王业兵 李春梅

【摘要】 冠心病的患病率及死亡率逐渐上升，严重威胁人类健康。常规超声心动图作为一线影像技术在冠心病的评价中发挥了重要作用，但在冠心病的早期诊断及功能检测方面价值有限。超声斑点追踪成像技术能准确、定量和敏感地评估心肌缺血所致的左室收缩功能受损，在冠心病的早期诊断、病情程度判断及预后评估等方面有重要价值。本文对超声斑点追踪成像技术在冠心病中的研究进展做一综述。

【关键词】 冠心病 斑点追踪成像 左室收缩功能

[Abstract] The prevalence and mortality of coronary heart disease are rising gradually， which seriously threatens human health. Conventional echocardiography， as a first-line imaging technique， plays an important role in the evaluation of coronary heart disease， but its value in early diagnosis and functional detection of coronary heart disease is limited. Ultrasonic speckle tracking imaging technology can accurately， quantitatively and sensitively evaluate the left ventricular systolic function damage caused by myocardial ischemia， which is of great value in early diagnosis， severity judgment and prognosis evaluation of coronary heart disease. In this paper， the research progress of ultrasonic speckle tracking imaging technology in coronary heart disease is reviewed.

[Key words] Coronary heart disease Speckle tracking imaging Left ventricular systolic function

First-author's address： Suining Central Hospital， Sichuan Province， Suining 629000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2023.13.042

冠状动脉粥样硬化性心脏病（coronary heart disease，CHD）是最常见的心血管疾病之一，由于生活水平的提高，生活方式的改变，以及人口老龄化等，CHD的患病率及死亡率呈逐年上升趋势[1]。CHD患者左室功能障碍的早期发现和干预具有重要的临床预后价值。冠状动脉造影（coronary angiography，CAG）仍是目前诊断CHD的金标准，通过有创的检查方式主要对冠状动脉解剖结构进行评价，但因费用较贵，具有放射性及肾毒性风险，其广泛临床应用受到一定的限制。超声心动图作为CHD评估的一线影像技术在该综合征的心脏结构、功能和血流动力学评价中发挥着重要作用，主要通过检测心腔的大小、心室壁厚度、室壁整体及节段性室壁运动异常（regional wall motion abnormality，RWMA）、左室收缩及舒张功能等参数来进行相关的评估，然而这些参数不能反映缺血心肌运动异常的早期变化，视觉判断RWMA有时困难且不准确。超声斑点追踪成像（speckle tracking imaging，STI）技术的应用使超声心动图能更准确、定量和敏感地评估心肌功能[2]，有助于CHD的早期诊断、缺血程度判断及预后评估，本文对STI在CHD中的研究进展进行综述。

1 STI的原理

超声波通过心肌组织时产生散射及反射形成“声学斑点”，这种声学斑点在心肌中的排布具有特征性模式，从前一帧到下一帧相对稳定，可作为心肌组织的标记被逐帧地稳定追踪，从而获得心肌的運动及形变等信息，即称为斑点追踪。二维斑点追踪成像（2D-STI）技术是在二维平面应用时间与空间图像处理算法追踪心肌的运动轨迹，获得运动相关的多种力学参数信息，可定量评价心肌运动和变形功能。

三维斑点追踪成像（3D-STI）技术是斑点追踪与三维超声心动图相结合发展起来的新技术。3D-STI技术不受心肌运动方向的限制，弥补了2D-STI仅能追踪心肌在平面上的运动、不能追踪心肌斑点在三维空间上的运动轨迹的不足，它能够获得更多的应变参数，更准确地评价心脏复杂的三维运动。

2 心肌的运动及STI的相关参数

左室心肌分为三层，包括心内膜下心肌、中层心肌及心外膜下心肌。心内膜下心肌层为纵向走形，中层心肌呈环向走行，心外膜下心肌层为斜行走形[3]，因此心室肌的运动包括纵向、径向和圆周运动，纵向运动是长轴方向的运动，径向运动和圆周运动是短轴方向的运动；此外，由于心肌纤维独特的螺旋状排列，从心尖往心底方向观察，左室收缩期心尖逆时针旋转，心底顺时针旋转，呈“拧毛巾”样扭转运动，舒张期心尖顺时针旋转，心底逆时针旋转，呈现解旋运动。心脏的旋转与解旋对左室射血与充盈起着十分重要的作用。

2D-STI提供的参数主要包括：心室壁整体及节段的峰值纵向应变（longitudinal strain，LS）及应变率、峰值径向应变（radial strain，RS）及应变率、峰值圆周应变（circumferential strain，CS）及应变率，以及上述参数相应的达峰的时间、左心室整体扭转角度峰值（peak twist，Ptw）、旋转角度（rotational angle，RA）、心肌运动的速度及位移等参数，此外，2D-STI的分层应变技术可提供心室肌的内、中、外三层心肌上述应变参数。通过分析心肌应变可以量化地评估心肌局部和整体的多维收缩功能[4]。3D-STI则在2D-STI 的参数基础上提供了新的应变参数，即面积应变（area strain，AS），整合了LS与RS，能更敏感地反映病变心肌局部和整体功能的早期损害[5]。AS结合其他应变指标如LS、CS能更加全面、准确地评估左室心肌亚临床功能异常[6]。

3 STI在CHD中的应用

3.1 评价亚临床心肌缺血功能 研究表明，左室整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）在评估早期心肌缺血、亚临床心肌功能损害方面是一较为敏感的指标，这与心肌血管分布及受力的特点有关[7]。心内膜下心肌的血管一般为直径小且分支少的终末血管，心脏收缩时心肌会承受较大的压力，故心内膜下心肌对缺血最敏感，更易早期出现缺血缺氧及其导致的心肌运动功能异常，随着心肌缺血加重中层及外层心肌才逐渐受累。由于心内膜下心肌为纵行纤维，主要负责心肌的纵向运动，故GLS减低可在CHD早期出现，可反映CHD患者亚临床缺血性心肌功能异常，并能预测心血管不良事件的发生[8]。基于大量的研究结果，2018年美国超声心动图学会（American Society of Echocardiography，ASE）指南推荐，当可行时，GLS应作为超声心动图标准检查的一部分，2015年ASE及欧洲心血管影像学会联合发布的指南推荐GLS正常参考值≤-20%±2%[9]。

张小杉等[10]研究了50例常规超声心动图检查未见明显心室壁运动异常的疑似CHD患者，按CAG结果分为正常对照组20例及CHD组30例（至少有一支冠状动脉主干狭窄≥50%），用3D-STI技术测量相关应变参数，结果发现左室GLS和AS绝对值较对照组明显减低（P<0.05），其中以GLS的敏感度最高，显示3D-STI技术能较好地评估CHD患者早期心肌缺血所致的功能异常。

张白雪等[11]应用3D-STI技术分析无症状心肌缺血患者左室旋转及扭转特征，探讨3D-STI 对无症状心肌缺血的诊断价值，发现3D-STI技术测得的左室整体Ptw相对左室射血分数和室壁运动积分指数是评价该类患者心肌缺血严重程度的最佳指标，有更高敏感度和特异度，可为无症状心肌缺血的诊断及病情评估提供重要的参考價值。

3.2 预测CHD及严重程度 RWMA是超声心动图诊断CHD的主要依据，部分冠状动脉明显狭窄的患者常规超声心动图并没有出现RWMA，反映左室收缩功能的射血分数值正常，这与病变冠状动脉血流可以维持静息状态下心肌的耗氧量有关，但负荷超声心动图则能诱发出心肌缺血表现。当缺血心肌节段运动功能受损时，临近正常心肌可出现一定程度的代偿性收缩增强及牵拉作用，此时常规的超声心动图目测法难以判断心肌是主动收缩还是被动牵拉，但运用STI技术可通过心肌应变异常来敏感地发现缺血心肌，协助CHD诊断并预测冠状动脉狭窄程度。因此，最新欧洲心脏病学会发布的《非ST段抬高心肌梗死及慢性冠脉综合征诊断及管理指南》指出对临床怀疑缺血性心脏病而无目测的RWMA患者，建议进行超声心动图检查时应用STI技术以协助CHD诊断[12]。

Schroeder等[13]对胸痛但无心电图及心肌损伤酶异常、怀疑急性冠脉综合征的268例患者进行超声心动图及CAG检查的前瞻性研究，结果显示左室GLS>-18.8%及左室GCS>-21.7%预测冠状动脉明显狭窄（≥70%）的敏感度和特异度分别为86%和73%、87%和76%，显示STI能对该类患者进行危险分层，并帮助急诊室医师快速鉴别急性胸痛是否为严重冠状动脉阻塞性病变导致。

Sun等[14]共研究了110例疑似CHD患者，所有患者经CAG分为正常组及CHD组，使用3D-STI技术测量了两组患者左室的峰值LS、RS、CS和AS，以及这些应变的达峰时间，采用受试者工作特征（receiver operator characteristic，ROC）曲线分析这些指标对诊断CHD的敏感度。结果显示，LS、CS、AS综合分析对预测CHD的敏感度约62%，特异度约76%。张子慧等[15]利用2D-STI技术研究了疑似CHD患者138例，依据CAG结果分为对照组及A、B、C三个病变组，分别为冠状动脉狭窄率<50%、≥50%且不足75%及≥75%，对比分析三组相关应变参数，以CAG结果为金标准，绘制各参数预测冠状动脉狭窄率≥75%的ROC曲线。结果显示缺血心肌节段的LS预测冠状动脉狭窄率≥75%的曲线下面积最大（0.853），以-17.5%为截断值，其诊断敏感度与特异度分别为83.3%、71.4%。这些研究显示了STI有帮助CHD早期诊断的价值。

Xie等[16]对比研究了36例冠状动脉低风险患者对照组及45例室壁运动正常但CAG证实冠状动脉主干或主要分支有多处狭窄的患者，其中29例患者为3处冠状动脉狭窄，16例为2处冠状动脉狭窄，其狭窄率均>70%，结果显示左室整体及16节段LS、RS和CS 均较对照组明显降低（P<0.05），说明STI能检测CHD患者不同程度的心肌收缩功能受损，多个维度应变参数异常预测冠状动脉狭窄严重或存在多支阻塞性病变。Moustafa等[17]、Radwan等[18]的相关研究也证实了STI预测慢性冠脉综合征患者病变严重程度具有良好的敏感度和特异度，GLS>-17.5%预测冠状动脉狭窄>70% ROC曲线下面积为0.88，此外，节段室壁LS可预测狭窄冠状动脉部位，且与SYNTAX评分中-高分者呈明显负相关。

一项纳入1 385例采用2D-STI技术用左室GLS预测冠状动脉疾病的荟萃分析结果显示：左室GLS平均值<-19.7%[95%CI（-18.8%，-20.7%）]预示无冠状动脉疾病；GLS平均值>-16.5%[95%CI（-15.8%，-17.3%）]预测有冠状动脉疾病，检测冠状动脉中度-重度狭窄总的敏感度和特异度分别为74.4%、72.1%，阳性似然比为2.9，阴性似然比为0.35，ROC曲线下面积为0.81，比值比（OR）为8.5[19]。因此，左室GLS可作为预测冠状动脉疾病的无创新指标。

STI技术评价左室心肌扭转功能的变化对预测CHD患者冠状动脉狭窄程度也有辅助的价值。张志凌等[20]应用3D-STI技术研究心脏扭转运动变化与冠状动脉狭窄程度的关系，结果显示当以左心室整Ptw 11°作为预测冠状动脉重度狭窄（狭窄率≥70%）的截断值时，其敏感度与特异度分别约为60.6%、51.7%。

3.3 评估CHD预后 心肌缺血或梗死范围是CHD特别是心肌梗死患者预后独立重要的预测因子，STI通过检测心肌缺血范围及心肌功能在CHD的预后评估方面发挥了重要作用，特别在左室射血分数正常时具有特殊的临床价值。

Ersb?ll等[21]对849例48 h内发病、CAG等检查证实心肌梗死及左室射血分数>40%的CHD患者进行超声心动图STI检查，并平均随访30个月内的不良心血管事件发生情况，包括所有原因死亡和心衰的主要终点，心源性死亡、因心衰住院及新发心肌梗死的次要终点。结果显示左室GLS>-14%时发生心血管事件复合终点（HR=3.21）、心血管死亡（HR=12.7）和心衰住院（HR=5.31）风险明显增加（P<0.001），表明左室GLS能预测该类患者的高风险人群，且较传统的超声指标预测价值更高。

3.4 评价CHD患者的左室舒张功能 STI的研究主要集中在对左室收缩功能的评估，较少研究左室舒张功能的异常。研究表明，CHD可出现心肌重构，增加心肌的僵硬度与降低顺应性，导致左室舒张功能异常，这种异常通常发生于收缩功能障碍之前[22]。CHD患者左室舒张功能障碍的发生率较高，可导致患者长期生存率及预后较差[23]，故评价CHD患者的舒张功能至关重要。

Ma等[24]用3D-STI前瞻性研究了84例左室射血分数正常CHD患者与30例健康者对照者，获得左室GLS、CS、RS和AS，并在24 h内用左心导管法测量左室舒张末压。结果显示：CHD组的各项应变值较对照组均降低，左室舒张末压与左室GLS、CS、和AS呈正相关，与左室整体RS呈负相关；预测CHD患者左室舒张末压升高（>15 mmHg）GLS、CS、RS、AS 及E/e（二尖瓣口舒张早期血流速度/二尖瓣环舒张早期运动速度）的ROC曲线下面积分别为0.78、0.77、0.75、0.74和0.84。表明虽然STI不优于常规左室舒张功能评价参数E/e，但3D-STI技术能为CHD患者左室舒张功能评价提供一种新的有价值的实用方法。但目前这方面的研究较少，尚需要更多研究证实其临床价值。

3.5 评价PCI术后左室心功能变化 经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）是运用冠脉内支架置入、球囊血管成形、血栓抽吸等心导管技术疏通狭窄或闭塞的冠状动脉管腔，从而快速、有效地改善心肌血流灌注的治疗方法。现已有研究用于评价冠心病患者PCI术后左室功能的改变。

左武旭等[25]选择CAG明确为冠状动脉慢性完全性闭塞（chronic total occlusion，CTO）并成功施行PCI手术的患者30例，与29例健康志愿者作为对照，应用2D-STI技术评价CTO患者经PCI术前1 d及术后1 d左室的LS，发现CTO患者的左室纵向收缩功能低于正常人，但在接受PCI手术之后纵向收缩功能在短期内可以得到显著改善，说明患者能够从PCI手术后即刻获益。Altiok等[26]用2D-STI技术研究了93例急性心肌梗死并行PCI治療的患者，测量相关应变指标，并随访6个月后与增强核磁共振做对比研究，发现2D-STI技术可以预测急性心肌梗死后左室整体及节段功能的变化及左室重构，其准确性可与增强核磁共振相媲美。

龙曼等[27]运用3D-STI技术比较了45例CHD患者和45例对照组的左室整体及16个心肌节段的LS、CS和RS，并于PCI术后1周、1个月复查上述指标，发现PCI术后1周、1个月上述应变值较术前显著改善（P<0.05），且呈递增趋势。说明该技术能直观地定量评价CHD患者PCI术的短期疗效。

3.6 心肌分层应变的临床价值 左室壁三层走行不一的肌纤维对心肌的运动发挥不同的作用。以往将左室壁各层的应变平均后作为一个整体加以分析，这显然不能准确地反映缺血性心脏疾病及部分心肌病在不同阶段心室壁各层受损程度[28]。STI心肌分层应变的出现，使超声精确地评价各层心肌的运动功能变化成为可能，为临床评价左室壁运动提供了新的参考依据[29]。由于CHD心肌缺血或梗死最早出现在心内膜层，再逐渐向中层和心外膜发展，因此STI心肌分层应变可识别心肌病变程度是心内膜下还是透壁心肌缺血或梗死，并有可能鉴别心肌缺血和急性心肌炎。

STI的CS及RS参数能可靠地显示左室心肌分层应变，Hamada等[30]的相关研究表明，心肌分层应变，尤其是心内膜下心肌CS是慢性心肌缺血的患者发生心血管事件的一个强有力预测指标。与心脏核磁对比研究显示心肌分层CS能较好地检测心肌疤痕和透壁心肌梗死。

左室心内膜LS可预测复杂CHD及非ST段抬高型急性冠脉综合征（NSTE-ACS）患者冠状动脉病变的严重程度[31]。Liu等[32]用STI对左前降支狭窄所致的NSTE-ACS患者进行研究，显示左室心内膜GLS及左前降支供血节段LS较心肌中层LS及心外膜LS能更好预测左前降支明显狭窄，RO曲线下面积分别为0.91、0.87。

STI心肌分层应变的GLS对稳定性CHD研究结论有不一致的报道。Y?lmaztepe等[33]研究了79例稳定型心绞痛患者，常规超声心动图无RWMA，但左室各层心肌的GLS均减低，提示心肌分层应变可预测冠状动脉疾病。另一作者对285例稳定型心绞痛患者研究发现，左室外层及中层心肌GLS较内层心肌GLS预测冠状动脉狭窄>70%具有更高的诊断价值[34]。因此尚需要更多大样本前瞻性研究证实STI心肌分层应变在稳定性CHD中的临床价值。此外，分层应变技术是由仪器软件将心肌划分为三层，其是否符合心肌的实际解剖分层有待进一步研究。

4 小结

2D-STI不能反映心肌立体的运动变化，可能导致跨平面的失追踪，3D-STI拥有更加敏感的AS，能更好地反映心肌的立体运动轨迹，弥补了二维斑点追踪这方面的不足。但二者均存在对图像质量要求高、对图像帧频要求高、受心率及呼吸影响的缺点。对于肥胖、肺气肿、肋间隙窄等患者不易获得较满意的图像及准确的分析结果。同时3D-STI的时间和空间分辨率低于2D-STI。总之，STI技术可以定量、更加准确、更加早期地评价心肌的运动功能损害，具有简便、经济、无创、无放射性等优点，且已有研究其可以评价心房及右室的心肌功能。相信随着超声技术的不断进步，以及与其他技术的相结合，STI技术一定会更加完善，在为临床评价心脏功能方面提供更加丰富、更准确的信息。

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（收稿日期：2022-11-14） （本文編辑：陈韵）