三維斑點追蹤成像技術的臨床應用研究進展及前景

黃 強 柯創宏 陳雪松 徐曉紅*

（廣東醫學院附屬醫院，廣東 湛江 524003）

三維斑點追蹤成像技術的臨床應用研究進展及前景

黃 強 柯創宏 陳雪松 徐曉紅*

（廣東醫學院附屬醫院，廣東 湛江 524003）

三維斑點追蹤成像技術；臨床應用；研究進展

三維斑點追蹤成像技術是斑點追蹤技術的一次革新，其通過對連續的心臟全容積圖像進行分析，實現對心肌斑點回聲信號進行變形運動和實時運動的重建，對心肌組織位移、速度、應變、應變率進行定量分析，并從三維立體空間對心肌節段的形變進行評估，無角度依賴性，具有較高的臨床應用價值及科研價值[1]。本綜述主要闡述三維斑點追蹤技術的基本概念與目前其在臨床中的研究進展、局限性及發展前景。

1 三維斑點追蹤技術的基本概念

斑點追蹤成像技術（speckle tracking imaging，STI）通過識別心肌回聲斑點的位置與運動，自動追蹤心肌的運動軌跡，進而從機械力學的角度對心臟收縮及舒張運動進行評價[2]。為心臟心肌運動軌跡的研究提供了一種簡便、無創的可靠方法[3]。

三維斑點追蹤技術是基于心肌運動機械力學及心肌運動形變的全新定量評價方法，其通過對連續的心臟全容積圖像進行分析，能更精準的在三維空間內追蹤心肌斑點回聲信號，很好的解決了跨平面無法追蹤這一問題，實現對心臟三維解剖結構的空間定位。其通過對心肌力學的測量達到對心臟生理學的評估目的，三維斑點追蹤成像技術突破了對組織多普勒的角度依賴性及二維斑點追蹤技術二維空間的限制[4]，是在三維超聲及斑點追蹤的基礎上發展起來的新技術，對心肌的力學參數的評價不受心肌運動方向，幅度的限制，能直觀的顯示心臟結構的解剖特征及空間關系，真實反應心肌運動軌跡，可以重復觀察并定量測量心肌在三維空間上的應變參數，進而全面、準確的評價心臟整體容積、局部及整體功能，而且與“金標準”心臟MRI具有較高吻合度[5]，成為目前及以后評價心肌整體功能及局部功能的最簡便的手段，目前已成為評估心臟局部及整體功能的一項理想技術。

2 三維斑點追蹤技術在臨床研究中的應用現狀

2.1 對冠心病室壁運動分析的評價：評價冠心病患者心臟室壁局部及整體運動是超聲心動圖檢查的重要內容，心室壁心肌運動力學參數通常能對心肌組織的節段運動、整體運動及同步性運動進行評價，進而可用于冠心病的缺血節段檢測并評估患者預后。李國英[6]選取疑診冠心病患者56例，按冠狀動脈造影結果分為冠心病組及對照組，冠心病組根據冠狀動脈造影結果所示狹窄部位分為左前降支組，左回旋支組及右冠狀動脈組三個亞組。采用三維斑點追蹤成像技術對上述病例進行左室各節段及整體進行應變參數分析。結果所示：冠心病組缺血節段與對照組及冠心病組非缺血節段亞組相比，整體收縮期三維應變峰值均顯著下降，應變下降節段的分布大體與冠狀動脈造影所提示病變冠狀動脈的心肌灌注區域一致，而對照組與冠心病組非缺血性節段各參數比較差異均無統計學意義。左心室節段面積峰值應變對缺血節段的診斷具有較高的敏感性與特異性。國外曾經有學者將三維斑點追蹤成像技術與非侵入性評價收縮期心肌應變的金標準—磁共振進行比較，二者具有良好相關性[7]

研究[8-9]表明三維斑點追蹤成像技術從心肌力學的角度更能客觀反映心肌的運動，可通過心肌運動機械力學參數來分析冠心病心肌缺血缺氧所致的局部或整體室壁異常運動，實現對異常室壁運動區域定位以及判斷狹窄對室壁運動造成的影響等，在冠心病診斷，治療效果評估及預后評價具有較高的應用價值。

2.2 對心肌病心肌運動的評價：擴張型心肌病是一種較常見而預后較差的原發性心肌病，準確評估左室收縮功能是及時診斷擴張型心肌病的關鍵，對其診療及預后非常重要，是療效評估、及預后判斷的重要指標。李陽[10]等通過三維斑點追蹤成像技術測量24例擴張型心肌病（排除器質性病變）及19例健康者左心室局部及整體收縮期縱向、徑向、環向及面積峰值應變。結果顯示：擴張型心肌病左心室縱向、徑向、環向及面積的基底部、中間部、心尖部局部應變和心肌整體應變較對照組的對應節段明顯下降。因此三維斑點追蹤成像技術在臨床上可以作為一種監測非缺血性擴張型心肌病患者左室心肌非同步運動的可靠方法。

肥厚型心肌病是以心室壁非對稱性進行性肥厚，繼而引起心室腔進行性縮小為特征的一種心肌病。傳統的超聲診斷技術在疾病早期很難發現肥厚型心肌病左心室收縮功能的改變[11]，只有疾病發展至晚期或出現并發癥才會出現射血分數下降。于歡[12]等選取肥厚性心肌病患者28例，選取健康對照組30例，并使用三維斑點追蹤成像技術分析上述病例各組節段縱向應變、環向應變、徑向應變、面積應變及整體應變等三維參數。結果顯示：與對照組相比，肥厚性心肌病組左心室整體縱向峰值應變、左心室整體環向峰值應變、左心室整體徑向峰值應變及左心室整體面積峰值應變均顯著下降，其中左室整體面積峰值應變最明顯。與對照組三維局部應變對比，肥厚性心肌病組節段性縱向應變、環向應變、徑向應變及面積應變均顯著降低，其中心尖水平及乳頭肌水平差異更為明顯。

張麗娟等[13]的研究也證實三維斑點追蹤成像技術能夠重復、準確地獲取肥厚型心肌病患者的心肌運動參數，正確反映心肌力學狀態，從而有可能更加精準的評估心肌功能，為指導臨床進行早期診治提供有價值的信息。

2.3 對原發性高血壓患者心功能評價：原發性高血壓病是危害人類健康的多發病，大部分高血壓患者即使出現左心室肥厚，甚至到達充血性心力衰竭階段，左心室射血分數仍可以表現為正常，因此早期發現高血壓患者左心室收縮功能改變，及時進行臨床干預，可顯著減低充血性心力衰竭的發生率和病死率。李春艷[14]等選擇60例原發性高血壓患者按左心室不同構型分為左心室正常構型組及左心室重構組，選取30例健康者作為對照組，采用三維斑點追蹤成像技術分析左心室整體三維應變，結果顯示，原發性高血壓患者左心室構型正常時，左心室整體縱向峰值應變顯著降低，左心室整體徑向峰值應變及左心室環向峰值應變無明顯減低。當左心室構型發生重構時，左心室整體縱向峰值應變，左心室整體徑向峰值應變及左心室整體環向峰值應變均顯著減低。這可能由于心肌纖維主要以縱向走形為主，在心臟負荷增加時，心內膜肌纖維首先受損所致，當心肌發生重構時，病變范圍及程度較重，導致心肌整體三維應變均下降。因此三維斑點追蹤成像技術能較敏感檢測到原發性高血壓患者早期左室整體收縮功能的異常，在臨床干預與治療上具有一定指導價值。

2.4 對慢性心力衰竭患者左心室收縮功能的評價：心功能是診斷心力衰竭患者的必需指標。張艷麗等[15]選取慢性心力衰竭患者30例作為病例組，選取33例健康志愿者作為對照組，采用三維斑點追蹤成像技術分析上述病例，比較兩組病例之間左心室基底段、中間段及心尖段收縮期扭轉角度峰值，結果顯示，病例組左心室基底段、中間段及心尖段收縮期扭轉角度峰值較對照組顯著減低。而且左心室整體、基底段、中間段及心尖段收縮期扭轉角度峰值與左心室射血分數（LVEF）具有良好相關性，其中左心室整體收縮期扭轉角度峰值與左心室射血分數（LVEF）相關性最好。因此，三維斑點追蹤成像技術為左心室的扭轉運動提供了全新的評估方式，可無創、客觀地評價慢性心力衰竭患者左室整體的收縮功能，具有良好前景。

對慢性心力衰竭患者進行同步化治療后療效檢測，三維斑點追蹤成像技術也有一定的臨床意義。江佩等[16]應用三維斑點追蹤成像技術對20例健康志愿者及18例慢性心力衰竭患者行再同步化治療術前及術后常規超聲檢查、左心功能及心肌非同步指標進行評估，即包括左心室整體縱向峰值應變、左心室整體徑向峰值應變、左心室整體環向峰值應變及左心室16節段面積應變達峰時間最大差和標準差。結果顯示，與對照組比較，病例組左心室整體縱向峰值應變、左心室整體環向峰值應變及左心室整體徑向峰值應變均顯著減低，達峰時間最大差及標準差延長。與術前比較，術后一月內病例組左心室整體縱向峰值應變、左心室整體環向峰值應變及左心室整體徑向峰值應變均顯著提高，面積應變達峰時間最大差及標準差顯著減低。術后1個月及3個月各參數無明顯差異。因此，三維斑點追蹤成像技術可評估在同步化治療前后左心室功能及心肌運動同步化的變化，可用于評價同步化治療的療效。

2.5 評估心臟毒性藥物對心肌功能的影響：對心功能進行及時、準確的評價對于指導心臟毒性藥物的臨床用藥有著重要的意義。張帥[17]等選取32例乳腺癌患者，采用三維斑點追蹤成像技術，對術前化療組、化療兩個周期組、化療4個周期組的左心功能指標進行評估，包括左心室整體縱向峰值應變、左心室整體徑向峰值應變、左心室整體環向峰值應變、左心室整體面積峰值應變、舒張早期整體面積應變率、舒張早期三維速度。結果顯示：在三組對比中，左心室整體縱向峰值應變、左心室整體徑向峰值應變無明顯差異，與術前化療組對比，化療四個周期組的左心室整體環向峰值應變、左心室整體面積峰值應變、舒張早期整體面積應變率均明顯降低。與術前化療組對比，化療兩個周期組的舒張早期整體面積應變率明顯降低。研究發現，心臟毒性藥物呈劑量累積性，心肌功能的改變與心臟毒性藥物呈現明顯的劑量-效應關系，隨著藥物劑量的累積，心肌出現了不可逆的損害，首先表現為心肌舒張功能的降低，最后出現心肌收縮功能及舒張功能同時降低。禮廣森等[18]的研究也證實了乳腺癌術后化療患者的心功能與藥物呈現明顯的劑量-效應關系。因此：三維斑點追蹤技術可用于評估心臟毒性藥物的心肌細胞的損害。

3 三維斑點追蹤技術的局限性及發展前景

多項研究已證實了三維斑點追蹤成像技術作為一種新的評估心臟功能及形態的技術的優勢及臨床應用價值，但作為一項發展中的新技術，仍存在較大局限。①三維超聲圖像的分辨力較低，且具有較大主觀性，當圖像質量不理想時會導致對心內膜追蹤效率明顯下降，從而影響數據分析的準確性。②這項技術是在拼接的全容積圖像上進行追蹤，當存在心率不齊時，會出現拼接錯位而影響正常斑點的追蹤，從而影響分析結果。③在圖像采集過程中，受檢者心臟過大，實時三維容積成像不能采集圖像完整信息，使圖像信息采集缺失。

三維斑點追蹤成像技術目前主要局限于疾病狀態下左心室心肌運動的研究，且目前主要集中在科研領域，臨床應用較少。隨著研究的不斷深入，對非疾病狀態下左心室運動及功能研究方面也有少部分涉及，但對于代謝綜合征等疾病狀態治療前后的左心室功能少見文獻報道，相信這是一個廣闊的發展空間，有待進一步研究對心室狀態進行細化分析。而且對于某些疾病如先天性心臟病、心血管系統藥物對心肌的影響等方面研究也有待深入。

未來三維斑點追蹤成像技術的發展應著力提高圖像空間和時間分辨力以提高斑點追蹤技術的準確性，相信隨著科技的發展和三維斑點追蹤技術各項潛力的挖掘，3D-STI技術的不斷成熟，將會對各項疾病狀態下心臟局部及整體功能的評估有著更廣泛的臨床應用價值。

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R54；R445

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1671-8194（2017）20-0027-03

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