二维斑点追踪成像评价正常人左室心肌应变

二维斑点追踪成像评价正常人左室心肌应变

佘亚鹏赵新民司定然徐更田朱晓玲

佘亚鹏赵新民司定然徐更田朱晓玲（濮阳市油田总医院457001）

【中图分类号】R445【文献标识码】A【文章编号】1672-5085(2010)25-0159-03

【摘要】目的运用二维斑点追踪成像（STI）评价正常人左室心肌应变。方法对50例正常人采集左心室长轴和短轴方向的二维动态图像，测量分析心肌收缩期峰值纵向应变（LS）、径向应变（RS）和圆周应变（CS）。结果（1）左心室各节段心内膜层心肌LS、RS、CS均显著高于心外膜层心肌（P＜0.05）；（2）LS由基底部到心尖部递增；RS在同一水平不同节段分布较一致；同一水平前室间隔的CS较高；结论STI可以准确测量左室壁节段心肌应变，能够定量评价局部心肌收缩功能。

【关键词】超声心动图二维斑点追踪成像应变

本文应用斑点追踪成像技术(speckletrackingimaging,STI)测量正常人左心室长轴及短轴各节段的二维应变值，研究正常人室壁二维应变的规律，探讨STI定量评价局部心肌收缩功能的临床价值。

1.资料与方法

1.1研究对象

2008年8月~2009年12月我院查体中心筛选的查体无异常人员，共50例,男31例、女19例,年龄(53.06±9.45)岁,收缩压为(117.53±13.30)mmHg,舒张压为(74.18±7.84)mmHg,平均心率(76.43±5.51)次/min。基础心率为窦性心律，均经病史、体检、心电图、胸片及超声心动图检查排除心肺疾病，左室射血分数（leftventricularejectivefraction，LVEF）≥50%。

1.2仪器使用PHILIPS公司生产的iE33彩色超声诊断仪，S5-1超声探头，频率为1.0～3.0MHz，配有Qlab6.0超声工作站。

1.3图像采集受检者取左侧卧位，平静呼吸，同步记录胸导联心电图，在M型超声图像上测量LVDd和LVEF。受检者呼气末屏气，分别记录并储存心尖左心室长轴切面、心尖四腔切面、心尖两腔切面及二尖瓣、乳头肌和心尖水平左心室短轴二维灰阶动态图像各三个心动周期（帧频50～70帧/s）。

1.4参数测量将存储的二维图像导入Qlab6.0工作站进行脱机分析。选择TMQAdvanced软件，将左室壁分为心内膜下和心外膜下感兴趣区。选择图像分析模式：心尖左心室长轴（左心室长轴切面、心尖四腔切面、心尖两腔切面）和左心室短轴（二尖瓣、乳头肌、心尖水平）前间隔、前壁、侧壁、后壁、下壁及后间隔均分为基底段、中间段及心尖段总计18节段。

图像处理后得到各切面的二维应变曲线，测量并记录连续3个心动周期的心肌收缩期峰值纵向应变值（LS）、径向应变值（RS）和圆周应变值（CS），取其均值作为各节段心肌收缩期峰值应变值。

1.5统计学处理

应用SPSS11.0软件进行统计分析，所有计量资料采用（均数±标准差）表示，组间比较采用非配对t检验。

2.结果

2.1正常人左心室长轴心肌纵向应变特点

左心室长轴各节段在心动周期中的LS曲线为双峰曲线(图1)，在收缩期，应变从零变为负值，T波终末达最大负值；舒张早期应变值从最大负值向零靠近，并在舒张晚期心房收缩形成小的负向峰后向正向发展，在下一心动周期的R波顶点前后达最大正值，最大收缩期LS为负值。表1中可见，左心室长轴各节段心内膜层心肌收缩期LS峰值均显著高于心外膜层心肌（P＜0.05），从基底部到心尖部收缩期LS呈现逐步递增趋势，基底部最小，心尖部最大。同一水平不同节段收缩期峰值LS比较差异无统计学意义。

表1左心室各节段纵向应变值（%，x±s）

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注PS:后间隔,LW:侧壁,AS：前间隔，PW：后壁，AW:前壁,IW:下壁，BA：基底段，MI：中间段

*p＜0.05,**p＜0.01

2.2正常人左心室短轴心肌径向应变特点

左心室短轴各节段在心动周期中的RS曲线为正向峰值曲线（图2），上升支从0值起始，随着左心室收缩时室壁增厚而向正值发展，在心电图的T波终末(收缩末)前后达最高点(峰值应变)，此后心室舒张，正值变小，在心电图的R波(舒张末)回到0点，形成下降支，收缩期最大RS为正值。从表2中可见，左心室短轴各节段心内膜层心肌RS峰值均显著高于心外膜层心肌（P＜0.05）。RS在左心室短轴同一水平不同节段收缩期RS峰值比较差异无统计学意义，表明收缩期RS峰值在同一水平不同节段心肌分布比较一致。

表2左心室各节段径向应变值（%，x±s）

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注PS:后间隔,LW:侧壁,AS：前间隔，PW：后壁，AW:前壁,IW:下壁，BA：基底段，MI：中间段

*p＜0.05,**p＜0.01

2.3正常人左心室短轴心肌圆周应变特点

左心室短轴各节段在心动周期中的CS曲线为负向峰值曲线（图3），下降支从0值起始，随着左心室收缩时心肌纤维缩短而向负值发展，在心电图的T波终末(收缩末)前后达最低点(峰值应变)，此后心室舒张，负值变小，在心电图的R波(舒张末)回到0点，形成上升支，最大收缩期的CS为负值。表3可见，左心室短轴各节段心内膜层心肌CS峰值均显著高于心外膜层心肌（P＜0.05）。CS在各心肌节段之间存在差异，尤以前间隔差异显著（P＜0.01）。

表3左心室各节段周向应变值（%，x±s）

。

注PS:后间隔,LW:侧壁,AS：前间隔，PW：后壁，AW:前壁,IW:下壁，BA：基底段，MI：中间段

*p＜0.05,**p＜0.01

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图1-1正常人心尖四腔心切面纵向应变曲线

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图1-2正常人乳头肌水平左室短轴切面径向应变曲线

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图1-3正常人乳头肌水平左室短轴切面径向应变曲线

3.讨论

目前超声评价局部心肌运动较好的方法是组织应变率成像（SRI），相对不受心脏整体运动和邻近心肌节段的被动牵拉对室壁运动速度的影响[1]，但是由于组织多普勒固有的角度依赖性，仅适于检测与超声束平行的心肌长轴方向的纵向应变，在定量分析不同方向、不同层面的心肌应变时受到限制。

人体解剖学证实：心肌细胞包括纵行和环行肌纤维，即内、外层的螺旋形肌束和中层的环形肌束，因此心脏的收缩和舒张运动是包括纵向、径向、圆周三个空间方向的复杂机械运动。理想的评价心肌功能的方法应为无创、客观、无角度依赖以及不受牵拉等效应影响，STI较符合上述要求。

STI技术基于二维灰阶超声图像，通过实时的跟踪心肌内微小强回声斑点的空间运动，重建心肌组织实时运动和变形，定量显示心肌运动速度、应力、应变率、位移和背向散射积分，可从心肌多个方向对心肌节段形变进行评价，为研究心脏局部力学运动提供了全新的定量手段[2]。应变是反映物体形变能力的物理量，取决于受力的方向、大小和本身的组织特性。缺血或坏死心肌变形差或无变形，应变率减低或消失，因此相比组织速度成像，STI优点之一是能够更好的区别主动收缩和被动收缩；另外，斑点追踪技术与组织多普勒频移无关，没有角度依赖性，故STI能更准确地反映心肌的运动。

本组正常人各室壁节段收缩期LS、RS及CS均高于心外膜层心肌，这种应变的跨壁阶差在动物实验中已有报道[3]，但对于正常人左心室心肌RS的跨壁阶差的研究国内尚未见报道。这种跨壁阶差的存在是因为左心室心肌收缩时，心外膜层心肌处于相对静止状态，而心内膜层心肌朝向心腔内运动，包括心肌纤维的增厚、缩短和旋转等，即心内膜层的运动幅度比心外膜层大，在心内膜层和心外膜层之间存在跨壁的位移和速度阶差[4]。

本组应变曲线排列规律，心尖位切面LS由基底部到心尖部递增，与以往研究结果一致[5]，心尖应变大于基底应变更有利于将血流推向主动脉瓣口，符合心脏血流动力学的特点。与定量组织速度成像技术比较，由于在心尖部同样能追踪位移信号，真实反映心尖部应变；而定量组织速度成像技术，因心尖部离声场近，受角度的影响，心尖部应变出现偏差。

室间隔心肌应变值高于其他各个室壁，有学者认为[6]：这可能与心脏的收缩活动是一个包括心肌纤维的旋转、扭转、缩短和增厚的复杂过程，为了配合心脏的整体协调运动，在心动周期的某一特定时相特定的心肌节段会起主要或次要的作用有关。

国外研究[7]证实STI测量结果与声纳微测仪及心脏磁共振研究结果高度一致，对心肌运动评价可靠，并能精确反映心肌功能状态，甚至在疾病的亚临床阶段、患者无明显症状的情况下，局部应变已降低，观察者内和观察者间的差异也较小，重复性较好，可靠性较高[8]。

二维斑点追踪成像具有无角度依赖性，且操作简便，重复性高等特点，可以准确测量心肌各个方向不同节段的应变值，对客观地定量评价心肌局部收缩功能具有重要的临床价值。

参考文献

[1]1SutherlandGR,DiSalvoG,ClausP,etal.Strainandstrainrateimaging:anewclinicalapproachtoquantifyingregionalmyocardialfunction.JAmSocEchocardiogr,2004,17(7):788-802.

[2]AmundsenBH,Helle2ValleT,EdvardsenT,etal.Noninvasivemyocardialstrainmeasurementbyspeckletrackingechocardiography:validationagainstsonomicrometryandtaggedmagneticresonanceimaging.JAmCoilCardiol,2006,47(4):789-793.

[3]MatreK,FannelopT,DahleGO,etal.Radialstraingradientacrossthenormalmyocardialwallinopen-chestpigsmeasuredwithDopplerstrainrateimaging.JAmSocEchocardiogr,2005,18(10):1066-1073.

[4]TsengWY,ReeseTG,WeisskoffRM,etal.Myocardialfibershorteninginhumans:initialresultsofMRimaging.Radiology,2000,216(1):128-139.

[5]张烨，李治安，杨娅，等.二维应变超声心动图定量评价左心室整体和局部心肌应变的价值.中华超声影像学杂志，2007,16(7):564-567.

[6]潘敏，鲁树坤，王双双，等.超声二维斑点追踪技术对左室心肌周向、收缩功能的研究.中国医学影像技术,2007,23(9):1267-1269.

[7]AmundsenBH,HellevalleT,EdvardsenT,etal.Noninvasivemyocardialstrainmeasurementbyspeckletrackingechocardiography:validationagainstsonomicrometryandtaggedmagneticresonanceimaging.JAmCoilCardiol,2006,47(4):789-793.

[8]熊莉,邓又斌,申屠伟惠,等.超声斑点追踪技术测量正常人二维应变的初步研究.中华超声影像学杂志,2007,16(5):373-376）。Reant等（ReantP,LabrousseL,LafitteS,etal.Experimentalvalidationofcircumferential,longitudinal,andradialdimensionalstrainduringdobutaminestress.JAmCollCardiol,2008,51(2):149-157.

基金项目：河南省濮阳市杰出人才创新基金项目（090306）