yù)測(cè)節(jié)段性功能改善的敏感性為71.6%，特異性為58.1%，并發(fā)現(xiàn)通過(guò)分析心內(nèi)膜周向應(yīng)變，可以提高節(jié)段功能改善的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，且斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)可以預(yù)測(cè)急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)后整體功能恢復(fù)以及左室重構(gòu)的情況，其準(zhǔn)確性與LGE-CMR相當(dāng)。在探究超聲心動(dòng)圖評(píng)估心肌應(yīng)變是否可以排除疑似NSTE-ACS患者的嚴(yán)重冠狀動(dòng)脈狹窄的研究中[10]，也證實(shí)了整體縱向收縮期峰值應(yīng)變可用于區(qū)分有無(wú)冠狀動(dòng)脈狹窄的患者，其敏感性和特異性分別為93%和78%。有研究[11]同樣證實(shí)當(dāng)整體收縮期縱向峰值應(yīng)變臨界值為-13.50%時(shí)可以有效地檢測(cè)出具有明顯狹窄的患者，且診斷狹窄的敏感性為88.9%，特異性為70.8%。這提示斑點(diǎn)追蹤技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)在疾病診斷、判斷預(yù)后等方面具有較高準(zhǔn)確性。

2.3 斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)的局限性

斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)現(xiàn)已為臨床疾病的診斷及治療提供了很多指導(dǎo)和依據(jù)，但仍然有一定的局限性。由于斑點(diǎn)跟蹤的準(zhǔn)確性取決于圖像質(zhì)量，因此所測(cè)得的結(jié)果具有主觀性。并且因其時(shí)間及空間分辨率較低，因此會(huì)導(dǎo)致不同缺血狀態(tài)下心肌運(yùn)動(dòng)分析過(guò)程中細(xì)微的差異[12]。

3 斑點(diǎn)追蹤成像(STI)技術(shù)在缺血性心臟病(IHD)中的臨床應(yīng)用價(jià)值

3.1 慢性冠脈疾病(chronic coronary artery disease，CAD)

3.1.1 穩(wěn)定型心絞痛:二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)(2D-STI)對(duì)于早期診斷穩(wěn)定型心絞痛具有一定的應(yīng)用價(jià)值。在研究[13]中，比較了作為金標(biāo)準(zhǔn)的冠狀動(dòng)脈造影和三維斑點(diǎn)追蹤顯像(three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI)技術(shù)對(duì)于診斷穩(wěn)定型心絞痛患者嚴(yán)重程度準(zhǔn)確性的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與非嚴(yán)重狹窄組相比，嚴(yán)重狹窄組患者所有應(yīng)變參數(shù)顯著更差，并且隨著狹窄程度的增加，心肌應(yīng)變呈線性降低；如果整體面積應(yīng)變臨界值設(shè)為>-21%，則檢測(cè)嚴(yán)重CAD的靈敏度為97.2%，特異性為88.1%，同時(shí)整體縱向、周向、徑向應(yīng)變對(duì)于檢測(cè)嚴(yán)重狹窄CAD都具有極高的靈敏度。有研究[14]也證實(shí)了二維斑點(diǎn)跟蹤超聲心動(dòng)圖可預(yù)測(cè)是否存在CAD，并判斷其嚴(yán)重程度。同時(shí)整體及分段縱向收縮期峰值應(yīng)變?cè)趩沃а堋芍а芎腿а懿∽冎g的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3.1.2 缺血性心肌病:缺血性心肌病(ischemic cardiomyopathy，ICM)指的是由于冠脈不同程度的狹窄，導(dǎo)致心肌缺血及營(yíng)養(yǎng)障礙，心肌細(xì)胞出現(xiàn)變性、壞死等，導(dǎo)致心功能受損，逐漸出現(xiàn)射血分?jǐn)?shù)降低等改變的疾病[15]，是心室結(jié)構(gòu)、功能改變和電重構(gòu)的結(jié)果[16]，屬于慢性冠狀動(dòng)脈綜合征的一種。其診斷的金標(biāo)準(zhǔn)為正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(positive emission computed tomography,PET-CT)，斑點(diǎn)追蹤技術(shù)通過(guò)觀察心臟運(yùn)動(dòng)情況判斷心肌活性。有研究選取了擬擇期行冠狀動(dòng)脈支架植入術(shù)的缺血性心肌病患者30例，術(shù)前一周內(nèi)均行PET-CT及二維斑點(diǎn)追蹤檢查，兩者結(jié)果相比較發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同一心肌節(jié)段來(lái)說(shuō)，峰值徑向應(yīng)變隨著PET-CT評(píng)分增加而逐漸降低；對(duì)于不同心肌節(jié)段來(lái)說(shuō)，有存活心肌的節(jié)段比無(wú)存活心肌的節(jié)段峰值徑向應(yīng)變更高[17],提示當(dāng)由于缺血性心肌病導(dǎo)致的心肌營(yíng)養(yǎng)障礙而影響心肌活性時(shí)，會(huì)造成心臟局部的運(yùn)動(dòng)功能下降，且下降程度隨著狹窄程度增加而增加。

3.2 急性冠脈綜合征(acute coronary syndrome，ACS)

3.2.1 不穩(wěn)定型心絞痛(unstable angina pectoris，UA):UA是一種介于急性心肌梗死及穩(wěn)定性心絞痛之間的心絞痛綜合征，斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)具有早期診斷UA的臨床意義。在研究[18]中，比較了GRACE評(píng)分和2D-STE對(duì)于左室射血分?jǐn)?shù)(LV ejection fraction，LVEF)正常的UA患者冠心病檢出的準(zhǔn)確性。結(jié)果顯示2D-STE中當(dāng)GLS臨界值設(shè)定為-17.5%時(shí)，區(qū)別UA患者有無(wú)明顯冠脈狹窄的敏感性為87%，特異性為82%，相比于LVEF和GRACE評(píng)分具有更高的準(zhǔn)確性。一項(xiàng)中國(guó)的研究[19]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)GLS臨界值設(shè)定為-20.18%時(shí)，診斷UA的敏感性為66.96%，特異性為74.36%，此結(jié)果比前一實(shí)驗(yàn)較低，這可能是由于2D-STI 要求圖像高清晰、高幀頻，導(dǎo)致在部分肥胖、肺部病變的患者中應(yīng)用時(shí)敏感性降低，而在本實(shí)驗(yàn)中并未區(qū)分此類患者。

3.2.2 急性非ST段抬高型急性冠脈綜合征:在研究[20]中，將入組的58例患者整體縱向應(yīng)變(global longitudinal strain，GLS)和區(qū)域縱向應(yīng)變(territorial longitudinal strain，TLS)參數(shù)情況與造影結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)冠心病組的GLS較無(wú)冠心病組變化更明顯。此外，當(dāng)GLS臨界值設(shè)為-21%，避免了16例(28%)患者接受不必要的冠脈造影檢查，提示二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)對(duì)于冠心病的診斷具有一定價(jià)值，且如果選取合適的臨界值可以避免可疑患者行不必要的冠脈造影檢查。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，無(wú)論生物學(xué)標(biāo)志物是否陽(yáng)性，GLS均能有效區(qū)分有無(wú)冠心病的患者。有研究[21]認(rèn)為對(duì)于特定層應(yīng)變分析可以更加提高斑點(diǎn)追蹤技術(shù)在非ST段抬高型急性冠脈綜合征的診斷率。三層心肌層均可受到CAD的影響，其中心內(nèi)膜層最易受到缺血損傷，并且CAD嚴(yán)重病變者心內(nèi)外膜之間的GLS的差異比無(wú)CAD者大，且這種差異隨著冠心病復(fù)雜程度增加而增大。他們還認(rèn)為三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)中的整體面積應(yīng)變(global area strain，GAS)可以更好的觀察并反映心內(nèi)膜情況。有研究[22]也證實(shí)了這一點(diǎn)，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)斑點(diǎn)追蹤技術(shù)的心內(nèi)膜縱向應(yīng)變及應(yīng)變率可以很好地評(píng)估存活心肌(viable myocardium，VM)，并且其檢測(cè)VM的敏感性、特異性和準(zhǔn)確性與雙核素心肌代謝及灌注顯像(dualisotope simultaneous acquisition single photon emission computed tomography，DISA-SPECT)相似，這提示心內(nèi)膜應(yīng)變參數(shù)變化可作為評(píng)估急性心肌梗死后心肌存活情況及心肌功能的有效指標(biāo)。

3.3 非冠脈阻塞性缺血性心臟病

非冠脈阻塞性缺血性心臟病(ischaemia with non-obstructive coronary arteries，INOCA)是指患者有反復(fù)典型或不典型胸痛，但行冠脈造影檢查示無(wú)明顯狹窄(狹窄程度≤50%)的綜合征，在2020年歐洲心臟病學(xué)會(huì)發(fā)表的關(guān)于INOCA的專家共識(shí)文件[23]中指出，其發(fā)生的機(jī)制可能與冠狀動(dòng)脈微血管功能障礙(coronary microvascular dysfunction,CMD)和心外膜血管痙攣有關(guān)。有文獻(xiàn)報(bào)道[24]，心肌聲學(xué)造影超聲心動(dòng)圖(myocardial contract echocardiography,MCE)結(jié)合斑點(diǎn)追蹤技術(shù)對(duì)于INOCA患者心肌微循環(huán)及收縮功能早期改變的研究中， 斑點(diǎn)追蹤檢查發(fā)現(xiàn)INOCA組患者左室GLS值為-15.01%±2.67%，而對(duì)照組為-20.31%±1.08%，提示在反復(fù)發(fā)生胸痛但造影示無(wú)明顯冠脈狹窄的患者中，當(dāng)早期左室容積和射血分?jǐn)?shù)無(wú)明顯變化時(shí)，但由于微循環(huán)功能障礙，則會(huì)導(dǎo)致左室整體或局部的長(zhǎng)軸收縮功能的降低，此時(shí)應(yīng)用斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)可以更早更全面地發(fā)現(xiàn)這種功能降低。但目前對(duì)于應(yīng)用斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)檢測(cè)INOCA的相關(guān)研究較少，且本實(shí)驗(yàn)的樣本量較小，其診斷的準(zhǔn)確性有待考證，今后需要更大量的樣本研究來(lái)證實(shí)。

3.4 其他方面

斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)還可以通過(guò)觀察縱向心肌應(yīng)變來(lái)評(píng)估心臟移植術(shù)后異體心臟血管病變的情況。有研究[25]研究了69例(38.8%)經(jīng)心臟移植出現(xiàn)冠狀動(dòng)脈異體移植血管病變的患者，發(fā)現(xiàn)其GLS顯著降低(-15.9%±3.0%，對(duì)照組為-20.6%±1.4%)，且GLS隨病變嚴(yán)重程度加重而顯著降低，提示GLS可作為冠脈移植物功能監(jiān)測(cè)的一種新方法。此外，在其他方面也有許多斑點(diǎn)追蹤技術(shù)應(yīng)用的研究，如對(duì)于先心病心功能評(píng)價(jià)價(jià)值的研究[26]、探究主動(dòng)脈瓣狹窄患者后負(fù)荷與心肌纖維化關(guān)系[27]、評(píng)價(jià)不同構(gòu)型高血壓患者左室心肌應(yīng)變[28]等等。

4 結(jié)語(yǔ)

斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)已在很多方面展現(xiàn)出較高的應(yīng)用價(jià)值，不僅可以識(shí)別早期缺血性心臟病患者心功能下降及室壁運(yùn)動(dòng)異常，早期干預(yù)早期治療可明顯延緩疾病進(jìn)展、改善患者預(yù)后。并且還能通過(guò)斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)評(píng)估臨床治療的療效和價(jià)值。目前很多研究都集中于觀察左室、左房的應(yīng)變率來(lái)判斷疾病嚴(yán)重程度及治療的有效性和價(jià)值，而對(duì)于右室及解剖結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的右房研究還很少，同時(shí)也缺乏更加精準(zhǔn)的參考值和觀察標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)可以有更多集中于右室右房的研究，并且通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)及檢查方法，提出更精準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)范圍來(lái)提高診斷的準(zhǔn)確率。還可以利用斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)探究藥物在疾病中臨床應(yīng)用的價(jià)值及療效方面的研究，為臨床治療提供更多指導(dǎo)價(jià)值。斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的技術(shù)，未來(lái)可更加廣泛地應(yīng)用于臨床。