孟亭亭 修春紅 楊樹森

·綜述·

心肌應變及應變率在心血管疾病中的應用進展

孟亭亭 修春紅 楊樹森

近年來我國心血管疾病的發(fā)病率及死亡率逐年增多，評價此類患者局部心肌功能對疾病的診斷、治療及預后具有重要意義，因此在臨床工作中需要探尋一種能對局部心肌功能做出客觀、定量評價的技術(shù)。心肌應變及應變率可以測量局部心肌組織發(fā)生的極小形變，從而更加準確地評價局部心肌功能及室壁運動。本文就近年來心肌應變及應變率在心血管疾病中的應用進展進行綜述。

應變；應變率；心肌功能，局部；心血管疾病

目前，評價心臟局部功能的方法很多，包括超聲心動圖、多層螺旋CT及心臟MRI等，但多層螺旋CT和心臟MRI費用昂貴且操作不便，因此其臨床應用受到限制。超聲心動圖因其便攜性和實用性臨床應用廣泛。近年來，心肌應變與應變率在評價局部心肌功能方面取得了一些新進展［1］，能方便、快捷、準確、客觀、定量地評價局部心肌功能，且不受角度依賴，逐步獲得臨床醫(yī)師的青睞。本文就心肌應變及應變率在心血管疾病中的應用進展進行綜述。

一、心肌應變及應變率的原理

應變是指有聯(lián)系的兩點之間的位移，心肌應變指的是心肌組織相對于其原始形狀的變形程度［2］；應變率是指單位長度的心肌變形速率，反映的是局部心肌縮短或拉伸的速度［3］。應變包括長軸應變、短軸應變及扭轉(zhuǎn)（周向）應變，心肌纖維是由主要分布于內(nèi)、外兩層的縱行心肌及主要分布于中間層的環(huán)形心肌構(gòu)成的，其中縱形心肌占70%，環(huán)形心肌占30%，根據(jù)心肌纖維的排列結(jié)構(gòu)和運動方式，心肌在長軸上的舒縮運動對維持正常的心臟功能有重要作用［4-5］。臨床上較為常用的是長軸和短軸的應變及應變率，隨著心臟的舒縮運動，心肌的應變及應變率曲線呈規(guī)律性改變。

二、正常心肌的應變及應變率

正常情況下，心肌的應變及應變率在一定范圍內(nèi)穩(wěn)定，且變化協(xié)調(diào)有序，在彩色組織多普勒圖像上測得心肌長軸上的收縮期應變約為-20%～-15%，應變率約為（-1.0±0.5）s-1［2］。將心臟分為16個節(jié)段，計算每個節(jié)段的收縮期應變，將這些節(jié)段的數(shù)據(jù)進行綜合分析得出一個反映心臟整體應變率的值，稱之為整體長軸應變（GLS），正常值為-22%～-18%［6］。Kuznetsova等［7］通過對480例正常志愿者研究發(fā)現(xiàn)，心肌縱向應變及應變率、徑向應變及應變率、扭轉(zhuǎn)（周向）應變及應變率均隨著年齡的增長、室壁的相對增厚、體質(zhì)量的增加而下降。另有研究［8］證實，不同方法測得的應變及應變率結(jié)果不同，取自二維超聲心動圖的應變及應變率較取自心肌組織速度的測值稍小，但由于目前斑點追蹤成像技術(shù)臨床尚未廣泛應用，故尚無標準的正常范圍可供參考。

三、心肌應變及應變率在臨床上的應用

心肌應變及應變率已在評價冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ㄒ韵潞喎Q冠心?。⑿牧λソ?、右室功能，以及鑒別肥厚型心肌病高血壓病引起的心肌增厚等方面逐步得到應用。根據(jù)不同運動方向的應變或應變率受損情況可以大致區(qū)分出受累心肌纖維的排列（縱型或環(huán)形）：由于縱型心肌主要分布于心內(nèi)膜及心外膜，故長軸應變及應變率受損對尚未造成心肌壞死的心內(nèi)膜缺血及心包炎較為敏感；如長軸應變、短軸應變及應變率均受損，多為導致心肌全層受損的疾病，如急性心肌梗死、心肌病等所致。

（一）在冠心病中的應用

1.評價穩(wěn)定型心絞痛：傳統(tǒng)超聲心動圖主要由觀察者視覺評價有節(jié)段性室壁運動異常的心肌，但由于心肌運動受心臟整體運動和周圍心肌牽拉作用的影響，傳統(tǒng)超聲心動圖在發(fā)現(xiàn)異常運動的心肌時會受到限制，而心肌應變及應變率在評價心肌的收縮功能時不依賴觀察者視覺對室壁運動異常及心室容量的判斷，而是依賴心肌組織客觀真實的形變，因此可在冠心病患者心臟整體收縮和舒張功能未見明顯異常時，從目測正常的心肌節(jié)段中檢出異常節(jié)段。研究［9］顯示，GLS對阻塞性冠狀動脈疾病有較高的檢出率，優(yōu)于負荷超聲下視覺評價相對的室壁運動異常。

2.評價急性冠狀動脈綜合征（ACS）：對于ACS患者，二維超聲心動圖模式下的左室心肌應變及應變率已經(jīng)深入研究，心肌應變及應變率可以檢測并排除ACS，且對評價ACS患者的預后有重要意義。Dahlslett等［10］研究顯示，對疑為ACS且最初的生物學標志物正常的患者，GLS在-21%以上可排除ACS（敏感性為93%）。對于急性ST段抬高型心肌梗死的患者，左室GLS對其出院后不良事件的發(fā)生率有重要的預測價值，Woo等［11］對98例急性ST段抬高型心肌梗死患者在初發(fā)癥狀時及冠狀動脈介入術(shù)后3 d行傳統(tǒng)超聲心動圖和斑點追蹤成像檢查，發(fā)現(xiàn)GLS是冠狀動脈介入術(shù)前后預測心肌梗死后并發(fā)癥的獨立因素。對于非ST段抬高型心肌梗死的患者，左室GLS可以有效區(qū)分有可能會出現(xiàn)心肌重構(gòu)的患者，D’Andrea等［12］觀察70例非ST段抬高型心肌梗死患者發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)心肌重構(gòu)的患者GLS值較未出現(xiàn)心肌重構(gòu)的患者低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），GLS預測左室心肌重構(gòu)的敏感性和特異性分別為84.8%和87.8%。

3.評價冠狀動脈血運重建的效果：藥物溶栓、經(jīng)皮冠狀動脈介入治療及冠狀動脈旁路移植術(shù)是目前國內(nèi)外治療冠心病的主要手段，評價患者冠狀動脈血運重建后的心臟功能對手術(shù)價值、患者預后等方面均有重要意義。心肌應變及應變率可用于定量評價冠狀動脈血運重建治療后局部心肌運動及左室功能的改善。Munk等［13］研究發(fā)現(xiàn)，在24 h內(nèi)血運重建的患者，降低的GLS能可靠地預測全因死亡、再梗死再住院及心力衰竭等復合終點事件。Abate等［14］應用斑點追蹤成像技術(shù)檢測153例心肌梗死并在疾病初期行冠狀動脈介入手術(shù)患者的心肌應變及應變率，以節(jié)段性室壁運動異常評分減少≥1分作為左室局部心肌功能改善的標準，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在6個月的隨訪內(nèi)，局部心肌功能改善的患者長軸應變值較未改善的患者高，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），以長軸應變≥-11.1%預測局部心肌功能改善的敏感性和特異性分別為92%和91%。

（二）在心力衰竭診斷中的應用

左室功能異常在縱向運動、徑向運動及旋轉(zhuǎn)運動3個層面上均存在，傳統(tǒng)超聲心動圖僅能在縱向運動及徑向運動層面上評價心臟功能，不能評價心臟的旋轉(zhuǎn)運動，而心肌應變及應變率突破了這一限制，可以從上述3個層面上分別評價心臟功能。早期對于射血分數(shù)保留的心力衰竭患者和射血分數(shù)值減低的心力衰竭患者的對比性研究［15-16］發(fā)現(xiàn)，兩者均存在長軸應變受損，早期的長軸應變受損較簡單的射血分數(shù)下降對于心力衰竭患者更有診斷價值，且已被證實是預測發(fā)生心力衰竭不良事件的獨立指標。另外，心臟的舒張功能不全是導致急性心力衰竭呼吸困難的重要機制，研究［1］發(fā)現(xiàn)，患者因心臟舒張功能不全出現(xiàn)呼吸困難時，GLS明顯受損，經(jīng)治療后呼吸困難癥狀好轉(zhuǎn)，GLS值也隨之改善。

（三）評價右室功能

右室功能正常與否在維持整個循環(huán)系統(tǒng)的功能中發(fā)揮著極其重要的作用，且在肺栓塞、先天性心臟病及右室心肌梗死等患者的診斷、治療及預后中亦具有重要價值。由于右室腔的形態(tài)不規(guī)則，右心功能的測量一直以來都是困擾超聲醫(yī)師的難題，因此應用特殊的技術(shù)手段定量分析右室功能是一個非常重要的課題。有研究［1］發(fā)現(xiàn)在大面積的肺栓塞患者中，心肌應變及應變率可以早期、無創(chuàng)地發(fā)現(xiàn)右室功能下降，為盡早進行溶栓治療提供依據(jù)。有研究［17］通過對比75例肺栓塞患者與30例正常成人之間的右室應變及應變率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肺栓塞患者的右室應變及應變率較正常成人低，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。Liu等［18］對80例慢性肺源性心臟病患者和41例正常成人進行對比研究，比較其右室游離壁及室間隔各節(jié)段的應變及應變率，并通過心臟MRI獲得其右室射血分數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中度肺動脈高壓組右室游離壁及室間隔各節(jié)段的應變及應變率均較對照組減低，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05），重度肺動脈高壓組右室游離壁及室間隔各節(jié)段的應變及應變率均較中度肺動脈高壓組減低，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05），單獨個體之間右室游離壁及室間隔各節(jié)段的應變及應變率與右室射血分數(shù)密切相關(guān)。以上研究均證明心肌應變及應變率在評價右室功能方面有潛在作用。

（四）評價高血壓病

應變及應變率與血壓高度密切相關(guān)，Celic等［19］對152例高血壓病患者和50例健康志愿者進行對比研究，結(jié)果顯示，經(jīng)過藥物治療且血壓控制良好的患者與健康志愿者的長軸應變、短軸應變及扭轉(zhuǎn)應變的值相似，且均較未治療組和經(jīng)過治療后血壓控制不理想組明顯減低。Sera等［20］對577例參與者（排除嚴重的心肺疾?。┻M行辦公室血壓測量及動態(tài)血壓監(jiān)測，研究發(fā)現(xiàn)動態(tài)血壓升高及辦公室血壓升高均與GLS受損有關(guān)。在協(xié)調(diào)相關(guān)變量（年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)、糖尿病、冠心病及降壓藥物）之后，辦公室舒張壓和24 h動態(tài)收縮壓、舒張壓均與GLS相關(guān)，同一個體的動態(tài)血壓與GLS密切相關(guān)。

（五）在其他心臟疾病中的應用

研究［21］顯示，心肌應變及應變率還可以用來評價心臟再同步化治療的效果，鑒別肥厚型心肌病及高血壓引起的室壁增厚，評價原發(fā)性心肌淀粉樣變程度、藥物的心臟毒性及致心律失常性右室發(fā)育不良脂肪浸潤程度等［21］。Yang等［22］發(fā)現(xiàn)在肥厚型心肌病患者中，組織多普勒成像模式下的左室長軸應變水平段較心尖段和基底段低，55%的患者會出現(xiàn)正向應變峰值。Koyama等［23］發(fā)現(xiàn)心肌長軸應變及應變率對心肌淀粉樣變有潛在的診斷意義。Prakasa等［24］檢測致心律失常性右室發(fā)育不良患者組織多普勒成像模式下的心肌長軸應變，發(fā)現(xiàn)當右室游離壁的長軸應變低于-18%時，可以從正常對照組中區(qū)分出致心律失常性右室發(fā)育不良患者。

（六）與其他技術(shù)的聯(lián)合應用

可與多巴酚丁胺負荷超聲心動圖相聯(lián)合，評價患者心肌的收縮期儲備進而發(fā)現(xiàn)頓抑心肌，有研究［12］證實在多巴酚丁胺負荷超聲誘導下，存活心肌的應變及應變率較壞死心肌高，可以發(fā)現(xiàn)存活心肌及評價急性ST段抬高型心肌梗死患者溶栓治療后的局部心肌功能改善情況；與心臟聲學造影聯(lián)合應用，可減少噪聲的干擾，提高心血管疾病的診斷準確率，劉淑軍等［25］應用實時三維斑點追蹤成像技術(shù)聯(lián)合超聲造影技術(shù)對比經(jīng)冠狀動脈造影證實的25例正常志愿者、25例心肌缺血患者及25例心肌梗死患者之間的左室17節(jié)段應變及整體應變，發(fā)現(xiàn)三者的數(shù)值呈依次下降的趨勢，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。

四、局限性

心肌應變及應變率的測量仍存在一定的局限性：①易受到噪聲的影響，如患者心率快或長期吸煙的患者肺氣較重等情況均可使噪聲增加；②受幀頻的干擾波動非常大，幀頻越低，時間分辨率越低，測量的準確性降低；反之，幀頻提高，測量的準確性隨之增加。

五、展望

心肌應變及應變率日益成為研究的熱點，它以無創(chuàng)、迅速、定量及客觀等優(yōu)點將為評價心肌整體及局部功能開創(chuàng)廣闊的應用前景。在未來發(fā)展中，可以嘗試將其與其他技術(shù)聯(lián)合，不斷提高其跟蹤質(zhì)量，降低噪聲的干擾，提高幀頻，使其在心血管疾病的診治方面發(fā)揮更重要的作用。

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Application p rogressofm yocardialstrain and strain rate in cardiovascular diseases

MENG Tingting，XIU Chunhong，YANGShusen
DeparmentofCardiovascularMedicine，the FirstAffiliated HospitalofHarbin MedicalUniversity，Harbin 150001，China

In recentyears，cardiovasculardisease（CVD）remainsoneof the leadingcauseofdeath in China，itsmorbidity and mortality is developing year by year.The evaluation of regional cardiac function in patients with CVD is of great importance for itsdiagnosis，treatmentand prognosis.Strategy toobjectively and quantitatively assess the regional cardiac function is critical important.Strain and strain rate ofmyocardium canmeasure tiny deformation of regionalmyocardium，offering amore accurate evaluation of regional cardiac function and ventricularwallmotion.In this paper，we review the application progress of strain and strain rate in CVD in recentyears.

Strain；Strain rate；C ardiac function，r egional；Cardiovascular diseases

R714.252；R540.45

A

2016-09-10）

150001哈爾濱市，哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院心血管內(nèi)科一病房

楊樹森，Email：yangshusen@medmail.com.cn