斑点追踪技术在冠状动脉粥样硬化性心脏病预后评估中的研究进展

卢世瑞 朱 英 刘娅妮

冠状动脉粥样硬化性心脏病（以下简称冠心病），是临床上最常见的心血管疾病之一，据2018年中国心血管病报告［1］显示，我国心血管病患病人数2.9亿，其中冠心病1100万。近十年来，我国冠心病死亡人数增加40.1%，因其过早死亡人数增加25.9%，接受再血管化治疗人数增加4倍［2］。针对数量持续攀升的患者人群，构建客观、有效的冠心病预后评估方法有利于预测特定时期内患者疾病进展和生存状态，科学指导医师、患者共同决定将来的预防、治疗、康复方案。超声心动图是一种临床应用广泛的心脏成像技术，具有便携、易操作、无创及实时性等优点。然而，常规超声心动图主要通过目测评估室壁运动异常检测缺血心肌，主观性强、敏感性低，对亚临床心肌缺血和预后的评估价值有限。斑点追踪（speckle tracking imaging，STI）技术通过自动逐帧追踪感兴趣区域内随室壁心肌同步运动的斑点回声运动轨迹，能够获得反映心肌在纵向、径向、圆周、旋转等多个方向的多参数信息，定量分析、评估心肌局部及整体机械力学变化［3］。STI无角度依赖性，具有良好的时间分辨率，且重复性好，不仅能早期、敏感地识别缺血心肌，还能为冠心病患者的预后及生存评估提供有价值的诊疗信息。本文从左室二维、左室三维、左房3个方面就STI技术在冠心病预后评估中的研究进展进行综述。

一、左室二维STI在冠心病预后评估中的研究进展

1.心肌整体纵向应变（GLS）：目前应用最广泛的心脏功能和预后评估参数为左室射血分数（LVEF），但其准确性和可重复性高度依赖图像质量和操作者经验。基于STI技术的GLS是指所有左室心肌节段纵向应变平均值，其绝对值越低，代表左室整体功能越差。研究［4］显示，心肌梗死患者左室纵向应变的预后价值高于圆周和径向应变。Stanton等［5］研究表明，GLS能在LVEF发生异常之前提示心肌功能受损，敏感性更高；GLS联合LVEF、室壁运动积分及临床指标后能够有效提高评估预后的价值（χ2=34.9，P=0.001）。Gozdzik等［6］对69例择期行冠状动脉旁路移植术的患者平均随访24个月，结果显示95.00%的患者LVEF较术前无明显变化，73.91%的患者GLS较术前降低；且GLS是插管时间、正性肌力药物使用时间及ICU住院时间的有效预测指标（曲线下面积=0.634、0.653、0.634，均P＜0.05）。在一篇纳入16项研究共5721例急性心肌梗死、心力衰竭等心脏疾病患者的Meta分析［7］中，单变量分析显示GLS绝对值和LVEF每增加一个标准差，二者预测全因死亡风险分别降至原来的0.29倍和0.48倍，发生主要心血管不良事件（MACE）风险分别降至原来的0.56倍和0.66倍；双变量Meta回归分析显示，每增加一个标准差，GLS绝对值预测全因死亡和MACE风险降低程度分别为LVEF的1.67倍和1.19倍；多变量分析调整临床参数后，GLS预测全因死亡和MACE的价值（H R=0.50、0.72，P=0.002、0.001）均高于LVEF（HR=0.81、0.51，P=0.572、0.821）；表明GLS在预测急性心肌梗死、心力衰竭等心脏基础疾病患者发生全因死亡和MACE风险方面均具有较高的临床价值。

2.应变率（SR）：是指单位时间内发生的应变，反映心肌发生形变的速度，相比应变，其不易受心率影响。Hung等［8］对603例心肌梗死患者平均随访20个月，多变量调整临床参数和LVEF、室壁运动积分后发现，收缩期整体纵向SR、圆周SR对心源性死亡和再次住院均具有显著正向预测价值［HR=2.4、1.3，均P＜0.001］；多变量逻辑回归分析显示，仅圆周SR对左室扩大具有显著正向预测价值（HR=1.3，P＜0.001）。说明收缩期纵向SR和圆周SR均可作为心肌梗死患者心源性死亡和再次住院的独立预测指标；当圆周SR正常时，提示心肌梗死后继发左室扩大风险降低。此外，舒张早期二尖瓣口血流速度与整体纵向应变率比值（E/SRe）异常升高能够反映左室充盈压升高，具有重要的预后评估价值［9］。有研究［10］对1048例急性心肌梗死患者平均随访29个月，结果显示，E/SRe预测MACE具有显著正向价值（HR=2.36，P＜0.0001），且优于传统E/e’（P＜0.0001）。另一项研究［11］对296例稳定性冠心病患者平均随访3.5年发现，SRe预测MACE的价值（HR=1.26，P=0.006）略高于E/SRe（HR=1.24，P=0.017）。

3.收缩后收缩（PSS）：是指主动脉瓣关闭后左室心肌发生的收缩缩短，一定程度上可作为心肌功能障碍的标志［12］，发生机制为病变心肌受邻近健康组织收缩牵拉发生被动延迟收缩［13］，其在STI技术获得的应变曲线中很容易识别；在整个心动周期中，从主动脉关闭到峰值负应变之间的时间间隔定义为收缩后峰值时间；收缩后指数（PSI）=100×（整个心动周期峰值负应变-收缩期峰值负应变）/整个心动周期峰值负应变［14］。但正常人群也可能发生PSS［15］，生理性PSS为等容舒张期心肌收缩功能恢复平衡的重塑过程。Voigt等［16］研究结果发现，PSI≥20%是区分生理性与病理性PSS的截断值，当静息状态下左室任一室壁PSI≥20%为病理性PSS。Brainin等［17］对293例可疑稳定性冠心病患者平均随访3.5年，以MACE或血运重建作为观察终点，发现PSS和PSI均具有显著阳性预测价值（H R=1.91，1.45，P=0.032，0.030）；单独以MACE作为观察终点，仅PSS具有阳性预测价值（HR=2.57，P=0.028）；调整年龄、性别、心率、Duke评分、左室质量指数后，PSS的预测价值仍然较高（H R=2.99，P=0.016），而PSI与MACE无显著关联（HR=1.29，P=0.25）。说明PSS和PSI能够分别从定性、定量角度反映心肌局部收缩功能障碍，二者在稳定性冠心病诊断和预后分析中均具有较高的潜在应用价值。然而，该研究显示收缩后峰值时间与MACE和血运重建均无显著相关性，说明收缩后峰值时间在冠心病中的预后价值有限。有研究［14］对1296例普通群体中的低风险参与者平均随访11年，发现PSI预测MACE和全因死亡价值与GLS比较差异无统计学意义。此外，PSS在ST段抬高型心肌梗死［18］、非ST段抬高型心肌梗死［19］预后评估中也具有重要的价值。

4.机械离散度（MD）：是指心电图上Q/R波到峰值应变的时间，为量化左室各节段收缩持续时间偏差参数［20］，反映了左室各节段收缩异质性，其异常升高主要见于缺血性心脏病和室性心律失常。Kvisvik等［21］对160例稳定性冠心病患者平均随访8.4年，比较MD与LVEF、GLS三者预后价值，结果显示，死亡病例组MD高于非死亡病例组［54（45，72）ms vs.45（37，53）ms］，不良事件组（全因死亡、心肌梗死、心力衰竭）高于无不良事件组［52（42，64）ms vs.45（36，53）ms］，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；而LVEF和GLS比较差异均无统计学意义；此外，三者中仅MD与全因死亡和复合终点发生相关；MD预测复合终点的价值与超敏肌钙蛋白I、B型氨基端利钠肽原相当，预测全因死亡的价值显著高于GLS和LVEF，仅次于NT-proBNP；多变量调整GLS、LVEF之后发现，MD是全因死亡和复合终点的独立预测因子（H R=1.91、1.68，均P＜0.01）。表明MD评估稳定性冠心病患者的预后价值优于GLS和LVEF。

5.心肌做功：尽管应变为较好的预后评估指标，且优于LVEF，但其有负荷依赖性。Russell等［22］首次提出以GLS代表左室应变，无创肱动脉袖带压代替左室后负荷，结合GLS和袖带压得到压力应变环（PSL），PSL反映了心动周期内左室压力与应变的变化关系，其面积定义为心肌做功指数（GWI），即二尖瓣关闭至开放期间心肌做功的总和；整体有用功（GCW）为收缩期心肌缩短与等容舒张期心肌伸长所做功之和；整体无用功（GWW）为收缩期心肌伸长与等容舒张期心肌缩短所做功之和；整体做功效率（GWE）为GCW占GCW、GWW之和的百分比［23］。作为STI基础上新发展的机械力学参数指标，心肌做功被证明与侵入性测量心肌做功非常吻合，能够无创、有效反映心肌代谢和耗氧量［24］。崔存英等［25］对比30例行冠状动脉搭桥术患者（病例组）与30例同期健康体检者（对照组）心肌做功参数，研究发现病例组术前、术后GWI、GCW、GWE均显著低于对照组，GWW显著高于对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；与术前比较，术后3个月GWI、GWE显著升高（均P＜0.05），说明心肌做功可作为冠心病患者再血管化治疗后心肌功能恢复的有效指标。Meimoun等［26］对93例行经皮冠状动脉介入治疗的ST段抬高型急性前壁心肌梗死患者平均随访92 d，研究发现发生急性并发症（死亡、再发心肌梗死、心力衰竭、心尖部血栓）患者GCW显著低于无并发症患者，差异有统计学意义（P＜0.05）；且术后24～48 h测量的GCW预测心肌梗死后左室功能恢复的曲线下面积为0.73，显著高于GWI和GWE（0.70、0.64），差异均有统计学意义（均P＜0.01）；表明其可作为心肌梗死预后的有效独立指标。总之，心肌做功对冠心病患者预后评估具有较高的潜在应用价值。

二、左室三维STI在冠心病预后评估中的研究进展

三维STI是在实时三维超声心动图及STI基础上发展起来的新技术，通过全容积成像在三维空间上对心肌固有斑点的运动情况追踪成像，从而更加全面、客观地定量评价心室节段及整体收缩、舒张功能，弥补了二维STI无法在三维空间同一心动周期内成像的不足［27］。Shin等［28］对96例急性心肌梗死患者平均随访33个月，调整临床和二维超声参数后，结果显示三维-面积应变（3D-AS）可独立预测死亡和心力衰竭（HR=1.23，P=0.03）；此外，在基于临床和常规超声心动图参数的模型上，3D-AS能够增加其对死亡和心力衰竭的预测价值（P=0.008），说明3D-AS与急性心肌梗死后死亡或心力衰竭的风险增加独立相关，其可能是评估急性心肌梗死患者的有效预后指标。Iwahashi等［29］对255例首次行经皮冠状动脉介入治疗的ST段抬高型心肌梗死患者随访1年，经多变量分析显示3D-GLS是左室重构和MACE的显著预测因子（O R=1.437、1.443，均P＜0.05）；ROC曲线分析显示，3D-GLS预测左室重塑的曲线下面积高于2D-GLS（0.733 vs.0.677），差异有统计学意义（P=0.04）。

三、左房应变在冠心病预后评估中的研究进展

左房在整个心动周期中发挥着重要作用：在左室收缩期，作为从肺静脉回流血液的储存库；在快速充盈期和缓慢充盈期，作为血液从肺静脉进入左室管道；在心房收缩期，增加左室充盈；当左室舒张功能障碍时，左房的辅泵功能能够帮助心室维持正常射血［30］。研究［31］表明，左房容积和功能参数可作为预测心血管不良预后的有效指标，通过测量心肌变形能力可以评估左房收缩功能，尤其是纵向应变，对负荷的依赖性较左房容积更小，是评价左房心肌功能的重要指标。Antoni等［32］对320例急性心肌梗死患者平均随访27个月，结果显示左房峰值纵向应变（PALS）是患者血运重建术后6个月发生左室重构和不良预后（全因死亡、再发心肌梗死、因心力衰竭再次住院）的有效独立预测因子（O R=0.77、0.88，P=0.003、0.04）。Chu等［33］对199例首次行经皮冠状动脉介入治疗的ST段抬高型心肌梗死患者平均随访6个月后发现，PALS能够对左室重塑和不良事件发生提供独立预后价值。由此可见，PALS在心肌梗死患者的危险分层和预后监测中具有一定的应用价值。

四、总结及展望

综上所述，STI技术较常规超声心动图更具诊断高效性和临床实用性，能提供应变、SR、PSS、MD等定量参数信息。左室三维STI、心肌做功及左房应变作为STI发展新技术，有望为冠心病患者预后提供增量信息，具有较高的潜在应用价值。然而，STI技术要求清晰的二维图像和较高的帧频，因此对肺气肿、肥胖等图像欠佳患者，可能影响评价准确性。此外，不同仪器测量的应变值可能存在一定的差异。未来需扩大样本及延长随访时间，进行多参数比较，并与其他超声技术如负荷超声心动图或心肌声学造影等结合，以进一步提高其准确性和敏感性，从而构建更加完善的多变量预后评估体系。