心脏同步化运动的超声评价研究现状

谷 青，董 晖综述，卢 川审校

心脏的同步化运动是指心房与心室之间、心室与心室之间及心室内的正常起搏、兴奋、传导和电-机械耦联使心脏完成有节律的收缩和舒张运动。当心脏存在病变时会出现电活动和/或机械活动不同步。许多疾病可以引起心脏活动不同步，如房室传导阻滞、房颤、束支传导阻滞、心肌病、冠心病等。电活动不同步可以通过心电图检测，机械活动不同步检查的方法比较多，主要有超声心动图、核素心血池扫描、磁共振成像等，其中以超声心动图为评价心脏同步运动的较好的方法。

1 心脏同步运动异常的类型

心脏同步运动异常按照发生部位分为房室间同步运动异常、心室间同步运动异常和心室内同步运动异常。按照发生时间分为收缩同步运动异常和舒张同步运动异常。

1.1 房室间同步运动异常 是指电-机械延迟发生在心房和心室之间，由窦房结、房室结功能失调所致，使房室结传导延迟，导致房室收缩不同步，出现P-R间期延长、左室充盈时间缩短及二尖瓣返流。超声心动图表现为二尖瓣血流频谱E峰和A峰融合。

1．2 心室间同步运动异常 指心室间电活动不同步，左室冲动传导延迟，右室收缩提前，而左室射血受收缩延迟的直接影响，冠脉充盈时间因左室舒张期缩短而减少，导致心肌灌注不足，心肌运动障碍，主要影响室间隔运动。

1．3 心室内同步运动异常 心力衰竭使室内传导延迟，导致室内运动同步异常，不同时间不同部位的心肌运动所消耗的能量，降低心肌收缩力，减少了心输出量。

2 超声评价心脏同步化运动的方法

超声评价心脏同步化运动包括传统的二维、M型及脉冲多普勒和近几年出现的新技术，如三维全容积、组织定量速度成像、组织追踪成像、应变及应变率、组织同步化成像等。

2.1 二维超声 二维超声检测室壁运动只是靠目测，凭主观经验来判断，重复性及敏感性差，可靠程度较低。

2.2 M型超声 应用M型超声观察的是环形心肌短轴方向的运动,传统的M型超声通过胸骨旁长轴或短轴切面健索水平的取样线，垂直测量室间隔和后壁的运动时间差，即达最大收缩时间的差异（septal to posterior wallotiondelay，SPWMD），SPWMD≥130 ms即为运动不协调，定义为室内运动不同步。Pitzalis等[1]认为SPWMD≥130 ms能有效的判断心脏同步化治疗（CRT）的中长期疗效，并能判别CRT后患者病情的改善状况，预测心脏同步化治疗后左室收缩末期容积降低的准确率为85%。然而有学者认为SPWMD≥130 ms不能充分预测左室重构逆转[2]。传统的M型超声只能显示左室长轴或短轴切面室间隔和左室后壁节段之间的运动情况，对于左室侧壁、前壁、下壁的运动无法观察，同时受二维图像质量的影响，当其他室壁运动障碍时无法准确评估，如间隔及后壁的收缩峰值对由于缺血或心梗引起的节段性运动异常不能分辨，以及右心室压力/容积负荷过重导致的间隔异常运动。尽管解剖M型超声能够将取样线多角度调节，使取样线垂直于各个室壁，但因为不是实时图像，因图像清晰度不良而未被广泛使用。

2.3 脉冲多普勒 脉冲多普勒频谱评价室间不同步可通过测量主、肺动脉射血前期时间（QRS起始分别至主、肺动脉血流频谱起始的时间），计算两者之差作为心室间机械延迟（interventricular mechanical delay，IVMD）， 心室间存在不同步时IVMD≥40 ms，但是由于两个时间间期需要分别测量,所以重复性差。该指标受心脏前后负荷影响,也受肺动脉高压和右心功能障碍而缩短IVMD的影响。房室不同步的识别可以通过检测二尖瓣口脉冲频谱测量二尖瓣血流持续时间来完成,表现为E峰和A峰融合。

2.4 实时三维超声（real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE） RT-3DE采用全钜阵阵列换能器、高通量数据处理系统和三维空间定位系统构成。在二维图像基础上再沿Z轴做仰角转向形成“金字塔”样三维容积数据库。它能真实全面的定性和定量，准确测量整个心脏的节段性和时相性变化，17节段的局部容积变化曲线可以与整体和局部心室容积的测量同时完成,以曲线离散度比较自QRS波起点到左室各节段最小容积的时间间期,来评估心室内不同步,并且对起搏最佳位置的选择具有重要意义。Marsan等[3]测量心力衰竭患者心脏同步化治疗前后的左室收缩末容积和左室不同步性指数，认为RT-3DE对于评价同步化治疗后急性反应的敏感性88%，特异性86%。田婧等[4]对23例系统性红斑狼疮活动期患者应用RT-3DE观察左室和任一节段的容积随心动周期的变化曲线，显示患者左室心肌收缩不同步，左室内收缩不同步与左室收缩功能减退存在一定内在关系。Arai等[5]研究表明RT-3DE测量的左室壁节段性室壁运动异常患者的左室容积和LVEF，与SPECT有良好的相关性。李金国等[6]认为实时三维平面同步化显像技术在进行同步性及心功能评价时，超声各切面图像取自同一个心动周期，增加了各指标的准确性，消除了心律不齐的影响。实时三维超声是一项有发展前景的技术,但三维全容积曲线分析起来较繁琐，对于心内膜的清晰度依赖性较大,有待进一步完善。

2.5 应变和应变率成像（tissue strain rate imaging，SRI） 心肌长度在心脏外力作用下发生改变，其变化率就是心肌应变。单位时间内形变发生的速度即为应变率（strain rate，SR），也就是单位长度的速度差别变化。应变分析心肌在收缩期缩短或拉长的程度及发生改变占用的时间，并计算缩短或拉长后占原来长度的百分比。上述改变随时间的变化率称为应变率，也叫作速度梯度[7]。应变、应变率一般是脱机分析彩色编码的组织多普勒图像。心脏摆动和牵拉不影响SR对于心肌局部功能快速准确的检测。应变率对各节段心肌的缩短和拉长用百分数来表示，良好的反映了心肌收缩变形程度。心肌的同步运动情况也可以通过测量心肌收缩起点和峰值的时间来观察。主动收缩和被动收缩的鉴别是应变的优势所在。尤其是在缺血性心肌病患者的室壁运动评价方面尤为重要。收缩后收缩既是不同步的一个表现,也是缺血和/或生存能力极差节段的标志[8]。Yu等[9]为比较组织多普勒成像和应变率对逆转左心室重构的检测，用这两种方法测量心肌同步化治疗后心肌不同节段达收缩期峰值速度时间，计算最大差值和绝对差值。应变率理论上的优势是不受牵拉运动影响，同时对时间测量敏感，但是大量的观察变量覆盖了它的优势，他们认为评价逆转左心室重构还是组织多普勒成像更据说服力。应变/应变率成像需要高帧频，易受噪音的干扰，而且检查者间和检查者自身的差异较大，可重复性低。

2.6 组织同步显像（tissue synchronization imaging，TSI） TSI是由组织速度显像发展而来的一种新技术，彩色编码不同达到峰值速度时间的各个心肌节段，通过对不同步运动节段的快速、实时、直观显示，准确分析心肌室壁运动的同步性。正常长轴速度达峰时间用绿色表示（20～150 ms），轻度延迟用黄色表示（150～300 ms），红色表示中重度延迟（300～500 ms）。将椭圆型取样容积放置在TSI彩色编码最有代表意义的心肌节段，从而获得时间-速度曲线，进行分析。相对室壁速度达峰时间的差异被定义为左心室不同步性：间壁和侧壁（四腔切面），前壁和下壁（两腔切面），以及前间壁和后壁 （长轴切面）。左室运动显示整体同步时表现为均一的绿色，即为室壁同步运动无异常；当室壁被编码为黄色或红色即认为相应的室壁节段同步运动异常。Sigurdsson等[10]分析收缩功能受损患者图像，认为室壁运动的许多信息通过心肌同步显像检测QRS间期室壁运动有否同步异常而显示出来。Gorcsan等[11]观察了29例HF患者在BVP装置前及术后48 h的每搏量情况，总结出心尖左心室长轴前间隔和后壁节段的达峰值时间差值>65 ms对于预示CRT术后短期疗效的敏感性为87% ，特异性100%。而Bax等[12，13]认为间隔基底段和侧壁基底段的时间延迟≥60 ms预测CRT治疗的敏感性76%，特异性88%。Yu等[14]的研究表明Tsmax－min>100 ms存在明显的收缩不同步。Notabartolo等[15]将Tsmaxmin>100 ms定为预测逆转左室重构的指标，敏感性为97%，特异性为55%。

2.7 组织追踪成像 （tissue tracking imaging，TTI） 是以定量扫描原始数据存储和超高帧频为基础，将每个心肌节段在整个收缩期内的速度变化进行积分计算，得到运动位移值。它显示了某个节段心肌朝向和远离探头的位移运动，用时间-位移曲线完成各个心肌节段在主动脉瓣关闭时收缩末位移的测量，用7种不同颜色色带显示不同的运动位移，颜色转换间距为2 mm，清晰的呈现和测量任何一心肌节段在不同心动周期的纵向运动的距离。通过检测主动脉瓣关闭后收缩峰值延迟的节段数和测量每个节段最大位移的时间延迟来完成对不同步性的分析。张生光等[16]研究认为组织追踪成像位移测定的心肌运动异常节段与冠脉造影证实或心肌梗塞的病变部位非常一致，TTI测定收缩期最大位移能较准确地定量检测CAD患者室壁运动异常的心肌节段。吴媛媛等[17]采用Trip lane-TTI对正常人和心肌梗塞患者的左室壁运动的收缩功能及同步性进行检测，测量左室12个节段心肌收缩最大位移D，提示存在左室壁运动的不同步；且部分MI患者可出现同一室壁内不同节段之间位移梯度变化消失，Td相差明显，提示出现同一室壁内运动的不同步。同时发现，LVEF与同步性指数间具有良好负相关性，即不同步程度越明显，左室整体收缩功能越差，提示不同步运动可导致左室收缩功能损害。心肌的正常收缩和相邻心肌的收缩牵拉导致的被动收缩应用TTI是无法鉴别的，虽然不同操作者间的误差很小。

2.8 定量组织速度成像（quantitative tissue velocityimaging，QTV I） 把速度信息和组织灰阶信息融为一体，在定量扫描、存储原始数据和超高帧频技术的基础上，获得各节段心肌运动速度曲线，即QTV I曲线，可同时自动定量分析2～8个心肌节段取样点的QTV I曲线上从QRS波起始至收缩期峰值速度和舒张早期峰值速度的时限Ts和Te，左室内和室间的同步运动情况可以通过分析Ts和Te作出准确的判断。CRT术后的效果可以观察达峰时间差异（研究不同数目的节段）的变化，而且灵敏度（76%～97%）和特异度（55%～92%）均较高。目前心肌速度的测量在许多品牌的超声诊断仪都可以完成，储存图像后脱机分析，在同一个心动周期中多点取样，对比同一室壁不同节段和不同室壁不同节段心肌的运动状态，判定有无同步运动异常，并确定发生不同步的心肌节段。Bader等[18]将前壁、下壁、后间隔及侧壁的4个基底段中任意2个节段间的QRS起始至收缩波起始的时间差>40 ms定义为室内电机械失同步，并发现左心室收缩不同步存在于56%的QRS间期<120 ms的心力衰竭患者中，表明心力衰竭的预后可以通过检测室内和室间是否存在同步运动异常来预测。国外学者将左室壁12个节段Ts的标准差（Ts-SD）作为心室的不同步指数来反映室壁不同步的程度[19]。左室壁收缩的离散度即收缩最晚和最早室壁之间的时间差，也可以作为定量室壁收缩不同步程度的一种方法，离散度>40～50 ms提示可能存在室内收缩不同步。朱天刚等[20]认为可以将快速射血起始时间、收缩达峰时间、R波至Sm终止时间、R波至Em起始时间和R波至Am终止时间作为评价室内心肌运动时间同步的客观指标，而将R波至Sm终止时间、R波至Em起始时间和R波至Am终止时间作为评价右室与左室之间心肌运动时间同步的有效参数。滑少华等[21，22]对心力衰竭患者进行观察，研究表明心衰患者左室内与左右室间均存在非同步化运动，且室内非同步化运动对二尖瓣环运动速度有一定影响，室内与室间不同步运动导致心功能下降。

2.9 速度向量成像（velocity vector imaging，VV I） 是新近发展起来的超声新技术。它基于二维灰阶图像基础上，应用像素的空间相干、追踪和实时心肌运动跟踪法则，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和方向变化曲线，进而对其运动和变形进行重建分析，以三维形成显示结果。VVI的优势在于可以同时提供心脏整体和局部的瞬时运动影像，不受角度控制，使其可以从多角度研究心脏运动方式，尤其在心肌扭转运动研究方面为心功能衰竭再同步化治疗提供可靠依据。VVI技术不受研究对象心脏摆动的影响，提高了检测重复性。它的信息源于高帧频的二维动态灰阶图，具有较高的时间分辨率。张静等[23]研究表明VVI能真实反映心肌在纵向、环向和径向上的运动特征，直观地描述心动周期内节段心肌的速度向量，可为临床准确评价心室收缩同步性、选择合适CRT及评价CRT治疗效果提供一种无创、简捷的影像学方法。Cannesson等[24]认为：心肌周向运动的不同步性预测CRT治疗的疗效同时具有较高敏感性及特异性。Vannan等[25]的研究结果表明CRT治疗后，心衰患者的左室纵向和径向心肌运动同步性得到改善，而环向运动的不同步性无改变。

综上所述，超声心动图在评价心肌同步运动方面虽然应用广泛，但它本身仍存在许多局限性，如：①帧频要求>100 Hz，若帧频过低影响图像分析，产生误差；②受二维图像清晰度影响；③心律不齐时影响检测准确性；④角度依赖性较大，等。

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