超声评估左室扭转运动研究进展
2017-04-14 王梦宣，陈国珍，上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心内科 医学影像学杂志
左室扭转运动是心脏三维空间形变的一个重要组成部分，是指心尖部相对于基底部的旋转运动，在左室收缩期射血及舒张早期充盈中起重要作用。左室扭转运动能敏感的反映局部和整体的左心室功能变化，有利于心血管疾病的早期诊断和治疗。超声心动图具有无创、无放射性、重复性及依从性好等优点，是目前左室扭转运动的重要检测手段。近年来，组织多普勒显像（tissue Doppler imaging，TDI）、定量组织速度成
左室扭转运动是心脏三维空间形变的一个重要组成部分，是指心尖部相对于基底部的旋转运动，在左室收缩期射血及舒张早期充盈中起重要作用。左室扭转运动能敏感的反映局部和整体的左心室功能变化，有利于心血管疾病的早期诊断和治疗。
超声心动图具有无创、无放射性、重复性及依从性好等优点，是目前左室扭转运动的重要检测手段。近年来，组织多普勒显像（tissue Doppler imaging，TDI）、定量组织速度成像技术（quantitative tissue velocity imaging，QTVI）、斑点追踪显像（speckle tracking imaging，STI）等超声技术在左室扭转运动评估中的应用越来越广泛，其自身技术特性各有优势与缺陷。本文拟对各种超声新技术在左室扭转运动评估中的研究进展作一综述，以期有助于超声心动图技术的合理选择和良好应用。
1.组织多普勒成像（TDI）
TDI又称多普勒心肌组织成像、心肌组织速度成像或彩色多普勒心肌组织成像。TDI基于多普勒原理，对心肌组织的低频高振幅信号进行测定，提供实时量化的心肌运动时间和速度信息，定量客观地评价心肌功能。一般采用左室心尖和心底两个短轴切面（分别以二尖瓣和乳头肌作为解剖标志）、左室侧壁和间壁共四个取样点进行测量，测得的切向速度积分计算左室扭转运动。Ojaghi-Haghighi等对19例左室射血分数正常的慢性单纯性二尖瓣返流（mitral regurgitation，MR）患者及对照组行TDI检查，结果显示相较于对照组，MR组左室扭转角度峰值、左室收缩期扭力峰值、左室解旋率峰值均明显减低，提示其左室亚临床功能障碍。该研究提示，TDI测得的左室扭转参数可敏感的评估射血分数正常的MR患者亚临床心功能障碍。
Notomi等应用TDI评估正常人和多种心脏疾病患者左室扭转运动，并与磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）心肌标记法对比。由于心肌穿平面运动的影响，TDI测得的扭转角度略小于MRI测值（平均误差＜1°）。总体上讲TDI与MRI心肌标记法评估左室扭转运动具有较高的一致性（心尖部及心底部旋转角度r=0.87、0.90，扭力r=0.84；P＜0.0001），其中扭力峰值相关性（r=0.95，P＜0.0001）最好。
Crosby等尝试采用另一种基于TDI计算左室旋转及扭转角度的方法：假设短轴左室壁在整个心动周期中均为圆形，据此将平面内运动分解为整体平移的运动及切面运动（旋转）和径向运动（收缩和舒张），进而进行相关计算。研究发现这种计算方法得到的收缩期末心尖水平旋转角度绝对值低于切向速度积分法，但二者均较MRI及STI测得值低；心底水平旋转角度TDI及STI测得值无统计学差异，但均低于MRI；标化时间后，收缩期旋转速度均无统计学差异。他们的研究亦证实了TDI评估左室扭转的可行性与准确性，认为可代替MRI及STI。但Ferferieva等分别对8只麻醉猪静息及应力下对比TDI及STI测得的左室扭转运动相关参数发现，在静息时，两种技术测得的左室扭转参数并无差异，但在应用多巴酚丁胺提高其应力时，TDI测得的左室扭转角度及其峰值、扭力、扭转率及解旋率均明显高于STI测数值，提示TDI与STI在评估左室扭转运动时不可相互代替。
TDI能在几个心动周期内连续测量扭转速度，不仅能测量扭转峰值，还能绘出收缩期和舒张早期角速度和角位移的分布曲线，准确评价左室扭转运动。但TDI在临床工作中需要脱机分析，处理时间长，对二维图像质量依赖性强，心肌运动速度易受临近心肌牵拉和心脏扭转运动的影响等，并且由于穿平面运动及速度数据噪音的存在，可能导致对左室扭转运动的低估。且TDI受声束方向与室壁运动方向间夹角的影响，故仅能检测与超声声束平行方向上心肌长轴方向运动，不能对与声束方向垂直的短轴方向上的心室节段进行研究。
2.定量组织速度成像技术（QTVI）
QTVI技术是一项能显示室壁心肌运动状态的超声定量技术，可在一个心动周期内定量显示多个取样部位心肌的运动速度变化曲线。应用QTVI获取标准左室心底部及心尖部短轴图像，分别获取其室间隔与侧壁心肌的心肌运动曲线，比较室间隔与侧壁心肌运动的收缩期峰值速度（Vs）及侧壁-间隔位移速度差（Dl-s）、快速充盈期和心房收缩期的速度（Ve和Va），并观察其运动方向。左室扭转运动指数（torisonal motility index，TMI）由收缩期左室心尖与心底部Dl-s的差值来计算。
国内研究显示应用QTVI技术可简便客观地评估扩张性心肌病患者左室扭转运动特征，左室TMI与左室射血分数显着正相关（r=0.517，P＜0.000）；同时对比QTVI及STI两种技术评估扩张性心肌病患者左室扭转运动特征发现，TMI与STI测得的左室扭转峰值正相关（r=0.488，P＜0.01）。国外研究亦显示QTVI与STI两种技术所测得的左室扭转运动相关参数与MRI有很高的相关性。
QTVI技术在评价左室旋转及扭转运动时较为简捷直观，能准确地观察左室扭转运动，但局限于对扭转的定性研究，不能对扭转本身的角度改变进行定量。且QTVI技术基于多普勒原理，存在角度的问题，因此获取图像时应尽量把左室短轴打圆，声束尽量与室间隔和侧壁平行，以减少误差。
3.斑点追踪技术（STI）
STI用斑点代表组织标记，在心动周期中逐帧扫描某个像素的位置，通过区块匹配法和自相关搜索法可以在连续帧中追逐每个斑点标记并计算其运动轨迹，克服了角度依赖性，能更准确地定量检测心肌运动速度及左室扭转运动。研究表明超声斑点追踪技术可准确、无创地评价左心室旋转及扭转运动，可以量化心动周期中左室扭转，且无角度依赖性，帧频高，可靠。但STI技术对图像质量要求较高，且目前在不同的软件所测结果之间缺乏统一的标准。
相比于MRI，其时间分辨率和评估心内膜及心外膜旋转差异的对比度分辨率相对较差，不能对左室扭转角度根据心脏大小进行标化等。这些因素均限制了STI技术在临床的广泛应用。
3.1二维斑点追踪技术（2D-STI）
2D-STI通过识别二维图像上的心肌回声斑点来追踪心肌的运动轨迹，显示心尖及心底水平旋转角度随心动周期的变化曲线，并计算相关平面旋转角度及左室整体扭转角度。Zhou等应用STI技术测量了9只猪在基础状态、应用心肌收缩力药物、急性心肌缺血、急性前负荷改变状态下的左室扭转运动，证实该技术可以准确测量左心室扭转角度和达峰时间，并与侵入性测量方法具有良好的相关性。Notomi等对比2D-STI技术与MRI和TDI测量左室扭转运动结果证实，2D-STI与MRI和TDI的结果具有良好的相关性（MRI：r=0.93，TDI：r=0.94）。Takayasu等研究亦认为2D-STI测量的左室旋转及应变能敏感的检测法洛四联症患儿左室收缩功能的早期减低。
Santoro等应用2D-STI对运动员、高血压及主动脉瓣狭窄患者对比评估左室扭转运动发现，左室扭转角度与评估心室收缩性的独立负荷指标、房室耦合指标相关性良好；左室舒张期扭转率与其他侵入性指标相关性良好。2D-STI不仅具有传统超声心动图无创、操作简便、可反复随访等优点，同时还有无角度依赖性、实用性强、简便快捷、可重复性好等特点。但2D-STI基于二维灰阶超声图像，对图像质量依赖性高。
3.2组织向量成像VVI
VVI技术亦基于斑点追踪原理，应用像素的空间相干追踪技术研究心肌形变能力。帧与帧之间的位移除以时间间隔即为局部的速度向量，通过对比某点在相邻图像上的位移，便可自动评价该点的速度向量。VVI运用一种新的跟踪算法，将速度向量叠加到二维B型超声图像上，以向量的长度表示组织速度的大小，方向表示组织运动的方向，来评价序列图像心内膜轮廓上的心肌点的运动。该速度向量综合反映了轮廓上的点及其正交方向上的点的运动。
钟舒文等的研究表明应用VVI评估正常小儿心底水平旋转角度不受年龄及心率的影响，且重复性好，可更加准确地反映左室的局部心肌运动。相比于2D-STI，VVI的追踪过程更为精确，且操作方法更为简便省时。Liu等应用VVI技术评估扩张性心肌病患者左室扭转运动发现，扩张性心肌病患者左室扭转角度及扭力明显减低，心尖部及心底部旋转角度峰值、旋转率峰值、解旋速度峰值、解旋率均明显减低；左室扭转与射血分数显着相关（r=0.489，P＜0.05）。Moustafa等对二尖瓣粘液瘤导致的慢性原发性二尖瓣不全患者（MR）应用VVI技术测量其左室扭转运动，发现轻、中、重度MR患者心内膜下心肌纤维左室扭转角度峰值及扭力差异明显，其中重度MR患者左室扭转角度及扭力最高，提示左室高动力；重度MR患者最低，提示左室早期功能障碍。而其心外膜下心肌纤维左室扭转角度及扭力均无统计学差异。据此认为VVI能精确测量MR患者左室扭转运动来评估左室早期功能障碍。
Aminian等对预激综合征患者射频导管消融术（FCA）前后分别行VVI对比研究发现，患者RFCA前后左室收缩期及舒张期内径、左室射血分数、多普勒及组织多普勒相关的参数均无统计学差异性改变，而VVI参数如左室心尖部及基底部旋转峰值明显增高，左室扭转角度及解旋率明显增高，心尖-基底旋转延迟明显减低。提示VVI可敏感的探测到预激综合征患者RFCA前后左室扭转运动的改变。VVI技术无创、无角度依赖性，不受心脏运动的影响。然而，Carasso等的研究则认为VVI技术测得的扭转运动参数因测量位置（如心内膜、心外膜；基底部、心尖部）、年龄、性别差异而不同。
Kim等对比应用VVI及STI评估不同疾病左室扭转运动发现，二者测得的心底部及心尖部旋转峰值及扭转峰值相关性良好（r=0.80，P＜0.001；r=0.87，P＜0.001；r=0.90，P＜0.001），心尖部及基底部旋转速度、旋转速度峰值中度相关；扭转及解旋速度中度相关；而心尖部及基底部旋转速度、扭转速度及解旋速度达峰时间相关性弱。由于跟踪算法的不同，两种方法测得的部分扭转相关参数相关性差，在解释或比较使用不同的超声心动图设备与专有的图像分析仪相关参数时仍需谨慎。
3.3三维斑点追踪显像（3D-STI）
3D-STI是将实时三维超声心动图与STI结合起来的一项新技术。通过采集左心室的全容积图像，在三维空间追踪回声斑点的运动，追踪心动周期中心内膜边界的运动并建立心肌的三维运动信息，测得各个方向上心肌的旋转及扭转运动。3D-STI不存在斑点移出追踪平面的缺陷，比2D-STI更真实反映心肌的形变和运动，因而能够更准确地评价心脏整体及局部功能。Andrade等对比应用2D-STI及3D-STI技术，比较二者在评估健康志愿者中左室扭转运动中的差异，发现3D-STI测得的收缩期扭转角度峰值小于2D-STI测得值，但二者收缩期扭转角度达峰时间并没有显着差异。Hayat等对冠心病患者应用3D-STI及MRI技术对比研究其左室扭转运动认为，3D-STI是一种准确、重现性好的心肌变形测量方法。
Nesser等分别将2D-STI和3D-STI与MRI技术对比发现，2D-STI与MRI相关良好（r：0.72～0.88），但其更大程度上低估了左室体积；3D-STI与MRI相关性更好（r：0.87～0.92），与MRI测得的左室体积更接近；且3D-STI较2D-STI的观察者间差异及观察者内差异较小，重复性更好。但3D-STI图像分辨率低于二维，帧频相对较低等，这在不同程度上会影响其追踪的准确性。且3D-STI至少需要获取4个连续且稳定的心动周期图像，对心率不齐的患者不适用。综上所述，TDI、QTVI、STI等超声技术在评估左室扭转运动上各有优势与不足。因此，筛选可稳定准确地评估左室扭转运动的有效指标及测量这些指标在正常人及不同病变程度患者中的参考值范围，将对这些技术的合理选择及临床应用有重要意义。
原始出处：
王梦宣，陈国珍.超声评估左室扭转运动研究进展.医学影像学杂志.2016.
版权声明：
本网站所有内容来源注明为“梅斯医学”或“MedSci原创”的文字、图片和音视频资料，版权均属于梅斯医学所有。非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明来源为“梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章，或“梅斯号”自媒体发布的文章，仅系出于传递更多信息之目的，本站仅负责审核内容合规，其内容不代表本站立场，本站不负责内容的准确性和版权。如果存在侵权、或不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
在此留言
本网站所有内容来源注明为“梅斯医学”或“MedSci原创”的文字、图片和音视频资料，版权均属于梅斯医学所有。非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明来源为“梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章，或“梅斯号”自媒体发布的文章，仅系出于传递更多信息之目的，本站仅负责审核内容合规，其内容不代表本站立场，本站不负责内容的准确性和版权。如果存在侵权、或不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
在此留言
#转运#
36
#超声评估#
34
#左室扭转#
26
谢谢分享谢谢分享
49
非常好的文章，学习了
41
非常好的文章，学习了
51
#研究进展#
29