常旭東，薛 莉

（哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院心血管超聲科，哈爾濱 150001）

0 引言

肥厚型心肌病（hypertrophiccardiomyopathy，HCM）是臨床上常見的常染色體顯性遺傳性疾病，可發(fā)生于任何種族和民族[1]。一般人群中的HCM 患病率為0.02%～0.23%，即每500 人中就有1 人患病[2]。HCM由編碼心肌肌節(jié)蛋白的基因突變引起，其中MYH7和MYBPC3 是2 個(gè)最常見的相關(guān)基因[3]。HCM 的特征表現(xiàn)為左室心肌肥厚，該病需與原發(fā)性高血壓性心臟病、心肌淀粉樣變性、Fabry 病等病理性左室心肌肥厚的疾病進(jìn)行鑒別診斷。HCM 患者的左室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）通常正常，15%以內(nèi)的HCM 患者到晚期LVEF 才會降低[4]。HCM的臨床表現(xiàn)差異很大，相當(dāng)一部分患者完全無癥狀，一部分患者會有心房顫動，少數(shù)患者會出現(xiàn)心源性猝死[5]。心臟CT、MR、SPECT 心肌核素顯像等影像學(xué)方法可直接評價(jià)心肌結(jié)構(gòu)改變及功能，揭示HCM 病理解剖及病理生理改變。常規(guī)超聲心動圖具有無創(chuàng)、簡便、實(shí)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，是HCM 篩查及診斷的首選影像學(xué)方法，利用超聲心動圖新技術(shù)能早期發(fā)現(xiàn)HCM 患者左室心肌舒張及收縮功能改變，對心臟風(fēng)險(xiǎn)分層和預(yù)后評估具有重要意義。因此本文對超聲心動圖評估HCM 患者左室功能的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 超聲心動圖新技術(shù)在HCM 左室功能評估中的應(yīng)用

根據(jù)2020年美國心臟協(xié)會（American Heart Association，AHA）/美國心臟病學(xué)會（American College of Cardiology，ACC）（AHA/ACC）指南[6]，成人經(jīng)胸超聲心動圖（transthoracic echocardiography，TTE）對HCM的定義為左室任意部位的舒張末期最大室壁厚度≥15 mm，當(dāng)患者有HCM 家族史或基因檢測呈陽性時(shí)，室壁厚度為13～14 mm 也可診斷為HCM；對于兒童，HCM 的定義為左室壁厚度超過兒童平均預(yù)測值的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。影像學(xué)檢查對于HCM 患者的確定診斷、風(fēng)險(xiǎn)分層和疾病監(jiān)測至關(guān)重要。超聲心動圖是HCM診斷、評估形態(tài)學(xué)、評估有無流出道梗阻、測量左室功能和評估預(yù)后的重要工具，其對心肌功能的評估已經(jīng)從M 型超聲、二維（2D）超聲心動圖發(fā)展到可定量分析整體和區(qū)域室壁應(yīng)變及進(jìn)行空間分析的三維（3D）超聲心動圖[7]。采用組織多普勒成像（tissue Doppler imaging，TDI）技術(shù)、斑點(diǎn)追蹤技術(shù)、心肌做功技術(shù)及分層應(yīng)變技術(shù)可早期敏感地檢測HCM 患者亞臨床期的左室心肌功能損害。

1.1 TDI 技術(shù)評價(jià)HCM 左室功能

TDI 也稱為組織速度成像（tissue velocity imaging，TVI），通過對心肌組織運(yùn)動產(chǎn)生的低速、高振幅的多普勒信號進(jìn)行定量分析（如圖1 所示）來評估心肌的收縮和舒張功能[8-9]。

圖1 采用TDI 技術(shù)的超聲心動圖[8]

Ziólkowska 等[10]利用TDI 技術(shù)分析比較有心肌纖維化HCM 患兒和無心肌纖維化HCM 患兒的左室功能，發(fā)現(xiàn)心肌纖維化患兒的室間隔側(cè)和左室側(cè)壁側(cè)二尖瓣環(huán)速度（e′）顯著降低，舒張?jiān)缙诙獍昕诜逯盗魉伲‥）/e′比值在二尖瓣環(huán)側(cè)壁側(cè)和室間隔側(cè)顯著增加，證實(shí)TDI 是檢測兒童HCM 心肌纖維化左室舒張功能減低的有利工具。Liu 等[11]對無左室肥厚的HCM 基因型陽性受試者（genotype-positive subjects without hypertrophy，G+/LVH-）進(jìn)行TDI 檢查，發(fā)現(xiàn)室間隔和側(cè)壁e′減小，而E/e′增加，表明TDI可以早期評估HCM G+/LVH-的心肌舒張功能障礙，可以作為常規(guī)、無創(chuàng)的方法用于HCM G+/LVH-患者的隨訪。Ferguson 等[12]同樣利用TDI 技術(shù)對HCM 患兒進(jìn)行左室功能的評估，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，靜息時(shí)HCM 患兒的舒張期速度e′減低，運(yùn)動時(shí)e′有所增加，但收縮期速度s′不增加。運(yùn)動時(shí)TDI 舒張指數(shù)增加，但TDI 收縮指數(shù)不增加，提示收縮儲備減少。研究結(jié)果證實(shí)，運(yùn)動負(fù)荷超聲心動圖結(jié)合TDI 對肥厚型心肌病的心功能儲備能力評估有一定的作用，特別是患者有與運(yùn)動相關(guān)的癥狀時(shí)作用明顯。

以上研究表明，TDI 評估左室心肌功能具有較好的敏感性。TDI 技術(shù)目前已經(jīng)較為成熟，但基于TDI 評價(jià)心肌功能的參數(shù)具有角度依賴性，超聲束與心肌運(yùn)動方向的夾角大于15°～20°時(shí)結(jié)果會出現(xiàn)偏差，所以此檢查技術(shù)有待改進(jìn)。

1.2 二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)評價(jià)HCM 左室功能

二維斑點(diǎn)追蹤超聲心動圖（two dimensional-speckle tracking echocardiography，2D-STE）是在2D 灰階超聲心動圖的基礎(chǔ)上識別心肌回聲斑點(diǎn)的位置與運(yùn)動，通過量化心肌形變來評估心肌功能。由于2D-STE 是一幀一幀跟蹤心肌回聲斑點(diǎn)進(jìn)而分析整個(gè)心動周期中的心肌運(yùn)動，并提供形變信息，其形變測量參數(shù)——應(yīng)變和應(yīng)變率能體現(xiàn)心肌的主動形變能力，因此備受學(xué)者的關(guān)注和青睞[13-15]，如圖2 所示。應(yīng)變ε 是心肌長度的變化程度，表示與初始長度變化的百分比，其計(jì)算公式為ε=（L-L0）/L0，其中L 是瞬時(shí)長度，L0是初始長度。應(yīng)變率ε'=Δε/Δt[14，16]，是單位時(shí)間內(nèi)心肌發(fā)生形變的頻率，用S-1表示，反映單位長度內(nèi)的速率變化。應(yīng)變根據(jù)不同軸向可分為縱向應(yīng)變（longitudinal strain，LS）、周向應(yīng)變（circumferential strain，CS）、徑向應(yīng)變（radial strain，RS），以及反映左室整體功能的整體縱向應(yīng)變（global longitudinal strain，GLS）、整體周向應(yīng)變（global circumferential strain，GCS）、整體徑向應(yīng)變（global radial strain，GRS）。與TDI 技術(shù)相比，2D-STE 最大的優(yōu)勢是與角度無關(guān)，可對心肌功能進(jìn)行客觀評價(jià)[17]。

圖2 2D-STE 圖像[13]

Tigen 等[18]研究發(fā)現(xiàn)，HCM 患者的左室GLS、GCS和GRS 均顯著低于對照組，表明HCM 患者左室收縮功能減低。相比之下，常規(guī)超聲心動圖參數(shù)LVEF則無助于亞臨床左室功能障礙的檢測。2D-STE 可提供更多的HCM 患者的心肌力學(xué)信息，并可用于定量評估LVEF 沒有減低的HCM 患者的左室心肌功能。另外，Huang 等[19]研究發(fā)現(xiàn)，HCM 患者室間隔和前壁的CS 明顯低于正常人，HCM 患者基底、中間和心尖水平的RS 均顯著低于正常人，這表明2D-STE 技術(shù)對HCM 患者的CS、RS 敏感性較高，可以在短軸水平早期檢測出HCM 患者左室心肌收縮功能的異常。Baudry 等[20]利用2D-STE 技術(shù)對LVH+/Gen+組（基因陽性突變攜帶者且心肌肥厚組）、LVH-/Gen+ 組（基因陽性突變攜帶者且心肌未肥厚組）和健康對照組進(jìn)行左室功能比較，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，LVH+/Gen+組GLS 降低，而LVH-/Gen+組與健康對照組比較GLS 沒有差異。但LVH-/Gen+組的節(jié)段LS 在前間隔基底段（BAS）、下間隔基底段（BIS）、下壁基底段和前間隔中間段4 個(gè)節(jié)段中較低。通過ROC 分析，BAS 應(yīng)變是區(qū)分LVH-/Gen+基因突變攜帶者與健康對照的最佳參數(shù)（AUC=0.76），這表明LVH-/Gen+左室肥厚前，HCM 早期局部LS 降低。因此，2D-STE 技術(shù)有助于識別HCM 攜帶者早期的左室功能異常。Fujimoto 等[21]發(fā)現(xiàn)HCM 患者的左房主動和被動功能應(yīng)變指數(shù)明顯受損，同時(shí)左房容積指數(shù)增加；左房主動應(yīng)變＜20.3%的患者比主動應(yīng)變≥20.3%的患者更易發(fā)生心臟事件，HCM 患者左房功能的降低與心力衰竭發(fā)生率的增加有關(guān)；左室GLS可作為預(yù)測致死性室性心律失常發(fā)生率的指標(biāo)；左房LS 與左室GLS 相結(jié)合，可以有效預(yù)測急性心臟事件。以上研究是在靜息狀態(tài)下運(yùn)用2D-STE 技術(shù)的評估結(jié)果，而運(yùn)動后可利用該技術(shù)評估左室儲備功能。Wu 等[22]研究發(fā)現(xiàn)，靜息時(shí)HCM 患者左室心肌力學(xué)受損，但運(yùn)動后左室心肌力學(xué)未能增強(qiáng)，表明HCM 患者左室收縮功能的儲備能力減少。運(yùn)動后HCM 患者左室的整體縱向應(yīng)變峰值是運(yùn)動能力的獨(dú)立預(yù)測因子，對運(yùn)動不耐受更敏感，可早期發(fā)現(xiàn)HCM 患者的左室心肌儲備功能異常。

以上研究表明，斑點(diǎn)追蹤技術(shù)可從不同軸向（縱向、圓周、徑向）定量檢測HCM 患者整體及局部左室功能，還可在負(fù)荷條件下早期評估左室儲備功能。由于其是在不同心動周期、不同切面完成對心肌應(yīng)變的測定，心率的變異會帶來檢測的誤差。同時(shí)，2D-STE追蹤的是二維平面運(yùn)動或投影到二維平面的三維運(yùn)動，其追蹤的斑點(diǎn)會移動到追蹤平面外，有“跨平面失追蹤”的局限性。

1.3 心肌做功技術(shù)評價(jià)HCM 左室功能

心肌做功是基于二維斑點(diǎn)追蹤顯像獲得的定量評價(jià)左室收縮功能的新技術(shù)，該技術(shù)考慮了后負(fù)荷對左室收縮功能的影響。心肌做功技術(shù)評價(jià)參數(shù)如下：整體心肌做功指數(shù)（global work index，GWI）等于左室壓力-應(yīng)變環(huán)內(nèi)區(qū)域面積，整體有效功（global constructive work，GCW）是組成左室各節(jié)段心肌收縮期縮短和等容舒張期延長所做的功；整體無效功（global wasted work，GWW）是左室各節(jié)段心肌包括收縮期延長和等容舒張期縮短所做的功；整體做功效率（global work efficiency，GWE）為GCW 占GCW 與GWW 之和的百分比。Russell 等[23-24]將二維斑點(diǎn)追蹤縱向應(yīng)變與左心室壓力曲線相結(jié)合，構(gòu)建左室壓力-應(yīng)變環(huán)來反映心肌做功。以肱動脈收縮壓替代左室收縮壓，根據(jù)主動脈瓣和二尖瓣啟閉時(shí)間生成左室壓力動態(tài)曲線，通過縱向應(yīng)變和左室收縮壓積分得出瞬時(shí)做功值。左室壓力-應(yīng)變環(huán)作為一種無創(chuàng)定量評估左室心肌做功的方法，不受后負(fù)荷的影響。采用心肌做功技術(shù)的超聲心動圖如圖3 所示[25]。

圖3 采用心肌做功技術(shù)的超聲心動圖[25]

Hiemstra 等[26]研究發(fā)現(xiàn)，非梗阻性HCM 患者心肌做功減少。心肌做功與左室壁厚度呈負(fù)相關(guān)，并與較差的長期預(yù)后顯著相關(guān)。與對照組相比，不同表型（心尖肥厚型、向心性肥厚型、間隔肥厚型）的非梗阻性HCM 患者GCW、GWE、GWI 顯著降低，而GWW顯著增加。該研究表明心肌做功為HCM 患者的左室心肌受損情況提供了一種良好的評價(jià)方式。另外，Galli 等[27]對82 例非梗阻性HCM 患者的心肌做功指數(shù)及其與左室纖維化發(fā)展關(guān)系進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，在非梗阻性HCM 患者中，GCW 與對照組相比顯著降低，且GCW 在其截?cái)嘀禐?623 mmHg%時(shí)能夠預(yù)測心肌纖維化，具有82%的敏感度和67%的特異度（AUC 為0.80）。研究顯示GCW 減低可作為左室心肌纖維化的敏感標(biāo)志，這與心臟MRI 晚期釓增強(qiáng)進(jìn)行定性評估的左室心肌纖維化的研究結(jié)果一致[27]。

以上研究說明心肌做功技術(shù)可以早期評估HCM 患者左室心肌功能及心肌纖維化程度，并可在早期預(yù)測不良心臟事件的發(fā)生率。但是心肌做功是應(yīng)變的衍生指標(biāo)，它依賴于精確的斑點(diǎn)追蹤，當(dāng)2D圖像質(zhì)量欠佳時(shí)，很難獲得準(zhǔn)確的心肌做功分析結(jié)果，因此檢測心肌做功的前提是須獲得清晰的2D圖像及專業(yè)軟件的支持。

1.4 分層應(yīng)變技術(shù)評價(jià)HCM 左室功能

2D-STE 是評價(jià)整體和局部左室功能的敏感方法，而左室壁3 層心肌解剖結(jié)構(gòu)存在差異，即心內(nèi)膜層和心外膜層由螺旋形排列的心肌纖維組成，中層心肌由環(huán)形排列的心肌纖維組成。既往心室壁的評估沒有考慮心肌的分層，而是將它們視為一個(gè)單一的功能單元進(jìn)行分析，而分層應(yīng)變技術(shù)可以分別對心內(nèi)膜層心肌、中層心肌和心外膜層心肌力學(xué)的改變進(jìn)行定量分析[28-29]，如圖4 所示。在HCM 患者中可能會出現(xiàn)心內(nèi)膜下微血管功能障礙和局灶性心肌纖維化，這些異?？赡軙?dǎo)致特定層面的心肌損傷。利用縱向和圓周分層應(yīng)變技術(shù)對心肌力學(xué)進(jìn)行評價(jià)，可發(fā)現(xiàn)HCM 患者亞臨床期心肌力學(xué)變化[30]。

圖4 采用分層應(yīng)變技術(shù)的超聲心動圖[29]

Huang 等[31]研究發(fā)現(xiàn)，盡管LVEF 正常，但HCM患者心內(nèi)膜層、心肌中層和心外膜層的LS 較對照組均減低，表明斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變技術(shù)可以早期發(fā)現(xiàn)HCM 患者的左室心肌收縮功能障礙；室間隔厚度與心內(nèi)膜層、心肌中層和心外膜層的LS 呈負(fù)相關(guān)。Okada 等[32]利用斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變技術(shù)對41名HCM患者和27 名健康對照者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在HCM 患者中，心肌各層的LS 都減低，中層心肌和心外膜層CS減低，而心內(nèi)膜層CS 無明顯減低，提示HCM 患者心內(nèi)膜層心肌周向的代償作用可維持正常的LVEF。Liu 等[33]比較了29 名伴心肌損傷HCM 患者（血清cTnI＞0.026 ng/mL）（A 組）、35 名無心肌損傷HCM 患者（血清cTnI＜0.026 ng/mL）（B 組）和91 名健康對照者（C 組）的分層應(yīng)變，結(jié)果顯示3 組患者的3 個(gè)心肌層的LS 和CS 均存在顯著性差異。心肌損傷的HCM 患者3 層心肌LS 和CS 顯著降低，證實(shí)斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變技術(shù)可以敏感地監(jiān)測心肌損傷HCM 患者的左室收縮功能受損情況。Chen 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，跨壁應(yīng)變梯度（transmural gradient of longitudinal strain，TGLS），即心內(nèi)膜和心外膜局部縱向應(yīng)變之間的差異，可反映HCM 患者局部心功能的特異性損害。HCM患者肥大節(jié)段的TGLS 均顯著高于相對正常節(jié)段或健康對照組左室各心肌節(jié)段。HCM 患者TGLS 增高與胸痛相關(guān)，ROC 曲線分析，大范圍的TGLS 增高（＞4 個(gè)節(jié)段）對胸痛預(yù)測的敏感度為73.3%，特異度為70.0%，表明TGLS 可反映HCM 患者局部心肌損害和功能異常。也有研究者對HCM 與高血壓進(jìn)行了鑒別診斷，如Sun 等[34]研究發(fā)現(xiàn)，HCM 患者的心肌中層和心外膜層的CS 降低、心內(nèi)膜層CS 無明顯減低，而高血壓左室肥厚（left ventricular hypertrophy，LVH）患者的心內(nèi)膜層、中層和心外膜層CS 均無明顯減低。研究表明，分層應(yīng)變技術(shù)可以用來區(qū)分HCM 和高血壓LVH，而且梗阻性HCM 患者3 層心肌的LS、CS低于非梗阻性HCM 患者。

上述研究均表明，分層應(yīng)變技術(shù)可較為敏感地評估HCM 患者左室整體或局部心肌功能，還可對HCM 患者和高血壓患者進(jìn)行鑒別診斷。分層應(yīng)變技術(shù)的局限性體現(xiàn)為同樣是對圖像的質(zhì)量要求高，而且心肌的3 層結(jié)構(gòu)并不是完全獨(dú)立的，它們之間存在一定的相互影響與關(guān)聯(lián)。另外，HCM 患者的心肌肥大、肌原纖維紊亂、間質(zhì)纖維化也可能會對分析結(jié)果產(chǎn)生影響。

1.5 三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)評價(jià)HCM 左室功能

三維斑點(diǎn)追蹤超聲心動圖（three dimensional speckle tracking echocardiography，3D-STE）利用立方體模式匹配技術(shù)進(jìn)行全容積圖像數(shù)據(jù)采集，在三維空間追蹤心肌斑點(diǎn)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)對心肌功能的定量評價(jià)[35]，如圖5 所示。3D-STE 提供了新的形變參數(shù)，即3D 應(yīng)變和面積應(yīng)變（area strain，AS）[36]。AS 是將縱向和周向2 個(gè)軸向的應(yīng)變綜合在一起考慮的參數(shù)。由于2D-STE 是通過幾何假設(shè)估算左室質(zhì)量，HCM 患者左室容積不對稱可能導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確，2D-STE 評估存在與其復(fù)雜的解剖和形變模式相關(guān)的缺陷。3D全容積數(shù)據(jù)克服了2D 圖像的平面相關(guān)性限制，且3D-STE 不受心臟3D 運(yùn)動的影響。3D-STE 導(dǎo)出的左室容積、左室質(zhì)量和射血分?jǐn)?shù)與MR 獲得的結(jié)果有更好的相關(guān)性。故3D-STE 可以更好地反映左室肥厚的分布、左室質(zhì)量和心肌收縮功能的信息[37-38]，更客觀、精準(zhǔn)地評估左室容積及功能參數(shù)。Aly 等[39]研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，3D-STE 測量的HCM 基因突變攜帶者左房峰值縱向應(yīng)變（peak atrial longitudinal strain，PALS）顯著減低，2 組間的GLS 或局部LS 無顯著性差異；與基因突變攜帶者相比，臨床確診的HCM 患者PALS、GLS 和GAS 顯著降低。結(jié)果證實(shí)，使用3DSTE 技術(shù)可以將HCM 突變攜帶者與健康受試者區(qū)分開來，有助于檢測HCM 突變攜帶者心肌力學(xué)的早期變化，為客觀評估HCM 患者左房及左室心肌特性的改變提供新方法。另外，趙潔等[40]研究發(fā)現(xiàn)，3DSTE 的參數(shù)GLS 是攜帶MYH7 基因突變的HCM 患者發(fā)生不良心血管事件的獨(dú)立預(yù)測參數(shù)。3D-GLS≤13.67%的HCM 患者更易發(fā)生不良心血管事件，且3D-GLS≤13.67%的HCM 患者因終點(diǎn)事件導(dǎo)致的生存率也明顯降低。

圖5 3D-STE 圖像[35]

以上研究證實(shí)，3D-STE 不僅有助于HCM 的早期診斷，還為評估HCM 患者左室心肌功能異常提供了新方法。3D-STE 的局限性表現(xiàn)為其目前的分辨力還不高，當(dāng)未能獲得HCM 患者清晰的圖像時(shí)會影響心內(nèi)膜的聲學(xué)追蹤率。

2 結(jié)語

超聲心動圖是一項(xiàng)無創(chuàng)、易重復(fù)和無輻射的檢查手段，具有簡便、實(shí)時(shí)、動態(tài)觀察等特點(diǎn)，是HCM患者診斷及心功能評估的首選方法。超聲心動圖新技術(shù)，尤其是斑點(diǎn)追蹤和心肌做功技術(shù)的臨床應(yīng)用更好地揭示了HCM 患者早期左室心肌功能損傷，有助于對HCM 患者進(jìn)行更好的風(fēng)險(xiǎn)分層，對HCM 的早期識別、早期診斷及預(yù)后評估具有重要價(jià)值和意義。但超聲心動圖也有局限性，難以采集到不能屏氣、肥胖及有慢性肺部疾病的患者的清晰圖像，影響診斷的準(zhǔn)確性。超聲心動圖與心臟CT、MR、SPECT心肌核素顯像等其他影像技術(shù)相互結(jié)合、互為補(bǔ)充，將具有更廣闊的臨床應(yīng)用前景。