超声斑点追踪技术定量评价心肌运动的进展

基金项目： 安徽省高校自然科学基金重点项目（ No NOKJ2010A175） 作者简介： 解欣欣，女，硕士研究生 通讯作者： 郑 慧，女，教授，硕士生导师，研究方向： 心脏超声，E-mail：
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功能。 2 斑点追踪技术成像原理及测量指标
超声声束在遇到心肌组织界面时，小于入射超声波长的 细小结构产生 散 射、反 射 和 干 扰 等 现 象，形 成 心 肌 组 织 中 的 “回声斑点”［3］。STI 以高帧频二维灰阶图像为基础，逐帧追 踪回声斑点的的信息，重建心肌组织的实时运动和形变，定性 定量地的评价心肌运动速度、应变、应变率及心脏整体旋转角 度和速度［4］等局 部 及 整 体 形 变 指 标，在 对 心 功 能 测 定、心 脏 旋转及扭转运动、心肌病变及心脏同步性研究中发挥重要作 用。STI 通过自相关技术，滤除随机斑点，提高斑点识别的准 确性，它作为一种非组织多普勒技术，不仅具有简便无创、实 用性强等优点，同时还有无角度依赖性、可重复性好等特点， 对二维图像帧频要求较高，具有良好的时间和空间分辨率，能 准确反映心肌运动，其不受周围节段心肌及心脏整体运动的 影响，从纵向、径向、圆周运动及旋转和扭转方面综合评价心 肌运动，判断心肌功能。
1957 年 Torrent Guasp 提出心肌带（ The Helical Ventricular Myocardial Band，HVMB） 学说，认为心脏由发自右室肺动脉瓣 下向左室延伸止于主动脉的完整心肌带环绕构成，在进化和 胚胎发育过程中进行扭转和包绕形成双螺旋结构，构成基底 环和心尖环［2］。心肌纤维交错的空间分布及螺旋状结构，在 收缩期相互滑行，重新排列，使得心脏的空间运动表现为四个 方面： （ 1） 纵向运动： 斜行走向肌纤维的伸长与缩短； （ 2） 径向 运动： 收缩时沿短轴径向室壁心肌增厚，舒张时室壁心肌变 薄； （ 3） 圆周运动： 沿心脏短轴方向的环形运动； （ 4） ： 旋转运 动： 以左心室长轴为轴心的旋转运动，收缩期扭转，舒张期解 旋。四种运动共同组成左室收缩、舒张运动，在左室射血中发 挥重要作用，测量各种运动可以定量评估局部及整体心肌的
心功能不全在人群中占 1． 8% ～ 3． 7% ，随年龄增长，发 病率增高，在出 现 心 衰 前 可 无 任 何 症 状［1］，严 重 影 响 患 者 的 生存质量。心肌运动作为维持心脏泵血功能的基础之一，影 响生理、病理状态下心肌的局部及整体功能，因此心肌运动力 学一直是心功能研究中的热点问题。
应变（ strain） 是对形态改变的测量，描述物体变形的特 征。1973 年 Mirsky 等［5］首先使用应变描述心肌的机械运动， 用公式表示如下： ε = （ L － L0 ） / L0 。应变分析可以直接估计 心肌收缩变形程度，用百分数来表示各节段心肌相对于原长 度的缩短和拉长，它还能提供关于心肌收缩起点和峰值时间 等的重要信息，评估心肌运动不同步性。纵向应变（ Longitudinal Strain，LS） 表示各节段心肌沿纵行方向上的平均应变 值； 径向应变（ Radial Strain，RS） 表示心脏室壁收缩期增厚的 程度； 圆周应变（ Circumferential Strain，CS） 表示心脏室壁沿短 轴圆周方向上的平均应变值。扭转定义为左室心尖相对于心 底的旋转运动，左室整体扭转角度取心尖水平与二尖瓣水平 旋转角度的差值。研究报道［6］，长轴功能对心衰患者的长期 生存起决定作用。Cho 等［7］的研究表明，纵向应变及圆周应 变可预测心衰患者的预后，圆周应变与心衰患者的心脏事件 的发生具有更好的相关性。 3 斑点追踪技术评价正常人心肌运动 3． 1 左室收缩功能 左室收缩活动是包括心肌旋转、扭转、 缩短及增厚的复杂生理过程，收缩过程中，心外膜下心肌相对 静止，心内膜下心肌朝向心腔运动，活动幅度较心外膜层大， 致使内外层心肌之间存在跨壁位移。心肌长轴方向上，由基 底段、中间段到心尖段，纵向应变依次递增，Marwick 等［8］ 研 究证实了上述观点。巩晓红等［9］ 研究发现心内膜层心肌各 节段和整体径向及圆周收缩期峰值应变高于心外膜，同一水 平圆周应变比较，室间隔高于侧壁、后壁等节段。Kim 等［10］ 应用 STI 研究左室扭转运动特征，结果显示心尖部旋转运动 与左室收缩功能有关，旋转角度与射血分数正相关； 基底部旋 转运动与左室舒张早期充盈有关，与年龄呈负相关。 3． 2 斑点追踪技术评价左房收缩功能 STI 可准确评价左 房功能，夏娟等［11］发现在高血压患者左室重构前可敏感检测 出左房形变能力降低，高血压左室正常组和左室重构组左房
M 型超声心动图及双平面 Simpson 法是评价左心功能的 常用技术，检测室壁运动，但受操作者主观影响较大，对快速 短暂的运动分辨力较低，不能完全准确的评价室壁运动。随 着超声心动图技术的飞速发展，基于组织速度成像（ TVI） 衍 生出的定量组织速度成像（ QTVI） 、组织追踪成像（ TTI） 、组织 同步显像（ TSI） 及应变和应变率成像已被广泛应用于临床，敏 感检测心肌形变及功能，使定量分析心肌运动成为可能。但 这种技术有明显的角度依赖性，受周围节段心肌运动的影响， 无法区分心肌主动及被动运动，从而限制了其在心功能评价 中的广泛应用。近年来发展起来的斑点追踪成像（ STI） 技术， 将对心肌运动的 研 究 从 纵 向 （ longitudinal） 延 伸 到 径 向 （ radial） ，并可检测三维立体空间的圆周 （ circumferential） 运动、 心肌旋转（ rotation） 和扭转（ twist） 运动，使准确、全面评估心 肌运动模式成为可能。本文结合国内外文献就斑点追踪技术 的应用基础及其在心肌运动评估中的作用进行概述。 1 心肌的解剖特征及运动力学特征
安 徽 医 药 Anhui Medical and Pharmaceutical Journal 2012 Dec; 16( 12)
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超声斑点追踪技术定量评价心肌运动的研究进展
解欣欣，郑 慧
( 安徽医科大学第一附属医院超声科，安徽 合肥 230022)
Байду номын сангаас
摘要： 心功能不全是一种临床常见综合征，随病情进展，导致 心力衰竭症状的出现，近年来发病率逐渐增高，严重影响着患 者的生存质量。因此早期评估患者的心肌运动特点对诊断、 治疗及预后判断意义重大。心肌运动的评估方法众多，该文 就近年发展起来的超声斑点追踪技术对心肌运动特点的评估 进行综述。 关键词： 超声斑点追踪； 心肌运动