斑点追踪超声心动图在评估左心室舒张功能障碍中的应用进展

阿布力皮孜·阿布都卡迪尔; 谭玉婷; 候全飞; 张瑞泽; 傅雅楠; 张怡婵; 白莹; 张丽; 谢明星; 王静

doi:10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2023.12.015

中华医学超声杂志（电子版） >

2023 , Vol. 20 >Issue 12: 1304 - 1307

DOI: https://doi.org/10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2023.12.015

综述

斑点追踪超声心动图在评估左心室舒张功能障碍中的应用进展

阿布力皮孜·阿布都卡迪尔 ,
谭玉婷 ,
候全飞 ,
张瑞泽 ,
傅雅楠 ,
张怡婵 ,
白莹 ,
张丽 ,
谢明星 ,
王静 ^,¹^,^†

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^1.430022　武汉，华中科技大学同济医学院附属协和医院超声医学科　湖北省影像医学临床医学研究中心　分子影像湖北省重点实验室

通信作者：王静，Email：jingwang2004@hust.edu.cn

Copy editor: 汪荣

收稿日期: 2023-01-16

网络出版日期: 2024-03-05

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Progress in application of speckle tracking echocardiography in evaluation of left ventricular diastolic dysfunction

Abudukadier Abulipizi· ,
Yuting Tan ,
Quanfei Hou

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Received date: 2023-01-16

Online published: 2024-03-05

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摘要

心力衰竭（heart failure，HF）是多种原因导致心脏结构和（或）功能异常改变，使心室收缩和（或）舒张功能发生障碍，从而引起的一组复杂临床综合征。左心室舒张功能障碍（left ventricular diastolic dysfunction，LVDD）与HF存在紧密的病理生理联系，我国大于35岁的左心衰患者中，中度及重度舒张功能障碍患者占比明显高于左心室收缩功能障碍患者，LVDD与全因死亡率、心血管相关性死亡、心源性猝死和心力衰竭相关住院的增加有关，是心血管事件的重要预测因子。因此，早期准确识别LVDD及严重程度对了解心脏功能及其变化、危险分层及临床决策至关重要。

本文引用格式

阿布力皮孜·阿布都卡迪尔 , 谭玉婷 , 候全飞 , 张瑞泽 , 傅雅楠 , 张怡婵 , 白莹 , 张丽 , 谢明星 , 王静 . 斑点追踪超声心动图在评估左心室舒张功能障碍中的应用进展[J]. 中华医学超声杂志（电子版）, 2023 , 20(12) : 1304 -1307 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2023.12.015

心力衰竭（heart failure，HF）是多种原因导致心脏结构和（或）功能异常改变，使心室收缩和（或）舒张功能发生障碍，从而引起的一组复杂临床综合征^［1］。左心室舒张功能障碍（left ventricular diastolic dysfunction，LVDD）与HF存在紧密的病理生理联系^［2］，我国大于35岁的左心衰患者中，中度及重度舒张功能障碍患者占比明显高于左心室收缩功能障碍患者^［3］，LVDD与全因死亡率、心血管相关性死亡、心源性猝死和心力衰竭相关住院的增加有关^［4］，是心血管事件的重要预测因子^［5］。因此，早期准确识别LVDD及严重程度对了解心脏功能及其变化、危险分层及临床决策至关重要。

超声心动图是临床最常用的判断舒张功能障碍的无创成像技术^［1］，目前基于二维和多普勒超声技术的二尖瓣舒张早期血流速度（E峰）、二尖瓣舒张早期瓣环运动速度（e速度）、三尖瓣反流速度及左心房容积指数（left atrial volume index，LAVI）等参数已成为诊断LVDD的一线参数，然而考虑到心室舒张本身的复杂性以及上述单一参数难以对不同程度LVDD进行区分，尚不能采用单一的二维或多普勒超声参数进行LVDD诊断及严重程度分级^［6-7］。

随着斑点追踪超声心动图（speckle tracking echocardiography， STE）在心血管疾病中的应用和研究增多，基于STE的应变参数在LVDD诊断及其严重程度分级等方面显示出诸多优点，本文主要综述STE在评估LVDD中的临床应用及其进展。

一、STE评估LVDD的主要指标

（一）左心室整体纵向应变

左心室收缩功能与舒张功能存在紧密联系，除LVDD外，射血分数保留型心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF）还涉及左心室收缩功能障碍。左心室峰值纵向应变（left ventricular longitudinal strain，LVGLS）作为目前评估左心室纵向功能的敏感指标，可在评估LVDD过程中提供重要的附加信息^［6］。Aikawa等^［8］在动物猪心肌梗死模型中分析LVGLS与左心室充盈压之间的关系，发现与LVGLS正常组相比，LVGLS受损组左心室舒张末期压力和平均左心室舒张压显著升高，LVGLS与左心室松弛时间常数（τ）间存在中度相关性。Tan等^［9］发现，以心导管测量作为金标准，与2016年美国超声心动图学会/欧洲心血管成像协会（American Society of Echocardiography/the European Association of Cardiovascular Imaging，ASE/EACVI）《关于超声心动图评估左心室舒张功能的建议》推荐的射血分数正常患者评估LVDD流程相比，LVGLS截断值-18.1%具有较高的识别异常左心室充盈压的能力（ROC曲线下面积分别为0.76 vs 0.79）。

（二）左心房纵向应变

调节左心室充盈是左心房的主要功能，左心室充盈压异常可引起左心房结构和功能的适应性重塑，因此评估左心房结构和功能对于LVDD的早期诊断、严重程度分级具有重要价值。STE通过追踪分析心动周期内心房各节段心肌形变评估心房功能^［10］，主要参数包括管道期应变、左心房收缩期峰值应变（peak atrial contraction strain，PACS）和左心房峰值纵向（储备）应变（peak atrial longitudinal strain，PALS）。

LVDD时左心房顺应性和功能均有下降^［11］。Cameli等^［12］的研究显示，与左心房容积等传统形态学指标相比，STE测量的左心房应变参数能够更早反映左心房适应性重构及功能变化。Morris等^［13］分析的517例存在LVDD风险的窦性心律患者、左心室舒张功能改变以及预估左心室充盈压升高的患者中，二维STE测量的PALS异常（<23%）率显著高于LAVI异常（>34 ml/m²）率（分别为62.4%、33.6%，P<0.01），评估LVDD时LAVI联合PALS使LVDD的检出率显著提高（未联合PALS、联合PALS后LVDD的绝对检出率分别为13.5%、23.4%，P<0.01）。

（三）左心室舒张期应变率

应变率可以描述心肌形变速度（单位时间内的应变幅度），基于STE的舒张期应变率参数在评估左心室舒张功能方面明显优于组织多普勒超声技术测量的e速度^{［14,15,16］}。Wang等^［15］在动物和临床研究中证实二维STE测量的纵向左心室等容舒张期应变率（left ventricular longitudinal strain rate during the isovolumetric relaxation，SR_IVR）和左心室舒张早期应变率（left ventricular longitudinal strain rate during the early diastole，SR_E）与τ、左心室压力最大下降率（−dP/dt）间存在强相关性，研究者将二尖瓣E峰速度与这些指标结合，发现二尖瓣瓣口舒张早期血流峰值与舒张期纵向应变率比（E/SR_IVR和E/SR_E）可以准确地估测左心室充盈压。三维STE可以测量左心室充盈率（舒张期单位时间内的容积变化），此外其测量的面积应变参数结合了纵向与环向应变，这些参数为评估LVDD提供了新的方法。Sakurai等^［14］在非扩张的动物狗心模型中分析三维STE测量的应变率参数与微压计测量的充盈压间的关系，相比于纵向舒张早期应变率（L-SRe）和e速度，研究显示三维STE测量的环向舒张早期应变率（C-SRe）、面积舒张早期应变率（A-SRe）与τ间存在更强的相关性，进一步将舒张早期充盈率（FRe）与三维应变参数结合发现，相比于FRe/L-SRe，ROC曲线分析显示FRe/C-SRe、FRe/A-SRe预测左心室充盈压的能力更强（ROC曲线下面积分别为0.51、0.90、0.85）。

（四）左心室扭转及左心室解旋率

心室舒张早期左心室纵向舒张的同时受弹性恢复力的作用发生解旋（untwisting）形成左心室抽吸压^［17］。Burns等^［18］对18例收缩功能正常而舒张功能不同程度异常的患者同时置入米勒微压力计测量左心室压，并应用二维STE评估左心室解旋，发现二尖瓣开放前解旋率降低与舒张期最低压的增加有关，当心肌松弛受损（τ延长）时，左心室解旋率达峰时间延长（r=0.35，P<0.01）。一项研究^［19］显示，心尖旋转为左心室发生扭转及解旋的主要原因，Yubbu等^［20］在具有左心室松弛功能障碍的儿童患者中使用二维STE测量左心室收缩期心尖旋转和舒张期心尖峰值旋转率（peak apical rotation rate，PARR），发现相比于等容舒张期时间，PARR具有较高的识别异常肺动脉楔压（pulmonary artery wedge pressure，PCWP）的能力（ROC曲线下面积为0.70 vs 0.98），相比于左心室扭转及解旋率等参数，PARR具有重复性较好、测量流程简单等优点。

二、二维STE在左心室舒张功能评估中的临床应用

（一）评估左心室充盈压力与舒张功能不全的分级

评估左心室充盈压是LVDD诊断及严重程度分级、HF患者临床危险分层及调整治疗策略的重要依据。已有研究^［21］显示，在射血分数正常的LVDD患者中二维STE测量单一的PALS与左心导管测量的左心室充盈压之间有较好的相关性，以心导管检查为金标准，PALS<20%为截断值识别异常左心室充盈压的效能最佳（ROC曲线下面积为0.76），与2016年ASE/EACVI《关于超声心动图评估左心室舒张功能的建议》推荐的射血分数正常患者评估LVDD的流程相比，净重分类改善了9%。Singh等^［22］在射血分数>50%的LVDD患者中以ASE 2009年推荐的LVDD评估指南作为参考进行LVDD严重程度分级，并使用二维STE回顾性分析不同严重程度的LVDD组左心房应变，发现随着LVDD严重程度的增加PALS逐级减低，单一指标PALS截断值35%、24%、19%对射血分数正常的轻、中、重度LVDD患者具有较好的分级诊断价值。一项研究^［23］显示，依据射血分数对HF患者进行分层时，随着射血分数降低，平均E/e与左心室舒张末压间相关性逐渐减低，当射血分数<44%时，平均E/e与左心室舒张末压间相关性不再具有统计学意义，而不同射血分数组PALS均与左心室舒张末压间相关性良好（各组r绝对值均>0.70，P<0.0001），说明存在中重度收缩功能不全（射血分数<45%）时使用PALS评估左心室充盈压更可靠，研究者发现PALS≤18%对于预测左心室舒张末压>12 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）有很强的诊断准确性。

测量平均E/e′是目前估测左心室充盈压的常用指标，E/e′值为9~14时其评估左心室充盈压的能力有限^［24］，需要用负荷超声或附加其他超声参数进一步评估，对于此类患者基于STE的应变参数可能提供更准确的左心室充盈压相关信息。一项Meta分析^［25］显示，E/SR_E估测的非术中患者左心室充盈压与心导管测量的PCWP和左心室舒张末压间均存在较好的相关性。另一项研究^［15］提示，E/SR_IVR是PCWP的独立预测因子，相比于E/e′，在识别E/e′为8~15的左心室充盈压异常患者方面E/SR_IVR明显优于E/e′（均P<0.01），E/SR_IVR截断值为236 cm时，诊断左心室充盈压异常升高（PCWP>15 mmHg）的准确性最高，其敏感度为96%，特异度为82%。

（二）HFpEF中的应用

HFpEF是以LVDD和心力衰竭症状为特征的一种临床综合征，LVDD是HFpEF进展过程中的重要病理生理学因素^［26］。虽然HFpEF超声诊断标准已明确，但由于HFpEF前心力衰竭阶段也存在LVDD，因此难以对亚临床LVDD和HFpEF进行超声的鉴别诊断。左心房功能受损与HFpEF患者新发心力衰竭症状相关^［27］，Kurt等^［11］基于二维STE的研究显示，与正常对照组相比，亚临床LVDD组和HFpEF组左心房应变均有减低，其中HFpEF组左心房应变受损程度更严重（PALS分别为44±9 vs 36±4 vs 18±4），差异性分析显示亚临床LVDD组与HFpEF组的PALS差异存在显著统计学意义（P<0.05），说明PALS有助于鉴别HFpEF与亚临床LVDD。此外，Aung等^［28］的研究表明，LVDD严重程度未能确定（E/e′值为8~15）的患者中，有HFpEF患者与无HFpEF患者组的PALS差异存在显著统计学意义［（17±4.1）% vs（31.9±10.5）%，P<0.001］，多重线性回归分析显示PALS是HFpEF的独立预测因子。

（三）术中评估LVDD

术中予以麻醉、补液等会影响患者超声心动图舒张功能指标，指南推荐的常规二维和多普勒超声评价左心室舒张功能方法不一定适用于术中患者^［6］。基于STE的应变参数对心脏前后负荷的依赖性较小、不受取样位置影响，能够评价局部及整体舒张功能。Ebrahimi等^［29］的研究显示，接受冠状动脉搭桥手术患者的SR_IVR和E/SR_IVR与PCWP有较强的相关性（r=0.80和0.73，P<0.001），且预测价值明显高于侧壁侧E/e′（ROC曲线下面积分别为0.94、0.47），SR_IVR<0.2 s^-1对于预测PCWP≥15 mmHg具有最佳的诊断价值（特异度100%，敏感度81%）。龚婵娟等^［30］研究经食管STE对老年患者心脏不停跳冠状动脉旁路移植术血运重建前后左心舒张功能的评价作用，探头放置后5 min和冠状动脉血运重建后30 min两个时间点的SR_IVR与PCWP均呈负相关。此外，另一项研究显示SR_E与心脏手术患者术中评估的舒张功能障碍严重程度相关^［31］，提示该指标有利于对术中患者LVDD严重程度进行分级诊断。

三、其他特殊心血管疾病中左心室舒张功能的STE评估

（一）高血压

高血压是HFpEF最常见的危险因素，早期发现LVDD对于预防HF进展和改善高血压患者的预后至关重要。左心房应变受损是高血压患者中早期识别LVDD的重要标志^［32］，Miljković等^［33］研究显示，高血压患者中基于二维STE的PALS参数是舒张功能障碍的强预测因子，PALS截断值24.27%在高血压患者中识别伴有左心房压异常升高的LVDD的能力最好（ROC曲线下面积为0.885，敏感度78.9%，特异度84.6%）。何红云等^［34］采用二维STE评价血压变化对高血压患者左心室舒张功能产生的影响，发现非杓型高血压病组的纵向应变明显低于杓型组，二维STE能够及时发现高血压患者左心室舒张功能异常。

（二）心脏移植

移植心脏受很多因素的影响，这些因素可影响左心室舒张功能，导致常规的超声心动图舒张功能评估方法难以适用于移植心脏^［35］。手术方式是影响心脏移植患者术后舒张功能的重要因素^［6］，Zhu等^［36］使用STE对112例临床表现稳定的心脏移植患者与健康对照组进行左心房功能对比研究表明，无论手术方式如何，术后左心房时相功能都发生了改变，心脏移植组的PALS和PACS与对照组之间存在明显的差异（P<0.001），心脏移植组中除观察到PALS降低之外，还发现PALS减低与高龄、LAVI增加以及LVGLS降低相关，而另一项研究^［37］显示儿童心脏移植患者中左心房应变可预测PCWP。Colak等^［38］研究基于STE的应变分析在心脏移植患者中预测PCWP升高的能力，研究发现与常规超声参数相比，基于STE的应变及应变率参数如LVGLS、收缩期峰值应变率、SR_E及E/SR_E与左心室舒张末期压力、PCWP相关性更好。

（三）肥厚型心肌病

最近的研究采用STE分析报道肥厚型心肌病患者中部分应变参数与LVDD之间的关系，Lee等^［39］一项纳入414例肥厚型心肌病患者的研究显示，二维STE测量的PALS与e、E/e以及三尖瓣反流速度等常规评估左心室舒张功能的多普勒超声参数相关，研究者进一步使用PALS对LVDD严重程度进行分级，发现基于PALS的LVDD严重程度越高，心脏磁共振成像显示的纤维化程度越高。成人肥厚型心肌病的研究^［40］表明，左心房应变与HF、运动耐受力下降等不良结局独立相关。此外，肥厚型心肌病中，心肌扭转与心肌纤维化和肥厚类型有关，尤其是在肥厚型心肌病基因突变携带者中观察到左心室扭转延迟和解旋率降低^［41］。

四、小结与展望

综上所述，STE在评价LVDD中具有重要意义，其学习曲线较短也有规范化的测量指南，在早期诊断、检测LVDD进展及临床风险分层中具有广泛的应用前景。但是STE存在依赖图像质量、无统一心肌应变诊断标准等局限性。近年来，随着人工智能分割和自动化技术的出现，应变评估心肌功能的工作效率有望进一步提高^［42-43］。人工智能与STE的进一步结合、自动追踪技术的广泛应用，使左心室舒张功能评价过程更精准、简便、快捷。此外剪切波成像技术可为量化心肌硬度（顺应性）提供更简便的方法^［44］，相信未来这些技术的发展能够提供更多舒张功能相关的信息，更早、更好地指导临床诊治过程。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

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